DE10141805A1 - Determination of optimum routes or speeds for land, sea or air based craft or vehicles using a GPS positioning system so that safety and economy are optimized by taking into account the route to be followed and other craft - Google Patents

Determination of optimum routes or speeds for land, sea or air based craft or vehicles using a GPS positioning system so that safety and economy are optimized by taking into account the route to be followed and other craft

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Abstract

Vehicle control device for motor vehicles has means for determination of actual route data, e.g. a GPS system, so that for the route to be followed: An energy saving velocity is determined. A safe velocity is determined that takes into account other vehicle positions and speeds. A safe velocity for the route itself is taken into account. The three velocities are compared to the actual vehicle velocity and the driver warned or vehicle control influenced accordingly. For water or aircraft for a given velocity the following routes are determined: An energy saving route, i.e. the shortest. A safe route taking into account speed and position of other craft in the vicinity and a safe route that takes into the account the craft capabilities and obstacles on the course. The three routes are compared with the actual route being followed and used to make appropriate corrections to an autopilot system or to warn a pilot appropriately.

Description

Nach dem bisherigen Stand der Technik werden Positions- oder Navigationssysteme (z. B. GPS = Global Positioning System) verwendet, um dem Fahrzeuglenker seine Position mitzuteilen und ihn zu seinem gewünschten Fahrziel zu lenken.According to the prior art, position or Navigation systems (e.g. GPS = Global Positioning System) used, to inform the driver of his position and take him to his to steer the desired destination.

Weiterhin sind Navigationssysteme bekannt (DE 42 05 979 A1 und DE 42 01 142 A1) die eine sichere Geschwindigkeit für Landfahrzeuge bestimmen bezüglich dem Durchfahren einer kurvigen Strecke.Navigation systems are also known (DE 42 05 979 A1 and DE 42 01 142 A1) which is a safe speed for land vehicles determine with regard to driving on a winding route.

Mit dem bekannten Stand der Technik ist die Fahrweise der allermeisten Fahrzeugfahrer nicht energiesparend. Die Beschleunigungen der Fahrzeuge sind meistens zu groß und ungleichmäßig, da die Fahrweise der Strecke und dem Verkehrsfluss nicht optimal angepasst ist. Das Fahrzeug wird bspw. vor Kurven, oder an Geschwindigkeitsbegrenzungen zu stark abgebremst, statt das Fahrzeug gleichmäßig und moderat zu verlangsamen. Oder das Fahrzeug wird unnötig stark beschleunigt auch wenn dies keine Zeitersparnis bringt, da es kurz darauf sowieso (z. B. an einer roten Ampel) halten muss.With the known prior art, the driving style is the vast majority Vehicle drivers do not save energy. The accelerations of the Vehicles are usually too big and uneven because of the driving style  is not optimally adapted to the route and the flow of traffic. The Vehicle is, for example, before curves or at speed limits braked too much, instead of the vehicle steadily and moderately slow it down. Or the vehicle is accelerated unnecessarily if this doesn’t save time, because it’s going to be there soon (e.g. a red traffic light).

Ein Grund dafür ist die Unkenntnis über den Verkehrsfluss. Der Verkehrsfluss wird durch Verkehrsstaus und Ampelrotphasen behindert. Dabei kommt es zu verlangsamter Fahrt oder Stops. Wäre dem Fahrzeuglenker der Verkehrsfluss bereits weit vorher bekannt, so könnte er seine Fahrzeuggeschwindigkeiten und -beschleunigungen mit der nötigen Voraussicht darauf anpassen. Sind bspw. dem Fahrzeuglenker die Schaltphasen der Ampeln nicht bekannt wird er, um die Kreuzung noch während einer "Grünphase" zu überqueren, sein Fahrzeug noch beschleunigen. Schaltet aber die Ampel, wieder seines Erwartens, noch vor dem erreichen der Kreuzung auf rot, dann war diese Beschleunigung unnötig und er muss dann stark abbremsen.One reason for this is ignorance of the traffic flow. The Traffic flow is hampered by traffic congestion and traffic light red phases. This leads to a slower journey or stops. Would that be Vehicle drivers know the traffic flow well in advance, so it could the vehicle speeds and accelerations with the adjust the necessary foresight. Are, for example, the vehicle driver Switching phases of the traffic lights is not known, he is still at the crossing to cross his vehicle during a "green phase" accelerate. But turns off the traffic light again, as expected before reaching the intersection on red, this was acceleration unnecessary and then he has to brake hard.

Nähert er sich hingegen mit hoher Geschwindigkeit einer Kreuzung mit rotem Ampelsignal müsste er in diesem Fall abbremsen, um vor der Ampel zum Stehen zu kommen, für den Fall das die Ampel auf rot bleiben sollte. Würde die Ampel jedoch kurz vor passieren der Kreuzung auf grün schalten, hätte er unnötig abgebremst.On the other hand, it approaches an intersection at high speed In this case, he would have to slow down the red traffic light signal in front of the traffic light to come to a stop in case the traffic light should remain red. However, the traffic light would pass shortly before crossing to green switch, he would have braked unnecessarily.

Weitere Gründe für eine nicht energiesparende Fahrweise sind ein zu spätes Erkennen von Verkehrsschildern, Unachtsamkeit, menschlicher Mangel an Reaktionsfähigkeit, geringes Fahrkönnen, oder überhaupt ein Unwissen über eine energiesparende Fahrweise.There are other reasons for a non-energy-saving driving style late recognition of traffic signs, carelessness, more human Lack of responsiveness, poor driving ability, or any Ignorance about an energy-saving driving style.

Der weiterer Grund dafür ist die Unkenntnis über den Verlauf der Route. Der Fahrzeuglenker muss langsamer fahren als es die Route zulassen würde. Da er nicht weiß, welcher Straßenverlauf, oder welche Verkehrshindernisse, ihn erwarten, muss die Fahrzeuggeschwindigkeit die nötigen Sicherheitsreserven haben.Another reason for this is ignorance of the route. The driver must drive slower than the route allows would. Since he doesn't know which road or which one Traffic hazards await him, the vehicle speed must be the have the necessary security reserves.

Bspw. Ein Fahrzeuglenker bremst vor einer uneinsehbaren Kurve stark ab, da er aus Sicherheitsgründen davon ausgehen muss, dass die Kurve in ihrem weiteren Verlauf sehr eng wird d. h. "zu macht". Ist die Kurve in Wirklichkeit aber sehr langgezogen, hätte er diese schneller durchfahren können. In diesem Fall hat er unnötig Fahrenergie vernichtet.E.g. A vehicle driver brakes hard before an invisible curve, because for safety reasons he has to assume that the curve in its further course becomes very narrow d. H. "too close". Is the curve in Really very drawn out, he would have driven through it faster can. In this case, he has unnecessarily destroyed driving energy.

Besonders in Hinblick auf die immer teureren Treibstoffpreise ist eine Fahrzeugsteuereinrichtung von Vorteil, dass die Fahrenergie möglichst gut nutzt und unnötiges Bremsen verhindert.One is particularly in view of the increasingly expensive fuel prices Vehicle control device is advantageous in that the driving energy is as good as possible uses and prevents unnecessary braking.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Beschleunigungen und damit die Geschwindigkeiten eines Fahrzeugs so vorzugeben, dass das Fahrzeug möglichst energiesparend fährt. Mit dem Ziel der Energieersparnis und unter Berücksichtigung der Sicherheit, soll die Geschwindigkeit des Fahrzeugs optimal an den Streckenverlauf und die Umweltfaktoren angepasst werden.The invention has for its object the accelerations and thus to set the speeds of a vehicle so that the  Driving the vehicle as energy-saving as possible. With the aim of Energy saving and taking safety into account, the Speed of the vehicle optimally to the route and the Environmental factors are adjusted.

Diese Umweltfaktoren sind hierbei bspw. Ampelschaltphasen, Verkehrsstauungen, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Neigung der Straße, Gefälle der Straße und Bedingungen die die Haftreibungen beeinflussen wie: Wind, Regen, Glatteis, Straßenverschmutzung und die Fahrzeugparameter: Verbrauch-, Drehzahl- und Leistungscharakteristik des Fahrzeugs, Straßenlage, Reifen, Schwerpunkt, Traktion, Neigung zum Über- oder zum Untersteuern, Lenkbarkeit etc. Die dadurch erreichbare Energieersparnis liegt bei 20% des Gesamtverbrauchs und macht damit die Erfindung zu einer Anschaffung die sich sehr schnell amortisiert hat und die unsere Umwelt und Rohstoffressourcen schont.These environmental factors are, for example, traffic light switching phases, Traffic congestion, speed limits, road inclination, Road gradient and conditions that affect static friction such as: wind, rain, black ice, road pollution and the Vehicle parameters: consumption, speed and performance characteristics of the vehicle, road holding, tires, center of gravity, traction, tendency to Oversteer or understeer, steerability etc. The achievable thereby Energy savings amount to 20% of the total consumption and so does the invention for a purchase that paid for itself very quickly and which protects our environment and raw material resources.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass für viele kleine Streckenabschnitte der Route im voraus Geschwindigkeiten ermittelt werden. Die Teile die vorzugsweise zur Erfindung der Fahrzeugsteuereinrichtung gehören sind ein Systemrechner 30, eine Anzeige bzw. Signaleinrichtung 33, eine Fahrzeugssteuereinrichtung 34, Sensoren 28 zur Ermittlung von externen Parametern 27, eine Eingabevorrichtung für interne Parameter 26, einer Schnittstelle, d. h. Sender und Empfänger, für den Datenaustausch der Fahrzeugsteuereinrichtungen mit anderen Verkehrsteilnehmern 28 bzw. zentralen Verkehrsleitstellen 31, ein Navigationssystem 29 mit einem Speicher für Routendaten.The object is achieved according to the invention in that speeds are determined in advance for many small sections of the route. The parts that preferably belong to the invention of the vehicle control device are a system computer 30 , a display or signal device 33 , a vehicle control device 34 , sensors 28 for determining external parameters 27 , an input device for internal parameters 26 , an interface, ie transmitter and receiver, for the data exchange of the vehicle control devices with other road users 28 or central traffic control centers 31 , a navigation system 29 with a memory for route data.

Zur Ermittlung der Geschwindigkeiten der Streckenabschnitte wird als erstes die sichere Geschwindigkeit bestimmt.To determine the speeds of the sections of the route, use as first determines the safe speed.

Dies wird im folgenden Ausführungsbeispiel beschrieben.This is described in the following embodiment.

1. Beispiel1st example (Fig. 1 und Fig. 2) Ein Landfahrzeug 25 (Fig. 1 and Fig. 2) a land vehicle 25

Der Fahrzeuglenker gibt die gewünschte Fahrziel 23 in das Navigationssystem (z. B. GPS-System) ein und wählt dann eine vorgeschlagene Route 24 aus. Das Navigations-, oder Positionssystem überträgt in kurzen Zeitintervallen die Fahrroute und die Position des Fahrzeugs 25 an den Systemrechner. Also ist die Fahrtrichtung 21, Position 20 und die Route 24 der Fahrzeugsteuereinrichtung bekannt. Nun analysiert die Fahrzeugsteuereinrichtung die Route 24. Dazu wird die Route in kleine Streckenabschnitte 1-20 eingeteilt. Für jeden Streckenabschnitt 1-20 wird vom Systemrechner 30 eine Geschwindigkeit berechnet, mit der das Fahrzeug in der Fahrtrichtung 21 und der Route 24 folgend, mit genügender Sicherheit auf der Straße bleibt. Angefangen wird mit dem Streckenabschnitt 1 vor dem Fahrziel. Danach wird gegen die Fahrrichtung 21, Streckenabschnitt für Streckenabschnitt Richtung dem Streckenabschnitt 20 gerechnet, in dem sich das Fahrzeug befindet. Der Grund dafür sind Bremsbeschleunigungen die in der Geschwindigkeitsrechnung zu berücksichtigen sind, wenn z. B. im Streckenabschnitt 3 die errechnete Geschwindigkeit langsamer ist, als die im nächsten angrenzenden Streckenabschnitt 4. Ist dies der Fall, muss dann die Geschwindigkeit im Streckenabschnitt 4 durch bremsen verringert werden, damit das Fahrzeug im darauffolgenden Streckenabschnitt 3 die langsamere Geschwindigkeit erreicht hat.The vehicle driver enters the desired destination 23 into the navigation system (e.g. GPS system) and then selects a suggested route 24 . The navigation or position system transmits the driving route and the position of the vehicle 25 to the system computer at short time intervals. The direction of travel 21 , position 20 and route 24 are thus known to the vehicle control device. The vehicle control device now analyzes the route 24 . For this purpose, the route is divided into small sections 1-20 . For each route section 1-20 , the system computer 30 calculates a speed at which the vehicle remains on the road with sufficient certainty in the direction of travel 21 and route 24 . It starts with route section 1 in front of the destination. Thereafter, the route section 20 in which the vehicle is located is calculated against the direction of travel 21 , section by section. The reason for this are braking accelerations which have to be taken into account in the speed calculation, if e.g. B. in section 3, the calculated speed is slower than that in the next adjacent section 4 . If this is the case, then the speed in the section 4 must be reduced by braking so that the vehicle has reached the slower speed in the following section 3 .

Wird der Fahrzeugsteuereinrichtung kein Ziel vorgeschrieben, so wählt es sich als Ziel, die vom Fahrzeug eingeschlagene Route, bis zu dem nächsten Punkt der Route an dem mehrere Möglichkeiten zum weiterfahren möglich sind. Dies wäre z. B. eine Straßenkreuzung, oder wenn die Fahrbahn mehrspurig wird.If the vehicle control device is not given a destination, it chooses itself as the destination, the route taken by the vehicle, up to the next point of the route at which there are several options for continue driving are possible. This would be e.g. B. an intersection, or when the lane becomes multi-lane.

Die Fahrgeschwindigkeiten werden errechnet mit Hilfe der Streckenparametern: z. B. Kurvenradius, Haftreibungszahl des Straßenbelags, Neigung der Straße, Gefälle der Straße und Bedingungen die die Haftreibungen beeinflussen wie: Wind, Regen, Glatteis, Straßenverschmutzung und der Fahrzeugparameter: z. B. Straßenlage, Haftreibungszahl der Fahrzeugreifen, Beschleunigungen zum Verringern oder Vergrößern der Geschwindigkeit auf die Geschwindigkeit des nächsten Streckenabschnitt, Reifen, Schwerpunkt, Traktion, Neigung zum Über- oder zum Untersteuern, Lenkbarkeit, Motorverzögerung, Bremsverzögerung etc.The driving speeds are calculated using the Route parameters: e.g. B. curve radius, static friction coefficient of Road surface, road slope, road gradient and conditions which influence the static friction such as: wind, rain, black ice, Road pollution and vehicle parameters: e.g. B. road holding, Stiction coefficient of vehicle tires, accelerations to reduce or increase the speed to the speed of the next section, tires, center of gravity, traction, tendency to Over- or understeer, steerability, engine deceleration, Braking deceleration etc.

Die Parameter der Routen sind auf dem Datenträger des Navigationssystems gespeichert.The parameters of the routes are on the data carrier of the Navigation system saved.

Individuelle Parameter wie z. B. Fahrzeugparameter werden in die Fahrzeugsteuereinrichtung eingegeben, oder die Fahrzeugsteuereinrichtung erkennt diese über Datenaustausch mit dem Fahrzeug, bzw. "Plug And Play" Funktionen, selbstständig. Weitere, sich ständig ändernde, oder neue Parameter (Anspruch 5) z. B. Geschwindigkeitsbegrenzungen, Wetterlage, Verschmutzung der Straße durch Baustellenarbeiten, Positionsdaten anderer Verkehrsteilnehmer und Streckenänderungen, werden extern zugeführt und aktualisiert. Externe Parameter können sein: Sensoren am Fahrzeug 38 (z. B. Temperaturfühler), oder dynamische Parameter (bekannt aus DE 196 50 844 A1) aus einer zentralen Verkehrsleitstelle 31 deren Informationen über Satellit an die Fahrzeugsteuereinrichtung weitergegeben werden. Oder die Parameter werden vom Fahrzeuglenker 32 selbst eingegeben. Beispiel: Es liegen der Fahrzeugsteuereinrichtung keine Parameter über die Wetterverhältnisse vor, doch der Fahrzeuglenker weiß es ist schon seit mehreren Tagen trocken und warm. Er kann also davon ausgehen, dass es kein Glatteis auf den Straßen gibt und wählt den entsprechenden Parameter aus. Möglicherweise kennt er auch den Straßenzustand beispielsweise seines täglichen Arbeitsweges und kann so die Parameter dieser Strecke genauer definieren. Da er diese Strecke sehr oft fährt lohnt sich dies.Individual parameters such as B. Vehicle parameters are entered into the vehicle control device, or the vehicle control device automatically detects them via data exchange with the vehicle, or “plug and play” functions. Further, constantly changing, or new parameters (claim 5) z. B. Speed limits, weather conditions, pollution of the road by construction site work, position data of other road users and route changes are externally added and updated. External parameters can be: sensors on the vehicle 38 (eg temperature sensors), or dynamic parameters (known from DE 196 50 844 A1) from a central traffic control center 31 whose information is passed on to the vehicle control device via satellite. Or the parameters are entered by the vehicle driver 32 himself. Example: The vehicle control device has no parameters about the weather conditions, but the driver knows that it has been dry and warm for several days. He can therefore assume that there is no black ice on the streets and selects the corresponding parameter. He may also know the state of the road, for example of his daily commute, and can thus define the parameters of this route more precisely. Since he drives this route very often, it is worth it.

Die noch fehlenden Parameter werden durch solche Parameter ersetzt, mit denen die Rechnung auf der sicheren Seite liegt.The missing parameters are replaced by such parameters with for whom the bill is on the safe side.

RechenbeispielCalculation example

(Fig. 3) zur vereinfachten Darstellung sind nur die Parameter: Zentripetalkraft Fz, Geschwindigkeit V des Fahrzeuges, Kurvenradius r, die Erdanziehungskraft Fg, Fahrzeugmasse m, Erdbeschleunigung g, Reibungskraft Fr, Haftreibungszahl des Straßenbelags µs, Haftreibungszahl der Fahrzeugreifen µr, Sicherheit S und die Neigung der Straße α, berücksichtig. Abb. 1 zeigt die Ansicht des Fahrzeuges von hinten auf der geneigten Straße. Abb. 2 zeigt die Draufsicht des Fahrzeugs auf der Straße.( Fig. 3) for a simplified representation are only the parameters: centripetal force Fz, speed V of the vehicle, curve radius r, gravitational force Fg, vehicle mass m, gravitational acceleration g, friction force Fr, coefficient of static friction of the road surface µs, coefficient of static friction of the vehicle tires µr, safety S and the inclination of the road α. Fig. 1 shows the view of the vehicle from behind on the inclined road. Fig. 2 shows the top view of the vehicle on the road.

Man erhält als Ergebnis die sichere Geschwindigkeit Vsicherheit des Fahrzeugs:
The result is the safe speed V safety of the vehicle:

Als zweites werden vom Systemrechner die energiesparenden Geschwindigkeiten für die Streckenabschnitte ausgerechnet. Venergie genannt. Diese ergeben sich aus der vorgegebenen Beschleunigung a mit denen die Geschwindigkeitsdifferenzen ΔV zwischen den einzelnen Streckenabschnitten 1-20 mit ihrer Streckenlänge s errechnet werden können. Als Beschleunigungen versteht man dabei sowohl die Beschleunigung zur Erhöhung der Geschwindigkeit, als auch die Beschleunigung zur Verminderung der Geschwindigkeit.
Second, the system computer calculates the energy-saving speeds for the sections of the route. V energy called. These result from the predetermined acceleration a with which the speed differences ΔV between the individual route sections 1-20 can be calculated with their route length s. Accelerations are understood to mean both the acceleration to increase the speed and the acceleration to reduce the speed.

ΔV = √2 × a × sΔV = √2 × a × s

Dabei ist a eine gewählte Beschleunigung. Der Wert der Beschleunigung hängt dabei vom Grad der gewünschten Energieeinsparung ab. Außerdem wirken bei Steigungen und Gefälle zusätzlich die Beschleunigung der Hangabtriebskraft Fh (Fig. 6) auf das Fahrzeug. Diese müssen dann bei einer Strecke mit Gefälle zu der Beschleunigung a hinzu addiert werden und bei einer Strecke mit Steigung von der Beschleunigung a subtrahiert werden. Im folgenden Rechenbeispiel wird aber zur vereinfachten Darstellung eine ebene Fahrstrecke angenommen:
Here a is a selected acceleration. The value of the acceleration depends on the degree of energy saving desired. In addition, the acceleration of the downhill force F h ( FIG. 6) acts on the vehicle on inclines and descents. These must then be added to the acceleration a on a slope with a gradient and subtracted from the acceleration a on a slope. In the following calculation example, a flat route is assumed to simplify the illustration:

Mit den Geschwindigkeitsdifferenzen ΔV und den sicheren Geschwindigkeiten Vsicherheit können die energiesparenden Geschwindigkeiten für alle Streckenabschnitte 1-20 bestimmt werden. Ausgangspunkt für die weitere Berechnung ist der Streckenabschnitt an dem die geringste ermittelte Vsicherheit besteht, bevor die Vsicherheit wieder ansteigt. Solch einen Streckenabschnitt soll Geschwindigkeitswendepunkt genannt werden. Zum ermitteln eines Geschwindigkeitswendepunkts wird von dem Streckenabschnitt ausgegangen, indem sich das Fahrzeug befindet. In der Darstellung wäre dies Streckenabschnitt 20. Der Geschwindigkeitswendepunkt wäre dann der Streckenabschnitt 8, wo durch die Parameter, insbesondere durch den geringen Kurvenradius, die geringste sichere Geschwindigkeit von angenommen 50 Km/h ermittelt wurde. Bei folgenden ermittelten Werten:
SA = Streckenabschnitt
sG = sichere Geschwindigkeit [km/h]
With the speed differences ΔV and the safe speeds V security , the energy-saving speeds for all sections 1-20 can be determined. The starting point for the further calculation is the section of the route where the lowest determined safety exists before the safety increases again. Such a section of the route should be called the speed turning point. To determine a speed turning point, the section of the route is assumed in which the vehicle is located. In the illustration, this would be route section 20 . The speed turning point would then be route section 8, where the lowest safe speed of 50 km / h was determined by the parameters, in particular by the small curve radius. With the following determined values:
SA = route section
sG = safe speed [km / h]

Danach wird, von diesem Streckenabschnitt aus, für jeden weiteren Streckenabschnitt die energiesparende Geschwindigkeit Venergie ermittelt, indem zur ermittelten Geschwindigkeit des vorherigen Streckenabschnitts ΔV addiert wird. Dabei wird mit dem Geschwindigkeitswendepunkt 8 begonnen in Richtung dem Streckenabschnitt 20 indem sich das Fahrzeug 25 befindet.Then, from this section of the route, the energy-saving speed V energy is determined for each further section of the route by adding ΔV to the determined speed of the previous section of the route. It starts with the speed turning point 8 in the direction of the route section 20 in which the vehicle 25 is located.

Für die Ermittlung der energiesparenden Geschwindigkeit V9energie ist somit die sichere Geschwindigkeit des vorherigen Streckenabschnitts V8 maßgeblich und für die Ermittlung der energiesparenden Geschwindigkeit V10energie die ermittelte Geschwindigkeit des vorherigen Streckenabschnitts V9 maßgeblich usw.For the determination of the energy-saving speed V 9energie thus the safe speed of the previous track section V is significantly 8 and for the determination of energy saving speed V, the estimated speed of the previous track section V 9 10energie significantly etc.

Die energiesparenden Geschwindigkeiten Venergie werden dabei immer mit der sicheren Geschwindigkeit Vsicherheit des jeweiligen Streckenabschnitts verglichen. Als Geschwindigkeit des Streckenabschnitts wird dann die kleinere Geschwindigkeit gewählt (Anspruch 3). Dies ist dann die ermittelte Geschwindigkeit des Streckenabschnitts, genannt Vi. Mit dieser wird dann auch, zum Ermitteln der energiesparenden Geschwindigkeit des nächsten Streckenabschnitts, weitergerechnet.The energy-saving speeds V energy are always compared with the safe speed V safety of the respective section of the route. The lower speed is then selected as the speed of the route section (claim 3). This is the determined speed of the route section, called V i . This is then used to calculate the energy-saving speed of the next section of the route.

Beispielrechnung Sample calculation

Kurz bevor das Fahrzeug den ersten Geschwindigkeitswendepunkt 8 erreicht hat werden mit der gleichen Vorgehensweise, die Geschwindigkeiten V für die folgenden Streckenabschnitte 7-2 ermittelt. Shortly before the vehicle has reached the first turning point 8 , the same procedure is used to determine the speeds V for the following sections 7-2.

Ausgangspunkt für die weitere Berechnung ist wiederum der nächste Geschwindigkeitswendepunkt, in diesem Fall Streckenabschnitt 2. usw. Die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit wird mit der ermittelten Geschwindigkeiten Vi des Streckenabschnitts verglichen, indem das Fahrzeug fährt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Position des Fahrzeugs auf der Fahrstrecke durch das GPS-System bekannt ist und somit einem bestimmten Streckenabschnitt zuordenbar ist. Bei einer Überschreitung der ermittelten Geschwindigkeit Vi eines bestimmten Streckenabschnitts durch die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit wird der Fahrer entweder gewarnt, oder es wird in die Fahrzeugsteuerung eingegriffen, um die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit auf die ermittelte Geschwindigkeit Vi und die vorgegebene Beschleunigung a zu begrenzen.The starting point for the further calculation is again the next speed turning point, in this case route section 2. etc. The actual vehicle speed is compared with the determined speeds V i of the route section by the vehicle driving. This is achieved in that the position of the vehicle on the route is known by the GPS system and can therefore be assigned to a specific route section. If the determined vehicle speed V i of a certain route section is exceeded by the actual vehicle speed, the driver is either warned or intervention is made in the vehicle control in order to limit the actual vehicle speed to the determined speed V i and the predetermined acceleration a.

Eine vorteilhafte Ausführung ist, wenn der Fahrzeuglenker 32 selbständig gas geben kann. Das Gasgeben wird aber durch das Eingreifen der Fahrzeugsteuereinrichtung in die Fahrzeugsteuerung 34 begrenzt, sobald die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit die ermittelte Geschwindigkeit Vi überschreitet. Weiterhin wird das Gas geben begrenzt, wenn sich die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb der ermittelten Geschwindigkeit befindet und das Gasgeben eine Fahrzeugbeschleunigung hervorruft, die über der vorgegebenen Beschleunigung a liegt. Für den Fahrzeuglenker bedeutet dies, dass auch wenn er immer Vollgas gibt das Fahrzeug nie die ermittelte Geschwindigkeit, oder die vorgegebenen Beschleunigung a überschreitet. Das Fahrzeug wird sich mit der ermittelten Geschwindigkeit Vi fortbewegen falls die Motorleistung und die Steigung der Fahrstrecke dem Fahrzeug die vorgegebene Beschleunigung a ermöglichen.An advantageous embodiment is when the vehicle driver 32 can accelerate independently. However, accelerating is limited by the intervention of the vehicle control device in the vehicle control 34 as soon as the actual vehicle speed exceeds the determined speed V i . Furthermore, the accelerator is limited when the actual vehicle speed is below the determined speed and the accelerator causes a vehicle acceleration that is above the predetermined acceleration a. For the driver, this means that even if he always goes full throttle, the vehicle never exceeds the determined speed or the specified acceleration a. The vehicle will travel at the determined speed V i if the engine power and the gradient of the route allow the vehicle to achieve the predetermined acceleration a.

Folgendes Beispiel beschreibt eine Ausführung in der die Fahrzeugsteuereinrichtung eine Abweichung der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit von der ermittelten Geschwindigkeit Vi auf einer Anzeige 33 darstellt.The following example describes an embodiment in which the vehicle control device shows a deviation of the actual vehicle speed from the determined speed V i on a display 33 .

Ist die ermittelte Geschwindigkeit V eines Motorrads größer, als die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit wird ein grünes Licht in das Helmvisier projiziert und sagt aus, es könnte noch schneller gefahren werden. In Fig. 2 ist das besagte Licht als Anzeige/Signal 33 dargestellt. Ist die ermittelte Geschwindigkeit V kleiner, als die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit wird ein rotes Licht in das Helmvisier projiziert (Anspruch 9) und sagt aus, die Geschwindigkeit muss reduziert werden. Dabei variieren die Farbtöne, je nach Grad der Abweichung. D. h. ist noch genügend Geschwindigkeitsspielraum vorhanden ist es ein sattes Grün. If the determined speed V of a motorcycle is greater than the actual vehicle speed, a green light is projected into the helmet visor and says that it could be driven even faster. In FIG. 2, the said light as a display / signal 33 is shown. If the determined speed V is lower than the actual vehicle speed, a red light is projected into the helmet visor (claim 9) and says that the speed must be reduced. The colors vary depending on the degree of deviation. I.e. if there is still enough scope for speed, it is a lush green.

Fährt man jedoch nahe der ermittelten Geschwindigkeit Vi leuchtet ein blasseres Grün auf.However, if you drive near the determined speed V i , a paler green lights up.

Eine weitere Alternative die für den Fahrzeuglenker 32 rein informativer Natur ist, ist die Ausgabe der ermittelten Geschwindigkeit Vi, oder die Differenz der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit zu Vi, auf einer Anzeige 33.Another alternative, which is of a purely informative nature for the vehicle driver 32 , is the output of the determined speed V i , or the difference between the actual vehicle speed and V i , on a display 33 .

Eine weitere Lösung ist, dass falls sich die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen Vi und Vsicherheit befindet, die Abweichung zu Vi nur angezeigt wird. Vorraussetzung ist dabei dass Vi ungleich Vsicherheit ist. Überschreitet das Fahrzeug jedoch Vsicherheit so greift die Fahrzeugsteuereinrichtung selbstständig direkt in die Fahrzeugsteuerung 34 ein. Die Fahrzeugsteuerung 34 betätigt dann die Bremsen 35 und bremst dadurch das Fahrzeug auf Vsicherheit herab. Bei geringen Geschwindigkeitsdifferenzen reicht es den Motor 36 zu drosseln, indem die Drosselklappe geschlossen wird.Another solution is that if the actual vehicle speed is between V i and V safety , the deviation from V i is only displayed. The prerequisite is that V i is not equal to V security . However, if the vehicle exceeds safety , the vehicle control device automatically intervenes directly in the vehicle control 34 . The vehicle control 34 then actuates the brakes 35 and thereby brakes the vehicle down to safety . At low speed differences, it is sufficient to throttle the motor 36 by closing the throttle valve.

Sofern die Fahrzeugsteuerung nicht nur dazu dienen soll die ermittelten Geschwindigkeit nicht zu überschreiten, sondern diese möglichst genau einzuhalten, dann kann die Fahrzeugsteuerung auch bei einer Unterschreitung der ermittelten Geschwindigkeit Vi warnen, oder in die Fahrzeugsteuerung eingreifen.If the vehicle control is not only intended to not exceed the determined speed, but to adhere to it as precisely as possible, the vehicle control can also warn if the determined speed V i is undershot or intervene in the vehicle control.

Ein selbständiges Eingreifen in die Fahrzeugsteuerung wird von der Erfindung vorzugsweise bei der geringsten Abweichung der tatsächlich Fahrzeuggeschwindigkeit von Vi vorgenommen. Soll hingegen bei einer Abweichung nur gewarnt oder ein Signal ausgegeben werden, dann ist eine manuelle Eingabe einer tolerierten Abweichung der Geschwindigkeiten sinnvoller. Ansonsten würde die Warnung ständig erscheinen, da diese durch die geringsten Abweichung ausgelöst würde.The invention preferably intervenes independently in the vehicle control with the slightest deviation of the actual vehicle speed from V i . If, on the other hand, a warning is to be issued or a signal is to be output in the event of a deviation, then it is more sensible to manually enter a tolerated deviation in the speeds. Otherwise, the warning would appear constantly because it would be triggered by the slightest deviation.

Die sicheren Geschwindigkeiten werden in den bekannten Anmeldungen durch eine Berechnung ermittelt, die auch die Straßenverhältnisse und den Sicherheitsabstand zu anderen Verkehrsteilnehmern berücksichtigt. Der Abstand zu anderen Verkehrsteilnehmern wird dabei mittels Abstandssensoren ermittelt. Unwirksam ist diese Abstandsmessung aber wenn sich ein anderer Verkehrsteilnehmer in einem für den Abstandssensor unzugänglichen Bereich befindet z. B. wenn in einer Rechtskurve rechts der rechten Fahrbahnseite eine senkrechte Bergwand den Messbereich des Sensors begrenzt.The safe speeds are in the known applications determined by a calculation that also includes the road conditions and takes into account the safety distance from other road users. The distance to other road users is determined by Distance sensors determined. However, this distance measurement is ineffective if another road user is in a for the Distance sensor inaccessible area is z. B. if in one Right bend to the right of the right side of the road is a vertical mountain wall limits the measuring range of the sensor.

Außerdem bei Gegenverkehr im Falle eines Überholmanövers, da sich der Gegenverkehr aus großer Entfernung, aber mit sehr schneller Geschwindigkeit annähert und somit ein rechtzeitiges Erkennen durch den Abstandssensor unmöglich ist. Somit entsteht ein Sicherheitsrisiko, denn der Fahrzeuglenker muss innerhalb Bruchteilen von Sekunden u. a. die Geschwindigkeit und den Abstand des entgegenkommenden Fahrzeugs richtig einschätzen können und die Entscheidung treffen "Soll ich überholen oder nicht?". Von dieser Entscheidung hängt sein Leben ab. Solche Entscheidungen können von der Erfindung besser, präziser und schneller entschieden werden.Also in oncoming traffic in the event of an overtaking maneuver, since the Oncoming traffic from a great distance, but with very fast Approaches speed and thus timely recognition by the Distance sensor is impossible. This creates a security risk because  the driver must within a few seconds u. a. the Speed and the distance of the oncoming vehicle can correctly assess and make the decision "Should I overtaking or not? "His life depends on this decision. Such decisions can be better, more precise and from the invention be decided faster.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Geschwindigkeit und eventuell der Kurs des Fahrzeugs so zu bestimmen, dass eine Kollision mit anderen Verkehrsteilnehmer verhindert wird und zwar unabhängig von der Position und der Fahrtrichtung der anderen Verkehrsteilnehmer. Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, indem die Verkehrsteilnehmer die sich in einem gemeinsamen Gebiet aufhalten (z. B. in einem Radius von ca. 10 Km) ihre Daten wie Position (aus GPS-System) und deren Geschwindigkeit (aus Geschwindigkeitssensor) in kurzen Intervallen, vorzugsweise über Satellit und jede halbe Sekunde, miteinander austauschen (Anspruch 7). Die Erfindung kann mit Hilfe der Positionsdaten, der Geschwindigkeit und Fahrtrichtung der anderen Verkehrsteilnehmer diese den verschiedenen Routen, die in diesem gemeinsamen Gebiet möglich sind, zuordnen. (Anmerkung: alternativ reicht auch der Austausch der Positionsdaten in kurzen Zeitintervallen, um daraus die Geschwindigkeit und Fahrtrichtung der anderen Verkehrsteilnehmer zu ermitteln).The invention has for its object the speed and possibly determine the course of the vehicle so that a collision with other road users is prevented, regardless of the position and direction of travel of other road users. The object is achieved according to the invention in that the Road users who are in a common area (e.g. within a radius of approx. 10 km) your data such as position (from GPS system) and their speed (from speed sensor) in short Intervals, preferably via satellite and every half second, exchange with each other (claim 7). The invention can with the help of Position data, the speed and direction of the others Road users take the various routes included in this common area are possible. (Note: alternatively the exchange of position data in short time intervals is also sufficient from this the speed and direction of the others To determine road users).

Somit ist für die eigenen eingeschlagenen Route bekannt, welche anderen Verkehrsteilnehmer sich auf dieser aufhalten und zwar mit deren Position, Fahrtrichtung und Fahrspur, auch wenn sich diese hinter einer Kuppe, oder hinter einer uneinsehbaren Kurve befinden. Befindet sich nun tatsächlich ein anderer Verkehrsteilnehmer, auf der gleichen Fahrspur in gleicher Fahrtrichtung, hinter einer uneinsehbaren Kurve, so werden die sicheren Geschwindigkeiten Vsicherheit so bestimmt, dass das Fahrzeug unter Berücksichtigung sicherer Verzögerungen und Querbeschleunigungen des Fahrzeugs, seine Geschwindigkeit auf die Geschwindigkeit des anderen Verkehrsteilnehmers verlangsamen kann und dabei noch einen angemessenen Sicherheitsabstand einhält.It is therefore known for your own chosen route which other road users are on it, namely with their position, direction of travel and lane, even if they are behind a crest or behind an invisible curve. If another road user is actually in the same lane in the same direction of travel, behind an invisible curve, the safe speeds V security are determined so that the vehicle, taking into account safe decelerations and lateral accelerations of the vehicle, its speed to the speed of the other Can slow down road users while still maintaining an appropriate safety distance.

Beispiel eines Überholmanövers: Befindet sich ein anderer Verkehrsteilnehmer auf der Gegenfahrbahn mit einer zur eigenen Fahrtrichtung entgegengesetzten Fahrtrichtung wird dieser von der Erfindung als Gegenverkehr erkannt. Der oder die anderen Verkehrsteilnehmer die sich vor dem Fahrzeug auf der gleichen Spur und in gleicher Fahrtrichtung befinden werden als Fahrzeuge erkannt die überholt werden können. Der Rechner der Fahrzeugsteuereinrichtung kann mit der Simulation des Überholmanövers unter Berücksichtigung der übermittelten Daten der involvierten Verkehrsteilnehmern ermitteln, ob ein Überholmanöver ohne Kollisionsgefahr durchführbar ist. Besteht Kollisionsgefahr greift die Fahrzeugsteuereinrichtung in die Fahrzeugsteuerung 34 ein, um den Fahrzeuglenker 32 an einem Überholmanöver zu hindern.Example of an overtaking maneuver: If another road user is on the opposite lane with a direction of travel opposite to his own direction of travel, this is recognized by the invention as oncoming traffic. The other road user (s) who are in front of the vehicle in the same lane and in the same direction of travel are recognized as vehicles that can be overtaken. The computer of the vehicle control device can use the simulation of the overtaking maneuver, taking into account the transmitted data of the road users involved, to determine whether an overtaking maneuver can be carried out without a risk of collision. If there is a risk of collision, the vehicle control device intervenes in the vehicle control 34 in order to prevent the vehicle driver 32 from overtaking.

Sofern der Gegenstand der Erfindung auch zur Begrenzungen der Fahrzeuggeschwindigkeit, im Falle von Geschwindigkeitsbegrenzungen, eingesetzt wird (Anspruch 5) muss zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Streckenabschnitts außer der Geschwindigkeiten Venergie und Vsicherheit auch noch die Geschwindigkeit der Geschwindigkeitsbegrenzung des jeweiligen Streckenabschnitts miteinander verglichen werden. In diesem Fall ist die kleinste der drei Geschwindigkeiten dann Vi .If the subject of the invention is also used to limit the vehicle speed, in the case of speed limits (claim 5), the speed of the speed limit of the respective route section must also be compared with one another in order to determine the speed of the route section in addition to the speeds V energy and safety . In this case the smallest of the three speeds is then V i .

Eine weitere Steigerung der Wirtschaftlichkeit lässt sich dadurch erreichen dass die Ampelschaltphasen als externe Parameter berücksichtigt werden (Anspruch 5). Hierbei werden die Ampelschaltphasen vorzugsweise über den GPS-Satellit an die Fahrzeugsteuereinrichtung übertragen. Der Rechner der Fahrzeugsteuereinrichtung kann im voraus ermitteln, ob das Fahrzeug bei Beibehaltung der Geschwindigkeit noch während der Grünphase der Ampel die Kreuzung überqueren kann. Falls ein Erreichen der Kreuzung während der Grünphase der Ampel nicht mehr möglich sein wird, so kann das Fahrzeugsteuereinrichtung bereits frühzeitig die Geschwindigkeit des Fahrzeugs reduzieren und dem Fahrzeug damit Energie und Bremsbeläge sparen. Als weiterer Fall ist denkbar, dass sich das Fahrzeug auf eine Kreuzung zu bewegt deren Ampel rot anzeigt, aber in Kürze auf grün umschalten wird. Ein Fahrzeuglenker ohne die Erfindung und damit ohne das Wissen über die Ampelschaltphase müsste in diesem Fall abbremsen, um vor der Ampel zum Stehen zu kommen, sollte die Ampel auf rot bleiben. Jedoch ein Fahrzeug mit der Erfindung könnte im Voraus berechnen, dass beim Beibehalten der Geschwindigkeit, noch vor dem Erreichen der Kreuzung durch das Fahrzeug, die Ampel auf grün schalten wird.A further increase in profitability can be achieved in this way that the traffic light switching phases are taken into account as external parameters (Claim 5). Here, the traffic light switching phases are preferably over transmit the GPS satellite to the vehicle control device. The Computer of the vehicle control device can determine in advance whether that Vehicle while maintaining speed while still Green phase of the traffic light can cross the intersection. If reaching the crossing during the green phase of the traffic light is no longer possible is, the vehicle control device can early Reduce the speed of the vehicle and the vehicle Save energy and brake pads. As a further case, it is conceivable that the vehicle moves to an intersection, the traffic light shows red, but will switch to green shortly. A vehicle driver without the invention and thus without the knowledge of the traffic light switching phase would have to be in this Decelerate the case to stop in front of the traffic lights Traffic lights stay on red. However, a vehicle with the invention could Calculate in advance that while maintaining speed, still ahead When the vehicle reaches the intersection, the traffic light turns green will switch.

Der Mensch als Fahrzeuglenker ist immer ein Unsicherheitsfaktor und von seiner Reaktion, Erfahrung und Fahrkönnen hängen Menschenleben ab. Besonders beim Fahren von Wasser- und Luftfahrzeugen muss er viele verschiedene Faktoren berücksichtigen, um die richtigen Entscheidungen beim Steuern des Fahrzeugs, zu treffen. Diese Faktoren sind bei Wasserfahrzeugen z. B. andere Verkehrsteilnehmer, Untiefen, Wasserströmung, Traktion, Neigung zum Über- oder zum Untersteuern, Kipppunkt, Lenkbarkeit. usw.The human being as a vehicle driver is always a factor of uncertainty and of its reaction, experience and driving skills depend on human life. He has to do a lot, especially when driving water and aircraft take various factors into account to make the right decisions when driving the vehicle. These factors are in Watercraft z. B. other road users, shallows,  Water flow, traction, tendency to oversteer or understeer, Tipping point, maneuverability. etc.

Bei Wasser- und Luftfahrzeugen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese auf einer sicheren Fahrstrecke und mit einer dazu angemessenen Geschwindigkeit an das gewünschtes Fahrziel zu führen. Außerdem können bei Wunsch die Geschwindigkeiten derart bestimmt werden, dass sie möglichst energiesparend sind.In water and aircraft, the invention is based on the object this on a safe route and with an appropriate one Lead speed to the desired destination. Furthermore If desired, the speeds can be determined such that they are as energy-saving as possible.

Die andere Option dabei ist, die Geschwindigkeiten werden für eine vorgegebenen Fahrstrecke bestimmt.The other option here is that the speeds are for one predetermined route determined.

Wie die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst wird, ist in dem folgenden Beispiel beschrieben.How the object is achieved according to the invention is as follows Example described.

Beispiel Wasserfahrzeug (Fig. 4, 5)Example watercraft ( Fig. 4, 5)

Der Bootsführer eines Motorboots 41 gibt das gewünschte Fahrziel 45 in das Navigationssystem (z. B. GPS-System) ein. Die Fahrtrichtung 42 ist Richtung Fahrziel 45. Auf dem direkten Wasserweg 44 liegt die Untiefe 43, d. h. dort wäre die Wassertiefe für das Boot zu niedrig. Die Erfindung errechnet mit Hilfe der Umweltfaktoren bzw. Parameter (Anspruch 6), einen Ausweichkurs 39 mit den dazugehörigen Geschwindigkeiten des Bootes, um die Untiefe 43 herum, damit das Boot nicht aufläuft (Anspruch 12). Dabei sind diese Parameter bspw.: Geschwindigkeitsbegrenzungen, Fliehkraft, Bremsverzögerung des Wasserfahrzeuges, Motorbremsverzögerung des Wasserfahrzeuges, Wasserdichte, Wassertiefe, Wellenhöhe, Wind, Wasserströmung, Wassertemperatur, Wasserverdrängung, Wasserwiderstandsbeiwert, Parameter des Wasserfahrzeugs wie z. B.: Tiefgang, Schwerpunkt, Traktion, Neigung zum Über- oder zum Untersteuern, Kipppunkt, Lenkbarkeit. Die Erfindung ermittelt den Ausweichkurs 39 je nach dem was der Fahrzeugsteuereinrichtung vom Bootsführer vorgegeben wird. Es kann die Reisegeschwindigkeit, die Reisezeit, oder der Energieverbrauch für die Route vorgegeben sein.The operator of a motor boat 41 enters the desired destination 45 into the navigation system (e.g. GPS system). The direction of travel 42 is in the direction of the destination 45 . Shallow 43 lies on direct waterway 44 , ie the water depth there would be too low for the boat. The invention uses the environmental factors or parameters (claim 6) to calculate an alternative course 39 with the associated speeds of the boat around the shallow 43 so that the boat does not collapse (claim 12). These parameters are, for example: speed limits, centrifugal force, braking deceleration of the watercraft, engine braking deceleration of the watercraft, waterproof, water depth, wave height, wind, water flow, water temperature, water displacement, water resistance coefficient, parameters of the watercraft such as e.g. E.g .: draft, center of gravity, traction, tendency to oversteer or understeer, tipping point, maneuverability. The invention determines the avoidance course 39 depending on what the vehicle control device is given by the operator. The travel speed, the travel time, or the energy consumption for the route can be specified.

Ist die Route bzw. der Ausweichkurs 39 vorgegeben so sind die Radien 38-40 der Route damit auch vorgegeben. Für diese Radien r 38-40 werden die sicheren Geschwindigkeiten Vsicherheit berechnet. Die Berechnung erfolgt dabei analog der Berechnung Vsicherheit für Landfahrzeuge (im Rechenbeispiel Seite 5), wobei natürlich die bereits oben erwähnten Umweltfaktoren bzw. Parameter (Anspruch 6) für die See und die Parameter des Wasserfahrzeugs, statt denen für Landfahrzeuge, verwendet werden. Diese sicheren Geschwindigkeiten Vsicherheit sind die Geschwindigkeiten die bei den vorgegebenen Radien r 38-40 ein sicheres Fahren des Bootes 41 gewährleisten. D. h. das das Boot 41 nicht vom Kurs abkommt und ohne das es kentert.If the route or the alternative course 39 is predetermined, the radii 38-40 of the route are also predetermined. The safe speeds V safety are calculated for these radii r 38-40 . The calculation is carried out analogously to the calculation of safety for land vehicles (in the calculation example on page 5), the environmental factors or parameters (claim 6) mentioned above for the sea and the parameters of the watercraft being used instead of those for land vehicles. These safe speeds V security are the speeds which ensure safe driving of the boat 41 at the specified radii r 38-40 . I.e. that the boat 41 does not get off course and without it capsizes.

Ist die Reisegeschwindigkeit vorgegeben so wird für diese Geschwindigkeit ein sicherer Radius r errechnet. Damit entspricht in der Berechnung die Reisegeschwindigkeit der sicheren Geschwindigkeit Vsicherheit. Die Berechnung erfolgt dabei analog der Berechnung für Landfahrzeuge (im Rechenbeispiel Seite 5 oben). Der Radius r erhält man durch die Auflösung der Gleichung Vsicherheit nach r, wobei natürlich die bereits oben erwähnten Umweltfaktoren bzw. Parameter (Anspruch 6) für die See und die Parameter des Wasserfahrzeugs, statt denen für Landfahrzeuge, verwendet werden. Dieser sichere Radius r ist bei der vorgegebenen Reisegeschwindigkeit, der kleinste Radius bei dem ein Kentern des Bootes ausgeschlossen ist. Somit können verschiedene denkbare Routen ermittelt werden in denen der sichere Radius nicht unterschritten wird. Der sichere Radius ist der Radius bei dem das Boot 41 noch nicht vom Kurs abkommt und ohne das es kentert.If the cruising speed is specified, a safe radius r is calculated for this speed. The cruising speed thus corresponds to the safe speed V safety in the calculation. The calculation is carried out analogously to the calculation for land vehicles (in the calculation example on page 5 above). The radius r is obtained by solving the equation V safety according to r, whereby of course the environmental factors or parameters (claim 6) already mentioned above are used for the sea and the parameters of the watercraft, instead of those for land vehicles. This safe radius r is at the given cruising speed, the smallest radius at which the boat cannot capsize. In this way, various conceivable routes can be determined in which the safe radius is not undershot. The safe radius is the radius at which the boat 41 does not get off course and without which it capsizes.

Ist die Reisezeit vorgegeben (Anspruch 2) so errechnet die Fahrzeugsteuereinrichtung daraus die Reisegeschwindigkeit mit der es möglich ist das Fahrziel 45 in der Reisezeit und für eine angenommene Routenlänge zu erreichen. Mit dieser Geschwindigkeit wird dann, wie bereits im vorigen Beispiel erklärt, der sichere Radius r und damit die dazugehörige Route ermittelt werden. Stimmen angenommene Routenlänge und die ermittelte Route nicht überein, so muss die Rechnung mit neuen Werten solange mit veränderten Werten wiederholt bzw. interpoliert werden bis Übereinstimmung besteht.If the travel time is predefined (claim 2), the vehicle control device uses this to calculate the travel speed with which it is possible to reach the travel destination 45 in the travel time and for an assumed route length. At this speed, as already explained in the previous example, the safe radius r and thus the associated route are determined. If the assumed route length and the determined route do not match, the calculation with new values must be repeated or interpolated with changed values until there is agreement.

Bei Wasserfahrzeugen (Fig. 5) entstehen besonders riskante Situationen wenn zwei Wasserfahrzeuge 46 + 47 in Kollisionskurs 48 + 49 aufeinander zu fahren. Die Frontansicht der Boote ist im Gegensatz zur Seitenansicht relativ klein und besonders bei getrübter Sicht schlecht zu erkennen. Außerdem ist die Annäherungsgeschwindigkeit die Summe der beiden Geschwindigkeiten.In the case of watercraft ( FIG. 5), particularly risky situations arise when two watercraft 46 + 47 collide on a collision course 48 + 49 . In contrast to the side view, the front view of the boats is relatively small and particularly difficult to see when the view is cloudy. In addition, the approach speed is the sum of the two speeds.

Bekannt sind Boote die mit Radar ausgestattet sind. Auf dem Display des Radars sind die Positionen der anderen Boote die sich im Erfassungsbereich des Radars aufhalten zu erkennen. Dabei bleibt der Bootsführer als Unsicherheitsfaktor. Er muss zuerst die anderen Boote auf dem Radar erkennen und richtig einschätzen können, ob von diesen die Gefahr einer Kollision ausgeht. Besteht eine Kollisionsgefahr und erkennt er diese richtig, dann muss er noch in der Lage sein ein sicheres Ausweichmanöver durchzuführen. Boats that are equipped with radar are known. On the display of the Radars are the positions of the other boats that are in the Detect the detection range of the radar. The remains Boat drivers as a factor of uncertainty. He has to put the other boats on first recognize the radar and can correctly assess whether of these There is a risk of a collision. There is a risk of collision and detects If he does this correctly, then he must still be able to do it safely Evasive maneuvers.  

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine drohende Kollision zu erkennen und diese zu verhindern, indem das Boot auf einen sicheren Ausweichkurs gebracht wird.The invention is based on the problem of an impending collision detect and prevent this by keeping the boat safe Alternative course is brought.

Eine drohende Kollision zweier Boote 47 + 53 am Punkt 52 ist in der Fig. 5 dargestellt.An impending collision of two boats 47 + 53 at point 52 is shown in FIG. 5.

Die Fahrzeugsteuereinrichtung gemäß der Erfindung löst die Aufgabe, indem die Boote die sich in einem gemeinsamen Gebiet aufhalten (z. B. in einem Radius von ca. 10 Km) ihre Daten wie Position und deren Geschwindigkeit in kurzen Intervallen, vorzugsweise über Satellit und jede halbe Sekunde, miteinander austauschen (Anspruch 7). Die Erfindung kann mit Hilfe der Positionsdaten (aus GPS-System), die in kurzen Zeitabschnitten geliefert werden auch die Geschwindigkeit und Fahrtrichtung des eigenen und der anderen Boote bestimmen und damit deren Route vorausberechnen. Mit Hilfe der berechneten Routen (Fig. 5) erkennt die Fahrzeugsteuereinrichtung dann wenn ihr Boot 47 sich mit einem anderen Boot 53 auf Kollisionskurs 52 befindet. Nun legt sie, für die derzeitige Geschwindigkeit des Bootes, einen möglichen Ausweichradius 50 fest. Dieser Ausweichradius 50 entspricht einem sicheren Radius r. Wie dieser ermittelt wird ist bereits auf S. 13 erklärt. Die Fahrzeugsteuereinrichtung greift selbstständig in die Fahrzeugsteuerung 34 ein und bringt das Boot durch eine Betätigung der Lenkung 37 auf den Kurs des Ausweichradius 50 und zwar während dieser Ausweichkurs noch mit dem nötigen Sicherheitsabstand zum Boot 53 machbar ist.The vehicle control device according to the invention achieves the object in that the boats that are in a common area (for example in a radius of approximately 10 km) provide their data such as position and their speed in short intervals, preferably via satellite and every half Second, exchange with each other (claim 7). With the help of the position data (from GPS system), which are delivered in short time segments, the invention can also determine the speed and direction of travel of one's own and other boats and thus calculate their route in advance. With the help of the calculated routes ( FIG. 5), the vehicle control device then recognizes when its boat 47 is on a collision course 52 with another boat 53 . Now she defines a possible avoidance radius 50 for the current speed of the boat. This avoidance radius 50 corresponds to a safe radius r. How this is determined is already explained on p. 13. The vehicle control device automatically intervenes in the vehicle control 34 and brings the boat to the course of the avoidance radius 50 by actuating the steering 37, specifically while this avoidance course is still feasible with the necessary safety distance from the boat 53 .

Natürlich kann anstatt dem selbständigen Eingriff der Fahrzeugsteuereinrichtung in die Fahrzeugsteuerung 34, diese den Bootsführer 32 auch durch ein akustisches, oder optisches Signal 33 warnen, bei gleichzeitigem Anzeigen 33 des Kurses mit dem Ausweichradius 50.Of course, instead of the vehicle controller 34 automatically intervening in the vehicle controller 34 , the latter can also warn the operator 32 by an acoustic or visual signal 33 while simultaneously displaying 33 the course with the avoidance radius 50 .

Optional zu vorherigen Lösung kann bei einer drohenden Kollision auch die Geschwindigkeit des eigenen Bootes 47 reduziert werden, damit eine kleinerer Ausweichradius 50 realisierbar ist.Optionally to the previous solution, the speed of one's own boat 47 can also be reduced in the event of an impending collision, so that a smaller avoidance radius 50 can be realized.

Im Gegensatz zu Wasserfahrzeugen bewegen sich Luftfahrzeuge nicht auf der zweidimensionalen Wasseroberfläche, sondern im dreidimensionalen Luftraum. Dennoch ist die Lösung durch die Erfindung prinzipiell gleich. Die eben erläuterten Lösungsbeispiele mit Wasserfahrzeugen gelten bezüglich der Erfindung auch für Luftfahrzeuge. In diesem Fall wären die Boote 47, 53, 41 in Fig. 5 und Fig. 6 bspw. Flugzeuge und die Untiefe 43 könnte z. B. eine Flugverbotszone über einem Saat sein. Außerdem kentern Luftfahrzeuge bei Fehlmanövern nicht sondern stürzen ab. Die verwendeten Parameter sind auch unterschiedlich. Diese sind bei Luftfahrzeugen z. B.: Flughöhe, andere Verkehrsteilnehmer, Luftfeuchtigkeit, Lufttemperatur, Wind, Luftströmung und Parameter des Luftfahrzeugs wie z. B.: Aerodynamik, Schub, Gewicht, zulässige Beschleunigung, Schwerpunkt, Kipppunkt und Lenkbarkeit.In contrast to water vehicles, aircraft do not move on the two-dimensional water surface, but in the three-dimensional air space. Nevertheless, the solution by the invention is basically the same. The just explained solution examples with watercraft also apply to aircraft with regard to the invention. In this case, the boats 47, 53, 41 in Fig. 5 and Fig. 6 for example. Planes and the shoal would be 43 could z. B. be a no-fly zone over a seed. In addition, aircraft do not capsize during incorrect maneuvers but fall. The parameters used are also different. These are z. For example: flight altitude, other road users, air humidity, air temperature, wind, air flow and parameters of the aircraft such as For example: aerodynamics, thrust, weight, permissible acceleration, center of gravity, tipping point and steerability.

In der Regel sind alle Teile der Erfindung im Fahrzeug untergebracht. Mit Hinblick auf Einsparungen an Hardwarekosten, oder einer Gewichtsersparnis ist eine Fahrzeugsteuereinrichtung vorteilhaft, deren Systemrechner sich außerhalb (Anspruch 11) des Fahrzeugs befindet. Er kann sich in dem GPS-Satelliten befinden, oder in einer zentralen Verkehrsleitstelle. Von dort aus kann ein Systemrechner die Aufgabe übernehmen mehrere Fahrzeuge zu warnen, oder zu steuern. Die Datenübertragung erfolgt dabei bspw. per Satellit, oder per Funk.As a rule, all parts of the invention are housed in the vehicle. With In terms of hardware cost savings, or one Weight saving is a vehicle control device advantageous whose System computer is outside (claim 11) of the vehicle. He can be in the GPS satellite or in a central one Traffic control center. From there, a system computer can do the job take on multiple vehicles to warn or control. The Data is transmitted, for example, by satellite or by radio.

AbkürzungenAbbreviations

ermittelte Geschwindigkeit des Streckenabschnitts = Vi
determined speed of the route section = V i

energiesparende Geschwindigkeit des Streckenabschnitts = Venergie
energy-saving speed of the route section = V energy

sichere Geschwindigkeit des Streckenabschnitts = Vsicherheit safe speed of the route section = safety

Claims (12)

1. Fahrzeugsteuereinrichtung von Land-, Wasser-, oder Luftfahrzeugen, mit wenigstens einem Mittel (z. B. GPS-System = Global Positioning System) zum Erfassen von aktuellen Fahrdaten des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass I.) oder II.), oder beides,
  • 1. I.) für die Fahrstrecke wenigstens eine der folgenden Geschwindigkeiten bestimmt werden:
    • a) energiesparende Geschwindigkeiten.
    • b) sichere Geschwindigkeiten, die die Position und Geschwindigkeit von anderen Verkehrsteilnehmer berücksichtigt und die eine Kollision mit diesen Verkehrsteilnehmern verhindert.
    • c) sichere Geschwindigkeiten für das Durchfahren der Fahrstrecke.
    und diese Geschwindigkeit(en) aus a)-c) mit der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit zu vergleichen und bei Unter- oder Überschreiten eine Warnung durch eine Anzeige/Signal (33), oder ein Eingriff in die Fahrzeugsteuerung (34), oder beides zu bewirken.
  • 2. II.) für Wasser-, oder Luftfahrzeuge für eine Geschwindigkeit wenigstens eine der folgenden Fahrstrecken bestimmt werden:
    • a) energiesparende Fahrstrecke (z. B. die kürzeste).
    • b) sichere Fahrstrecke, die die Position und Geschwindigkeit von anderen Verkehrsteilnehmer berücksichtigt und die eine Kollision mit diesen Verkehrsteilnehmern verhindert.
    • c) sichere Fahrstrecke für das Durchfahren der Fahrstrecke
    und diese bestimmte Fahrstrecke(n) aus a)-c) mit der tatsächlichen Fahrzeugposition zu vergleichen und bei einer Abweichung von dieser eine Warnung durch eine Anzeige/Signal (33), oder ein Eingriff in die Fahrzeugsteuerung (34), oder beides zu bewirken.
1. Vehicle control device for land, water or aircraft, with at least one means (e.g. GPS system = Global Positioning System) for recording current driving data of the vehicle, characterized in that I.) or II.), or both,
  • 1. I.) at least one of the following speeds must be determined for the route:
    • a) Energy saving speeds.
    • b) safe speeds which take into account the position and speed of other road users and which prevents a collision with these road users.
    • c) safe speeds for driving through the route.
    and to compare this speed (s) from a) -c) with the actual vehicle speed and, if the speed is exceeded or undershot, to cause a warning by a display / signal ( 33 ), or to intervene in the vehicle control system ( 34 ), or both.
  • 2. II.) For watercraft or aircraft for a speed of at least one of the following routes:
    • a) Energy-saving route (e.g. the shortest).
    • b) safe route, which takes into account the position and speed of other road users and which prevents a collision with these road users.
    • c) safe route for driving through the route
    and to compare this determined route (s) from a) -c) with the actual vehicle position and, in the event of a deviation therefrom, to cause a warning by a display / signal ( 33 ), or an intervention in the vehicle control system ( 34 ), or both .
2. Fahrzeugsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeiten I.)a) bestimmt werden bezüglich der an die Fahrzeugsteuereinrichtung vorgegebenen Reisezeit.2. Vehicle control device according to claim 1, characterized in that that the speeds I.) a) are determined with respect to the Vehicle control device predetermined travel time. 3. Fahrzeugsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus wenigsten zwei der bestimmten Geschwindigkeiten I.)a)-c) die kleinste ausgewählt wird, mit der dann die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit verglichen wird.3. Vehicle control device according to claim 1, characterized in that that from at least two of the determined speeds I.) a) -c) the smallest is selected, then the actual one Vehicle speed is compared. 4. Fahrzeugsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus wenigsten zwei der bestimmten Fahrstrecken II.)a)-c) eine ausgewählt wird, mit der dann die tatsächliche Fahrzeugposition verglichen wird.4. Vehicle control device according to claim 1, characterized in that that from at least two of the determined routes II.) a) -c) one is selected, with which the actual vehicle position is compared. 5. Fahrzeugsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich ständig ändernde, oder neue Parameter z. B. Geschwindigkeitsbegrenzungen, Ampelschaltphasen, Wetterlage, Positionsdaten anderer Verkehrsteilnehmer und Geographieänderungen, extern oder intern zugeführt werden oder aktualisiert werden und zur Bestimmung der Geschwindigkeiten I.)a)-c) und/oder Fahrstrecken II.)a)-c) herangezogen werden.5. Vehicle control device according to claim 1, characterized in that constantly changing or new parameters such. B. Speed limits, traffic light switching phases, weather conditions, Position data of other road users and Geography changes, externally or internally, or be updated and to determine the speeds I.) a) -c) and / or routes II.) a) -c) are used. 6. Fahrzeugsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der folgenden Parameter zur Berechnung der Geschwindigkeiten eines Wasserfahrzeuges beitragen. Die Parameter sind: Fliehkraft, Wasserdichte, Wassertiefe, Wellenhöhe, Wind, Wasserströmung, Wassertemperatur, Wasserverdrängung, Wasserwiderstandsbeiwert, Parameter des Wasserfahrzeugs wie z. B.:
Tiefgang, Schwerpunkt, Bremsverzögerung des Wasserfahrzeuges, Motorbremsverzögerung des Wasserfahrzeuges, Traktion, Neigung zum Über- oder zum Untersteuern, Kipppunkt, Lenkbarkeit.
6. Vehicle control device according to claim 1, characterized in that at least one of the following parameters contribute to the calculation of the speeds of a watercraft. The parameters are: centrifugal force, water density, water depth, wave height, wind, water flow, water temperature, water displacement, water resistance coefficient, parameters of the watercraft such as B .:
Draft, center of gravity, braking deceleration of the watercraft, engine braking deceleration of the watercraft, traction, tendency to oversteer or understeer, tipping point, maneuverability.
7. Fahrzeugsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verkehrsteilnehmer ihre Position und/oder andere Daten untereinander austauschen, und/oder an ein zentrales System, oder zentrale Verkehrsleitstelle (31) weiterleiten, um bei der Bestimmung der Geschwindigkeiten I.)a)-c) und/oder Fahrstrecken II.)a)-c) und/oder der Wegbeurteilung und/oder der Verkehrsleitung berücksichtigt zu werden.7. Vehicle control device according to claim 1, characterized in that a plurality of road users exchange their position and / or other data with one another, and / or forward them to a central system or central traffic control center ( 31 ) in order to determine the speeds I.) a) -c) and / or routes II.) a) -c) and / or the route assessment and / or the traffic management. 8. Fahrzeugsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Fahrzeugsteuereinrichtung, oder eines der Fahrzeugsteuereinrichtungen in den Fahrzeugen entscheidet, bei welchem der betreffenden Fahrzeuge der Fahrzeuglenker durch eine Anzeige bzw. ein Signal (33) informiert und/oder gewarnt wird, und/oder in welches der Fahrzeuge in die Fahrzeugsteuerung (34) eingegriffen wird, um eine Kollision zu vermeiden.8. Vehicle control device according to claim 1, characterized in that a central vehicle control device or one of the vehicle control devices in the vehicles decides in which of the vehicles concerned the vehicle driver is informed and / or warned by a display or a signal ( 33 ), and / or in which of the vehicles the vehicle control ( 34 ) is intervened to avoid a collision. 9. Fahrzeugsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigen bzw. Signale (33) (z. B. Geschwindigkeitsdifferenzen) in ein Helmvisier projiziert werden.9. Vehicle control device according to claim 1, characterized in that the displays or signals ( 33 ) (z. B. speed differences) are projected into a helmet visor. 10. Fahrzeugsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das GPS-System (29) in einem tragbaren System (z. B. Mobiltelefon, Wander-GPS-System) untergebracht ist, das mit dem Systemrechner kommuniziert.10. Vehicle control device according to claim 1, characterized in that the GPS system ( 29 ) is housed in a portable system (z. B. mobile phone, hiking GPS system) that communicates with the system computer. 11. Fahrzeugsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der System-Rechner der Fahrzeugsteuereinrichtung vom Fahrzeug räumlich getrennt ist, aber ein Datenaustausch mit den anderen Teilen der Fahrzeugsteuereinrichtung, die sich im Fahrzeug befinden, statt findet.11. Vehicle control device according to claim 1, characterized characterized that the system computer of Vehicle control device is spatially separated from the vehicle, but a Data exchange with the other parts of the vehicle control device, that are in the vehicle takes place. 12. Fahrzeugsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrstrecke von der Fahrzeugsteuereinrichtung geändert wird.12. Vehicle control device according to claim 1, characterized in that that the route is changed by the vehicle control device.
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