DE102008002602B4 - Position and speed determination of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Ermittlung einer Position (P1) und/oder einer Geschwindigkeit (v1) eines ersten Fahrzeugs (F1), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:- Ermitteln einer Relativposition (a, α) und/oder einer Relativgeschwindigkeit (v, ε) eines zweiten Fahrzeugs (F2) in Bezug auf das erste Fahrzeug (F1), wobei die Relativposition (a, α) beziehungsweise Relativgeschwindigkeit (v, ε) des zweiten Fahrzeugs (F2) mittels eines Messverfahrens ermittelt wird; und- Berücksichtigen der Relativposition (a, α) und/oder der Relativgeschwindigkeit (v, ε) des zweiten Fahrzeugs (F2) bei der Ermittlung der Position (P1) und/oder der Geschwindigkeit (v1) des ersten Fahrzeugs (F1) unter Verwendung digitaler Verkehrswegedaten (S1, S2, β1, β2), indem die ermittelte Relativposition (a, α) und/oder Relativgeschwindigkeit (v, ε) des zweiten Fahrzeugs (F2) für eine Vorhersage einer zukünftigen Position (P2) oder Geschwindigkeit (v2) des ersten Fahrzeugs (F1) verwendet wird.Method for determining a position (P1) and/or a speed (v1) of a first vehicle (F1), the method comprising the following steps:- determining a relative position (a, α) and/or a relative speed (v, ε) of a second vehicle (F2) in relation to the first vehicle (F1), wherein the relative position (a, α) or relative speed (v, ε) of the second vehicle (F2) is determined by means of a measuring method; and- taking into account the relative position (a, α) and/or the relative speed (v, ε) of the second vehicle (F2) when determining the position (P1) and/or the speed (v1) of the first vehicle (F1) using digital traffic route data (S1, S2, β1, β2) by using the determined relative position (a, α) and/or relative speed (v, ε) of the second vehicle (F2) to predict a future position (P2) or speed (v2) of the first vehicle (F1) is used.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Position und/oder einer Geschwindigkeit eines ersten Fahrzeugs.The invention relates to a method for determining a position and/or a speed of a first vehicle.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Position und/oder einer Geschwindigkeit eines ersten Fahrzeugs.The invention also relates to a device for determining a position and/or a speed of a first vehicle.
Bisherige konventionelle Verfahren zur Ermittlung einer Position und/oder einer Geschwindigkeit, wie das in
Die Druckschriften
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung bereitzustellen. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung mit diesem Vorteil bereitzustellen.The object of the invention is to provide improved position and/or speed determination. Furthermore, it is an object of the invention to provide a device with this advantage.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is solved with the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Die Erfindung baut auf einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass es folgende Schritte umfasst:
- - Ermitteln einer Relativposition und/oder einer Relativgeschwindigkeit eines zweiten Fahrzeugs in Bezug auf das erste Fahrzeug, wobei die Relativposition beziehungsweise Relativgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs mittels eines Messverfahrens ermittelt wird; und
- - Berücksichtigen der Relativposition und/oder der Relativgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs bei der Ermittlung der Position und/oder der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs unter Verwendung digitaler Verkehrswegedaten. Das Messverfahren ist vorzugsweise ein Abstandsmessverfahren und/oder ein Winkelmessverfahren und/oder ein Geschwindigkeitsmessverfahren. Dadurch, dass Messdaten einbezogen werden, die sich nicht nur auf das erste (eigene) Fahrzeug oder dessen Einbindung in dessen Umgebung beziehen, ist es möglich, die zur Ermittlung der Position und/oder Geschwindigkeit vom ersten Fahrzeug abzufahrende Strecke zu verkürzen. Außerdem kann damit die Ermittlung der eigenen Fahrspur auf einer mehrspurigen Straße, die Erkennung der richtigen Straße von mehreren Parallelstraßen, die Erkennung von Querstraßen, Kreuzungen und Abzweigungen, sowie die Erkennung eines Ausfahrzeitpunkts auf eine Straße von einem Parkhaus oder Parkplatz verbessert werden. Damit kann unter Umständen sogar dann eine Positionsermittlung per Map-Matching für das erste Fahrzeug durchgeführt werden, wenn es sich gar nicht oder nur mit niedriger Geschwindigkeit bewegt.
- - Determining a relative position and/or a relative speed of a second vehicle in relation to the first vehicle, the relative position or relative speed of the second vehicle being determined by means of a measuring method; and
- - Taking into account the relative position and/or the relative speed of the second vehicle when determining the position and/or the speed of the first vehicle using digital traffic route data. The measuring method is preferably a distance measuring method and/or an angle measuring method and/or a speed measuring method. By including measurement data that does not only relate to the first (own) vehicle or its integration into its environment, it is possible to shorten the route to be driven by the first vehicle to determine the position and/or speed. In addition, it can be used to improve the determination of one's own lane on a multi-lane road, the recognition of the correct road from several parallel roads, the recognition of cross streets, intersections and junctions, as well as the recognition of an exit time onto a road from a multi-storey car park or parking lot. This means that under certain circumstances, the position of the first vehicle can even be determined by map matching if it is not moving at all or is moving only at low speed.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Messverfahren im Rahmen eines Adapative-Cruise-Control-Verfahrens (ACC-Verfahrens) durchgeführt.In a preferred embodiment, the measurement method is carried out as part of an adaptive cruise control method (ACC method).
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die ermittelte Relativposition und/oder Relativgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs für eine Vorhersage einer zukünftigen Position oder Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs verwendet wird. Mit anderen Worten, Positionen eines oder mehrerer Fahrzeuge, die sich in der eigenen Fahrspur befinden, werden an den Anfang einer eigenen Positionsfolge (Perlenkette) als neue zukünftige Positionen hinzugefügt. Die so verlängerte Positionsfolge kann zur Durchführung eines Vergleichsalgorithmus einer konventionellen Map-Matching-Verarbeitung übergeben werden. Im Ergebnis werden so Positionsfolgen vorausfahrender Fahrzeuge mit digitalen Verkehrswegedaten verglichen (gematcht) und eine Korrelationsstrecke für das eigene Fahrzeug verlängert. Dadurch, dass die eigene Position nicht (mehr) am Anfang der Positionsfolge steht, kann für die eigene (aktuelle) Position ein präziseres Matching durchgeführt werden.According to the invention, the determined relative position and/or relative speed of the second vehicle is used to predict a future position or speed of the first vehicle. In other words, positions of one or more vehicles that are in the own lane are added to the beginning of a own position sequence (string of pearls) as new future positions. The sequence of positions extended in this way can be passed to conventional map-matching processing in order to carry out a comparison algorithm. As a result, position sequences of vehicles driving in front are compared (matched) with digital traffic route data and a correlation path for the own vehicle is extended. Because one's own position is not (any longer) at the beginning of the position sequence, a more precise matching can be carried out for one's own (current) position.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Folge von Positionen des zweiten Fahrzeugs auf digitale Verkehrswegedaten abgebildet und einem Verkehrsweg, insbesondere einer Fahrspur des Verkehrswegs, zugeordnet.In a preferred embodiment of the method, a sequence of positions of the second vehicle is mapped onto digital traffic route data and assigned to a traffic route, in particular a lane of the traffic route.
Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass eine Position und/oder Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs und/oder Position und/oder Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs mittels eines Koppelnavigationsverfahrens ermittelt wird.A preferred development of the method provides that a position and/or speed of the first vehicle and/or position and/or speed of the second vehicle is determined using a dead reckoning method.
In einer ebenfalls bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird eine Information über mindestens eine Fahrspur ausgewertet, auf der sich das zweite Fahrzeug befindet.In a likewise preferred development of the method, information about at least one lane in which the second vehicle is located is evaluated.
Des Weiteren kann das Verfahren so ausgestaltet sein, dass Positionsdaten und/oder Geschwindigkeitsdaten von mindestens zwei zweiten Fahrzeugen ausgewertet werden.Furthermore, the method can be designed in such a way that position data and/or speed data from at least two second vehicles are evaluated.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens ein vorhergehendes Positions- und/oder Geschwindigkeitsdatum des zweiten Fahrzeugs ausgewertet wird.A further advantageous embodiment provides that at least one previous position and/or speed datum of the second vehicle is evaluated.
Die Erfindung baut auf einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch auf, dass sie eine Speichervorrichtung, eine Messvorrichtung und eine Auswertevorrichtung umfasst. Die Speichervorrichtung dient der Speicherung und Zugänglichmachung von digitalen Verkehrswegedaten. Die Messvorrichtung ist dazu vorgesehen, eine Relativposition und/oder eine Relativgeschwindigkeit eines zweiten Fahrzeugs in Bezug auf das erste Fahrzeug zu ermitteln. Die Auswertevorrichtung ist dazu vorgesehen, die ermittelte Relativposition und/oder die ermittelte Relativgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs für die Ermittlung der Position und/oder der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs unter Verwendung der digitalen Verkehrswegedaten zu berücksichtigen.The invention is based on a generic device in that it includes a storage device, a measuring device and an evaluation device. The storage device is used to store and make accessible digital traffic route data. The measuring device is intended to determine a relative position and/or a relative speed of a second vehicle in relation to the first vehicle. The evaluation device is provided to take into account the determined relative position and/or the determined relative speed of the second vehicle for determining the position and/or the speed of the first vehicle using the digital traffic route data.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Figuren anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The invention will now be explained by way of example with reference to the accompanying figures using particularly preferred embodiments.
Es zeigen:
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1 eine schematische Übersichtsskizze mit zwei Fahrzeugen zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform, die ein Abstandsmessverfahren nutzt; -
2 eine schematische Übersichtsskizze mit zwei Fahrzeugen zur Erläuterung eines Abstands- und/oder Richtungs- und/oder eines Geschwindigkeitsmessverfahrens; -
3 eine schematische Übersichtsskizze mit zwei Fahrzeugen zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform, in der sich das zweite Fahrzeug auf einer Hauptachse des ersten Fahrzeugs befindet; und -
4 eine schematische Übersichtsskizze mit zwei Fahrzeugen zur Erläuterung einer dritten Ausführungsform, wobei ein Geschwindigkeitsmessverfahren angewendet wird.
-
1 a schematic overview sketch with two vehicles to explain a first embodiment that uses a distance measurement method; -
2 a schematic overview sketch with two vehicles to explain a distance and/or direction and/or a speed measuring method; -
3 a schematic overview sketch with two vehicles to explain a second embodiment, in which the second vehicle is located on a main axis of the first vehicle; and -
4 a schematic overview sketch with two vehicles to explain a third embodiment, wherein a speed measurement method is used.
Im Folgenden werden Merkmale der in den Figuren dargestellten Anordnungen beschrieben, welche in einer gemeinsamen Ausführungsform verwirklicht sein können. Durch Verwendung übereinstimmender Bezugszeichen werden Verfahrensschritte und Komponenten hilfsweise auch mittels solcher Beschreibungsteile beschrieben, die anderen Figuren zugeordnet sind.In the following, features of the arrangements shown in the figures are described, which can be implemented in a common embodiment. By using the same reference symbols, method steps and components are also described using those parts of the description that are assigned to other figures.
Außerdem ist zumindest eine ungefähre Erfassung der Richtung α wünschenswert, in der sich das zweite Fahrzeug F2 in Bezug auf die Längsachse des ersten Fahrzeugs F1 befindet. Hierfür eignet sich ein in
Im Folgenden wird erläutert, wie aus der ermittelten Richtung α und dem ermittelten Abstand a eine Position P1 des ersten Fahrzeugs F1 auf der Fahrspur S1 ermittelt werden kann. Zur Vereinfachung wird nun - ohne Beschränkung der Allgemeinheit - angenommen, dass durch den aktuellen Erfassungsbereich der Messvorrichtung 12 am ersten Fahrzeug außer den Fahrspuren S1 und S2 keine weiteren Fahrspuren verlaufen. Mittels zweier in einem (kurzen) Zeitabstand aufeinanderfolgender Richtungsmessungen kann festgestellt werden, auf welcher Fahrspur sich das zweite Fahrzeug F2 wahrscheinlich bewegt, also ob es sich auf derselben Fahrspur S1 wie das erste Fahrzeug F1 befindet, oder auf der anderen Fahrspur S2. In der in
Anhand der im Folgenden beschriebenen geometrischen Verfahren kann der Fachmann eine Rechenvorrichtung so aufbauen oder programmieren, dass sie einen Teil oder alle beschriebenen Verfahren rechnerisch durchführt. Zunächst wird für die in
Falls die zweite Fahrspur S2 eine oder mehrere Kurven aufweist, wird als Parallele G2 eine Kopie des Bilds der Fahrspur S2 verwendet, wobei die Parallele G2 entsprechend angeordnete Kurven mit entsprechender Kurvengeometrie aufweist wie die Fahrspur S2. Also ist in diesem Fall unter Parallele keine Gerade, sondern eine Kurvenlinie zu verstehen. Die Parallele G2 ist vorzugsweise so anzuordnen, dass sie das Bild der Fahrspur S1 in dem Punkt P1 schneidet, der auf dem Kurvenverlauf der Parallele G2 dem Kreuzungspunkt K1 entspricht.If the second lane S2 has one or more curves, a copy of the image of the lane S2 is used as the parallel G2, the parallel G2 having correspondingly arranged curves with the same curve geometry as the lane S2. So in this case parallel is not a straight line, but a curved line. The parallel G2 is preferably to be arranged in such a way that it intersects the image of the lane S1 at the point P1, which corresponds to the crossing point K1 on the course of the curve of the parallel G2.
Das anhand
Wenn Relativentfernungen a', a" zu mindestens zwei zweiten Fahrzeugen F2', F2" sowie Positionen P2', P2" dieser Fahrzeuge F2', F2" ermittelt werden können, kann die Position P1 des eigenen Fahrzeugs F1 auch ohne Messung des Winkels α ermittelt werden. Denn dann entspricht die Position P1 des ersten Fahrzeugs F1 einer Ecke eines Dreiecks, bei dem die Seite, die der Ecke gegenüberliegt, eine Länge hat, die einem Abstand zwischen den beiden zweiten Fahrzeugen F2', F2" entspricht, der gleich dem Betrag der Differenz der Ortsvektoren der (in diesem Fall als ermittelbar unterstellten) Positionen P2', P2" ist; und wobei die Länge einer zweiten Seite einem Abstand a' zu dem ersten F2' der beiden zweiten Fahrzeuge F2', F2" und die Länge der dritten Seite einem Abstand a" zu dem zweiten F2" der beiden zweiten Fahrzeuge F2', F2" entspricht.If relative distances a', a" to at least two second vehicles F2', F2" and positions P2', P2" of these vehicles F2', F2" can be determined, the position P1 of the driver's vehicle F1 can also be determined without measuring the angle α will. Because then the position P1 of the first vehicle F1 corresponds to a corner of a triangle, in which the side opposite the corner has a length that corresponds to a distance between the two second vehicles F2', F2" that is equal to the amount of the difference is the position vectors of the positions P2', P2" (assumed to be determinable in this case); and wherein the length of a second side corresponds to a distance a' from the first F2' of the two second vehicles F2', F2" and the length of the third side corresponds to a distance a" from the second F2" of the two second vehicles F2', F2". .
Außerdem kann die Relativposition a, α und/oder die Relativgeschwindigkeit v, ε des zweiten Fahrzeugs F2 bei der Ermittlung der Position P1 und/oder der Geschwindigkeit v1 des ersten Fahrzeugs F1 dazu verwendet werden, eine Position P2 und/oder Geschwindigkeit v2 für das erste Fahrzeug F1 auszuschließen. Sofern die erfindungsgemäße Ermittlung der Position- und/oder Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs F1 keiner ACCspezifischen, kollisionsvermeidungsspezifischen oder kollisionsvorbereitungsspezifischen Anwendung dient, sieht eine Weiterbildung vor, dass der Positions- und/oder Geschwindigkeitsermittlung auch die Annahme zugrundegelegt wird, dass sich das erste Fahrzeug F1 nicht auf einem Kollisionskurs zu dem zweiten Fahrzeug F2 befindet. Beispielsweise können damit (in Abhängigkeit von einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug) für das erste Fahrzeug F1 Teilstrecken einer Gegen- oder Parallelfahrbahn vor und/oder hinter dem zweiten Fahrzeug F2 als mögliche Positionen des ersten Fahrzeugs F1 ausgeschlossen werden. Auf diese Weise kann eine tatsächliche Position P1 des ersten Fahrzeugs F1 tendenziell genauer bestimmt werden.In addition, the relative position a, α and/or the relative speed v, ε of the second vehicle F2 can be used when determining the position P1 and/or the speed v1 of the first vehicle F1 to determine a position P2 and/or speed v2 for the first exclude vehicle F1. If the determination of the position and/or speed of the first vehicle F1 according to the invention is not used for an ACC-specific, collision-avoidance-specific or collision-preparation-specific application, a further development provides that the position and/or speed determination is also based on the assumption that the first vehicle F1 is not is on a collision course with the second vehicle F2. For example, sections of an oncoming or parallel lane in front of and/or behind the second vehicle F2 can be excluded as possible positions of the first vehicle F1 for the first vehicle F1 (depending on a relative speed between the first and second vehicle). In this way, an actual position P1 of the first vehicle F1 tends to be determined more accurately.
Vorzugsweise wird für mehrere zweite Fahrzeuge jeweils eine eigene Relativpositionsfolge erzeugt und mittels Map-Matching ausgewertet.A separate relative position sequence is preferably generated for a number of second vehicles and evaluated by means of map matching.
In einer ersten Weiterbildung der vorbeschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wird die Information über die Position P2 und/oder Geschwindigkeit v2 des zweiten Fahrzeugs F2 mittels einer Navigationsvorrichtung des zweiten Fahrzeugs F2 gewonnen und - beispielsweise per Funk - zum ersten Fahrzeug F1 übermittelt. In einer zweiten Weiterbildung weist das zweite Fahrzeug F2 einen Transponder auf, der diese Information P2, v2 in ein Transponder-Antwortsignal ES einspeist, das von einem Empfänger am ersten Fahrzeug F1 empfangen und ausgewertet wird. In beiden Weiterbildungen kann das erste Fahrzeug F1 seine Position P1 bzw. Geschwindigkeit v1 aus einer Differenz zwischen der Relativposition a, α und Position P2 bzw. aus einer Differenz zwischen der Relativgeschwindigkeit v, ε und Geschwindigkeit v2 ermitteln.In a first development of the above-described embodiments of the invention, the information about the position P2 and/or speed v2 of the second vehicle F2 is obtained using a navigation device of the second vehicle F2 and transmitted—for example by radio—to the first vehicle F1. In a second development, the second vehicle F2 has a transponder that feeds this information P2, v2 into a transponder response signal ES, which is received and evaluated by a receiver on the first vehicle F1. In both developments, the first vehicle F1 can determine its position P1 or speed v1 from a difference between the relative position a, α and position P2 or from a difference between the relative speed v, ε and speed v2.
Mittels mindestens eines weiteren Sensors 16 - wie einer Videokamera - kann ein Rundumblick vergrößert werden, so dass weitere Relativpositionen a, α erzeugt werden können, und zwar vorzugsweise von solchen Fahrzeugen F2, die sich nicht auf der eigenen Fahrspur S1 befinden.An all-round view can be enlarged by means of at least one
Sofern eine Position eines oder mehrerer zweiter Fahrzeuge F2 bekannt ist oder ermittelt werden kann, kann die Position P2 des zweiten Fahrzeugs F2 in einer Karte dargestellt werden, die auf einem Display des ersten Fahrzeugs F1 angezeigt wird. So wird für den Fahrer des ersten Fahrzeugs F1 herannahender Gegenverkehr an Engstellen, sowie bei Abbiege- und Überholmanövern wahrnehmbar.If a position of one or more second vehicles F2 is known or can be determined, the position P2 of the second vehicle F2 can be shown on a map that is shown on a display of the first vehicle F1. The driver of the first vehicle F1 can thus perceive approaching oncoming traffic at bottlenecks, as well as during turning and overtaking manoeuvres.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung und des Stands der Technik können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention and the prior art disclosed in the above description, in the drawings and in the claims can be essential for the implementation of the invention both individually and in any combination.
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