DE102004049689A1 - Navigation system and method for determining the position of a vehicle within a three-dimensional road network - Google Patents

Navigation system and method for determining the position of a vehicle within a three-dimensional road network Download PDF

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Abstract

Es wird ein Kraftfahrzeugnavigationssystem mit Mitteln zur Bestimmung einer Fahrzeugposition durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation, Landkartendaten eines Straßennetzes, Mitteln zur Zuordnung der Fahrzeugposition zu einer Straße des Straßennetzes und Mitteln zur Ausgabe von Fahrhinweisen anhand einer aktuellen Fahrzeugposition und einer berechneten Route vorgeschlagen, bei dem das Kraftfahrzeugnavigationssystem weiterhin Mittel zur Bestimmung einer relativen Änderung der geographischen Höhe während einer Fahrt enthält und die Zuordnung der Fahrzeugposition zu einer Straße des Straßennetzes unter Heranziehung der Änderung der relativen Höhe oder einer daraus abgeleiteten absoluten geographischen Höhe erfolgt.A vehicle navigation system with means for determining a vehicle position by satellite navigation and / or dead reckoning, map data of a road network, means for assigning the vehicle position to a road of the road network and means for outputting driving advice from a current vehicle position and a calculated route is proposed in which the Car navigation system further comprises means for determining a relative change in the geographical altitude during a trip and the assignment of the vehicle position to a road of the road network is carried out using the change in the relative altitude or an absolute absolute altitude derived therefrom.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugnavigationssystem mit Mitteln zur Bestimmung einer Fahrzeugposition durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation, Landkartendaten eines Straßennetzes, Mitteln zur Zuordnung einer Fahrzeugposition zu einer Straße des Straßennetzes und Mitteln zur Ausgabe von Fahrhinweisen anhand einer aktuellen Fahrzeugposition und der berechneten Route. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Kraftfahrzeugs innerhalb eines dreidimensionalen Straßennetzes.The The invention relates to a motor vehicle navigation system with means for determining a vehicle position by satellite navigation and / or Dead reckoning, map data of a road network, means of allocation a vehicle position to a road of the road network and means for output Driving instructions based on a current vehicle position and the calculated route. Furthermore, the invention relates to a method for Determining the position of a motor vehicle within a three-dimensional Road network.

Navigationssysteme und Verfahren zur Bestimmung der Position eines Kraftfahrzeugs sind bekannt und werden kommerziell eingesetzt. Entsprechende Navigationssysteme werden beispielsweise von einem Tochterunternehmen der Patentanmelderin unter der Bezeichnung "VDO DAYTON" vertrieben. Bei diesen Navigationssystemen gibt der Benutzer den gewünschten Zielort über eine Eingabeeinrichtung ein oder wählt den Zielort aus einer Liste aus. Der Startort wird von den Systemen in der Regel automatisch bestimmt und zwar anhand von Signalen eines Satellitenortungssystems. Anhand von digitalen Landkartendaten erfolgt die Berechnung einer Route zwischen dem Startort und dem Zielort nach bekannten Rechenalgorithmen. Zur Bestimmung der stets aktuellen Fahrzeugposition während der Fahrt kann die Satellitennavigation herangezogen werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Fahrzeugposition durch Koppelnavigation bestimmt werden. Bei letzterer werden in bekannter Weise die zurückgelegte Fahrstrecke und Richtungsänderungen des Fahr zeugs ausgewertet. Eine durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation ermittelte Fahrzeugposition ist jedoch mit gewissen Fehlern behaftet, so dass die so ermittelte Fahrzeugposition nicht zwangsläufig auf einer Straße eines Straßennetzes liegt. Durch ein so genanntes Map-Matching-Verfahren wird der durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation ermittelten Fahrzeugposition daher eine Position auf einer Straße des Straßennetzes zugeordnet. Die entsprechenden Algorithmen sind erprobt und haben sich in der Praxis bewährt.navigation systems and methods for determining the position of a motor vehicle known and used commercially. Appropriate navigation systems are, for example, a subsidiary of the patent applicant under the name "VDO DAYTON "distributed. In these navigation systems, the user gives the desired Destination over an input device or selects the destination from a list. The starting point is usually determined automatically by the systems namely by means of signals from a satellite positioning system. Based Digital map data is used to calculate a route between the starting location and the destination according to known calculation algorithms. To determine the always current vehicle position during the Ride can be used satellite navigation. Additionally or Alternatively, the vehicle position can be determined by dead reckoning become. In the latter, the distance covered in a known manner and direction changes of the vehicle evaluated. One through satellite navigation and / or Dead reckoning determined vehicle position is, however, with certain Errors afflicted, so that the vehicle position thus determined not inevitably on a street a road network lies. Through a so-called map-matching method is through Satellite navigation and / or dead reckoning determined vehicle position therefore assigned a position on a road of the road network. The corresponding Algorithms are tried and tested in practice.

Dennoch kann es in der Praxis bei bestimmten Straßenverläufen zu Fehlern bei der Zuordnung der Fahrzeugposition zu einer Straße des Straßennetzes kommen. Eine derartige Situation tritt beispielsweise dann auf, wenn Straßen in verschiedenen Ebenen übereinander verlaufen. Bei herkömmlichen Fahrzeugnavigationssytemen, die lediglich eine zweidimensionale Positionsbestimmung aufweisen, kann in solch komplexen Straßennetzen die Fahrzeugposition nicht exakt bestimmt werden. Zur Verbesserung der Positionsbestimmung ist daher eine Information über die aktuelle Höhenlage des Fahrzeugs erforderlich. Diese kann grundsätzlich durch die Satellitennavigation bestimmt werden. Nachteilig ist dabei jedoch die recht geringe Genauigkeit. Insbesondere in Großstädten, in denen die zuvor geschilderten komplexen Straßennetze vorwiegend auftreten, kann der Empfang der Satellitennavigationssignale durch Abschattung behindert oder unmöglich sein.Yet In practice, certain roadmaps can cause errors in the assignment of the road Vehicle position to a road of the road network come. Such a situation occurs, for example, when roads in different levels one above the other run. In conventional Fahrzeugnavigationssytemen that only a two-dimensional Position determination may be in such complex road networks the vehicle position can not be determined exactly. For improvement the position determination is therefore an information about the current altitude the vehicle required. This can basically be done by satellite navigation be determined. The disadvantage, however, is the very low accuracy. Especially in big cities, in where the previously described complex road networks predominantly occur, can receive the satellite navigation signals by shading disabled or impossible.

Als eine Alternative zur Bestimmung der Höhenlage bietet sich der Einsatz eines barometrischen Höhenmessers an. Derartige Geräte sind jedoch teuer und hinsichtlich der nur geringen Höhenunterschiede von in verschiedenen Ebenen verlaufenden Straßen auch zu ungenau.When An alternative for determining the altitude is the use a barometric altimeter at. Such devices However, they are expensive and in terms of only small height differences from roads running in different levels too inaccurate.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kraftfahrzeugnavigationssystem und ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Kraftfahrzeugs derart weiterzubilden, dass die Position eines Kraftfahrzeugs auf einer Straße auch bei in verschiedenen Ebenen verlaufenden Straßen bestimmt wird und die hierdurch verursachten Zusatzkosten jedoch gering gehalten werden.task The invention is therefore a motor vehicle navigation system and to develop a method for determining the position of a motor vehicle in such a way that the position of a motor vehicle on a road too is determined on roads running in different levels and thereby caused additional costs are kept low.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kraftfahrzeugnavigationssystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kraftfahrzeugnavigationssystem weiterhin Mittel zur Bestimmung einer relativen Änderung der geographischen Höhe während einer Fahrt enthält und die Zuordnung der Fahrzeugposition zu einer Straße des Straßennetzes unter Heranziehung der Änderung der relativen Höhe oder einer daraus abgeleiteten absoluten geographischen Höhe erfolgt. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung der Position eines Kraftfahrzeugs innerhalb eines dreidimensionalen Straßennetzes erfolgt die Auswertung von durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation erhaltenen zweidimensionalen Positionsdaten sowie durch Auswertung von relativen Änderungen der geographischen Höhe des Fahrzeugs während einer Fahrt, wobei die Änderung der geographischen Höhe anhand eines Fahrzeugzustands bestimmt wird.The Task is in a generic motor vehicle navigation system according to the invention thereby solved, that the vehicle navigation system further means for determining a relative change the geographical altitude during one Ride contains and the assignment of the vehicle position to a road of the road network using the change the relative height or an absolute geographical altitude derived therefrom. In a method according to the invention for determining the position of a motor vehicle within a three-dimensional road network the evaluation is carried out by satellite navigation and / or dead reckoning obtained two-dimensional position data as well as by evaluation from relative changes the geographical altitude of the vehicle during a ride, with the change the geographical altitude is determined based on a vehicle condition.

Von dem Erfinder wurde erkannt, dass für den Einsatz in Fahrzeugnavigationssystemen die Bestimmung relativer Höhenlagen völlig ausreichend ist. Die Bestimmung einer absoluten Höhenlage ist nicht zwingend erforderlich. So ist es völlig ausreichend, wenn beispielsweise bekannt ist, dass das Fahrzeug zum gegenwärtigen Zeitpunkt 10 m höher fährt als vor 1 000 m oder einer Minute. Diese relative Höheninformation wird im Rahmen des Map-Matching verwendet, um das aktuell befahrene Straßensegment zu ermitteln.From The inventor has recognized that for use in vehicle navigation systems the determination of relative altitudes completely is sufficient. The determination of an absolute altitude is not mandatory. So it is quite sufficient if, for example it is known that the vehicle is 10 m higher at the moment than before 1 000 m or one minute. This relative altitude information is in the frame Map matching uses the currently traveled road segment to investigate.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass an mindestens einer Fahrzeugposition die ermittelte Änderung der relativen Höhe unter Verwendung einer absoluten geographischen Höhe kalibriert wird. Nach einer solchen Kalibrierung kann unter Verwendung der Information über die relative Höhenänderung der Fahrzeugposition stets auch die absolute geographische Höhe ermittelt werden.It can be provided in particular that at least one vehicle position the change detected the relative height calibrated using an absolute geographical altitude. After such calibration, using the information about the relative height change the vehicle position always determines the absolute geographical altitude become.

Die Kalibrierung kann unter Verwendung von empfangenen Satellitennavigationsdaten durchgeführt werden. Insbesondere ist dann vorgesehen, dass die Kalibrierung nur dann durchgeführt wird, wenn die Qualität der empfangenen Satellitennavigationsdaten einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Bei ausreichend gutem Empfang der Satellitennavigationssignale, wie er beispielsweise außerhalb geschlossener Ortschaften bei geringer Abschattung auftritt, kann die Genauigkeit der aus den Satellitennavigationssignalen abgeleiteten Höheninformation hierfür ausreichend sein.The Calibration can be done using received satellite navigation data carried out become. In particular, it is then provided that the calibration only then done will, if the quality the received satellite navigation data exceeds a predetermined limit. With sufficiently good reception of the satellite navigation signals, as he is outside, for example closed towns with low shading occurs, can the accuracy of the derived from the satellite navigation signals height information therefor be enough.

Zusätzlich oder alternativ kann die Kalibrierung auch unter Verwendung von absoluten Höhenangaben der Landkartendaten erfolgen. Eine solche Kalibrierung kann beispielsweise dann durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug einen charakteristischen Punkt, wie zum Beispiel eine Kreuzung oder einen Abbiegepunkt erreicht. An einem Abbiegepunkt ist die Position des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit bekannt. Über die Höhenangabe in den Landkartendaten kann dann mit hoher Genauigkeit eine Kalibrierung der Höheninformation erfolgen.Additionally or alternatively, the calibration can also be done using absolute heights the map data. Such a calibration can, for example then be performed if the vehicle has a characteristic point, such as reached an intersection or a turning point. At a turn-off point the position of the vehicle is known with high accuracy. About the altitude in the map data can then with high accuracy calibration the height information respectively.

Zur Bestimmung der relativen Änderung der Höhe kann ein Neigungswinkelsensor eingesetzt werden. Neigungswinkelsensoren sind vergleichsweise preiswert und dennoch für den vorgesehenen Zweck völlig ausreichend. Der Neigungswinkelsensor kann zusätzlich im Fahrzeug eingebaut werden. Alternativ ist jedoch die Mitbenutzung der Daten eines bereits für andere Fahrzeugkomponenten vorhandenen Neigungswinkelsensors möglich. Zu erwähnen sind insbesondere der Neigungswinkelsensor für eine Scheinwerferniveauregulierung oder eine Alarmanlage. Bei Verwendung eines Neigungswinkelsensors wird zur Bestimmung einer Veränderung der Höhenlage über eine bestimmte gefahrene Strecke der Sinus des Neigungswinkels über die gefahrene Strecke integriert. Die Länge der gefahrenen Strecke wird aus dem bereits im Fahrzeugnavigationssystem verwendeten Tachometer- oder Odometersignal ermittelt.to Determination of the relative change the height An inclination angle sensor can be used. Inclination angle sensors are relatively inexpensive and yet completely sufficient for the intended purpose. The inclination angle sensor can also be installed in the vehicle become. Alternatively, however, sharing the data is already an option for others Vehicle components existing inclination angle sensor possible. To mention are in particular the tilt angle sensor for a headlamp leveling or an alarm system. When using a tilt angle sensor is used to determine a change in the Altitude over one certain driven range of sines of inclination angle over the integrated route integrated. The length of the driven route is derived from the tachometer measurement already used in the vehicle navigation system. or odometer signal detected.

Außer durch ein Befahren von Steigungs- und/oder Gefällstrecken kann sich die Neigung des Kraftfahrzeugs auch durch Änderung der Beladung verändern. Änderungen der Neigungen des Kraftfahrzeugs durch Änderung der Beladung erfolgen jedoch ausschließlich bei Stillstand des Fahrzeugs. Änderungen des Ausgangssignals des Neigungswinkelsensors bei stehendem Fahrzeug können daher zur Verbesserung der Genauigkeit kompensiert werden.Except by driving on inclines and / or downhill slopes can be the inclination of the motor vehicle also by change change the loading. amendments the inclinations of the motor vehicle by changing the load done however exclusively at standstill of the vehicle. amendments the output signal of the inclination angle sensor when the vehicle is stationary can therefore be compensated to improve the accuracy.

Zur Bestimmung der relativen Höhenlage können jedoch auch andere Sensoren oder Sensorkombinationen eingesetzt werden, wie beispielsweise Beschleunigungssensoren.to However, determining the relative altitude can other sensors or sensor combinations are used, such as acceleration sensors.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann außer in einem Navigationssystem auch in anderen Systemen eingesetzt werden, die eine genaue Positionsbestimmung erfordern, insbesondere in einem System zur Mauterfassung.The inventive method can except be used in a navigation system in other systems, which require accurate positioning, especially in a system for toll collection.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Navigationssystems.The Invention will be described below with reference to an embodiment and the drawing explained in more detail. The single figure shows a block diagram of a navigation system according to the invention.

Zentraler Bestandteil des Navigationssystems ist die Recheneinheit (CPU) 1, die auch die erforderlichen Speicherelemente enthält. Mit der CPU 1 ist eine Bedieneinheit 2 verbunden, über die beispielsweise der Zielort eingegeben oder ausgewählt werden kann. Die Bedieneinheit 2 kann im gleichen Gehäuse wie die CPU 1 untergebracht sein, jedoch kann die Bedieneinheit 2 auch als Fernbedienung ausgebildet sein, die mit der CPU 1 beispielsweise über eine optische Schnittstelle oder eine Funkschnittstelle in Verbindung steht.Central component of the navigation system is the arithmetic unit (CPU) 1 which also contains the necessary memory elements. With the CPU 1 is a control unit 2 via which, for example, the destination can be entered or selected. The operating unit 2 can be in the same housing as the CPU 1 be housed, however, the control unit 2 also be designed as a remote control, with the CPU 1 For example, via an optical interface or a radio interface is in communication.

Mit der CPU 1 ist eine optische Ausgabeeinheit 3 verbunden, über die eine Kartendatendarstellung und Zielführungsinformationen sowie sonstige Informationen ausgegeben werden können. Die Zielführungsinformationen können weiterhin über einen Lautsprecher 4 akustisch ausgegeben werden.With the CPU 1 is an optical output unit 3 connected via a map data presentation and guidance information and other information can be output. The route guidance information may continue via a speaker 4 be issued acoustically.

Die CPU 1 ist ferner mit einer Datenbank 5 verbunden, die die Landkartendaten enthält. Diese Daten sind beispielsweise auf einer CD-ROM oder einer DVD abgespeichert. In diesem Fall enthält das Navigationssystem ein CD-ROM oder ein DVD-Laufwerk, das mit der CPU 1 verbunden ist. Andere bekannte Speichermittel, wie eine Festplatte oder eine Speicherkarte, können ebenfalls zum Einsatz kommen.The CPU 1 is also with a database 5 connected, which contains the map data. This data is stored, for example, on a CD-ROM or a DVD. In this case, the navigation system includes a CD-ROM or a DVD drive connected to the CPU 1 connected is. Other known storage means, such as a hard disk or a memory card, may also be used.

Anhand der Landkartendaten kann von der CPU 1 bei gegebenem Start- und Zielort in bekannter Weise eine Berechnung der optimalen Route durchgeführt werden, die dann über die optische Ausgabeeinheit 3 ausgegeben werden kann.Based on the map data can be from the CPU 1 For a given start and destination in a known manner, a calculation of the optimal route to be performed, which then via the optical output unit 3 can be issued.

Zur Bestimmung der aktuellen Fahrzeugposition enthält das Navigationssystem ferner einen Empfänger 6 zum Empfang von Satellitennavigationssignalen. Um eine von Satelliten unabhängige Positionsbestimmung durchführen zu können, enthält das Navigationssystem ferner einen Richtungssensor 7 und einen Wegsensor 8, die ebenfalls mit der CPU 1 verbunden sind, so dass mit Hilfe eines geeigneten Computerprogramms mit diesem Signal eine Positionsbestimmung möglich ist.To determine the current vehicle position, the navigation system also includes a receiver 6 for receiving satellite navigation signals. In order to be able to perform a satellite-independent position determination, the navigation system further includes a direction sensor 7 and a displacement sensor 8th that too with the CPU 1 are connected so that with the help of a suitable computer program with this signal, a position determination is possible.

Weiterhin kann die CPU 1 zusätzlich mit einem Rundfunkempfänger verbunden sein, der zum Empfang von RDS-TMC-Signalen ausgebildet ist. Somit können empfangene Verkehrsinformationen vom Rundfunkempfänger 9 an die CPU 1 weitergeleitet und zur Berücksichtigung bei der Routenberechnung herangezogen werden. Alternativ können Verkehrsinformationen auch über ein Mobilfunkgerät, insbesondere nach dem GSM-Standard, empfangen und an die Recheneinheit weitergeleitet werden.Furthermore, the CPU can 1 additionally be connected to a radio receiver, which is designed to receive RDS TMC signals. Thus, received traffic information from the radio receiver 9 to the CPU 1 forwarded and used to take into account in the route calculation. Alternatively, traffic information can also be received via a mobile radio device, in particular according to the GSM standard, and forwarded to the arithmetic unit.

Abweichend von dem gezeigten Navigationssystem können die Landkartendaten auch mittels einer Mobilfunkverbindung von einer zentralen Servicestelle in das Fahrzeug übertragen werden. In diesem Falle kann ein Lesegerät für ein Speichermedium mit den Landkartendaten im Fahrzeug entfallen. Auch die Routenberechnung kann außerhalb des Fahrzeugs erfolgen.deviant from the navigation system shown, the map data can also by means of a mobile radio connection from a central service point transferred to the vehicle become. In this case, a reader for a storage medium with the Map data in the vehicle is omitted. Also the route calculation can outside of the vehicle.

Mit der CPU 1 ist weiterhin ein Neigungswinkelsensor 9 verbunden. Aus den Signalen des Neigungswinkelsensors 9 wird in der CPU 1 eine relative Änderung der Höhenlage des Fahrzeugs berechnet. Zur Bestimmung einer Veränderung der Höhenlage über eine bestimmte gefahrene Strecke wird der Sinus des Neigungswinkels des Fahrzeugs über die gefahrene Strecke integriert. Die Information über die gefahrene Strecke wird dabei von dem Wegsensor 8 zur Verfügung gestellt.With the CPU 1 is still a tilt angle sensor 9 connected. From the signals of the tilt angle sensor 9 will be in the CPU 1 calculated a relative change in the altitude of the vehicle. To determine a change in elevation over a particular distance traveled, the sine of the angle of inclination of the vehicle over the distance traveled is integrated. The information about the distance traveled is thereby from the displacement sensor 8th made available.

Die Position des Fahrzeugs wird von der CPU 1 unter Verwendung des Signals des Empfängers 6 zum Empfang von Satellitennavigationssignalen mittels Satellitennavigation und unter Verwendung der Signale des Richtungssensors 7 und des Wegsensors 8 mittels Koppelnavigation ermittelt. Mittels der zudem ermittelten relativen Höheninformation und eines MAP-Matching-Verfahrens kann nun die Position des Fahrzeugs auf einer Straße auch dann genau ermittelt werden, wenn mehrere Straßen in verschiedenen Ebenen verlaufen.The position of the vehicle is determined by the CPU 1 using the signal of the receiver 6 for receiving satellite navigation signals by means of satellite navigation and using the signals of the direction sensor 7 and the displacement sensor 8th determined by means of dead reckoning. By means of the additionally determined relative height information and a MAP matching method, the position of the vehicle on a road can now be determined precisely even if several roads run in different planes.

Die Bestimmung der Position des Fahrzeugs innerhalb eines 3-dimensionalen Straßennetzes kann dann insbesondere durch folgende Verfahrensschritte erfolgen:

  • – Bestimmen einer ersten geographischen Position des Fahrzeugs durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation,
  • – Bestimmen einer ersten relativen geographischen Höheninformation des Kraftfahrzeugs an der ersten Position des Kraftfahrzeugs,
  • – Bestimmen einer zweiten geographischen Position des Fahrzeugs durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation,
  • – Bestimmen einer zweiten relativen geographischen Höheninformation des Kraftfahrzeugs an der zweiten Position des Kraftfahrzeugs,
  • – Bestimmen einer aktuellen Fahrzeugposition auf einer Straße durch Vergleich der durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation bestimmten geographischen Positionen des Fahrzeugs mit Höheninformationen enthaltenden Straßenkartendaten unter Berücksichtigung der relativen geographischen Höheninformationen.
The determination of the position of the vehicle within a 3-dimensional road network can then be carried out in particular by the following method steps:
  • Determining a first geographical position of the vehicle by satellite navigation and / or dead reckoning,
  • Determining a first relative altitude information of the motor vehicle at the first position of the motor vehicle,
  • Determining a second geographical position of the vehicle by satellite navigation and / or dead reckoning,
  • Determining a second relative altitude information of the motor vehicle at the second position of the motor vehicle,
  • Determining a current vehicle position on a road by comparing the geographic positions of the vehicle determined by satellite navigation and / or dead-reckoning with road map data containing altitude information taking into account the relative geographic altitude information.

Zur Ermittlung der relativen Höhenposition wird diese beispielsweise zu Beginn der Fahrt auf Null gesetzt und in der zuvor beschriebenen Weise unter Auswertung der Signale des Neigungswinkelsensors 9 und des Wegsensors 8 die relative Höhenlage fortlaufend ermittelt. Somit kann beispielsweise festgestellt werden, dass das Fahrzeug zum aktuellen Zeitpunkt sich 10 m höher befindet als vor 500 m. Diese Information wird beim Map-Matching verwendet. War die Zuordnung des Fahrzeugs zu einer Straße bei der um 500 m zurückliegenden Position des Fahrzeugs noch eindeutig, so kann zwischenzeitlich beispielsweise eine Straßenverzweigung derart vorhanden sein, dass eine Fahrspur der Straße auf gleicher Höhe weiter verläuft, während eine zweite Fahrspur einer ansteigenden Rampe zu einer höher liegenden Ebene folgt. Unter Auswertung der Höhenlage kann nun im Map-Matching-Verfahren genau unterschieden werden, auf welcher Ebene sich das Fahrzeug befindet. Mit dem erfindungsgemäßen Navigationssystem ist daher auch bei komplizierten Straßenführungen in verschiedenen Ebenen eine eindeutige Positionierung möglich.To determine the relative height position, this is set to zero, for example, at the beginning of the journey and in the manner described above, with evaluation of the signals of the inclination angle sensor 9 and the displacement sensor 8th the relative altitude continuously determined. Thus, for example, it can be determined that the vehicle is currently 10 m higher than at 500 m. This information is used in map matching. Was the assignment of the vehicle to a road in the position of the vehicle located by 500 m still unambiguous, so in the meantime, for example, a road junction may be such that a lane of the road at the same height continues, while a second lane of a rising ramp to a higher level follows. By evaluating the altitude, it is now possible to make a precise distinction in the map matching procedure at which level the vehicle is located. With the navigation system according to the invention, therefore, a clear positioning is possible even with complicated roads in different levels.

Claims (18)

Kraftfahrzeug-Navigationssystem mit – Mitteln zur Bestimmung einer Fahrzeugposition durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation, – Landkartendaten eines Straßennetzes – Mitteln zur Zuordnung der Fahrzeugposition zu einer Straße des Straßennetzes, – Mitteln Ausgabe von Fahrhinweisen anhand einer aktuellen Fahrzeugposition und einer berechneten Route, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug-Navigationssystem weiterhin Mittel zur Bestimmung einer relativen Änderung der geografischen Höhe während einer Fahrt enthält und die Zuordnung der Fahrzeugposition zu einer Straße des Straßennetzes unter Heranziehung der Änderung der relativen Höhe oder einer daraus abgeleiteten absoluten geografischen Höhe erfolgt.Motor vehicle navigation system with - means for determining a vehicle position by satellite navigation and / or dead reckoning, - map data of a road network - means for assigning the vehicle position to a road of the road network, - means output of driving instructions based on a current vehicle position and a calculated route, characterized in that the motor vehicle navigation system further comprises means for determining a relative change in the geographical altitude during a journey, and the assignment of the vehicle position to a road of the road network is made using the change in the relative altitude or an absolute geographical altitude derived therefrom. Navigationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Fahrzeugposition die ermittelte Änderung der relativen Höhe unter Verwendung einer absoluten geografischen Höhe kalibrierbar ist.Navigation system according to claim 1, characterized that at least one vehicle position, the determined change the relative height calibratable using an absolute geographical altitude. Navigationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung unter Verwendung von empfangenen Satellitennavigationsdaten durchführbar ist.Navigation system according to claim 2, characterized in that the calibration is feasible using received satellite navigation data. Navigationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung in Abhängigkeit von der Qualität der empfangenen Satellitennavigationsdaten durchführbar ist.Navigation system according to claim 3, characterized that the calibration is dependent from the quality the received satellite navigation data is feasible. Navigationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung unter Verwendung von absoluten Höhenangaben der Landkartendaten durchführbar ist.Navigation system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the calibration using absolute altitude information the map data is feasible. Navigationssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung unter Verwendung der absoluten Höhenangaben der Landkartendaten an einem charakteristischen Punkt des Straßennetzes, wie insbesondere einer Straßenkreuzung oder einem Abbiegepunkt, durchführbar ist.Navigation system according to claim 5, characterized in that that calibration using absolute altitude information the map data at a characteristic point of the road network, such as in particular a road junction or a turn-off point, feasible is. Navigationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bestimmung der relativen Änderung der Höhe einen Neigungswinkelsensor (9) enthalten.Navigation system according to one of the preceding claims, characterized in that the means for determining the relative change in height comprise a tilt angle sensor ( 9 ) contain. Navigationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Änderungen des Ausgangssignals des Neigungswinkelsensors (9) bei stehendem Fahrzeug kompensierbar sind.Navigation system according to one of the preceding claims, characterized in that changes in the output signal of the inclination angle sensor ( 9 ) are compensated when the vehicle is stationary. Verfahren zur Bestimmung der Position eines Kraftfahrzeugs innerhalb eines 3-dimensionalen Straßennetzes durch Auswertung von durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation erhaltenen 2-dimensionalen Positionsdaten sowie durch Auswertung von relativen Änderungen der geografischen Höhe des Fahrzeugs während einer Fahrt, wobei die Änderung der geographischen Höhe anhand eines Fahrzeugzustandes bestimmt wird.Method for determining the position of a motor vehicle within a 3-dimensional road network by evaluation of satellite-derived and / or dead reckoned 2-dimensional Position data as well as by evaluation of relative changes the geographical altitude of the vehicle during a ride, with the change the geographical altitude a vehicle condition is determined. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fahrzeugzustand um einen Neigungswinkel handelt und die Änderung der geographischen Höhen aus den Signalen eines Neigungswinkelsensors (9) und einer Wegstreckeninformation gewonnen wird.Method according to Claim 9, characterized in that the vehicle condition is an inclination angle and the change in the geographical heights is based on the signals of an inclination angle sensor ( 9 ) and a route information is obtained. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Änderungen der Neigung des stehenden Fahrzeugs kompensiert werden.Method according to one of the preceding claims 10 to 15, characterized in that changes in the inclination of the standing Vehicle compensated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Fahrzeugpositionen der Änderung der geographischen Höhe eine absolute geografische Höhe zugeordnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one vehicle positions of the change the geographical altitude an absolute geographical altitude is assigned. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der absoluten geografischen Höhe unter Verwendung von empfangenen Satellitennavigationsdaten durchgeführt wird.Method according to claim 12, characterized in that that the assignment of the absolute geographical height using received Satellite navigation data is performed. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung nur dann durchgeführt wird, wenn die Qualität der empfangenen Satellitennavigationsdaten einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.Method according to claim 13, characterized in that that the assignment is performed only if the quality of the received Satellite navigation data exceeds a predetermined limit. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu ordnung einer absoluten geografischen Höhe unter Verwendung der Höheninformationen von Landkartendaten erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the assignment of an absolute geographical Height using the height information of map data. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der absoluten geografischen Höhe unter Verwendung der Höheninformationen der Landkartendaten an einem charakteristischen Punkt des Straßennetzes, wie insbesondere einer Straßenkreuzung oder einem Abbiegepunkt, erfolgt.Method according to claim 15, characterized in that that mapping the absolute geographical altitude using the altitude information the map data at a characteristic point of the road network, as in particular a road junction or a turn-off point. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Bestimmen einer ersten geographischen Position des Fahrzeugs durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation, – Bestimmen einer ersten relativen geographischen Höheninformation des Kraftfahrzeugs an der ersten Position des Kraftfahrzeugs, – Bestimmen einer zweiten geographischen Position des Fahrzeugs durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation, – Bestimmen einer zweiten relativen geographischen Höheninformation des Kraftfahrzeugs an der zweiten Position des Kraftfahrzeugs, – Bestimmen einer aktuellen Fahrzeugposition auf einer Straße durch Vergleich der durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation bestimmten geographischen Positionen des Fahrzeugs mit Höheninformationen enthaltenden Straßenkartendaten unter Berücksichtigung der relativen geographischen Höheninformationen.Method according to one of the preceding claims, characterized by the following process steps: - Determining a first geographical Position of the vehicle by satellite navigation and / or dead reckoning, - Determine a first relative geographical altitude information of the motor vehicle at the first position of the motor vehicle, - Determining a second geographical Position of the vehicle by satellite navigation and / or dead reckoning, - Determine a second relative geographical altitude information of the motor vehicle at the second position of the motor vehicle, - Determine a current vehicle position on a road by comparing the by Satellite navigation and / or dead reckoning specific geographic Positions of the vehicle with altitude information containing road map data considering the relative geographical altitude information. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Positionsbestimmung in einem Navigationssystem oder einem System zur Mauterfassung angewendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method for position determination in a navigation system or a system for toll collection is applied.
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