Lexikon der Geowissenschaften: Fahrzeugnavigationssystem
Fahrzeugnavigationssystem, System, das eine zielgerichtete Navigation von Fahrzeugen im Straßenverkehr ermöglicht. Grundlegende Bestandteile von Fahrzeugnavigationssystemen sind als zentrale Komponente einerseits eine digitale Karte mit darin enthaltenen Straßen und Adressen und andererseits ein Ortungssystem, das die aktuelle Fahrzeugposition in Relation zu dieser digitalen Karte referenziert, ein Algorithmus zur Routenberechnung zwischen Ausgangs- und Zielpunkt sowie ein Zielführungssystem. Neben den fest in Fahrzeugen eingebauten Fahrzeugnavigationssystemen sind auch mobile Systeme auf PC-Basis verfügbar. Die in Fahrzeugnavigationssystemen verwendete digitale Karte ist als topologische Knoten-Kantenstruktur entsprechend den Straßenzügen und Kreuzungen aufgebaut. Um eine korrekte Routenberechnung und Zielführung zu ermöglichen, sind Knoten und Kanten raumbezogene Attribute wie Straßenart, Einbahnstraßenrichtung, Abbiegeverbote, Zufahrten, Sperrungen, Brücken, Tunnels, Über- und Unterführungen zugewiesen. Um die Ermittlung von zeitoptimierten Routen zu ermöglichen, sind die Straßen zudem hierarchisch in Autobahnen, Bundesstraßen, Hauptstraßen etc. klassifiziert. Daneben sind in der digitalen Karte Objekte wie politische Grenzen, Wasserläufe, Bahnlinien, Bahnhöfe und Flughäfen, Autobahnkreuze und -ausfahrten oder Landnutzungen enthalten. Diese dienen nicht unmittelbar der Fahrzeugnavigation, sind aber unter topologischen Aspekten für die Orientierung von Bedeutung. Die für Fahrzeugnavigationssysteme verwendeten Ortungssysteme kommen als gestützte oder autonome bzw. autarke Systeme oder als Kombinationen daraus zum Einsatz. Bei gestützten Systemen findet ein Datenaustausch zwischen externen Positionsgebern wie Satelliten, Induktionsschleifen oder Funkbaken und dem Navigationssystem statt. In der Regel sind die Informationen, die diese Systeme zur Verfügung stellen nicht flächendeckend vorhanden bzw. es kommt bei der Satellitennavigation insbesondere in städtischen Gebieten zu Abschattungseffekten. Autonome Ortungssysteme dagegen verzichten auf eine Stützung von außen. Es werden hierbei u.a. Tachometerimpulse und Radsensoren zur Bestimmung der zurückgelegten Strecke und der eingeschlagenen Richtung sowie ein elektronischer Kompaß zur Bestimmung der absoluten Richtung gegenüber der magnetischen Nordrichtung eingesetzt. Der Einsatz einer Kombination aus gestützter und autonomer Ortung ermöglicht die zuverlässigsten Ortungsergebnisse. Durch den Vergleich der ermittelten Position mit dem Straßenverlauf einer digitalen Karte, dem sogenannten mapmatching, kann die Genauigkeit einer Positionsmeldung zusätzlich erhöht werden. Die Routenberechnung in Fahrzeugnavigationssystemen setzt voraus, daß digitale Karteninformationen als bewertete gerichtete Graphen vorliegen. Auf dieser Grundlage ist in Kombination mit individuell einstellbaren Fahrzeugparametern und Fahrgewohnheiten wie Geschwindigkeit, Kraftstoffverbrauch oder der Bevorzugung von Autobahnen die Ermittlung der kürzesten, schnellsten oder kostengünstigsten Verbindung vom Ausgangs- zum Zielpunkt möglich. Ein Verlassen der ermittelten Route hat in der Regel eine unmittelbare Neuberechnung einer Alternativroute zur Folge. Bei der Verwendung einer dynamischen Routenberechnung werden zusätzlich aktuelle Verkehrsinformationen über Staus und Behinderungen berücksichtigt. Diese werden, auch während der Fahrt, über Funkbaken oder das Radio Data System (RDS) in das Fahrzeugnavigationssystem eingespeist (Verkehrsleitsystem). Die unmittelbare Integration dieser Informationen in die Routenberechnung erlaubt somit eine variable und dynamische Zielführung, die als Ergebnis der Routenberechnung dem Fahrzeugführer Fahrtrichtungsanweisungen gibt. Sie erfolgt bei Fahrzeugnavigationssystemen in der Regel in einer Kombination aus sprachlicher und graphischer Ausgabe. In Kombination mit weiteren Telematikanwendungen bilden Fahrzeugnavigationssysteme eine wichtige Grundlage für zahlreiche kartenbasierte Anwendungen im Transportbereich, etwa in Form von Fracht-, Logistik-, Flotten- oder Fahrzeugmanagementsystemen. Ergänzend zum Fahrzeugnavigationssystem ist bei derartigen Systemen eine Kommunikation mit einer Dienstleistungszentrale möglich, von der aus die Fahrzeuge z.B. flexibel an zusätzliche aktuelle Ziele gesteuert oder Frachten für die Weiterleitung auf unterschiedliche Fahrzeuge verteilt werden können. [TB]
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