CN110892231B - 用于确定机动车的位置信息的方法以及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定机动车(1)的位置信息(17)的方法，该机动车具有感应充电装置(3)，该感应充电装置具有至少一个、尤其布置在车辆底部的区域中的充电线圈(5)以及与充电线圈(5)相关联的、用于测量磁场的测量部件(6)。所述方法具有以下步骤：通过对充电线圈(5)通电来磁化至少一个布置在被机动车(1)驶过的地面中或上的磁性结构(9、9a‑9d)，其中，将结构(9、9a‑9d)和其它结构(9、9a‑9d)连同相应的结构(9、9a‑9d)的位置说明一起存储在数字地图中；利用测量部件(6)测量描述所述结构(9、9a‑9d)的磁特性的测量数据(16)；通过评估测量数据(16)来识别结构(9、9a‑9d)；并根据与所识别的结构(9、9a‑9d)相关联的位置说明来确定位置信息(17)。

Description

用于确定机动车的位置信息的方法以及机动车
技术领域
本发明涉及一种用于确定机动车的位置信息的方法，该机动车具有感应充电装置，该感应充电装置具有至少一个、尤其布置在车辆底部/地板的区域中的充电线圈以及与充电线圈相关联的、用于测量磁场的测量部件。另外，本发明涉及一种机动车。
背景技术
现代机动车中的许多驾驶员辅助功能需要相对准确的、尤其是大地测量学地描述了机动车的当前位置的位置信息。在此尤其要提及用于机动车的自主驾驶的至少部分自动的车辆驾驶功能。对于这些功能来说极其重要的是，例如准确地知道机动车在道路上的位置。已知的位置确定系统、例如GNSS(全球导航卫星系统)、例如GPS(全球定位系统)通常仍然存在不准确之处，这可能导致不清楚机动车在多车道道路的哪个车道上等情况。机动车的其它已知的位置确定-或定位系统在这方面也经常仍具有缺点，例如，使用光学标记的位置确定系统、基于航位推算的位置确定系统或前述位置确定系统的组合。
还提出了下述的机动车，其具有用于对例如与机动车的电机相关联的电池充电的感应充电装置。这种感应充电装置具有至少一个充电线圈，该充电线圈与地面侧的感应单元相互作用以进行能量传递。通常为充电线圈配设用于测量磁场的测量部件，该测量部件尤其可以用于检测位于地面侧的感应单元和充电线圈之间的、可能易燃的物体，这些物体会干扰充电操作和/或由于起火而引起问题。为了实现最佳的能量传递以便为机动车的电池充电，在此还应将机动车相对于地面侧的感应单元尽可能精确地定位，为此例如提出基于无线电的定位方法和/或使用光学标记的定位方法。
EP 0 067 337 B1涉及一种在车辆上的磁场探头的布置，该磁场探头用于确定在各个位置处的地球磁场的水平分量。在此提出，将探头直接安装在车身的铁磁外壁上并且与其刚性连接以减少与铁磁车身的相互作用。
为了借助于磁性结构确定机动车的位置信息，还参考了DE 33 07 123 C2，US 4529 982 A，JP H09-292 236 A和JP 2001-325691 A。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于机动车的高精确度的位置确定的可行方案，该位置确定尤其可用于机动车的全自动驾驶。
为了实现该目的，前述类型的方法根据本发明具有以下步骤：
-通过对充电线圈通电来磁化至少一个布置在被机动车驶过的地面中或上的磁性结构，其中，将结构和其它结构连同相应的结构的位置说明一起存储在数字地图中；
-利用测量部件测量描述所述结构的磁特性的测量数据；
-通过评估测量数据来识别结构；并根据与所识别的结构相关联的位置说明来确定位置信息。
因此根据本发明，提出一种借助于有源检测作为位置标记起作用的结构被改进的车辆位置确定。借助于当前和未来机动车中内置的感应充电装置、具体来说在其中设置的充电线圈，将具有一定几何特性/几何构造和/或面积和/或尺寸的磁性结构——例如铁磁材料——磁化，该磁性结构嵌入被驶过的地面中或布置在地面上，该磁化可以通过使磁场受到激励或使磁场变化来检测。在地面侧设置的结构在此被存储在数字地图中，以便在识别结构之后，可以基于测量数据确定相应的位置信息。
因此，提出的有源测量引入了一种磁场，该磁场被结构修改或影响，其中，这些结构的磁特性差异大到足以至少在围绕所述结构的唯一性区域(Eindeutigkeitsbereich)中实现识别。可以通过改变结构的几何特性来实现这种不同的磁特性，这将在下面更详细地讨论。
在这一点上应该注意，可设想鉴于有源磁化测量和实际记录的测量数据的各种设计方案。因此例如可以使用这样的设计方案，在其中使用由铁磁材料制成的结构，该结构通过充电线圈的有源通电而被磁化，然后利用测量部件测量所产生的(持久)磁化。其它设计方案规定，借助于测量数据描述也可以是顺磁的或抗磁的磁性结构对通过充电线圈的通电而产生的磁场的构造或结构的影响。在这种情况下，特别建议将充电线圈本身也用作测量部件，这通过将由于磁性结构而出现的损失记录为测量数据的一部分来实现。然而在这两种情况下，测量数据特别有利地包括关于磁场的强度和/或方向的方位分辨的
Figure BDA0002366335640000031
信息，无论是源自铁磁材料的磁场和/或由充电线圈产生的磁场，该磁场由于存在磁性结构、尤其通过感应的涡流被更改。
在这种情况下，还特别有利的是，使用包括多个、尤其是布置在阵列中的磁场传感器的测量部件。虽然与充电线圈相关联的这种测量部件原则上已经是已知的，以便检测例如在充电线圈和地面侧的感应单元之间的物体，然而在此这些测量部件被用于另一非常有利的目的，即大大改善了机动车的位置确定。
为了评估测量数据以便能够识别可以基于磁场的相应的影响或产生而检测到的结构，可以设想两种基本的可行方案，当然也可以将它们一起使用。因此，首先可以为存储在数字地图中的每个结构配设至少一个描述所述结构的磁特性的、区分该结构和其它结构的结构参数，并和该结构一起存储，其中，通过比较由测量数据推导出的、对应于结构参数的测量参数和存储在数字地图中的结构参数来识别出各结构。因此，在这种情况下，通过计算和/或模拟以如下的方式分析测量数据：确定对应于在数字地图中与所述结构相关联地存储的结构参数的测量参数，从而可以通过比较来找到结构，该结构的结构参数与测量参数一致，因此实现了结构的识别。
然而，附加地或备选地，还可以通过使用由机器学习训练的人工智能的分类器来识别结构。尤其当很难以足够的精度将与结构的、涉及磁特性的性质映射到可以由测量数据确定的测量参数上时，则建议，在机器学习的范围内通过人工智能来推导相应的相互联系或模式。在此，尤其可以考虑已知的结构的测量数据作为训练数据，对该已知的结构来说，基本事实(即被驶过的结构或其结构参数)已经已知。恰恰当尤其通过结构的几何特性确定的结构磁特性和利用测量部件记录的测量数据之间的相互联系不能直接得出时，则人工智能、特别是在“深度学习”技术的范围内特别适合于找出这种相互联系并使其可用。
在本发明的一种有利的改进方案中可以规定，至少在围绕所述结构的唯一性区域内，尤其是通过至少一个结构参数，可以明确地识别出每个结构。这在如下情况中始终是有利的：一方面存在另外的(位置)信息，该信息可以限制搜索区域以识别数字地图内的结构，从而则总体上必须使用较少数量的不同结构；然而另一方面，搜索的信息无论如何与本地相关，却不一定是大地测量属性。例如，唯一性区域可以是被行驶的道路的横向，从而例如可以在横向上为道路的不同车道提供可区分的结构，从而结构的识别导致车道分配的位置信息。例如，在道路的横向上，可以将不同几何外形的结构——例如三角形，圆形，正方形等——嵌入被行驶的道路中，以便在由机动车驶过时生成测量数据，该测量数据可以识别这种特殊结构，并从而能实现车道分配。
在本发明的一种特别有利的设计方案中，首先——特别是通过GNSS测量——确定关于机动车的位置的粗略信息，其中，所述比较限于由数字地图内的粗略信息限定的搜索区域。如上所述，在优选使用唯一性区域时，总是将搜索区域选择为等于或小于相关的最小唯一性区域。因此以这种方式，使用GNSS测量、特别是GPS测量，以便将搜索区域限制在数字地图内，从而允许更快、更可靠地识别被检测的结构。因此，不太精确的GNSS信息可以为基于有源磁化测量的高精度位置确定提供基础。在该设计方案中，机动车优选具有相应的GNSS传感器。
如已经提到的那样，可以规定，可区分的结构的不同的磁特性由结构的几何特性引起，尤其是由该结构的面积和/或尺寸和/或形状引起。在此应当注意，当然也能以不同的方式原则上产生不同的磁特性，例如通过使用不同的材料等。然而优选的是，不同的结构至少在其几何特性上不同。几何特性的差异可以由不同的面积/尺寸、即大小，和由不同的形状一样得出，其中，例如在本发明的范围内可以使用三角形，正方形，圆形和其它形状。所有这些不同的几何特性——其还可以简单地通过结构参数描述——对有源的磁场测量产生不同的影响，因为磁场以不同方式产生/受到影响。
作为在被驶过的地面中/或上专门设置的磁性结构的替代，也可以通过根据本发明的方法使用已经设置用于其它目的的、可检测的磁性结构。例如因此可以规定，所述结构是用于检测机动车的存在和/或通过的、至少一个嵌入地面的测量线路/测量环。例如从交通信号灯已知了这种旨在测量机动车在场和/或从旁经过的感应线路。像感应线路可以检测机动车一样，当然反之也是可行的，即通过机动车来检测线路，从而因此其在根据本发明的方法的范围内可以用作结构。在本发明的范围内，嵌入例如道路中的其它可磁化的元件当然也可以用于位置确定。
如已经提到的，位置信息尤其可以包括道路的被行驶的车道。特别地，如果在横向方向上存在唯一性区域并且使用结构——该结构尤其可以始终与特定的车道相关联——的不同几何特性，则可以特别简单地实现根据本发明的用于确定道路的被行驶的车道的方法。
在机动车的全自动驾驶中可以特别有利地使用位置信息。因此，机动车可以具有为机动车的全自动驾驶而设计的车辆系统。机动车的高精度定位是成功实施自动驾驶操纵的基本前提之一，因此，根据本发明高精度地确定的位置信息在此提供了有用的、易于确定的和鲁棒的输入值。
除了该方法之外，本发明还涉及一种机动车，该机动车具有：感应充电装置，该感应充电装置具有至少一个——尤其布置在车辆底部的区域中的——充电线圈和与该充电线圈相关联的、用于测量磁场的测量部件；以及被设计为用于执行根据本发明的方法的控制装置。关于根据本发明的方法的所有实施方案可以类似地转用于根据本发明的机动车，由此也可以获得已经提到的优点。
附图说明
本发明的其它优点和细节由下面描述的实施例以及根据附图得出。附图示出：
图1示出在被行驶的道路上的根据本发明的机动车，
图2示出在确定车道时位于道路内的磁性结构的布置，以及
图3示出用于解释根据本发明的方法的一个实施例的简图。
具体实施方式
图1示出在道路2上的根据本发明的机动车1的原理简图。机动车1具有用于对电池4进行感应充电的感应充电装置3，电池可以与机动车的电机相关联。充电装置3包括充电线圈5，该充电线圈可以与地面侧的感应单元共同起作用以进行能量传输。测量部件6与充电线圈相关联，该测量部件在当前情况下包括由多个磁场传感器7组成的阵列。在感应充电装置3的充电运行中，测量部件6尤其用于检测位于充电线圈5和地面侧的感应单元之间的物体。
然而在当前情况下，测量部件6和充电线圈5也可以由机动车1的控制器8操控，该控制器被设计为用于执行根据本发明的方法。借助于控制器8，可以对充电线圈5通电，以便基于磁特性检测磁性结构9，该磁性结构在此嵌入被驶过的地面、这里是道路2。换句话说，充电线圈5的磁场使所存在的结构9“受到激励(verstimmen)”，这又可以借助于测量部件6在相应的测量数据中检测到。在这里示出的实施例中，测量数据6被输入控制装置8，以便在那里被评估以识别被检测的结构9。为此目的，可以设想两种也能累加使用的可行方案。一方面可以从测量数据中推导出测量参数，并在包含结构9连同位置说明的数字地图中把该测量参数与以和结构9相关联的方式存储的结构参数进行比较，其中，在测量参数与结构参数最佳匹配时可以确定结构9。在这种情况下，结构参数描述了相应的结构9的磁特性，在该实施例中，由于结构9的不同几何特性，对不同的结构9来说，该磁特性被设计为不同的。除了其形状之外，结构9的几何特性还可包括其水平面积和/或其尺寸，整体上也就是说其大小。并非必须将所有结构9都强制地专门设置为位置标记，而可以设想的是，使用已经存在的结构9作为位置标记，例如嵌入地面的线路，用于检测所存在的和/或从旁经过的机动车。
在数字地图内，结构9在唯一性区域内是可区分的，这意味着在围绕每个结构9的唯一性区域内，该结构9就其磁特性而言是唯一的。图2示出具有特殊设计方案的示例，其中涉及确定指出被行驶的车道的位置信息。在那里还示出道路2，该道路在此具有四个车道10。在此，如箭头11所示，最右边的车道10用于右转弯，其它三个车道如箭头12所示用于直行驾驶员。在这些车道10中的每个车道中现在嵌入相应的、不同的磁性结构9a，9b，9c和9d，这些磁性结构在此具有不同的几何特性并因此表现出不同的磁特性。结构9a至9d在此可以由铁磁的、顺磁的或抗磁的材料组成。
在此，可以将对应的唯一性区域定义为道路2的横向方向，这是因为结构9a至9d在该方向上是可区分的，因此可以进行唯一的车道分配。
然而，根据本发明的做法也可以优选地用于大地测量学的位置确定，这意味着，结构9、9a-9d与大地测量学的位置说明相关联，并且可以在大地测量学地定义的唯一性区域中清楚地识别这些结构。在这种情况下，参照图1，机动车1还具有GNSS传感器13，该GNSS传感器提供关于机动车1的当前位置的粗略信息，该粗略信息基于全球导航卫星系统、例如GPS被确定。该粗略信息用于定义数字地图内的搜索区域，该搜索区域不应大于相应的唯一性区域。如果现在行驶经过结构9、9a-9d，则可以基于测量部件6的测量数据识别该结构，并且可以基于关联的位置说明来确定机动车1的高精确度的位置信息，该高精确度的位置信息例如可以被提供给车辆系统14以用于全自动驾驶机动车1或者也可以被提供给其它车辆系统。
再次通过图3示意性地简要解释该设计构思。示出粗略信息15和基于有源磁化测量而测得的测量数据16，它们通过控制装置8的相应评估被组合为高精度的位置信息17。

Claims (18)

1.一种用于确定机动车(1)的位置信息(17)的方法，所述机动车具有感应充电装置(3)，该感应充电装置具有至少一个充电线圈(5)以及与充电线圈(5)相关联的、用于测量磁场的测量部件(6)，所述方法具有以下步骤：
-通过对充电线圈(5)通电来磁化布置在被机动车(1)驶过的地面中或上的至少一个磁性结构(9、9a-9d)，其中，将所述磁性结构(9、9a-9d)和其它磁性结构(9、9a-9d)连同相应的磁性结构(9、9a-9d)的位置说明一起存储在数字地图中；
-利用测量部件(6)测量描述所述磁性结构(9、9a-9d)的磁特性的测量数据(16)；
-通过评估测量数据(16)来识别磁性结构(9、9a-9d)；并根据与所识别的磁性结构(9、9a-9d)相关联的位置说明来确定位置信息(17)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为存储在数字地图中的每个磁性结构(9、9a-9d)存储至少一个描述所述磁性结构(9、9a-9d)的磁特性的、区分该磁性结构(9、9a-9d)和其它磁性结构(9、9a-9d)的结构参数，其中，通过比较由测量数据(16)推导出的、对应于结构参数的测量参数和存储在数字地图中的结构参数来识别出各磁性结构(9、9a-9d)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过使用人工智能的、由机器学习训练的分类器来进行磁性结构(9、9a-9d)的识别。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少在围绕所述磁性结构(9、9a-9d)的唯一性区域内能够明确地识别出每个磁性结构(9、9a-9d)。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，首先确定关于机动车(1)的位置的粗略信息(15)，其中，所述比较限于由数字地图内的粗略信息(15)定义的搜索区域。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁性结构(9、9a-9d)是可区分的，所述可区分的磁性结构(9、9a-9d)的不同的磁特性由磁性结构(9、9a-9d)的几何特性引起。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，不同的磁性结构(9、9a-9d)至少在其几何特性上是不同的。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述磁性结构(9、9a-9d)是用于检测机动车的存在和/或通过的、至少一个嵌入地面的测量线路。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，位置信息(17)包括道路(2)的被行驶的车道(10)。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所使用的测量部件(6)包括多个磁场传感器(7)。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在机动车(1)的全自动驾驶中使用位置信息(17)。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述充电线圈布置在车辆底部的区域中。
13.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过至少一个结构参数能够明确地识别出每个磁性结构(9、9a-9d)。
14.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过GNSS测量来确定关于机动车(1)的位置的粗略信息(15)。
15.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述几何特性是面积和/或尺寸和/或形状。
16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述磁场传感器(7)布置在阵列中。
17.一种机动车(1)，该机动车具有：感应充电装置(3)，该感应充电装置具有至少一个充电线圈(5)和与该充电线圈(5)相关联的、用于测量磁场的测量部件(6)；以及被设计为用于执行根据权利要求1至16中任一项所述的方法的控制装置(8)。
18.根据权利要求17所述的机动车(1)，其特征在于，所述充电线圈(5)布置在车辆底部的区域中。
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