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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuereinheit zur Verarbeitung von Korrekturdaten in einem Fahrzeug sowie ein entsprechendes Fahrzeug.
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Ein Global Positioning System (GPS) ist ein globales Navigationssatellitensystem zur Positionsbestimmung und Zeitmessung. GPS stellt eine Ortungsgenauigkeit in der Größenordnung von 10 Meter bereit.
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Ein Differential Global Positioning System (DGPS, auch bezeichnet als ”Globales Positionssystem (mit) Differential(signal)”) erhöht durch Übermittlung von Korrekturdaten (Bahn- und Zeitsystem) die Genauigkeit der GPS-Navigation. Die Positionsbestimmung von GPS basiert auf der Messung der Abstände des Empfängers zu mehreren Satelliten. Der Abstand wird indirekt über die Laufzeit der Signale von den Satelliten zum Empfänger gemessen. Dies ist möglich, weil die Geschwindigkeit, mit der sich die Signale ausbreiten, konstant und bekannt ist. Allerdings ergeben sich in der Praxis gewisse Ungenauigkeiten, weil die Geschwindigkeit der Signale durch atmosphärische Störungen leicht variiert. Beim DGPS werden ortsfeste GPS-Empfänger benutzt, so genannte Referenzstationen. Aus der Abweichung der tatsächlichen und der empfangenen Position lassen sich für jeden Satelliten die wirklichen Laufzeiten der Signale zum Empfänger sehr genau bestimmen. Die Referenzstation übermittelt die Differenzen der theoretischen und der tatsächlichen Signal-Laufzeiten an die GPS-Empfänger in der Umgebung.
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Die DGPS-Empfänger verwenden diese Differenz-Angaben als Korrektursignal, wodurch sich die Position des Empfängers genau berechnen lässt. Die für die Korrektursignale notwendige Empfangsantenne ist oft schon in die GPS-Antennen integriert. Fällt die (Funk-)Verbindung zur DGPS-Sendeanlage aus, schaltet der Empfänger in den normalen GPS-Modus ohne Korrektur um, verliert aber dann den Genauigkeitsvorteil.
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Die Genauigkeit des GPS Signals kann durch Verwendung von Differential GPS (DGPS) Korrekturdaten deutlich verbessert werden. Damit sind bei entsprechendem DGPS Empfänger Genauigkeiten im Bereich von Zentimetern möglich.
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Mittels der verbesserten Genauigkeit kann in Verbindung mit detaillierten Karten eine fahrspurgenaue Positionierung oder eine verbesserte Längspositionierung des Fahrzeugs erreicht werden, um den Fahrer z. B. bei einer Navigation in komplexen Zielgebieten zu unterstützen. Hierbei kann eine Genauigkeit von 0,5 m bis 1 m. ausreichen; andere Anwendungen, z. B. autonomes Fahren, können ggf. eine Ortsbestimmung mit noch höherer Genauigkeit erfordern.
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Je nach Genauigkeit steigen die Kosten für die benötigten Differenzsignale bzw. Korrekturdaten des DGPS (auch bezeichnet als Qualität der Korrekturdaten). Insbesondere werden solche Korrekturdaten oft nicht während der gesamten Fahrzeit benötigt.
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Beispielsweise erfolgt die Übertragung der Korrekturdaten derzeit über Mobilfunksysteme, indem z. B. ein Servicedienstleister spezielle Einwahlrufnummern bereitstellt, über die Korrekturdaten in einem RTCM Format abgerufen werden können.
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Eine weitere Möglichkeit ist der Abruf der Korrekturdaten über das Internet mittels des NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol) Verfahren. Dieser Ansatz ist von Vorteil, wenn bereits eine Internetverbindung mit dem mobilen Endgerät oder mit dem Fahrzeug besteht. Es erfolgt eine Authentifizierung über einen Benutzernamen und ein Passwort für einen bestimmten Dienst, der bspw. im Voraus bestellt wurde.
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Hierbei ist es von Nachteil, dass der Dienst zur Bereitstellung der Korrekturdaten bereits vorab von dem Kunden abonniert werden muss. Dazu ist es nötig, dass sich der Kunde mit der DGPS-Technik auseinandersetzt und einen entsprechenden Empfänger hat bzw. sein GPS-Gerät geeignet erweitert.
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Auch ist es von Nachteil, dass lediglich ein bestimmter Dienst in einer vorher bestimmten Qualität abgerufen werden kann.
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Ferner ist es von Nachteil, dass verhältnismäßig hohe Kosten für die Korrekturdaten anfallen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere einen effizienten Ansatz zum Umgang mit DGPS-Korrekturdaten zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Verarbeitung von Korrekturdaten in einem Fahrzeug angegeben,
- – bei dem die Korrekturdaten bedarfsabhängig an das Fahrzeug übertragen werden,
- – bei dem eine Navigation des Fahrzeugs anhand der Korrekturdaten durchgeführt wird.
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Insbesondere können die Korrekturdaten dem Fahrzeug übermittelt oder von dem Fahrzeug angefordert werden. Bei den Korrekturdaten kann es sich z. B. um Korrekturdaten zur Positionierung des Fahrzeugs handeln. Insbesondere kann die Navigation des Fahrzeugs, die anhand der Korrekturdaten durchgeführt wird, auch eine Positionierung des Fahrzeugs umfassen.
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Hierbei ist es von Vorteil, dass die Korrekturdaten in Abhängigkeit von einer Fahrstrecke oder einem Fahrziel des Fahrzeugs (z. B. abhängig von einem elektronischen Horizont) angefordert bzw. übertragen werden. Beispielsweise kann ein (Zwischen-)Ziel in einem Gebiet liegen (z. B. Einkaufszentrum, Flughafen), für das eine genauere Navigation als die herkömmliche GPS Navigation benötigt wird. Mit den Korrekturdaten des DGPS ist es möglich, auf wenige Zentimeter genau die Position des DGPS-Empfängers zu bestimmen und entsprechend die Position des Fahrzeugs genau auf einer entsprechend detaillierten Karte anzuzeigen. Alternativ kann automatisiertes oder zumindest teilweise autonomes Fahren mit derartigen Korrekturdaten durchgeführt werden.
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Eine Weiterbildung ist es, dass von dem Fahrzeug unterschiedliche Qualitäten der Korrekturdaten bedarfsabhängig angefordert werden.
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Damit können ohne Beteiligung eines Benutzers, also transparent für den Benutzer, z. B. von einem Serviceanbieter (z. B. dem Fahrzeughersteller) Korrekturdaten nur dann bereitgestellt werden, wenn diese von dem Fahrzeug benötigt werden bzw. wenn anhand der Korrekturdaten eine verbesserte Navigation im Vergleich zu herkömmlichen GPS-Daten möglich ist Insbesondere können gebietsabhängig unterschiedliche Qualitätsstufen von Korrekturdaten benötigt werden, so dass vorzugsweise abhängig von der benötigten Genauigkeit der Navigation und/oder der verfügbaren Detaillierung der Kartendaten die Position des Fahrzeugs bestimmt werden kann. Beispielsweise ist bei ausreichend genauer Positionierbarkeit des Fahrzeugs innerhalb einer Fahrspur, also z. B. abhängig von einer Detailstufe der zur Verfügung stehenden Kartendaten, die Auswahl der Qualitätsstufe der Korrekturdaten möglich. Dies kann automatisch erfolgen, wenn z. B. eine Anwendung, z. B. eine Navigationsapplikation zur Bestimmung eines Fahrziels oder eine Applikation zum Navigieren des Fahrzeugs, z. B. zum automatischen Fahren oder Spurhalten, feststellt, dass die aktuelle Position des Fahrzeugs nicht mit einer vorgegebenen Sicherheit bestimmt werden kann (beispielsweise wenn das Navigationssystem nicht eindeutig eine Fahrspur zuordnen kann, obwohl die Bewegung des Fahrzeugs weitgehend kontinuierlich entlang seiner Längsachse erfolgt).
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Eine andere Weiterbildung ist es, dass die Korrekturdaten abhängig von mindestens einem der folgenden Ereignisse an das Fahrzeug übertragen werden:
- – bei oder vor Erreichen eines Ziels, für das detaillierte Kartendaten verfügbar sind;
- – bei oder vor Einstellen eines zumindest teilweise autonomen Fahrmodus;
- – bei oder vor Erreichen einer Parkmöglichkeit, einer Stadt, einer Kreuzung, einer Straßenverzweigung und/oder eines kurvigen Straßenverlaufs.
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Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass von dem Fahrzeug die Korrekturdaten für einen vorgegebenen Zeitraum angefordert werden.
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Beispielsweise können die Korrekturdaten solange angefordert werden, wie eines der vorstehend genannten Ereignisse vorliegt. Auch können nach Eintritt eines Ereignisses für eine vorgegebene (Mindest-)Zeitdauer die Korrekturdaten angefordert werden.
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Hierbei sei erwähnt, dass das Ereignis von dem Fahrzeug an eine zentrale Einheit, z. B. ein Rechnernetzwerk (umfassend mindestens einen Rechner) des Fahrzeugherstellers oder das Internet übertragen werden kann und von dem Rechnernetzwerk Korrekturdaten für eine vorgegebene Zeitdauer und/oder betreffend eine vorgegebene Qualitätsstufe bereitgestellt werden.
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Auch ist es eine Weiterbildung, dass die Navigation des Fahrzeugs zumindest teilweise eine autonome Steuerung des Fahrzeugs umfasst.
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Beispielsweise ist es möglich, dass eine automatische Steuerung des Fahrzeugs in einer Fahrspur mithilfe der Korrekturdaten erfolgt. Dabei kann das Fahrzeug autonom fahren, z. B. abbremsen, beschleunigen, Spur halten, Spur wechseln, einbiegen, einparken, etc. Autonomes Fahren umfasst hierbei einen Bereich von einer teilweise automatisierten Funktion der Steuerung des Fahrzeugs bis hin zum (fast) vollständigen automatisierten Fahren (insbesondere ohne notwendige Benutzeraktion).
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Ferner ist es eine Weiterbildung, dass die Navigation des Fahrzeugs eine Informationsausgabe eines Navigationsgeräts umfasst.
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Die Informationsausgabe kann auf unterschiedliche Arten erfolgen, z. B. mittels einer Sprachausgabe, mittels Symbolen auf (mindestens) einer Anzeigeeinheit. Die Information kann eine Vorhersage betreffend die zurückgelegte oder die bevorstehende Strecke umfassen, z. B. Reisedauer, Zeit zum Ziel, Statusinformation betreffend die Korrekturdaten, etc.
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Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung werden die Korrekturdaten von einem Serviceanbieter bereitgestellt werden.
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Insbesondere kann der Serviceanbieter ein Fahrzeughersteller sein. Die Korrekturdaten können von einem speziellen Serviceanbieter dem Fahrzeughersteller zur Verfügung gestellt werden. Der Fahrzeughersteller kann über eine Infrastruktur mit den Fahrzeugen, z. B. über eine Mobilfunkschnittstelle, (dauerhaft oder temporär) verbunden sein und denjenigen Fahrzeugen, die Korrekturdaten benötigen oder anfordern, die entsprechend benötigten oder angeforderten Korrekturdaten bereitstellen.
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Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass der Bedarf an den Serviceanbieter übermittelt wird und der Serviceanbieter daraufhin Korrekturdaten, insbesondere für einen vorgegebenen Zeitraum und/oder in einer passenden Qualität bereitstellt.
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Insbesondere ist es eine Möglichkeit, dass das Fahrzeug mit dem Serviceanbieter kommunizieren kann und die Korrekturdaten selbst von einem Korrekturdatenanbieter bereitgestellt werden. Hierbei ist es von Vorteil, dass der Serviceanbieter als Kunde des Korrekturdatenanbieters auftritt und eine große Menge von Korrekturdaten von dem Korrekturdatenanbieter bezieht, was sich positiv auf den Preis pro Korrekturdatensatz auswirkt. So kann der Serviceanbieter den Fahrzeugen, also den Kunden des Fahrzeugherstellers, einen günstigen Tarif zum Beziehen der Korrekturdaten anbieten. Weiterhin kann der DGPS-Dienst in das Navigationssystem oder die Steuereinheit des Fahrzeugs integriert sein, so dass sich der Benutzer des Fahrzeugs nicht um die unterschiedliche Art der Navigation (mit bzw. ohne Korrekturdaten) im Detail kümmern muss; stattdessen kann der Benutzer einfach einen von dem Serviceanbieter, insbesondere Fahrzeughersteller, bereitgestellten Dienst ”erweiterte Navigation mit hoher Ortsauflösung” nutzen.
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Eine Ausgestaltung ist es, dass bedarfsabhängig Kartendaten an das Fahrzeug übermittelt werden.
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Bei den Kartendaten handelt es sich beispielsweise um für ein Navigationsgerät lesbare Karteninformationen, die eine höhere Genauigkeit und/oder Aktualität als die üblicherweise auf dem Speichermedium des Navigationsgeräts vorhandenen Kartendaten aufweisen. So ist es möglich, dass z. B. eine parkplatzgenaue Navigation in einem Parkhaus, Einkaufszentrum oder Messegelände durchgeführt werden kann. Auch können aktuelle Zusatzinformationen übertragen und entsprechend ausgewertet werden, z. B. welche Parkplätze belegt bzw. frei sind.
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Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass die Korrekturdaten Differenzsignale zur Positionsbestimmung, insbesondere DGPS Signale, umfassen.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst mittels einer Steuereinheit für ein Fahrzeug, auf der das hierin beschriebene Verfahren durchführbar ist.
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Beider Steuereinheit des Fahrzeugs kann es sich z. B. um mindestens ein Steuergerät des Fahrzeugs, umfassend, z. B. ein Navigationssystem, handeln. Insbesondere weist die Steuereinheit einen DGPS-Empfänger auf und ist über eine mobile Kommunikationsschnittstelle mit dem Rechnernetzwerk des Fahrzeugherstellers oder Serviceanbieters oder des Internets verbindbar.
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Beispielsweise umfasst die Steuereinheit mindestens eine Prozessoreinheit, die derart eingerichtet ist, dass das beschriebene Verfahren durchführbar ist. Die Steuereinheit kann z. B. als eine analoge oder digitale Steuereinheit, als ein Prozessor und/oder eine zumindest teilweise festverdrahtete Schaltungsanordnung ausgeführt sein, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren wie hierin beschrieben durchführbar ist.
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Der Prozessor kann jede Art von Prozessor oder Rechner oder Computer mit entsprechend notwendiger Peripherie (Speicher, Input/Output-Schnittstellen, Ein-Ausgabe-Geräte, etc.) sein oder einen solchen umfassen. Weiterhin kann eine festverdrahtete Schaltungseinheit, z. B. ein FPGA oder ein ASIC, oder eine sonstige integrierte Schaltung, vorgesehen sein.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug umfassend mindestens eine Steuereinheit wie hierin beschrieben.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
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Es zeigt:
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1 ein beispielhaftes Blockdiagramm umfassend ein Fahrzeug, das über ein Navigationssystem GPS-Daten erhält und verarbeitet, wobei das Fahrzeug über ein Mobilfunknetzwerk mit einem Serviceanbieter verbunden ist und von bzw. über den Serviceanbieter Korrekturdaten (z. B. DGPS-Daten) erhält.
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Der vorliegende Ansatz schlägt vor, dass ein Fahrzeug für spezielle Fahrsituationen(DGPS-)Korrekturdaten einer vorgegebenen Güte für eine bestimmte Dauer anfordern kann und diese über eine geeignete Schnittstelle dem Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden.
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Hierbei ist es von Vorteil, dass der Kunde sich nicht selbst um die Bestellung der Korrekturdaten kümmern muss. Sowohl eine Dauer, während der die Korrekturdaten benötigt werden, als auch eine Qualität der Korrekturdaten können an bestimmte Szenarien oder Anwendungen gekoppelt sein. So ist es möglich, dass der Kunde nur für die tatsächlich benötigten Korrekturdaten bezahlt, die Bereitstellung der Korrekturdaten aber transparent für den Kunden erfolgen kann.
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Das Anfordern der Daten kann anhand eines verfügbaren elektronischen Horizonts erfolgen. Der elektronische Horizont umfasst eine zukünftige Fahrstrecke des Fahrzeugs. Beispielsweise kann der elektronische Horizont andeuten, dass die Fahrtroute des Fahrzeugs zu einem Gebiet führt (z. B. Flughafen, Einkaufszentrum, Messegelände), für das eine spezielle Karte mit hoher Detaillierung vorhanden ist. Eine solche spezielle Karte kann z. B. Fahrspuren eines Parkhauses und/oder einzelne Parkplätze umfassen. Die spezielle Karte kann in dem Speicher des Fahrzeugs verfügbar sein oder sie kann, z. B. automatisch oder auf Anforderung des Fahrers, nachgeladen werden. Anhand der Korrekturdaten des DGPS-Systems ist es nun möglich, z. B. eine fahrspurgenaue Navigation in der speziellen Karte durchzuführen.
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Weiterhin können abhängig von bestimmten Zuständen oder Bedingungen automatisch oder manuell detaillierte Karten verwendet oder nachgeladen werden. Beispielsweise kann aufgrund einer räumlichen Nähe zu einer komplexen Kreuzung eine detaillierte Karte betreffend die Straßenverläufe für diese Kreuzung geladen werden. Mit der detaillierten Karte können entsprechend der Detaillierung Korrekturdaten angefordert werden, so dass eine ausreichend genaue Navigation innerhalb der Detailkarte möglich ist.
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Ein weiteres Beispiel betrifft ein autonomes Fahren, also ein eigenständiges Fahren des Fahrzeugs (zumindest teilweise) ohne Benutzeraktivität. Das autonome Fahren kann z. B. ein Fahren entlang einer Fahrspur umfassen, wobei eine Position des Fahrzeugs innerhalb der (z. B. mehrspurigen) Fahrbahn ermittelbar sein sollte. Diesbezüglich können die Korrekturdaten verwendet werden, um mit einer entsprechend detaillierten Karte festzustellen, wo (auf welcher Spur bzw. innerhalb einer Spur) sich das Fahrzeug befindet. Basierend auf einer genauen Positionsbestimmung des Fahrzeugs ist es möglich, geeignete Aktionen, z. B. Einhalten der Spur, Spurwechsel, etc. durchzuführen bzw. einzuleiten.
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Hierbei ist es von Vorteil, dass der Fahrzeughersteller als Vermittler für die Korrekturdaten auftreten kann. Der Servicedienstleister kann dem Fahrzeughersteller die Korrekturdaten bereitstellen, der dann diese in geeigneter Qualität bedarfsgerecht an die Fahrzeuge, z. B. über ein Mobilfunksystem, verteilt. Somit reduzieren sich die Kosten für die Korrekturdaten, da diese in großer Menge deutlich günstiger sind als für den einzelnen Nutzer mit je einem separaten Abonnement.
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Damit kann der Kunde oder Nutzer des Fahrzeugs einen verbesserten bzw. genaueren Navigationsdienst wahrnehmen ohne sich um das DGPS und/oder die jeweils benötigte Qualität der Korrekturdaten kümmern zu müssen.
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Alternativ ist es auch möglich, dass der Fahrzeughersteller selbst Korrekturdaten generiert und entsprechend bereitstellt. Beispielsweise können DGPS Stationen fest bei zumindest einem Teil der Händler des Fahrzeugherstellers installiert sein.
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1 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm umfassend ein Fahrzeug 101, das über ein Navigationssystem oder ein Positionierungsmodul 106 GPS-Daten erhält und verarbeitet. Das Fahrzeug 101 ist über ein Mobilfunknetzwerk 102 mit einem Serviceanbieter 103 verbunden. Bei dem Serviceanbieter 103 kann es sich z. B. um den Fahrzeughersteller handeln. Der Serviceanbieter 103 hat die Möglichkeit, Korrekturdaten (DGPS-Daten), z. B. von einem weiteren Serviceanbieter 104, zu erhalten. Die Korrekturdaten ermöglichen eine Bestimmung einer Position eines DGPS bis zu einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern.
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Das Fahrzeug 101 kann derartige Korrekturdaten bei dem Serviceanbieter 103 anfordern oder der Serviceanbieter 103 erkennt, z. B. anhand von einem in das Navigationssystem des Fahrzeugs 101 eingegebenen Ziels, wohin die Navigation führt und stellt – ggf. abhängig von einer Genauigkeit der in dem Fahrzeug vorhandenen Kartendaten – entsprechend ein ausreichend genaues DGPS-Korrektursignal bereit.
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Weiterhin ist es möglich, dass der Serviceanbieter auf Detailkarten 105 zugreifen und diese bei Bedarf an das Fahrzeug 101 weiterleiten kann. Mittels der Detailkarten 105 und einer entsprechend genauen Positionsbestimmung über die DGPS-Signale ist eine verbesserte Navigation möglich. Auch kann ein autonomes Fahren ermöglicht bzw. deutlich verbessert werden, da mit hoher Genauigkeit die Position des Fahrzeugs bestimmt werden kann.
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Vorzugsweise umfasst eine Detailkarte eine detaillierte Karteninformation bezogen auf ein bestimmtes Gebiet, z. B. einen Flughafen, eine Innenstadt, einen Parkbereich, etc.
