CN114577197A - 确保地理位置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确保车辆的地理位置的方法，所述方法包括以下步骤：探测多个信息源，所述信息源提供指示车辆的位置的信息；分别基于所述信息源中一个信息源的信息和在位置假设的区域中的环境信息来确定各单个位置；验证如下信息，所述信息的相配设的单个位置与所述位置假设的偏差不超过预定程度；并且基于所验证的信息确定车辆的位置；确定环境信息的质量的变化；并且基于所述变化确定，所确定的位置与实际位置的偏差大于预定程度的概率。

Description

确保地理位置

技术领域

本发明涉及确定车辆的地理位置。本发明特别是涉及确保位置确定以防可能的误差。

背景技术

在车辆中的行驶辅助设置为用于影响车辆的纵向控制或横向控制。例如，行车道辅助可以设置为用于将车辆保持在车道标记之间，所述车道标记可以借助于摄像机探测并且自动地识别。为了进行控制，必须以高的精度和安全性来确定车辆的位置。

对位置的确定通常受到一系列误差和不精确性的影响。传感器提供例如受噪声污染的信息和/或歪曲的信息或所述传感器有时可能完全失效。不同的测量条件或复杂的处理启发法导致确定的精确性或可信性不同。如果基于不正确的位置来控制车辆，则可能使车辆或乘员的安全受到威胁。

已经提出，对提供用于确定位置的数据的单个传感器的探测进行单独验证。为此可以确定：传感器的探测与位置假设相配得多好。为此，可以基于探测来确定单个位置并且可以确定：所述单个位置与位置假设偏差得多远。所述单个位置可以基于地图信息来确定，所述地图信息包括在车辆周围环境中的可观测的对象。所述验证通常由地图信息的保持不变的质量出发。然而，地图信息也可能没被察觉到地过时，从而尽管传感器的确定导致对错误的位置的确定但仍验证所述传感器的确定的频率增加。所确定的位置的安全性可能降低，从而基于所述位置来控制车辆可能是有风险的。

发明内容

本发明所基于的任务在于，提供一种改进的用于为车辆确定经确保的位置的技术。本发明借助于各独立权利要求的主题来解决所述任务。各从属权利要求给出优选的实施方式。

根据本发明的第一方面，用于确保车辆的地理位置的方法包括如下步骤：探测多个信息源，所述信息源分别提供指示车辆的位置的信息；分别基于各信息源中的一个信息源的信息和在位置假设的区域中的环境信息来确定各单个位置；验证如下信息，所述信息的相配设的单个位置与所述位置假设的偏差不超过预定程度；并且基于所验证的信息确定车辆的位置；其中，确定环境信息的质量变化；并且基于所述变化确定，所确定的位置与实际位置的偏差大于预定程度的概率。

已经认识到，环境信息(所述环境信息特别是可以以地图数据的形式存在)可能没被察觉到地过时或者以任何其它方式精确性较低地反映事实。与已知的采用质量的预定的退化的技术相比，可以确定实际的变化并且为了确定和确保位置而考虑所述实际的变化。因此可以改进地确定：位置是以何种安全性来确定的，或者说要以什么概率认为位置是不正确的。

可以根据所确定的位置来控制车辆。实施控制的安全性还可能取决于其它的因素或条件，所述其他的因素或条件可以补偿低的确定安全性。反过来，在位置确定时的高安全性可以均衡在其它位置上、例如在处理控制信号时的较低的安全性。能够通过本发明以改进的方式实现如下评估：在当前情况下是否能够安全地自动控制车辆，或者错误确定的为此要忍受的风险是否是可接受的。也可以考虑对环境信息的质量的改善。

所述概率可以基于如下各概率的乘积来确定，以所述各概率分别验证信息，即便所确定的位置与实际位置的偏差大于预定程度(“false positive”，假正)。质量的改变可能对概率有影响。例如，假正地确定单个位置的概率在当前的地图中可能是1/100000而在过时的地图中可能是2/100000，这相当于翻倍。

可以借助于马尔可夫链来确定所述概率，所述马尔可夫链对环境信息的质量变化进行建模。基于马尔可夫链可以实施故障树分析，以便确定位置确定的安全性或在考虑其它影响因素的情况下确定对车辆的控制。

在马尔可夫链的各状态之间的转移概率可以基于已知的探测来确定(回归测试)和/或基于对实施所述方法的系统的观测来确定。

回归测试可以确保：当在马尔可夫链的各状态之间发生转移时识别到所述转移。在这里，转移概率首先可以是不重要的。通过观测实施的系统，则可以识别并且捕捉较不剧烈的恶化。转移概率可以为此起作用，因为在一定的时间内以具有比所假设的质量低的质量的环境信息工作。通过观测对系统的观测的结果，则可以获取并且必要时改进转移概率。

特别是，可以持久地监控并且改进转移概率，以便越来越精确地匹配马尔可夫链。对系统的观测可以看作是描述环境信息的质量的 KPI(key performance indicator，关键性能指标)测量。借助于马尔可夫链可以估计，车辆(基于如所描述的所确定的位置来控制所述车辆)的事故风险由于质量变化而多强烈地提高。借助于经由与验证器有关的KPI对系统的观测，可以确定环境信息的质量变化，所述质量变化不能以常规的直接与地图属性有关的KPI察觉到。

借助于所述方法，对位置的确定已经可以在不考虑质量变化的情况下相对于环境信息的短期的质量跳跃是稳健的。借助于所提出的 KPI可以识别环境信息的质量趋势。借助于马尔可夫链可以估计由此平均地导致的风险。

马尔可夫链可以建模或描绘对于环境信息的质量的速度不同的改变的概率。优选的是，递归地应用马尔可夫链，以便分别对于预定的时间步确定质量变化。后续的质量变化可以从上一次确定的质量出发。

对于质量的快速恶化的概率可以基于过去对验证器KPI的观测来确定。所述观测可以包括所记录的探测，所述探测例如已经在车辆的测试行驶的范畴内获得。所述车辆在探测期间的实际位置可以是已知的或者以高的安全性确定。质量的快速恶化也可以借助于另一种方式确定。通常，相对少的探测足够用于确定环境信息的快速恶化，而为了确定慢速恶化可能需要许多的探测。验证器的已经低的KPI的恶化可以基于相对较少的探测来确定。

可以基于如下频率来确定对于质量的慢速恶化的概率，以所述频率验证信息，尽管所确定的位置与实际位置的偏差大于预定程度。这种频率可以在实施在这里描述的方法期间确定。优选地，连续地确定所述频率并且将所述频率用于匹配概率。

在另一种实施方式中，考虑在不同的车辆上观测到的频率。因此，可以基于能够在整个车队的车辆上收集到的认知来确定概率。因此，可以在相对短的时间段内存在大量的测试数据，从而已经能够以高的安全性确定质量的慢速变化。

可以参考对于变化速度的预定的阈值来在质量的快速变化与慢速变化之间进行区分。质量能以任意的允许定量观测的指标的形式来表示。在一种实施方式中，质量参考假正确定的所描述频率来给出。

可以基于所确定的位置控制车辆，并且如果尽管所确定的位置与实际位置的偏差大于预定程度但仍验证信息的概率超过预定的阈值，则结束所述控制。这种概率也称为假正概率或FP概率。所述概率可以基于在地图数据良好时的FP概率、当前地图数据差的概率和在地图数据差时的FP概率来确定。

例如，只要所确定的概率足够小，就可以通过行车道辅助在横向方向上控制车辆。如果所述概率超过预定的阈值，则可以要求在车辆上的驾驶员接管对车辆的控制，并且可以切断行车道辅助。除了对位置的假正确定的概率之外，还可以考虑其它安全性指标，以便确定整个控制的安全性。如果所述安全性低于预定的阈值，则可以结束控制。

按照根据本发明的另一个方面，一种用于确保车辆的地理位置的装置包括：多个信息源，所述信息源分别设置为用于提供指示车辆的位置的信息；其中，每个信息源都配设有适配器和验证器；其中，所述适配器设置为用于，基于信息源的信息和在位置假设的区域中的环境信息来确定单个位置；并且所述验证器设置为用于，如果所述单个位置与所述位置假设的偏差不超过预定程度，则验证所提供的信息；以及所述装置包括处理装置，所述处理装置用于基于所验证的信息确定车辆的位置。在此，所述处理装置设置为用于：确定环境信息的质量变化；并且基于所述变化确定，所确定的位置与实际位置的偏差大于预定程度的概率。

所述处理装置可以设置为用于，完全地或部分地实施在此所述的方法。为此，处理装置可以包括可编程的微型计算机或微控制器，并且所述方法可以以具有程序代码段的计算机程序产品的形式存在。所述计算机程序产品也可以存储在计算机可读的数据载体上。所述方法的特征或优点可以转用到所述装置上，或者所述装置的特征或优点可以转用到所述方法上。

根据本发明的又一个方面，一种车辆包括在此所述的装置。所述车辆可以特别是包括机动车、例如轿车或摩托车。也可以使用货车或公共汽车。

附图说明

现在参照附图更详细地描述本发明，图中：

图1示出系统；

图2示出一种方法的流程图；

图3示出示例性的马尔可夫链；以及

图4示出另一种方法的流程图。

具体实施方式

图1示出系统100，所述系统包括车辆105、特别是机动车、如轿车或摩托车，并且所述系统包括安置在车辆105上的装置110。车辆 105可以根据所确定的地理位置——例如在纵向方向和/或横向方向上——被控制。装置110包括至少一个信息源115，所述信息源用于提供指示车辆105的位置和/或定向的信息。如后面还要更详细说明的那样，优选设置有多个信息源115。一个信息源115可以包括一个传感器，所述传感器特别是可以设置为用于探测车辆105的周围环境。多个信息源115也可以使用一个共同的传感器。传感器特别是可以包括摄像机、雷达传感器、光达传感器或超声传感器。对于优选由卫星支持的导航系统的信号的接收器也可以用作传感器。已知的这种系统包括伽利略(GALILEO)、全球定位系统(GPS)和格洛纳斯 (GLONASS)。确定可以分别基于差分测量(DGPS：differential GPS，差分全球定位系统)来改进。

进一步优选的是，每个信息源115仅使用一个传感器，以便确保所提供的信息的统计独立性。处理装置120设置为用于处理由信息源 115提供的信息。此外，可以设置有参照125，所述参照提供可以与多个信息源或所有信息源115相配设的信息。例如，参照125可以包括用于提供地图数据的地图存储器或用于提供测程数据的测程计。处理装置120可以与接口130连接，所述接口优选设置为用于提供所确定的位置和/或定向。

提出的是，处理装置120设置为用于基于由不同的信息源115提供的信息分别确定车辆105单个位置。为此，所述处理装置可以使用参照125的信息。例如，信息源可以包括摄像机，所述摄像机检测在车辆105的周围环境中的地面标志。所述地面标志的位置可以被参照 125的环境信息所包括，从而可以通过将观测与已知的信息相匹配来确定单个位置。这个过程也称为“适配”并且实施的元件也称为“适配器”或匹配器。匹配器通常是专门对于预定的信息源115提供的。对于不同的行驶状况可以设置有不同的专门的匹配器。

处理装置120也可以提供位置假设，可以基于所述位置假设例如在后续的确定中工作。位置假设可以例如基于之前所确定的位置和从那以后车辆105进行的运动来确定。备选地，所确定的位置可以用作位置假设。在匹配时，可以在围绕位置假设的预定的区域中考虑参照 125的环境信息。

处理装置120可以基于各单个位置来确定车辆105的位置。此外，处理装置120优选设置为用于，对于各个信息源115分别确定：所提供的信息与所确定的位置或位置假设相配得多好。为此，可以观测相应的信息和由所述信息确定的单个位置。这个过程也称为验证并且实施的部件称为验证器。匹配器和验证器可以实施为相互集成的。

如果信息相比于预定程度较不良好地与所确定的位置相配，则处理装置120可以提供信号，所述信号可以经由接口130来提供。在如下情况下可以输出所述信号：多个信息源115中的至少一个信息源的信息比预定的差地与所确定的位置相配。所述信号可以指示：不能确定位置或不能以足够的安全性确定位置。于是可以停用根据所确定的位置进行的控制、例如用于车辆105的运动的控制，并且可以要求驾驶员接管对车辆105的控制。

图2示出方法200的流程图，所述方法特别是可以在车辆105上并且优选借助于装置110来实施。方法200包括多个可以彼此并行地实施的功能块205。为此可以使用装置110的相同的或彼此不同的元件。虽然可以形成任意多的功能块205，但在普通的车辆105上所述功能块的数量一般为约2至4个。

在功能块205中，信息源115提供指示车辆105的位置、定向或姿态的信息。姿态一般包括位置和定向。在三维空间中，姿态可以例如包括六个参量，在所述六个参量中，三个参量参考笛卡尔坐标系是平移的而三个参量参考笛卡尔坐标系是旋转的。虽然代替于姿态也可以基于位置或定向来实施本发明，但下面讨论姿态。

在步骤210中，基于由信息源115提供的信息来确定单个姿态。在此，在姿态是基于仅一个信息源115确定的情况下，谈及“单个”姿态。车辆105的姿态是基于多个“单个”姿态来确定的。步骤210 可以以任意方式实施并且包括例如取平均值、自适应滤波器、车辆105的物理模型或经训练的神经网络。确定可以基于由参照125提供的其它信息进行。步骤210也可以是反馈的并且处理之前本身所提供的单个姿态。

关于所确定的姿态可以进行基本的检查。例如可以确定车辆105 是否位于如下行驶道路上，总的来说在所述行驶道路上提供要控制的行驶功能。例如，对于跟踪行车道的前提可以是：行驶道路包括高速公路或快速路。这样的检查也可以借助于单独的功能块来进行。如果不满足所需的前提，则可以结束方法200。

在步骤215中评估信息源115的在步骤210中所使用的信息，其方式为：检查所述信息与车辆105的姿态相配得多好。所述确定也可以称为验证，并且实施步骤215的元件可以称为验证器。如下面更详细地说明的那样，基于所确定的各单个姿态来确定车辆105的姿态。为了进行评估，可以确定信息源115的探测与参照125的环境信息相配得多好。在另一种实施方式中，也可以确定在车辆105的单个位置与实际位置之间的距离。所述距离对于相应所包含的位置可以包括欧几里德距离并且对于相应所包含的定向包括位于所述定向之间的角度。所述距离和所述角度可以用于形成组合的特征因数，以便简化后续与预定程度的比较。所述预定程度可以对应于在所确定的姿态下的最大可容许误差或可以小于所述最大可容许误差。可以为每个功能块 105预定有个性化的程度。如果所述距离或所述特征因数超过所述预定程度，则可以在步骤225上提供信号、特别是警告信号。

所述预定程度可以根据车辆105的行驶状态和/或行驶功能来确定。行驶功能可以特别是包括行驶辅助，所述行驶辅助设置为用于减轻车辆105的驾驶员的负担或支持所述驾驶员。行驶辅助可以实施车辆105的纵向控制和/或横向控制或在需要时介入到所述纵向控制和/ 或横向控制中的一者中。在一种实施方式中，行驶辅助设置为用于自动地或自主地引导车辆105。

如果车辆105的单个姿态比预定的差地与所确定的姿态相配、例如所述距离超过预定程度，则可以提供信号，所述信号可以在步骤220 中评价。此外，在步骤210中对姿态的确定可以根据所确定的质量、所确定的距离或所确定的信号来进行。例如，可以在步骤210中计算自适应滤波器，如果由滤波器提供的单个姿态与车辆105的姿态的偏差比预定的多，则可以重新初始化所述自适应滤波器。

在步骤220中确定车辆105的姿态。为此，优选将在各功能块105 中、特别是在各步骤210中确定的各单个姿态相互组合。所述组合可以将所有所确定的单个姿态以相同的方式考虑或单独地考虑。例如，可以考虑基于对同一个传感器的信息的不同处理所确定的各单个姿态。已经由各步骤215中的一个步骤确定为不可信的单个姿态或者说所述单个姿态所基于的数据可以在确定车辆105的姿态时舍弃。车辆 105的所确定的姿态可以向外部提供。

在步骤225中可以评价功能块205的验证信号。在接口130处，可以基于一个或多个来自功能块105的步骤215的信号来确定并且提供如下信号，所述信号指示车辆105的所确定的姿态可能不可信。

在一种实施方式中，在如下情况下在接口130处已经输出这样的信号：所确定的各单个姿态中的至少一个单个姿态与所确定的姿态的偏差大于相配设的预定程度。这可以与在各步骤215中的一个步骤中存在至少一个警告信号相当。

在另一种实施方式中，在步骤215中不仅可以提供或不提供警告信号，而且也可以不做出关于所确定的姿态的结论。例如，光达传感器可以在车辆的周围环境中探测另一个车辆，所述另一个车辆与在地图存储器中标注的对象不相关。在这种情况下，可以既不认可也不怀疑基于光达传感器的其它探测所确定的单个姿态。在这种情况下可以不进行在步骤215中对所确定的单个姿态的评估。之后在步骤225中可以不基于缺失的信号来确定在接口130处的警告信号。不过，如果另一个验证器215确定对相配设的单个姿态的可信度的怀疑或太少的验证器215对姿态进行评估，则仍可以给出警告信号。如果在各功能块205的各步骤215中都没有做出关于所观测的数据的可信度的结论，则在步骤225中同样可以输出警告信号。

为了考虑到位置确定的安全性，可以确定多频繁地或以什么概率确定到车辆的与实际位置的偏差大于预定程度的位置而没有识别出错误确定。在下面的表格中给出在预定的确定安全性下对于不同的错误率和探测的不同数量的安全缓冲。所述探测在测量车辆行驶期间实施，从而所述探测以对此所行驶的公里的单位给出。

如果例如基于仅10000km的探测已经确定1E-05的错误率，则对于一个识别到的对位置的错误确定(真负)在统计上出现71个未识别到的错误确定(假正)。如果错误率基于2500000km来确定，则要估计：未识别到的错误确定为识别到的错误确定的仅5.43倍。总之可以看出，必须走过的测试公里数越多则错误率越低。备选地，必须将提高的安全性加到错误率上。

可以通过使用对于当前情况专用的匹配器来降低假正地确定单个探测的概率。但供使用的探测因此必须分配到多个不同的匹配器上，从而对于单个匹配器而言提供有更少的探测。使用专用的匹配器的情况相对少，从而存在增大的安全余量并且较差地切断整个系统。

图3示出用于对参照125的环境信息的质量变化进行跟踪的示例性的马尔可夫链300。所述质量通过系统100的关于对车辆105的地理位置的假正确定的性能来反映。

马尔可夫链300包括当前状态305，在所述当前状态中，质量具有预定的值。从这个状态出发能够转移到其他不同的状态中，所述其他不同的状态分别指示特定的质量。状态305指示质量提高，状态310 指示质量保持不变，状态315指示质量略微降低，状态320指示质量显著降低，而状态325显示质量剧烈降低。其它的并且特别是另外的状态可以相应地形成。用于区分相应的质量变化的定量的阈值可以根据需要来确定。

每个在状态305至325之间的转移都配设有一个概率，所述概率可以基于测试或进行中的确定来计算出。马尔可夫链300优选以预定的时间步、例如一天或一周来应用。然后所占据的后续状态310至325 可以用作用于后续循环的当前状态305。

图4示出用于为车辆105确定受确保的位置的方法400的流程图。方法400特别是利用上面参考图1至图3所述的技术。

在步骤405中探测车辆105的周围环境。在步骤410中可以确定如下位置假设，所述位置假设至少大致给出车辆105位于哪里。随后可以在步骤415中确定在围绕所述位置假设的预定的区域中的环境信息。

在步骤420中可以分别基于探测和所确定的环境信息来确定各单个位置。如果一个位置与所述位置假设的偏差超过预定程度，则可以将所配设的探测验证为负，否则将所配设的探测验证为正。基于验证为正的探测，可以在步骤425中确定车辆105的位置。

在步骤430中，可以确定环境信息的质量变化。在此，可以基于不同的方案来预测不同速度的变化并且预测所述变化的概率。如果环境信息的质量下降，则如下概率可能升高，以所述概率在步骤420中未被注意到地确定如下单个位置，所述单个位置距车辆105的实际位置比预定程度远。

在步骤435中，可以基于如下概率的乘积来确定所确定的位置的安全性，已经以所述概率确定各单个位置。如果环境信息的质量发生变化，则单个概率通常也改变并且与此相应地在该步骤中确定的安全性也改变。所确定的安全性可以与涉及对车辆105的控制的其它参数相关联。如果在此确定，不能以预定的安全性以预定的品质实施控制，则可以切断所述控制。

附图标记

100 系统

105 车辆

110 装置

115 信息源

120 处理装置

125 参照

130 接口

200 方法

205 功能块

210 确定姿态

215 评价、验证信号

220 确定姿态

225 提供信号

300 马尔可夫链

305 所确定的质量

310 质量提高

315 质量保持不变

320 质量降低较少

325 质量降低显著

330 质量降低剧烈

400 方法

405 探测周围环境

410 确定位置假设

415 确定环境信息

420 验证探测

425 确定位置

430 确定质量变化

435 安全性足够高。

Claims (10)

1.用于确保车辆(105)的地理位置的方法(400)，其中，所述方法包括如下步骤：

-探测(405)多个信息源(115)，所述信息源分别提供指示车辆(105)的位置的信息；

-基于这些信息源中的一个信息源的信息与在位置假设的区域中的环境信息(125)分别确定(420)各单个位置；

-验证(420)如下信息，所述信息的相配设的单个位置与所述位置假设的偏差不超过预定程度；

-基于所验证的信息确定(425)车辆的位置；

其中，

-确定(430)所述环境信息(125)的质量的变化；并且

-基于所述变化来确定(435)所确定的位置与实际位置的偏差大于预定程度的概率。

2.根据权利要求1所述的方法(400)，其中，所述概率基于如下各概率的乘积来确定(435)，以所述各概率分别验证信息，尽管所确定的位置与实际位置的偏差大于预定程度。

3.根据权利要求1或2所述的方法(400)，其中，借助于马尔可夫链(300)来确定(435)所述概率，所述马尔可夫链建模环境信息(125)的质量的变化。

4.根据权利要求3所述的方法(400)，其中，所述马尔可夫链(300)建模对于环境信息的质量的速度不同的变化的概率。

5.根据权利要求3或4所述的方法(400)，其中，对于质量的快速恶化的概率基于过去对验证器KPI的观测来确定。

6.根据权利要求3或4中任一项所述的方法(400)，其中，基于如下频率来确定对于质量的慢速恶化的概率，以所述频率验证信息，尽管所确定的位置与实际位置的偏差大于预定程度。

7.根据权利要求6所述的方法(400)，其中，考虑在不同的车辆(105)上观测到的频率。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，基于所确定的位置控制(435)所述车辆(105)，并且如果尽管所确定的位置与实际位置的偏差大于预定程度但仍验证信息的概率超过预定的阈值，则结束所述控制。

9.用于确保车辆(105)的地理位置的装置(110)，其中，所述装置(110)包括如下元件：

-多个信息源(115)，所述信息源分别设置为用于提供指示车辆(105)的位置的信息；

每个信息源(115)都配设有一个适配器(210)和一个验证器(215)；其中

-所述适配器(210)设置为用于，基于信息源的信息和在位置假设的区域中的环境信息(125)来确定单个位置；

-并且所述验证器(215)设置为用于，如果所述单个位置与所述位置假设的偏差不超过预定程度，则验证所提供的信息；

-处理装置(120)，所述处理装置用于基于所验证的信息来确定车辆的位置；

所述处理装置设置为用于：确定环境信息的质量的变化；并且基于所述变化来确定所确定的位置与实际位置的偏差大于预定程度的概率。

10.车辆(105)，所述车辆包括根据权利要求9所述的装置(110)。

Images