CN102187246A - 定位的改进和验证 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施例，从基础设施装置或者邻近车辆传送到车辆的外部位置数据，用于所测量的车辆位置的验证或者改进。这些数据还可以用于计算车辆位置，而不需要车辆中的卫星导航接收机。可以通过相应的统计学评估来进一步改进定位。

Description

定位的改进和验证

技术领域

本发明涉及车辆定位。特别是，本发明涉及车辆的定位装置，带有定位装置的驾驶员辅助系统，带有定位装置的紧急状况呼叫装置，车辆，方法，程序单元以及计算机可读介质。

背景技术

在车辆中，例如卫星导航接收器这样的定位装置经常用于确定位置。用这样的方式所确定的车辆的位置数据随后能够用于，例如，车辆导航的导航装置。导航装置被永久地安装在车辆里或者可以设置作为车辆中的移动单元。

在当今的系统中，通常按给定的方式接受全球定位系统(GPS)信号。为了改进从GPS数据所确定的位置信号的精确度，例如，可以使用差分GPS(DGPS)。

如果这样获得的车辆位置被驾驶员辅助系统或者安全系统使用，出于安全原因，这些系统必须经常假设该位置是不准确的。尤其是当卫星接收被干扰的时候，是这样的情况。如果包含该车辆位置的自动紧急呼叫将被启动的话，不准确的定位也是不利的。

发明内容

本发明的目的是为了改进车辆的位置的确定，以及同时为了增加定位的精确度。

详细说明了根据独立专利权利要求的特征的车辆的定位装置，具有定位装置的驾驶员辅助系统，具有定位装置的紧急状况呼叫装置，具有定位装置的车辆，用于车辆定位的方法，程序单元以及计算机可读介质。通过从属权利要求获得本发明的发展。

所描述的示例性实施例涉及定位装置，驾驶员辅助系统，紧急情况呼叫装置，车辆，方法，程序单元以及计算机可读介质的同等手段。换句话说，例如，在随后的文本中关于该定位装置所描绘的特征还可以作为方法中的方法步骤、程序单元或者计算机可读介质来实现，并且反之亦然。

根据本发明的一个示例实施例，详细说明了用于车辆的定位装置，其具有定位单元、通信单元和控制单元。定位装置被构造用于确定车辆的位置。通信单元被构造用于接收验证数据，例如，所述验证数据由一个或多个外部发射机(基础设施装置或者邻近的车辆)传送。控制单元用于基于接收到的验证数据执行由定位单元确定的位置的验证。

换句话说，定位装置可以在第一步中确定它自己的车辆位置，例如通过使用卫星导航接收机，可能和车辆传感器系统的测量数据结合，或者例如，也通过在移动无线电网络的小区中的测量结果。

在后续的步骤中，在车辆中接收验证数据并且借助于这些验证数据来检验计算出的车辆位置并且验证以及可能进一步地改进。

如果验证不成功，可以借助于验证数据来改变以前确定的车辆位置，以便增加位置的准确度。同样，在新的测量结果出现和/或仅用验证数据来确定车辆位置的情况下，以前确定的车辆位置可以作为测量误差而丢弃。

因此获得的车辆位置于是可以和车辆的数字地图一起用于车辆导航，和/或用于驾驶员辅助系统、安全系统或者用于发起数字紧急呼叫。

术语“数字地图”也理解为包括用于高级驾驶员辅助系统(ADAS)的地图，而没有任何导航产生。

车辆是例如，诸如汽车、公共汽车或者卡车的机动车，或者此外的轨道车辆，船，诸如直升机或者飞机的飞行器，或者例如，自行车。

此外，应该指出的是，在本发明的上下文中，GPS代表全部的全球导航卫星系统(GNSS)，例如举例来说，GPS、伽利略(Galileo)、GLONASS(俄罗斯)、Compass(中国)，IRNSS(印度)。

在这一点上还应该指出，在车辆内部的数据传输可以用电缆连接方式发生。作为对此的替换或者附加，车辆内部数据传输还可以被提供为无电缆的，至少部分是无电缆的。在这种情况下，提供对应的无电缆通信接口，通过其单个部件可以彼此通讯。例如，定位单元可以是移动装置，例如移动电话。

如同上面已经介绍的那样，相对于经过卫星定位系统的定位，还可以替代地或者附加地发生经过小区定位的车辆定位。特别是当使用GSM、UMTS或者LTE网络，以及在WiMax网络中的时候，这是可获得的。

根据本发明的另一个示例性实施例，从外部位置传送到车辆的验证数据是邻近车辆和/或邻近基础设施装置的位置数据。

有可能收到来自不同的基础设施装置以及车辆的许多不同的位置数据，随后对其全部进行评估并且可以归入验证(如果某个记录不是由于明显的测量误差，或者例如由于明显的数据误用而被丢弃)。

根据本发明的另一示例性实施例，通过车辆到车辆的通信手段或者车辆到基础设施的通信手段来传送验证数据。

根据本发明的另一示例性实施例，将定位单元集成到移动装置中。

同样，车辆中可以提供许多定位单元，例如一个在移动电话中而另一个永久安装的单元在车辆中。

这些装置中的一个可以被选为基本装置并且剩余装置的数据可以用于验证基本装置的位置数据。

根据本发明的进一步的示例性实施例，控制单元凭借传感器的测量数据或者车辆的整个传感器系统的测量数据来执行对由定位单元所确定的位置的验证。

例如，来自雷达或者激光雷达传感器或者照相机或者此外其它测量数据(速度、转向角历史等等)的环境传感数据能够用于此目的。

根据本发明的进一步的示例性实施例，定位单元包括卫星导航接收机。

根据本发明的进一步的示例性实施例，定位装置进一步构造用于发起自动紧急呼叫。紧急呼叫包含位置信息，如果车辆位置的验证(由车辆本身确定的)失败，所述位置信息仅仅以收到的验证数据为基础。

换句话说，如果因为由车辆确定的位置被评为不适当的，导致验证不成功，自动紧急呼叫可以凭借邻近车辆和/或基础设施装置的位置数据。用这样的方式，有可能保证自动紧急呼叫将总是包含位置信息，即使车辆本身不能传递切合实际的位置信息。

根据本发明的进一步的示例性实施例，通信单元是该车辆的无线访问和驱动授权单元(“点火开关”)。

永久安装的通信单元不是必需的。

根据本发明的进一步的示例性实施例，控制单元构造用于使用外部位置数据来计算该车辆的位置，该外部位置数据由基础设施装置或者邻近的车辆产生。

换句话说，从外部位置传送来的这种位置数据不但能够用于验证和/或改进基于车辆自己的内部定位单元所确定的车辆位置，并且也可以替换地用于实际位置确定，而不必须使用用于此目的的车辆内部位置确定单元的数据。

在此，应该明确地指出，本发明包含两个方面：第一方面在于验证和/或改进在该车辆中借助于车辆内部定位单元所确定的位置数据，在这一点上来自外部单元的位置数据用于此目的。另一方面，其可以独立于第一个方面而实现，其在于例如基础设施装置和邻近车辆这样的外部单元传送位置数据到该车辆以及评估和处理这些数据以用于确定该车辆的位置(可能仅仅由此)。

根据本发明的进一步的示例性实施例，外部位置数据用于改进由定位单元确定的车辆位置的准确度。

根据本发明的进一步的示例性实施例，与外部位置数据的准确度有关的信息用于计算车辆的位置。

根据本发明的进一步的示例性实施例，详细说明了具有在上面以及在随后的文本中所描述的定位装置的驾驶员辅助系统。

根据本发明的进一步的示例性实施例，详细说明了具有在上面以及在随后的文本中所描述的定位装置的紧急呼叫装置。

根据本发明的进一步的示例性实施例，详细说明了具有在上面以及在随后的文本中所描述的定位装置的车辆。

根据本发明的进一步的示例性实施例，详细说明了用于车辆定位的方法，其中确定车辆的位置，接收(从外部位置)验证数据并且基于收到的验证数据执行由定位单元确定的位置的验证。

根据进一步的示例性实施例，第一个方法步骤(确定车辆的位置)可以省略。在这种情况下，从外部的发射机仅接收“验证数据”并且通过这些数据计算车辆位置。

根据本发明的进一步的示例性实施例，详细说明了程序单元，当其在定位装置的处理器上执行的时候，控制处理器执行在上面和随后的文本中所描述的步骤。

根据本发明的进一步的示例性实施例，详细说明了计算机可读介质，在计算机可读介质上存储程序单元，当其在处理器上执行的时候，控制处理器执行在上面和随后的文本中所描述的步骤。

程序单元可以是，例如，存储在处理器上的软件的一部分。同样，程序单元可以从开始就运用本发明或者可以经过更新来促使运用本发明。

在随后的文本中，将通过参考附图来描述本发明的示例性实施例。

附图说明

图1示出了根据本发明的示例性实施例的两辆车辆以及两个基础设施装置；

图2示出了根据本发明的进一步的示例性实施例的定位装置以及多个外部的发射机；

图3示出了根据本发明的示例性实施例的方法的流程图。

具体实施方式

附图中的图例是以图示的方式而不是按比例绘制的。

在随后对附图的描述中，同一附图标记用于相同的或者类似的单元。

图1示出了两辆车辆101、102，其分别具有一个定位装置100。第一辆车辆101在左侧的交通车道107上移动并且第二辆车辆102在右侧交通车道108上移动。此外，提供了交通灯系统103，其具有通讯装置。此外，提供了路标106，其具有在左侧交通车道边缘的第一基础设施装置104以及在右侧交通车道边缘的第二基础设施装置105。基础设施装置104和105还可以实现为一个单元，其无论如何可以支持交通车道107和108两者。两个基础设施装置104、105以及交通灯系统103知道它们自己的位置并且可以，例如与这些位置信息将如何被车辆使用的有关信息(例如这些位置具有什么样的准确度)一起，传送这些自己的位置到车辆101、102。

所述“准确度信息”取决于在接收车辆的实际位置和发射机103、104、105的位置之间的相关性能够被多么准确地确定。如果该车辆只能接收左侧发射机104的位置信息，例如，当它们直接位于路标106下并且正在左侧交通车道107中行驶的时候，信息的这种表述可以被评为“非常精确”。如果车辆也只能接收右侧发射机105所传送的位置信息，当它直接位于路标106下并且在右侧交通车道108中的时候，这种位置信息也被评为“非常精确”。

当它接收对应的位置信息的时候，车辆可以位于的可能区域越大，这些信息将被标识为“更加不精确”的程度越高。

图2示出了所述车辆能够使用的定位装置100。定位装置100具有中央控制器201，许多元件连接到它，其以通信的方式与许多元件耦接在一起。这些耦合还可以是无电缆的。

例如，存储单元202连接到控制单元201，在所述存储单元上存储了数字地图。此外，提供卫星导航接收机204和导航模块203，其都连接到控制单元201并且彼此直接互联。

此外，定位装置100具有车辆传感器系统205，其可以具有环境传感器及其它传感器，例如ESP传感器。通过定位装置100确定的车辆位置数据随后可以由驾驶员辅助系统206和/或安全系统207使用。

通信单元208被提供用于接收验证数据。作为对其的替换或者对其的附加，可以提供无线访问和驱动授权单元209。还可能的是，在车辆中提供移动卫星导航系统接收机210。

外部单元100(其被安装在邻近的车辆中)以及基础设施装置103、104传送验证数据和位置数据到通讯装置208、209。

换句话说，因此通过车辆到基础设施的通信和/或车辆到车辆的通信来接收附加的位置。可以接收车辆本身的位置，例如，通过移动电话以及用近距离通信(例如蓝牙)的手段传送到控制单元。为避免数据的任何误用(黑客攻击)，无线传送的数据可以加密。

无线访问和驱动授权单元209接收外部源100、103、104的数据并且因此辅助，例如，通过移动电话210的自动紧急呼叫(eCall)的传送。为验证位置数据，还可以使用接受信号的场强度信息。

例如，只有当位置数据被验证时，才会传送所述位置数据。例如，位置数据可以通过密钥209在各个车辆之间传送。

在以前知道的系统中，如果接收位置的情况不允许任何更好的定位或者如果接收机中发生故障的话，改进车辆定位或者确定它具有充分的品质往往是不可能的。根据本发明的一个示例性实施例，验证标准卫星导航信号。换句话说，确定了用GPS传感器的手段测量的位置是否在当前情况中是至少理论上可接受的，即是貌似合理的。为了这个目的，通过车辆到X(“X”代表“车辆”或者“基础设施”)的通信接收其它车辆的位置并且与其自身的位置相比较。由此，确定了用其自己的GPS接收机所测量的位置有多大可能性。关于这一点，通信的大概范围等等提供有帮助的信息。

仅仅由于这个验证，基于GPS的或者通过GPS辅助的安全系统是可能的，这是因为这里总是要求基本的传感器信息的验证。

通过使用来自无线电传送环境的位置，在车辆中的附加硬件开支是低的，这是由于必要的硬件已经因用于其它的功能而被提供。另外，可以通过所描述的装置来补偿可归因于其自己位置的测量问题。

在随后的文本中，进一步详细描述了示例性实施例：

就车辆到X的通信来说，同样总是强制地传送发射机的位置。作为结果，车辆到X的接收机代表性地接收在其接受范围内的许多位置。使用这种信息，可以验证和/或改进通过其自己的GPS接收机所传递的信号。

为了检查接收位置是否可能正确的，这个验证其它路径上同样重要。如果接收位置中的一个与另一个接收位置不匹配并且也非其自己的确定位置，可以将这个错误位置滤出。这是防止数据误用或者至少使得数据误用(例如用黑客攻击的形式，即为了占便宜而传递错误的消息)更加困难的第一步。就这些黑客攻击来说，用动态数据验证位置是附加地切合实际的，即通过速度和最后位置推断可能的位置以及将其与接收位置相比较。

当GPS位置已经通过未知的或者相对不安全的装置210传送的时候，验证同样是有重大意义的，所述装置210例如是通过接口(蓝牙、USB等等)连接到控制单元201的移动装置。这种情况下，例如，具有通过移动装置的eCall。如果所述车辆具备车辆到X的通信，可以验证其自己的车辆位置，并且必要时，如果例如在其自己的位置上目前没有可以确定的切合实际的位置，关于区域的位置信息可以被传送。

关于这一点，车辆到X的通信不必通过DSRC或者WLAN 802.11p标准实现。尤其是，无线驱动授权单元209能够用于发送和接收车辆到X的消息。因为除eCall模块之外没有昂贵的额外硬件必须被安装在车辆中，这个技术对于验证eCall位置同样是特别有帮助的。

如果在车辆到X通信中通过移动装置确定GPS位置，可以提供：只有已经通过如上所述的方法验证位置时，才发送这个移动装置的位置。

关于这一点，“发送”可以理解为意思是将位置传送到邻近的车辆或者车辆内部控制单元201。

除了接收位置之外，可以提供：测量场强度，“外部的”消息用该场强度来接收。这使附加改进位置验证成为可能。如果场强度是最大量，例如，可以假定外部的发射机处于车辆的直接近处。

附带地，还可以提供：许多GPS接收机可以设置于车辆中，其彼此相互验证。

在随后的文本中，发明的第二方面(通过基于基础设施的系统和信息的位置的改进)得到进一步解释：

用于车辆中的市场上可买到的GPS接收器往往仅提供有限的准确度。这可能无法满足找出例如车辆位于道路的哪个车道的需要。这往往需要更加精细的并因此更加昂贵的装置。

根据本发明的第二方面，现在可以改进车辆定位。基础设施(交通灯系统、路标系统等等)的单元位置通常不改变并且因此可以高精度地测量。这种包括到车辆的传输的精确时间的精确位置用于改进车辆中定位的准确度。另外，为了通过这种方法进一步改进精确度，能够同时使用多个系统(邻近的车辆和/或基础设施装置)的位置。关于这一点，可以使用统计的或者模糊逻辑方法。

不同的位置来源的位置配置有部分地不同的精确度。关于这一点，每个位置来源发送定位的精确度(其，例如，可以取决于接受区域的大小)。如果检测到位置来源提供与大多数其它位置来源偏离的位置，降低该偏离位置来源的精确度并且因此减少它的影响。

为了进一步改进所述定位，可以使用定位的历史。因此，按照在过去该位置来源是否有过精确度的降级，存储各个位置来源的精确度。因此，更加可能评估所提供的位置的当前的精确度。

在短期内，为了能够使用用于校正当前位置的带有延迟(例如由于在通信信道上的信号传播时间)而到达的位置校正，还可以存储定位的路线。例如，车辆的车道分配可以通过延迟报告的车道关联来校正。

可能的定位来源可以是：

-收费桥，其识别车道关联和车辆的位置以及它的牌照号，并且通过无线电将车道关联报告给车辆。

-交通照相机，确定车辆的位置以及它的牌照号，并且用无线电将所述位置报告给车辆。

-车辆驾驶经过感应环线并且随即通过所述环线将车道关联和位置传送给所述车辆。

-车辆通过地面的发射机应答器接收位置。

-车辆通过交通标志中的发射机应答器接收位置。

-其它的车辆或者对象(例如行人)提供他们自己的位置并且车辆本身通过环境传感器识别与所提供的位置有关的位置。合并在一起，这就产生了绝对位置。

不同的位置来源100(邻近的车辆)、103、104可以通过不同的方法确定他们的位置。这些的例子是GNSS，类似于GPS或者DGPS、伽利略、Waas(广域增强系统)以及Egnos(欧洲全球导航重迭系统)。同样，“航位推测法”可以在所述车辆或者对象中执行。近来的方法是，例如，混合导航，即通过测量路线、速度以及时间的位置的连续测定。然而，基于偏航速率和/或轮转速数目的校正同样归入术语“航位推测法”。

进一步的例子是通过在移动无线电网络中的小区从属关系的定位，以及通过在WLAN热点网络中的小区从属关系的定位。

借助于各种方法，即使当没有卫星接受是可能的时候，仍有可能确定所述位置。

通过使用外部位置来源以及外部位置确定，有可能更加准确地确定车辆的位置。借助于统计法或者模糊逻辑，有可能归并具有不同的精确度(其由位置来源传送)的多个位置来源。通过与其它来源比较位置并且在偏差情况下降低精确度以及存储这些精确度用于历史评估，可以随时间进一步地改进位置精度。

根据本发明的第二方面，外部位置来源因此用于改进车辆本身的位置。定位的精确度随着所有的位置来源被传送。可以评估接收数据并且通过与来自其它的位置来源的其它位置信息相比较，可能存在位置来源的精确度的降级。关于每个位置来源的定位精确度(包括可能的降级)可以被存储，用以改进未来定位的精确度。此外，定位可以在短期内存储，以便能够甚至在时间延迟位置信息情况下执行校正。

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的方法的流程图。在步骤301，由车辆内部定位单元(例如，永久安装的或者移动的卫星导航接收机)确定车辆位置。在步骤302，车辆继续从外部装置接收验证数据和位置数据。在步骤303，接收的数据用于确定所测量的位置是否是正确的或者可能是正确的，以便增加所测量的位置的精确度，如果可能的话，或者以便独立于测量的位置来计算车辆位置。全部这些在步骤304发生。在步骤305，该车辆位置随后用来发起数字自动紧急呼叫。作为替换，步骤305还可以包含将因此获得的车辆位置用于导航、用于驾驶员辅助或者用于到邻近车辆的通信。

应该另外指出的是，“包括”和“具有”不排除任何其它的单元或者步骤以及“一个”或者“一”不排除多个。此外，应该指出的是，根据上述示例性实施例中的一个已经描述的特征或者步骤还可以用于和上面描述的其它示例性实施例的其它特征或者步骤结合。权利要求中的附图标记将不会被认为是限制。

Claims (17)

1.一种用于车辆的定位装置(100)，该定位装置具有：

定位单元(204，210)，用于确定车辆(101)的位置；

通信单元(208)，用于接收验证数据；

控制单元(201)，用于基于接收的验证数据执行对由定位单元(204)确定的位置的验证。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其中验证数据是邻近车辆(101)的位置数据或者邻近基础设施装置(103，104，105)的位置数据。

3.根据前述权利要求中的一个所述的定位装置，其中验证数据是通过车辆到车辆通信或者车辆到基础设施通信的方式来传送的。

4.根据前述权利要求中的一个所述的定位装置，其中将定位单元(210)集成到移动装置(210)中。

5.根据前述权利要求中的一个所述的定位装置，其中控制单元(201)凭借车辆(101)的传感器系统(205)的测量数据来执行对由定位单元(204，210)确定的位置的验证。

6.根据前述权利要求中的一个所述的定位装置，其中定位单元(204，210)包括卫星导航接收机。

7.根据前述权利要求中的一个所述的定位装置，并进一步构造为发起自动紧急呼叫，所述自动紧急呼叫包含位置信息，如果验证失败，则所述位置信息基于接收的验证数据。

8.根据前述权利要求中的一个所述的定位装置，其中通信单元(208，209)是无线访问和驱动授权单元。

9.根据前述权利要求中的一个所述的定位装置，其中控制单元(201)构造用于通过使用外部位置数据来计算车辆(101)的位置，所述外部位置数据已经由基础设施装置(103，104，105)或者邻近车辆(102)产生。

10.根据权利要求9所述的定位装置，其中外部位置数据用于改进由定位单元(204，210)确定的车辆(101)的位置的精确度。

11.根据权利要求9或者10所述的定位装置，其中与外部位置数据的精确度有关的信息用于计算车辆(101)的位置。

12.一种具有根据权利要求1到11中的一个所述的定位装置的驾驶员辅助系统。

13.一种具有根据权利要求1到11中的一个所述的定位装置的紧急呼叫装置。

14.一种具有根据权利要求1到11中的一个所述的定位装置的车辆。

15.一种用于车辆定位的方法，该方法具有步骤：

确定车辆(101)的位置；

接收验证数据；

基于接收的验证数据，执行对由定位单元(204，210)确定的位置的验证。

16.一种程序单元，当程序单元在处理器上执行的时候，其控制处理器执行以下步骤：

确定车辆(101)的位置；

接收验证数据；

基于接收的验证数据，执行对由定位单元(204，210)确定的位置的验证。

17.一种计算机可读介质，在计算机可读介质上存储程序单元，当程序单元在处理器上执行的时候，其控制处理器执行以下步骤：

确定车辆(101)的位置；

接收验证数据；

基于接收的验证数据，执行对由定位单元(204，210)确定的位置的验证。

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