Der Begriff Telematik entstand Anfang der 80er Jahre als Verknüpfung von Telekommunikation und Informatik. Ursprünglich lag sein Anwendungsschwerpunkt bei der Integration von Telefonsystemen mitpc-Funktionalitätenund anderen Büroanwendungen. Diese Bedeutung des Begriffes konnte sich im Zuge der Digitalisierung der Telefonnetze nicht durchsetzen. Seit Anfang der 90er Jahre wird der Ausdruck in Europa ausschließlich für das Anwendungsfeld Verkehrstelematik eingesetzt, welches im englischsprachigen Raum als Intelligent Transportation Systems (its) bekannt ist. Die Verkehrstelematik umfasst alle Informations- und Kommunikationssysteme, welche dynamische Daten aus Verkehrsmitteln und Verkehrssystemen sammeln, bearbeiten und öffentlichen Institutionen sowie privaten Nutzern und Unternehmen bereitstellen. Sie zielt auf die Optimierung der Fahrzeugbewegungen, der Verkehrsströme, sowie auf die Erhöhung der Sicherheit ab (vgl. [Klaus 2004]). Die Verkehrstelematik kann sowohl die Verkehrsentstehung als auch den Verkehrsablauf beeinflussen. Die Entstehung des Verkehrs wird beeinflusst, wenn z.B. durch aktuelle Informationen über Staus, Unfälle oder Straßenzustände der Reiseantritt verschoben oder ein anderes Verkehrsmittel gewählt wird. Beispiel für ein derartiges System ist das seit 1998 in Deutschland flächendeckend verfügbare Radio Data System (rds). Das System informiert u.a. über Staus und warnt vor Gefahren. Der Verkehrsfluss wird auch durch den Einsatz von Ortungs- und Navigationssystemen beeinflusst. Sie ermitteln für den Fahrer die günstigste Route und führen ihn dementsprechend zum Ziel. Dabei kann ‘günstig’ viele Interpretationen haben: Vielleicht ist der kürzeste oder der schnellste Weg gesucht, vielleicht der billigste, vielleicht aber auch einer, auf dem man möglichst selten eine Radarstreife der Polizei antrifft (vgl. [Jungnickel 1994, S. 89]). Intelligente Navigationssysteme gehen einen entscheidenden Schritt weiter und beziehen Informationen über die aktuelle Verkehrssituation in ihre Berechnungen mit ein. Die Gewinnung von Informationen über die Verkehrssituation erfolgt zentral durch Systeme wie dasrdsoder durch die dezentrale Kommunikation mit anderen Verkehrsteilnehmern. Zusätzlich ermöglicht die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation die Unterstützung weiterer Fahrerassistenzsysteme. Ein Beispiel für den Austausch aktueller und unter Umständen lebenswichtiger Informationen ist die Benachrichtigung nachkommender Fahrzeuge über die eigenen Bremsvorgänge.[...]
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Autonavigation
2.1 Grundlagen
2.2 Ortungs- und Navigationssysteme
2.2.1 Global Positioning System (GPS)
2.2.2 Differential Global Positioning System (DGPS)
2.2.3 Global Navigation Satellite System (GLONASS)
2.2.4 Galileo
2.2.5 Beidou Navigation System
2.3 Digitale Straßenkarte
2.3.1 Rolle und Anforderungen
2.3.2 Datenbeschaffung und Aktualisierung
2.3.3 Datenspeicherung im GDF-Format
3 Algorithmen der Routenplanung
3.1 Graphentheorie
3.2 Problemstellung der Routenplanung
3.3 Der Floyd-Warshall-Algorithmus
3.4 Der Dijkstra-Algorithmus
3.4.1 Beispiel
3.4.2 Korrektheit
3.4.3 Varianten und ihre Komplexität
3.5 Der A*-Algorithmus
3.6 Der Ford-Bellmann-Algorithmus
4 Mobile Kommunikation
4.1 Mobile Ad-hoc Netzwerke (MANETs)
4.2 Routingprotokolle
4.2.1 Destination-Sequenced Distance-Vector Routing (DSDV)
4.2.2 Ad-hoc On-Demand Distance-Vector Routing (AODV)
4.2.3 Zone Routing Protocol (ZRP)
4.3 Technische Realisierung
4.3.1 Bluetooth
4.3.2 IEEE 802.11 und verwandte Standards
4.4 Sicherheit
4.4.1 Kommunikationssicherheit
4.4.2 Verkehrssicherheit
5 Verteilte Wissensbasis
5.1 Ortsbezogene Wissensverteilung
5.2 Zeitbezogene Wissensverteilung
5.3 Testumgebung
5.4 Testergebnisse
6 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht den Einfluss intelligenter Navigationssysteme und Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation auf den innerstädtischen Verkehrsfluss, wobei der Fokus auf effizienten Algorithmen zur Routenplanung und einer optimierten Verteilung verkehrsrelevanter Daten liegt.
- Grundlagen der Autonavigation und Satellitennavigation
- Algorithmen zur effizienten Routenplanung
- Methoden der mobilen Kommunikation (MANETs) in Fahrzeugen
- Sicherheitsaspekte der Fahrzeugkommunikation
- Agentenbasierte Verkehrssimulation und Wissensverteilung
Auszug aus dem Buch
3.4 Der Dijkstra-Algorithmus
Folgender Algorithmus stammt aus dem Jahre 1959 von E.W. Dijkstra und gilt als der berühmteste Algorithmus zur Ermittlung kürzester Wege. Vorausgesetzt, dass im gegebenen Graphen G alle Kanten nichtnegative Gewichte haben, ermittelt der Dijkstra Algorithmus die kürzesten Wege von einem Knoten s zu allen anderen Knoten in G (sssp).
Idee (vgl. [Heun 2003, S. 186f]): In jeder Iteration wird die Menge V der Knoten, zu denen der kürzeste Weg von s aus bereits ermittelt wurde, um einen Knoten erweitert. Nach der ersten Iteration besteht diese Menge genau aus dem Startknoten s selbst, zu welchem der kürzeste Weg die Länge 0 hat. Aus der Menge R, welche alle Nachfolgerknoten der Knoten aus V beinhaltet, wird in jeder Iteration der Knoten v mit der kleinsten Distanz von s ausgewählt und in die Menge V verschoben. Dann werden die Knoten in der Menge R sowie die Abstände überprüft und ggfs. aktualisiert.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Einführung in das Themenfeld der Verkehrstelematik sowie Vorstellung der Forschungsfrage zur Beeinflussung des Verkehrs durch intelligente Navigationssysteme.
2 Autonavigation: Detaillierte Betrachtung von Ortungssystemen wie GPS, GLONASS und Galileo sowie die Bedeutung und Erstellung digitaler Straßenkarten.
3 Algorithmen der Routenplanung: Theoretische Grundlagen der Graphentheorie und Analyse verschiedener Algorithmen zur Pfadoptimierung, insbesondere des Dijkstra-Algorithmus.
4 Mobile Kommunikation: Untersuchung mobiler Ad-hoc Netzwerke (MANETs) und deren Routingprotokolle sowie technische Aspekte der drahtlosen Kommunikation und Verkehrssicherheit.
5 Verteilte Wissensbasis: Erarbeitung von Strategien zur orts- und zeitbezogenen Wissensverteilung zwischen Fahrzeugen und Evaluation der Ergebnisse anhand einer Simulation.
6 Zusammenfassung und Ausblick: Resümee der erarbeiteten Inhalte und Ausblick auf zukünftige Entwicklungen wie die Integration dreidimensionaler Geodaten.
Schlüsselwörter
Telematik, Autonavigation, GPS, Routenplanung, Dijkstra-Algorithmus, Graphentheorie, GDF-Format, Mobile Ad-hoc Netzwerke, MANET, Fahrzeugkommunikation, Verkehrssicherheit, Fahrerassistenzsysteme, Wissensverteilung, Verkehrssimulation.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die Möglichkeiten der Verkehrstelematik, insbesondere wie intelligente Navigationssysteme und die Kommunikation zwischen Fahrzeugen den Verkehrsfluss in städtischen Gebieten optimieren können.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind Autonavigation, Routenplanungsalgorithmen, mobile Ad-hoc Netzwerke (MANETs) und die agentenbasierte Simulation zur Wissensverteilung im Straßenverkehr.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist zu analysieren, wie Fahrzeuge durch den Austausch verkehrsrelevanter Informationen mittels Kommunikation den Gesamtverkehr beeinflussen und effizienter steuern können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit stützt sich auf eine theoretische Auseinandersetzung mit Navigationsalgorithmen und nutzt eine agentenbasierte Verkehrssimulation, um die Auswirkungen verschiedener Kommunikationsparameter empirisch zu testen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Funktionsweise von Ortungssystemen (GPS, etc.), mathematische Ansätze zur Routenplanung, Routingprotokolle für mobile Netzwerke sowie Sicherheitsaspekte und die Umsetzung in einer Simulationsumgebung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Kernbegriffe sind Verkehrstelematik, Routenplanung, Ad-hoc Netzwerke, GDF-Format und Fahrerassistenzsysteme.
Warum ist die Wahl der Parameter bei der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation so wichtig?
Die Untersuchung zeigt, dass ein zu kleiner Kommunikationsradius oder eine ineffiziente Speicherzeit den erhofften positiven Effekt auf den Verkehrsfluss zunichtemachen oder sogar negative Effekte wie endlose Schleifen im Fahrverhalten auslösen kann.
Welchen Einfluss hat die Simulation auf die Ergebnisse?
Die Simulation ermöglicht es, das Verhalten mobiler Agenten in einer innerstädtischen Umgebung zu visualisieren und zu zeigen, dass Ortung, Navigation und Kommunikation in Kombination den Verkehrsfluss merklich verbessern können.
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- Diplom Wirtschaftsinformatiker Youssef El Haoum (Author), 2006, Telematik und Navigation mobiler Agenten im Straßenverkehr, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/59288
