DE102004026639B4

DE102004026639B4 - Verfahren zur Bestimmung einer Höheninformation in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004026639B4
Application number: DE102004026639A
Authority: DE
Inventors: Volker Entenmann
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2024-06-02
Also published as: DE102004026639A1; US20050209775A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Höheninformation in einem Kraftfahrzeug, wobei in einer digitalen Karte Höheninformationen gespeichert sind und wobei zur Bestimmung der Höheninformation im Kraftfahrzeug auf Grund der erkannten Fahrzeugposition die Höheninformation der digitalen Karte ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass diese Höheninformation durch eine Auswertung eines GPS-Signals hinsichtlich der aktuellen Fahrzeughöhe und/oder durch eine Höheninformation auf Grund einer Auswertung von Fahrzeugdaten zur Schätzung der Höheninformationen bewertet und wenn erforderlich korrigiert wird, wobei die korrigierte Höheninformation als aktuelle Höheninformation verwendet wird, wobei weiterhin die korrigierte Höheninformation als Korrektur der digitalen Karte gespeichert wird, wobei ebenfalls erfasst wird, wenn keine Korrektur der Daten der digitalen Karte erforderlich war.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Höheninformation in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 198 01 801 A1 ist es bekannt, in einer digitalen Karte gespeicherte Höheninformationen insbesondere hinsichtlich eines Streckenverlaufes auszuwerten und in einem Fahrzeug zur Anzeige zu bringen. Ebenso können diese Daten zur Steuerung des Fahrzeugs verwendet werden.

Aus der DE 195 44 112 A1 ist es bekannt, außerhalb befestigter Straßen ein Gelände systematisch abzufahren und dabei kartographische Daten zu erfassen und zu speichern, die beispielsweise auch Höheninformationen umfassen. Das systematische Abfahren des Geländes kann beispielsweise mittels eines Landmaschinenfahrzeugs bei der Bearbeitung landwirtschaftlich genutzter Flächen erfolgen.

Der Anmelderin ist es bekannt, für das Vermessen des Höhen- und Steigungsprofils einer Straße eine barometrische Druckdose in Verbindung mit einem GPS-Empfänger einzusetzen. Die barometrische Druckdose hat dabei die Eigenschaft, dass sie über die Veränderung des statischen Luftdrucks relative Höhenänderungen sehr fein auflösen kann. Allerdings kann sie absolute Höhen nur dann messen, wenn der Luftdruck in einer Referenzhöhe bekannt ist. Dies ist meistens nicht der Fall. Deshalb wird die Höhenmessung der Druckdose mit einer GPS-Höhenmessung kombiniert. Das GPS liefert dabei eine absolute Höheninformation, allerdings mit eingeschränkter relativer Genauigkeit. Führt man Höhendaten aus beiden Sensoren beispielsweise in einem Kalman-Filter zusammen, lässt sich das tatsächliche Höhenprofil einer Straße sehr genau erfassen. Durch Differenzieren der Höhendaten ist es möglich, das Steigungsprofil zu berechnen.

Alternativ zur Druckdose kann man auch ein in vertikaler Richtung hochgenaues DGPS-System oder eine Inertialplattform mit der die Beschleunigung und Drehbewegung des Fahrzeugs im dreidimensionalen Raum erfasst und durch Integration die Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet werden können, einsetzen.

Schließlich besteht die Möglichkeit, aus Fahrzeugdaten wie Drehmoment, Geschwindigkeit und Längsbeschleunigung auf die Steigung zu schließen. Solche Ansätze findet man beispielsweise in Automatikgetrieben, bei denen auf diese Weise versucht wird, die Steigung an der aktuellen Fahrzeugposition zu schätzen und bei der Gangwahl zu berücksichtigen.

Von all den genannten Sensoren und Daten zur Steigungsmessung sind bei üblichen Ausstattungsumfängen der Fahrzeuge lediglich der GPS-Empfänger und die auf dem CAN-Bus liegenden Fahrzeugdaten vorhanden. Die Integration der anderen Sensoren in das Fahrzeug allein zum Zwecke der Steigungsmessung ist mit Kosten verbunden, die für die beschriebene Anwendung als nicht zweckmäßig erscheinen.

Zwar lässt sich durch ein Zusammenführen der GPS-Höhe mit der aus den Fahrzeugdaten abgeleiteten Steigungsschätzung auch das Steigungsprofil der Straße ermitteln und in einer lernenden Karte abspeichern, dieses Verfahren hat jedoch den entscheidenden Nachteil, dass beim erstmaligen Befahren einer Strecke die digitale Karte keine Steigungsinformationen enthält, so dass vorausschauende Schaltvorgänge nicht möglich sind.

Es ist weiterhin bekannt ( DE 100 30 932 A1 ), Höhendaten eines Fahrzeugs zu messen, um diese Daten in eine digitalisierte Karte nachzutragen. Diese Information kann dann aus der Karte anderen Verkehrsteilnehmern wieder zur Verfügung gestellt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Bestimmung von Höheninformationen vorzuschlagen, das mit einfachen Mitteln ohne großen sensorischen Aufwand realisierbar und bei dem dennoch bereits von Anfang an verwertbare Messdaten vorliegen.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung gelöst, indem die kartographische Höheninformation durch eine Auswertung eines GPS-Signals hinsichtlich der aktuellen Fahrzeughöhe und/oder durch eine Höheninformation auf Grund einer Auswertung von Fahrzeugdaten zur Schätzung der Höheninformationen bewertet und ggf. korrigiert wird, wobei die korrigierte Höheninformation als aktuelle Höheninformation verwendet wird. Dabei werden entsprechende Korrekturen auch für künftige Anwendungen in der digitalen Karte gespeichert. Es wird auch erfasst, wenn bei den Daten der digitalen Karte keine Änderung notwendig war.

Insbesondere werden also die entsprechend korrigierten Daten sofort für die betreffende Anwendung im Fahrzeug verwendet und dienen nicht lediglich dazu, die kartographischen Informationen für zukünftige Anwendung mit einer entsprechenden Gewichtung zu verbessern.

Es zeigt sich also vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik, dass ohne sensorischen Mehraufwand ein Anfangs- und Vergleichswert zur Verfügung steht, auf Grund dessen durch eine geeignete Gewichtung auch ein mit gewissen Ungenauigkeiten behafteter aktueller Messwert brauchbar verwendet werden kann. Dies kann weitere Plausibilitätsprüfungen beinhalten, die beispielsweise aktuell voraus fest gestellte Steigungswerte betreffen. Würde der aktuelle Steigungswert gegenüber diesen werten einen Ausreißer darstellen, kann geschlossen werden, dass beispielsweise ein Interpretationsfehler bei der Auswertung der Fahrzeugdaten vorliegt.
Die digitale Karte kann beispielsweise mit Steigungsdaten initialisiert werden, die aus digitalen Geländemodellen (DGM) gewonnen wurden. Diese DGM-Steigungen werden dann neben der GPS-Höhe und der Steigungsschätzung aus Fahrzeugdaten als weitere Messgröße für das Berechnen und Abspeichern einer verbesserten Steigungsinformation während des Fahrbetriebs verwendet. Eine geeignete Methode zum Berechnen der verbesserten Steigungsinformation ist beispielsweise ein Kalman-Filter, das die verschiedenen Messgrößen unter Berücksichtigung der jeweiligen Messfehlercharakteristik zusammen führt.
Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass die DGM-Daten nahezu weltweit und kostenlos verfügbar sind. Somit können aus ihnen sehr kostengünstig und flächendeckend Steigungsinformationen erzeugt und in einer digitalen Karte gespeichert werden.
Mit diesen kartographischen Steigungen lässt sich also ein zusätzlicher Steigungssensor gewinnen, der sich über die digitale Karte sehr viel kostengünstiger in das Fahrzeug integrieren lässt als beispielsweise eine barometrische Druckmessdose oder eine Inertialplattform, die als selbständige Sensoren verbaut werden müssten.
Es hat sich gezeigt, dass die kartographischen Steigungen zwar nicht fehlerfrei, aber doch so genau sind, dass sie allein bereits für eine vorausschauende Getriebesteuerung ausreichen könnten. In jedem Fall ermöglichen die in der Karte gespeicherten Steigungen bereits beim erstmaligen Befahren einer Strecke eine Steigungsvorausschau.
Indem die Korrekturen in der digitalen Karte gespeichert werden, wird das Datenmaterial der digitalen Karte verbessert.
Dabei wird auch gespeichert, wenn keine Korrektur vorgenommen wurde. Das bedeutet dann, dass die entsprechende Strecke kontrolliert wurde und dass die kartographischen Daten mit den gemessenen Daten verifiziert wurden. Die Verlässlichkeit der kartographischen Daten für diese Streckenabschnitte ist daher verbessert.

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Höheninformation in einem Kraftfahrzeug, wobei in einer digitalen Karte Höheninformationen gespeichert sind und wobei zur Bestimmung der Höheninformation im Kraftfahrzeug auf Grund der erkannten Fahrzeugposition die Höheninformation der digitalen Karte ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass diese Höheninformation durch eine Auswertung eines GPS-Signals hinsichtlich der aktuellen Fahrzeughöhe und/oder durch eine Höheninformation auf Grund einer Auswertung von Fahrzeugdaten zur Schätzung der Höheninformationen bewertet und wenn erforderlich korrigiert wird, wobei die korrigierte Höheninformation als aktuelle Höheninformation verwendet wird, wobei weiterhin die korrigierte Höheninformation als Korrektur der digitalen Karte gespeichert wird, wobei ebenfalls erfasst wird, wenn keine Korrektur der Daten der digitalen Karte erforderlich war.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höheninformation der digitalen Karte aus digitalen Geländemodellen gebildet wird.