DE102007007346B3

DE102007007346B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Verkehrssicherheit von Verkehrsmitteln

Info

Publication number: DE102007007346B3
Application number: DE102007007346A
Authority: DE
Inventors: Dieter Kolb
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: JP5305681B2; ATE459070T1; EP1962257B1; DE502008000383D1; EP1962257A1; US20080191902A1; JP2008198214A; US7830274B2

Abstract

Die Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass auf einfache und kostengünstige Weise die Verkehrssicherheit in der Luft- und Schifffahrt aber auch im Straßenverkehr, dadurch verbessert wird, dass in bestimmten Abständen eine aktuelle Position und aktuelle Richtung bestimmt wird, geografische Beschreibungsdaten für mindestens ein Sperr- oder Gefahrengebiet aus einer Leitzentrale abgerufen werden und aus diesen Daten mit Hilfe einer Warnbedingung mindestens ein Warnhinweis erzeugt wird, sofern die Warnbedingung erfüllt ist, wobei die Warnbedingung so gewählt wird, dass ein Eindringen in das mindestens eine Sperr- oder Gefahrengebiet durch ein entsprechendes Gegenmanöver sicher vermeidbar ist.

Description

Im Flugverkehr entstehen immer wieder gefährliche Situationen, indem Flugzeuge unbeabsichtigt in militärische Sperrzonen oder in die Anflugschneisen von Flughäfen einfliegen. Dies gilt insbesondere für Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrt, die keiner Überwachung durch Fluglotsen unterliegen. Da in der Luft keine Verkehrszeichen montierbar sind wie im Straßenverkehr, sind Karten mit den darin eingezeichneten Hinweisen derzeit die einzige Informationsquelle für die Piloten. Karten ermöglichen aber nur eine 2D-Darstellung. Manche Sperrzonen wie z. B. Einflugschneisen gelten jedoch nur in bestimmten Höhen; darüber und mitunter auch darunter darf geflogen werden.
Eine ähnliche Situation ist in der Schifffahrt. Hier können außerhalb des Uferbereichs Verkehrzeichen nur als Bojen realisiert werden. Ansonsten bleibt hier nur die Karte als Informationsquelle.
Aus der Veröffentlichung
http://www.siemens.com/index.jsp?sdc p=cfi1031685l0mno1262263 ps5uz3&sdc bcpath=1327899.s 5%2C1034230.s 5%2C1031937.s 5%2C& sdc sid=23466753061&) ist bspw. ein Nachweis bekannt, dass "Virtuelle Verkehrszeichen" das Autofahren sicherer machen. Dieses bekannte Konzept sieht als Ergänzung zu bestehenden Hinweisschildern und Leitsystemen vor, dem Autofahrer individuelle Informationen durch Einblendung in die Windschutzscheibe zu übermitteln, wie z. B. Hinweise auf die aktuelle Geschwindigkeitsbegrenzung oder kurzfristig eingerichtete Baustellen oder Unfälle. Als Übertragungsmedium von einem zentralen Verkehrsmanagement zum Fahrzeug können Mobilfunk oder DVB (Digital Video Broadcast) dienen.
Aus der Veröffentlichung
http://www.siemens.com/index.jsp?sdc p=cfi1031685l0mno1241443 ps5uz3&sdc bcpath=1327899.s 5%2C1034230.s 5%2C1031937.s 5%2C& sdc sid=510140024&) ist bspw. ferner ein Verfahren bekannt, um einzelnen Benutzern Informationen anzuzeigen, sobald sie sich einer bestimmten, der Information zugeordneten Position nähern.
Aus der US-Patentanmeldung US 2002/0121989 A1 ist bereits ein Verfahren zur Verbesserung der Verkehrssicherheit von Verkehrsmitteln bekannt,

– bei dem im Verkehrsmittel in bestimmten Abständen eine aktuelle Position und eine aktuelle Richtung bestimmt wird und dass dies in "bestimmten Abständen" geschieht,
– bei dem geografische Beschreibungsdaten für mindestens ein Gefahrengebiet über eine Kommunikationseinheit aus einem Leitsystem abgerufen werden,
– bei dem aus der Position, der Richtung, den Beschreibungsdaten für das Gefahrengebiet sowie einer Warnbedingung eine Warnbereichsberechnung erfolgt und ein Warnhinweis erzeugt wird, sofern die Warnbedingung erfüllt ist,
– wobei die Warnbedingung so gewählt wird, dass ein Eindringen in das Gefahrengebiet durch ein entsprechendes Gegenmanöver sicher vermeidbar ist.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Verkehrssicherheit in der Luft- und Schifffahrt im Straßenverkehr anzugeben.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 5 erfindungsgemäß gelöst.
Die weiteren Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens.
Die Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass auf einfache und kostengünstige Weise die Verkehrssicherheit in der Luft- und Schifffahrt aber auch im Straßenverkehr, dadurch verbessert wird, dass in bestimmten Abständen eine aktuelle Position und aktuelle Richtung bestimmt wird, geografische Beschreibungsdaten für mindestens ein Sperr- oder Gefahrengebiet aus einer Leitzentrale abgerufen werden und aus diesen Daten mit Hilfe einer Warnbedingung mindestens ein Warnhinweis erzeugt wird, sofern die Warnbedingung erfüllt ist, wobei die Warnbedingung so gewählt wird, dass ein Eindringen in das mindestens eine Sperr- oder Gefahrengebiet durch ein entsprechendes Gegenmanöver sicher vermeidbar ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Darstellung zur Erläuterung der Erfindung im Falle von Flugzeugen und Schiffen,
2 eine Darstellung zur Erläuterung der Erfindung im Falle von Straßenfahrzeugen,
3 eine Darstellung zur Erläuterung des Leitsystems im Falle von Straßenfahrzeugen und
4 eine Darstellung zur Erläuterung Warnungsausgabe im Falle von Straßenfahrzeugen.
Flugzeug
In 1 ist eine in einem Flugzeug montierbare erfindungsgemäße Vorrichtung 1 dargestellt, die über ein satellitenbasiertes Positionsbestimmungssystem 30, wie z. B. GPS, ständig die aktuelle Position 11 des Flugzeugs ermittelt. Aus den Werten aufeinander folgender Positionsbestimmungen wird die aktuelle Flugrichtung 12 berechnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 verfügt mindestens über eine digitale Karte 14 des zu überfliegenden Gebiets, in der die aktuellen Sperr- oder Gefahrengebiete vermerkt sind.
Vor dem Abflug und optional bei Bedarf auch während des Flugs erhält die Vorrichtung 1 von einer Leitzentrale 40 Informationen über temporäre oder kurzfristig eingerichtete Sperr- oder Gefahrengebiete, die sich in der Nähe seiner geplanten Flugroute befinden. Dies kann z. B. ein Überflugverbot wegen einer Veranstaltung sein. Diese Aktualisierung erfolgt beispielsweise über Mobilfunk, z. B. GSM/GPRS oder UMTS oder andere drahtlose Kommunikationstechniken wie WLAN oder WiMAX. Dazu ist Vorrichtung 1 mit einer Kommunikationseinheit 15 ausgestattet.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird auf einem Display 3 im Flugzeug-Cockpit eine Land- oder Flugkarte mit der aktuellen Umgebung des Flugzeugs dargestellt. Die aktuelle Position und Orientierung des Flugzeugs wird in der Karte angezeigt. In der Karte sind ebenfalls die aktuellen Sperr- oder Gefahrengebiete eingezeichnet. Optional ist hierbei der Maßstab des angezeigten Kartenausschnitts vom Pilot auswählbar.
Während des Flugs überprüft eine Komponente zur Kollisionsberechnung 20 ständig die Gefahr des möglichen Eindringens in ein Sperrgebiet unter Verwendung der Informationen über die aktuelle Position 11 und Richtung 12 des Flugzeugs sowie der Topografie des Geländes und der Lage der Sperrgebiete aus einem Karteninterface 13 bzw. der Karte 14.
Nähert sich das Flugzeug während dem Flug einem Sperrgebiet, wird es automatisch von der Vorrichtung 1 durch ein akustisches Signal darauf aufmerksam gemacht, ohne dass dazu eine Kommunikation mit einer Leitzentrale oder einer anderen Überwachungsstelle außerhalb des Flugzeugs erforderlich ist. Für das akustische Signal wird eine akustische Warnung 22 zusammengestellt und über einen Lautsprecher 2 im Cockpit ausgegeben. Zusätzlich wird in der Kartendarstellung ein entsprechender Warnhinweis 23 eingefügt und auf dem Display 3 im Cockpit ausgegeben.
Optional wird der Warnhinweis auch durch Projektion mittels eines Head-up-Displays 4 in die Frontscheibe des Flugzeug-Cockpits eingeblendet. Dabei wird in der Frontscheibe das dreidimensionale Sperrgebiet mit Techniken der Augmented Reality so dargestellt 24, dass es aus der Sicht des Piloten passgenau in die Landschaft, die sich ihm durch die Frontscheibe anbietet, eingebettet erscheint. Zusätzlich wird der Abstand zum Sperrgebiet und, beim Über- bzw. Unterfliegen, die voraussichtliche Höhe über bzw. unterhalb des Sperrgebiets in Textform angezeigt.
Optional werden die Warnhinweise 23 verstärkt, wenn sich das Flugzeug weiter dem Sperrgebiet nähert und bei Einhaltung seiner aktuellen Richtung in das Sperrgebiet eindringen würde.
Ist das Flugzeug bereits in das Sperrgebiet eingedrungen, werden optional geeignete Hinweise erzeugt und angezeigt, um das Sperrgebiet schnellst möglich und ohne zusätzliche Gefahren wieder verlassen zu können.
Während des Flugs kann der Pilot beispielsweise über Funk individuelle Anweisungen eines Fluglotsens aus der Leitzentrale 40 erhalten, z. B. um eine bestimmte Flughöhe einzunehmen oder in eine bestimmte Richtung abzudrehen. Diese Anweisungen werden von der Vorrichtung 1 in entsprechende Manöveranweisungen, wie bspw. "auf 500 Meter sinken", "Kurs 185" o. ä., umgesetzt und deren Durchführung überwacht und mit Kommentaren, wie bspw. "Zielhöhe erreicht" o. ä., versehen.
Bei Flugzeugen ohne Autopilot ist diese Technik zusätzlich verwendbar, um die Einhaltung einer geplanten oder zugewiesenen Flugroute und Flughöhe zu überwachen und Korrekturhinweise zu geben.
Schiff
Eine analoge Anwendung dieses Verfahrens ist in der Schifffahrt möglich: Die aktuelle Position und Richtung des Schiffs wird ständig ermittelt. Auf einem Display wird in einer Seekarte die aktuelle Position und Orientierung des Schiffes angezeigt. Die Küstenformation, Sperrgebiete, Hindernisse und Untiefen sind in der Karte vermerkt. zusätzlich kennt das System den aktuellen, von der Beladung abhängigen Tiefgang des Schiffs.
Temporäre oder kurzfristig eingerichtete Sperrgebiete oder Hindernisse, z. B. Sperrzonen wegen einer Regatta oder wegen eines Unfalls, entlang der geplanten Route erhält das Schiff vor der Abfahrt oder bei Bedarf auch während der Fahrt über Funk.
Nähert sich das Schiff einer Stelle, bei der es aufgrund seines aktuellen Tiefgangs und der aktuellen äußeren Bedingun gen, z. B. Gezeiten, Wellenhöhe und Wind, zu einer Havarie kommen könnte, wird automatisch eine entsprechende Warnung ausgegeben: akustisch, durch Texthinweis in einem Display und durch Markieren der Gefahrenstelle in der Karte.
Straßenfahrzeug
Im Straßenverkehr warnt dieses Verfahren einen Fahrer vor Gefahren und Problemen, z. B. vor Glatteis, vor einem Stau an einer bestimmten Stelle, vor temporären Baustellen und Geschwindigkeitsbeschränkungen. Dies wird im Folgenden anhand 2 näher erläutert.
Die Erfindung erfolgt ähnlich wie bereits oben beschrieben. Vorrichtung 1 sendet in bestimmten Abständen seine aktuelle Position an das Leitsystem 40, was beispielsweise nach jedem zurückgelegten Kilometer erfolgt oder im innerstädtischen Bereich häufiger als bspw. auf der Autobahn.
Das in 3 genauer dargestellte Leitsystem 40 kennt in diesem Fall Gefahrenstellen bzw. Gefahrenbereiche in seinem Zuständigkeitsbereich. Diese sind in einem Gefahrenstellenspeicher 45 des Leitsystems abgelegt. Die Gefahrenstellen oder Gefahrenbereiche sind einem geographischen Ort zugeordnet. Sie können eine gewisse Ausdehnung haben. Sie können sich, z. B. im Fall von Stau, auf eine Fahrtrichtung der Straße beschränken.
Wenn das Leitsystem 40 über eine Kommunikationsschnittstelle 41 eine Positionsmeldung 43 eines Fahrzeugs erhält, dann prüft es in einer Relevanzprüfungs-Komponente 44, ob Gefahrenstellen in der Nähe dieser Position in seinem Gefahrenstellenspeicher 45 enthalten sind. Ist dies der Fall, wird die entsprechende Information über die Kommunikationsverbindung 41 an die Vorrichtung 1 im Fahrzeug geschickt und dort gespeichert.
Die Vorrichtung 1 im Fahrzeug ermittelt weiterhin ständig seine aktuelle Position und Geschwindigkeit. Wenn es sich nun der lokal gespeicherten Gefahrenstelle weiter nähert, wird dies von seiner Komponente 20 erkannt und es wird eine akustische Warnung 22 erzeugt und über den Lautsprecher 2 an den Autofahrer ausgegeben. Gleichzeitig kann diese Warnung auch optional in textueller oder grafischer Form erzeugt 25 und auf einem Display im Cockpit 3 oder im Display eines eventuell vorhandenen Navigationssystems angezeigt werden. Optional kann diese Warnung auch durch Projektion mittels eines Head-up-Displays 4 in der Frontscheibe des Fahrzeugs eingeblendet werden.
Wenn das Fahrzeug über ein Navigationssystem mit einer Kartendarstellung verfügt, kann optional die Gefahrenstelle in der Karte angezeigt werden, so bald sie vom Leitsystem 40 in die Vorrichtung 1 im Fahrzeug übertragen worden ist.
Wenn Gefahrenstellen nicht mehr vorhanden sind, z. B. weil ein Stau sich aufgelöst hat, sendet die Leitzentrale 40 eine entsprechende Nachricht an die Vorrichtung 1 im Fahrzeug. Der Hinweis auf die Gefahrenstelle wird dann in der Kartendarstellung gelöscht und der Autofahrer wird nicht mehr gewarnt, wenn er sich der Stelle nähert.
Wenn der Autofahrer eine Gefahrenstelle entdeckt, die in dem Leitsystem noch nicht bekannt ist, kann er diese optional mit der Erfassungskomponente 26 über ein Eingabemedium 6 erfassen und dem Leitsystem 40 über die Kommunikationsverbindung 41 mitteilen.
Außerdem können optional Informationen über Gefahrenstellen an einem PC 50 mit Hilfe des Web-Interfaces 47 erstellt und in dem Gefahrenstellenspeicher 45 abgelegt werden. Auf die gleiche Weise können Informationen über Gefahrenstellen im Gefahrenstellenspeicher modifiziert oder gelöscht werden.
4 zeigt wann die Information über eine Gefahrenstelle an die Vorrichtung 1 übermittelt und wann die Warnung ausgegeben wird. Auf einer Straße 60 hat sich hier beispielsweise an einer Stelle 61 ein Unfall ereignet. Ein Fahrzeug an der Position 62 nähert sich der Unfallstelle. Das Fahrzeug sendet in bestimmtem Abstand, z. B. jeden Kilometer, seiner aktuelle Position an das Leitsystem 40. Sobald das Fahrzeug erstmals eine Position an das Leitsystem übermittelt, die in einem äußeren Kreis 63, dem so genannten Übertragungsradius, liegt, wird die Information über den Unfall vom Leitsystem 40 an die Vorrichtung 1 übermittelt. Das Fahrzeug ermittelt weiterhin ständig, d. h. beispielsweise im Sekundenabstand, seine aktuelle Position. Sobald es eine Position ermittelt, die in einem inneren Kreis 64, dem so genannten Anzeigeradius, liegt, wird die Warnung ausgegeben.
Der Abstand zwischen der eigentlichen Gefahrenstelle und der Stelle, an der der Autofahrer gewarnt wird, ist geschwindigkeitsabhängig; bei hoher Fahrgeschwindigkeit, z. B. auf Autobahnen, wird bereits in einem größeren Abstand vor der Gefahrenstelle die Warnung ausgegeben als im Stadtgebiet.
Neben Informationen über Gefahrenstellen kann das Leitsystem beliebige andere ortsbezogene Informationen verwalten und diese zeit- und situationsbezogen an die Vorrichtung 1 übermitteln.
Autofahrer können mit dieser Lösung rechtzeitig und präzise vor Gefahren gewarnt werden. Diese Warnung ist wesentlich hilfreicher als eine Rundfunkwarnung wie z. B. "Unfall auf der Autobahn A.. zwischen den Anschlussstellen B.. und C... Das Stauende liegt hinter einer Kurve."

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Verkehrssicherheit von Verkehrsmitteln, – bei dem im Verkehrsmittel in bestimmten Abständen mindestens eine aktuelle Position (11) und eine aktuelle Richtung (12) bestimmt wird, – bei dem geografische Beschreibungsdaten für mindestens ein Sperr- oder Gefahrengebiet über eine Kommunikationseinheit (15) aus einem Leitsystem (40) abgerufen werden, – bei dem mindestens aus der Position, der Richtung, den Beschreibungsdaten für das mindestens eine Sperr- oder Gefahrengebiet sowie einer Warnbedingung eine Kollisions- oder Warnbereichsberechnung (20) erfolgt und mindestens ein Warnhinweis (22, 23, 24) erzeugt wird, sofern die Warnbedingung erfüllt ist, wobei die Warnbedingung so gewählt wird, dass ein Eindringen in das mindestens eine Sperr- oder Gefahrengebiet durch ein entsprechendes Gegenmanöver sicher vermeidbar ist, – bei dem vom Verkehrsmittel in bestimmten Abständen die aktuelle Position an das Leitsystem (40) gesendet wird und, sobald erstmals eine innerhalb eines bestimmten zum Sperr- oder Gefahrengebiet gehörigen äußeren Kreises (63) liegende Position an das Leitsystem übermittelt wird, die Information über das mindestens eine Sperr- oder Gefahrengebiet vom Leitsystem (40) an das Verkehrsmittel zurück übermittelt wird und – bei dem weiter ständig die aktuelle Position des Verkehrsmittels ermittelt wird und sobald eine Position festgestellt wird, die in einem zum Sperr- oder Gefahrengebiet gehörigen inneren Kreis (64) liegt, der Warnhinweis erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, – bei dem der mindestens eine Warnhinweis (22, 23, 24) Anweisungen für das Gegenmanöver enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, – bei dem der Radius des inneren Kreises (64) in Abhängigkeit der Geschwindigkeit bestimmt wird, wobei bei hoher Fahrgeschwindigkeit ein größerer Radius festgelegt wird als bei geringer Geschwindigkeit.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem mindestens einer der Warnhinweise verstärkt wird, sofern kein entsprechendes Gegenmanöver eingeleitet wird.
Vorrichtung zur Verbesserung der Verkehrssicherheit von Verkehrsmitteln, – bei der eine Navigationseinheit derart vorhanden ist, dass in bestimmten Abständen eine aktuelle Position (11) und eine aktuelle Richtung (12) bestimmbar sind, – bei der eine Kommunikationseinheit (15) derart vorhanden ist, dass geografische Beschreibungsdaten für mindestens ein Sperr- oder Gefahrengebiet aus einer Leitzentrale (40) abrufbar sind, – bei der eine Einheit zur Kollisionsberechnung (20) derart vorhanden ist, dass aus der Position, der Richtung, den Beschreibungsdaten für das mindestens eine Sperr- oder Gefahrengebiet sowie einer Warnbedingung ein Warnhinweis (22, 23, 24) erzeugbar ist, sofern die Warnbedingung erfüllt ist, – bei der vom Verkehrsmittel in bestimmten Abständen die aktuelle Position an das Leitsystem (40) gesendet wird und, sobald erstmals eine innerhalb eines bestimmten zum Sperr- oder Gefahrengebiet gehörigen äußeren Kreises (63) liegende Position an das Leitsystem übermittelt wird, die Information über das mindestens eine Sperr- oder Gefahrengebiet vom Leitsystem (40) an das Verkehrsmittel zurück übermittelt wird und – bei der weiter ständig die aktuelle Position des Verkehrsmittels ermittelt wird und sobald eine Position festgestellt wird, die in einem zum Sperr- oder Gefahrengebiet gehörigen inneren Kreis (64) liegt, der Warnhinweis erzeugt wird.