Trends und Herausforderungen der Fahrer- informations- und ... · 15.10.2003 © Alle Rechte bei Robert Bosch GmbH, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis,

15.10.2003© Alle Rechte bei Robert Bosch GmbH, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier-und Weitergaberecht, bei uns.

1Skwarek

Trends und Herausforderungen der Fahrer-informations- und Navigationstechnologie

Dr.-Ing. V. Skwarek


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Trends der Navigation

Skwarek

ÜbersichtEinführung in die Welt der Navigation

Historische UrsprüngeFunktion und KomponentenVarianten

DynamisierungStand heutePläne für die Zukunft

Ressourcenmanagement - auch bei FahrerinformationssystemenKooperationsprojekte mit der Universität Hildesheim


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Grundlagen der Navigation

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Historisches (1)Grundfrage: „Wo sind wir, wo sinddie anderen?“

erste dokumentierte Anwendung2600 v.Chr. In China zurKriegsführungsouth-pointing-carriage zeigtimmer in das Land des Feindesdrum-carriage zeigtzurückgelegte Distanz an

Erst viel später folgtenAnwendungen zur weiträumigenNavigation wie beispielsweise inder Seefahrt


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Skwarek

Historisches (2)Kompass wurde erst etwa 100 n.Chr. erfunden

mit magnetisiertem Eisenerz gefüllter magnetischer Fisch, der inWasserschale schwimmt

Absolute Positionsbestimmung durch Jakobsstab (Gradstock) inder Seefahrt etwa 1300 n.Chr. als Vorläufer des Sextanten


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Ortung heuteOrtung funktioniert heute noch ähnlich wie in historischen Geräten

absolute Positionsbestimmung als Standortgrundlagedurch relative Koppelortung wie

WegstreckenzählerDrehwinkelgeber

wird der sensorisch zurückgelegte Weg mit der Geometrie derKarte verglichen

Techologie ist heute deutlich ausgereifter


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WegstreckenzählerWegstreckenzähler, auch Odometer genanntheute in allen Fahrzeugen als digitales Signal vorhanden als

digitaler Tacho,Anti-Blockiersystem,geschwindigkeitsabhängige Lautstärkeregelung desAutoradios


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DrehwinkelsensorenPrinzip Corioliskräfte:

schwingende Stimmgabelverbiegt sich, wenn siesenkrecht zurSchwingungsrichtung gedrehtwirdVerbiegung wird in Form vonWiderstandsänderunggemessenBetrag der Widerstands-änderung lässt auf Drehrateschließen


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absolute Positionsmessungsatellitengestütztes VerfahrenPosition der Satelliten ist bekanntSignallaufzeiten von mehren Satelliten werden ermitteltTrilateration unter Fehlerminimierung führt zu eigener Position


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Exkurs: Satellitenortungsverfahren

{ Klammer auf


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Bestehende und geplante Systemesatellitengestützte Ortungsverfahren essentiell fürPositionsbestimmung an Erdoberfläche und in der Luftwichtig für zivile und militärische Anwendungenzwei weltweit funktionsfähige Systeme:

Global Positioning System (GPS) - USAGlobal Navigation Satellite System (Glonass) - Russland

drittes unabhängiges System in Planung: Galileo - Europa wirdgerade aufgebautalle Systeme verfügen über eine atmosphärisch bedingte bzw.bewußt eingefügte Signalverschlechterung. Diese lässt sich durchein Korrektursignal aus exakt vermessenen Bodenstationenkompensieren (Differential GPS - DGPS).


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Exkurs: Satellitenortungsverfahren (2)

Anzahl SatellitenHöheDatenwortlängeCodelängeTrägerfrequenzzivile Abweichung

2419130 km152 bit512 bit1602-1614 MHzlat: 100malt: 150m

2420180 km120 bit1024 bit1575.42 MHzlat: 100malt: 150m

3023222??1150-1650 MHzlat: 4m, alt: 7.7m

Glonass GPS Galileo


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Skwarek

Exkurs: Warum Galileo?bei ständiger Globalisierung der Gesellschaft ist ein exaktesPositionsbestimmungssystem für Inventar, Waren und PersonenessentiellUnabhängigkeit von militärischen Anwendungen und fremdenNationen muss gewährleistet seinhöhere Genauigkeit und größere Verfügbarkeit als bei derzeitigenSystemen notwendig

Glonass: vertikal +/-150m, horizontal +/-100m,GPS ohne s/a: vertikal +/-15m, horizontal +/-10m,Galileo: vertikal +/-7m, horizontal +/-4.5m,

neue Dienste sind denkbarNotruf über Satellithochpräzise Ortunghoheitliche Informationsübertragung


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Skwarek

Exkurs: Satellitenortungsverfahren

Klammer zu }


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Skwarek

Vergleich der PositionssensorenWegstrecken-zähler

Drehraten-messer

Satelliten-ortung

Messverfahren Relativ Relativ Absolut

Kurzzeit-stabilität

Gut Gut Gut

Langzeit-stabilität

Gut Schlecht Sehr gut

Qualität derMesswerte

Hoch Hoch Unkontrollierbar

Verfügbarkeit 100% 100% Hoch, aber nichtvorhersagbar

Echtzeitfähig-keit

Ja Ja 2 SekundenVerzug


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Map-Matchinges existiert nicht DER Sensor, der die Position eines FahrzeugsRICHTIG abbildetMap-Matching bezeichnet den Prozess des Einpassens einerPosition auf eine Karteim Rahmen des Map-Matching werden unterschiedlicheSensorsignale verschieden gewichtet

Koppelortung ohne Map-Matching Koppelortung mit Map-Matching


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Navigation

FV/SLH-Sk

Onboard Navigation

Robert Bosch Straße

Map-Matching OrtungPosition

Karte

Start- /Zielsuche

Routen-berechnung

Zielführung

AktuelleKante

Neua

nfor

deru

ng

Ausgabe

Zielführungs-Pfeil

EingabeEingabe /Staumeldung

Cache

Ziel

Start-/ZielKanten


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Navigation und Telematik

Skwarek

Dynamisierung - GrundbegriffeInformation über die Verkehrssituation auf Straßennetzwerk iststatisch auf einem Datenträger (CD) abgelegtDynamische Schwankungen der Verkehrsstärke - z.B. Staus -werden nicht berücksichtigtKenntnisse über Schwankungen sind jedoch notwendig, um dieschnellsten Routen berechnen zu können


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FV/SLH-Skwarek

TopologischeGrundkarte

!

…einspuriger Verkehr wegen

Baustelle...

“Jetzt bitte links

abbiegen!”

Meldung und Strategie ausstrahlen

Sender

Fahrzeugendgerät

Fahrerinformierenund leiten

Strategie-zentrale

Strategie zur Ereignisbewältigung anwenden

Situations-erkennung

Meldung erzeugen und verteilen

Verkehrsstörungdetektieren

Störung verifi-zieren undmelden

Ereignis geo-grafischkodieren

Verk

ehrs

lage

-ze

ntra

le

Innerstädtische Dynamisierung


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Dynamisierung - Historie1974 Autofahrer Rundfunk Informations-system (ARI): Gesprochene FreitextVerkehrsnachrichten über Rundfunk1980 Autofahrer Leit- und Informations-system (ALI): individuelle,verkehrsabhängige Steuerung vonVerkehrsströmen1983 Entwurf des digitalen VerkehrsfunksRDS/TMC1988 Start EU-Projekt ALERT1997 erstes Endgerät mit TMC1998 RDS/TMC wird bundesweit überRundfunk ausgestrahlt2002 Fertiger CEN/ISO-Standard


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Prinzip RDS/TMC

TMC-Sendelandschaft


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Technische Daten RDS/TMCRDS/TMC = Radio Data Service / TrafficMessage Channelwird auf einem sehr schmalen Seitenbanddes UKW-Rundfunkkanals betriebensehr geringe Datenrate - 1 Meldung/sek.äußerst empfindlicher Datenkanaljede Nachricht besteht aus einem Ereignisund einem OrtNachrichteninhalte sind in standardisiertenTabellen abgelegteine Ortstabelle kann maximal 65536Einträge umfassen - zum Vergleich:Deutschland umfasst etwa 4 Mio.Straßenabschnitte

Nutzer Deutschland:

• 2000 150 000 • 2003 2 500 000 • 2005 5 000 000 (Prognose)


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Skwarek

Ausbreitung von RDS/TMC

Historie RDS/TMC:• 1983 erster deutscher Vorschlag• 1988 Start EU-Projekt ALERT• 1997 erstes Endgerät mit TMC• 2002 Fertiger CEN/ISO-Standard

Nutzer Deutschland:

• 2000 150 000• 2003 2 500 000• 2005 5 000 000 (Prognose)


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Verkehrsentlastung durch Dynamisierung

Quelle: Shell Studie „Mehr Autos, weniger Verkehr“, 2001

Das wollen wir vermeiden...


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GeoreferenzierungsproblemWiederfinden eines Ortes auf einer KarteJEDE Karte ist in Details andersLösung: Georeferenzierung nach AGORA

Ausschneiden einer TeilgeometrieEinfügen in die neue Karte nachFehlerminimierungsverfahren


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Datenübertragung über DABDAB = Digital Audio BroadcastDigitaler Nachfolger von UKW-Rundfunkermöglicht digitale Datenübertragungin fast ganz Deutschland wird 2010 UKW-Rundfunk abgeschaltethohe Datenübertragungsrate von 1,2 Mbit/sek. für Audio- undDatenkanäle


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Innerstädtische Warnmeldungen

FV/SLH

INVENT - Ein öffentlich gefördertes Projekt

10:00 - 10:30 Uhr:+ 5 min

10:30-11:30 Uhr:+ 10 min

10:13 Uhr: - 5 min

DAB-Radio

TopologischeGrundkarte(NavTech)

10:30 Reisezeit-verlängerung

+ 10 min

Verk

ehrs

lage

-

zent

rale

(IFA

K M

agde

burg

)

10:00

Reisezeit-verkürzung

-5 min10:13

Strategie-zentrale(NavTech)

Fahrzeugendgerät(Bosch, Ford Research)


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FV/SLH-Sk

Offboard Navigation

Endgerät Zentrale

Routen-berechnung

Start-/Ziel1-cell´s

Route-Matching

Ortungsmodul

Position

Kommunikation

Start/Ziel

Kommunikation

Karte

Start- /Zielsuche

Start/ZielRoute

RouteRoute

Zielführung

AktuelleKante

Neua

nfor

deru

ngAusgabe

Robert Bosch Straße

Zielführungs-Makro

EingabeZielEingabe /

Staumeldung

TMC-Quelle

TMC-Location

Gesperrte Kanten

dyn. Routen-berechnung

Start-/Ziel1-cell´s

Zusatz- /Verkehrsinfos


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HMI-Ressourcenmanagement

Skwarek

Traum des Softwareentwicklers?


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Skwarek

Traum des Fahrers?


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Skwarek

Fahrsituation berücksichtigen

?

Medien auswählen

?

HMI-Ressourcen-

manager

Grafik AudioTastenMikro

EntertainmentTelefonNavigation

321654987#0*

Zugriffskonflikte lösen

?

AusgabenEingaben

Kontextdaten und Profile

Datenbanken

ProfileKontext

Zugriffsberechtigung

DAX

Konzept


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Skwarek

Adaptive Visualisierung der Navigation

Navigation

Pfeildarstellung Kartendarstellung 3D Darstellung

Videonavigation

Kontext-Datenbank

Bildschirm-Ausgabe


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Zusammenarbeit mit Universitäten

Skwarek

Forschung in der ForschungZusammenarbeit mit Universitäten ist essentiell für Forschung beiBosch

industrienahe Ausbildung von StudentenQuerdenker mit neuen Ideen und vielen Fragendirekter Zugang zu Forschungsthemen der Universitäten

ca. 25 Studenten im Jahr 2003 in der Gruppe Verkehrstelematikdavon etwa Hälfte die aus Hildesheim


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Skwarek

Projektseminar im WS 2002/2003Thema: Sprache und Navigation4 Gruppen untersuchen Navigationsgeräte unter linguistischenAspekten

statistische Erhebung über Verständlichkeit vonZielführungsanweisungenMehrsprachigkeit von Fahranweisungenfehlertolerante ZieleingabeVerständlichkeit von Fahranweisungen im Straßenverkehr


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Skwarek

Statistische Auswertungen


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Skwarek

Neue Auswertungsmethoden


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Kooperation Bosch - Universität Hildesheim

Skwarek

Der Mensch und Navigation?Videoauswertung zur Abschlusspräsentation desProjektseminares „Navigation und Sprache“

Documents

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