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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft die Navigations- und Sicherheitstechnik für Fahrzeuge.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Positionsbestimmungseinrichtung zur
Bestimmung einer relativen Position zwischen zwei Fahrzeugen, die
Verwendung einer Positionsbestimmungseinrichtung in einem Fahrzeug,
ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares
Medium.
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Technologischer Hintergrund
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Für viele
Aufgaben, wie z. B. Navigation, Kreuzungsassistenten oder andere
Fahrerassistenzsysteme ist in komplexen Verkehrssituationen, wie sie
beispielsweise bei Autobahnkreuzen oder mehrspurigen Kreuzungen
auftreten können,
die Positionsgenauigkeit von GPS (und wahrscheinlich auch vom zukünftigen
Galileo-System) oft nicht ausreichend, da nicht mit genügender Genauigkeit
erkannt werden kann, auf welcher Spur sich ein Fahrzeug befindet.
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Bei
Fahrerassistenzsystemen wird auch der Abstand zu anderen Fahrzeugen,
also die relative Position dieser Fahrzeuge in Bezug zum eigenen Fahrzeug,
benötigt.
Mittels GPS ist es möglich,
absolute Positionen des eigenen und anderer Fahrzeuge zu erhalten
und mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation ist es möglich, diese
Positionen allen anderen Fahrzeugen im Umkreis zu übermitteln.
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Dieses
Vorgehen hat jedoch den Nachteil, dass die GPS-Position immer mit
Fehlern behaftet ist. Diese Fehler stammen aus unterschiedlichen Quellen;
einige davon hängen
mit den zur Berechnung der Position verwendeten Satelliten zusammen.
Stehen mehr als die zur Berechnung der Position benötigten Satelliten
zur Verfügung,
kann jeder Empfänger
und damit jedes Fahrzeug eine andere Wahl der zu verwendenden Satelliten
treffen. Werden nun diese absoluten Positionen, die aus den Daten unterschiedlicher
Satelliten gewonnen werden, zur Berechnung einer relativen Position
verwendet, gleichen sich die Fehler aus den Satellitenpositionen bzw.
die Ionosphären- und Troposphärenfehler
nicht aus.
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Die
Genauigkeit der Positionsbestimmung kann dadurch gesteigert werden,
dass ein GPS-Empfänger,
der seine exakte Position kennt, die Fehler der Satellitensignale
bestimmt und an andere GPS-Empfänger
versendet, die dann die Fehler aus ihren Daten herausrechnen können. Auf
diese Weise kann die Positionsgenauigkeit auf ca. einen Meter verbessert
werden. Diese Technik ist als differentielles GPS (DGPS) bekannt.
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Jeder
einzelne DGPS-Empfänger
decodiert die GPS-Satellitensignale
und zusätzlich
die Korrektursignale der Referenzstation. Mit Letzteren kann der
DGPS-Empfänger
die kleinen Fehler der GPS-Signale korrigieren und so eine sehr
viel bessere Ortsbestimmung durchführen. Die für die Korrektursignale notwendige
Empfangsantenne ist oft schon in die GPS-Antennen integriert. Fällt die
(Funk-)Verbindung zur DGPS-Sendeanlage aus, schaltet der Empfänger in
den normalen GPS-Modus ohne Korrektur um, verliert aber dann den
Genauigkeitsvorteil. Die erreichbare Genauigkeit liegt je nach Qualität des Empfängers und
der Korrekturdaten zwischen 0,3 m und 2,5 m für die Lage (x, y) und bei 0,6
m bis 5 m für
die Höhe.
Hochqualitative Systeme werten zusätzlich die Trägerphase
aus und erreichen Genauigkeiten von nur wenigen Millimetern (plus
minus ein Millimeter bis plus minus zehn Millimeter pro Kilometer
Abstand zur Referenzanlage).
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Positionsbestimmung
für Fahrzeuge
bereitzustellen.
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Es
sind eine Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer relativen
Position zwischen einem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug,
die Verwendung einer Positionsbestimmungseinrichtung in einem Fahrzeug,
ein Verfahren zur Bestimmung einer relativen Position zwischen zwei
Fahrzeugen, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares
Medium gemäß den Merkmalen
der unabhängigen
Ansprüche
angegeben. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen
gleichermaßen
die Positionsbestimmungseinrichtung, die Verwendung, das Verfahren,
das Computerprogrammprodukt sowie das computerlesbare Medium.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist eine Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung
einer relativen Position zwischen einem ersten Fahrzeug und einem
zweiten Fahrzeug angegeben, wobei die Positionsbestimmungseinrichtung
eine Kommunikationseinheit zum Empfang einer zweiten Position eines
zweiten Fahrzeugs und zum Empfang von ersten Metadaten aufweist.
Weiterhin weist die Positionsbestimmungseinrichtung eine Positionsbestimmungseinheit
zur Bestimmung einer ersten Position des ersten Fahrzeugs unter
Verwendung der ersten Metadaten und zur Berechnung der relativen
Position zwischen den beiden Fahrzeugen auf Basis der ersten und
der zweiten Position auf.
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In
anderen Worten werden zur Bestimmung einer relativen Position zwischen
zwei Fahrzeugen die Positionsdaten des benachbarten Fahrzeugs zusammen
mit bestimmten Metadaten an das andere Fahrzeug übermittelt. Die Übermittlung
geschieht beispielsweise durch direkte Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation
oder über
den Umweg über
eine Zentrale oder ein Mobilfunknetzwerk. Die Metadaten können dazu
verwendet werden, eine Auswahl aus den zur Verfügung stehenden Satelliten für die Positionsbestimmung
im anderen Fahrzeug zu treffen.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
die systematischen Fehler, die aus einer unterschiedlichen Auswahl
der Satelliten für
die in den beiden Fahrzeugen durchgeführten Positionsbestimmungsmessungen resultieren,
zu reduzieren.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Kommunikationseinheit zum Empfang weiterer Positionen
und weiterer Metadaten von weiteren Fahrzeugen und zur Bestimmung
der damit korrespondierenden relativen Positionen ausgeführt.
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Es
kann somit eine Vielzahl an relativen Positionen zu anderen, benachbarten
Fahrzeugen berechnet werden. Auf diese Weise ist es möglich, die eigene
Position mit hoher Genauigkeit festzustellen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung weisen die ersten Metadaten eine Information bezüglich den
für die
Bestimmung der zweiten Position des zweiten Fahrzeugs verwendeten
Satelliten auf, wobei die Bestimmung der ersten Position des ersten
Fahrzeugs unter Verwendung dieser Satelliten erfolgt.
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In
anderen Worten werden als Metadaten z. B. die von den GPS-Empfängern ermittelten
Kennungen der beteiligten Satelliten übertragen. Für die Messung
der eigenen Position des ersten Fahrzeugs werden dann genau diese
Satelliten verwendet.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung weist die Positionsbestimmungseinheit einen GPS-Empfänger zur
Bestimmung der ersten Position des ersten Fahrzeugs auf. Ein solcher GPS-Empfänger kann
auch im zweiten Fahrzeug vorgesehen sein.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Positionsbestimmungseinrichtung zur Anforderung
einer weiteren Positionsbestimmung des zweiten Fahrzeugs unter der
ausschließlichen
Verwendung von Satelliten ausgeführt,
die von der Positionsbestimmungseinrichtung ausgewählt wurden.
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Somit
kann die Positionsbestimmungseinrichtung den anderen Fahrzeugen
in ihrer Umgebung mitteilen, welche Satelliten für die Positionsbestimmung zu
verwenden sind. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die
anderen Fahrzeuge Satelliten verwenden, welche das erste Fahrzeug
nicht verwenden kann.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Kommunikationseinheit im ersten Fahrzeug zum Senden
der ersten Position und zum Senden von zweiten Metadaten an die
weiteren Fahrzeuge mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation ausgeführt.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
dass auch die anderen Fahrzeuge die erfindungsgemäße Positionsbestimmungseinrichtung
nutzen und von den Positionsmessungen des ersten Fahrzeugs profitieren.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung
der ersten Position des ersten Fahrzeugs unter Verwendung einer
Mindestzahl von Satelliten ausgeführt.
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Die
verwendeten Satelliten können
den benachbarten Fahrzeugen mitgeteilt werden, die dann dieselben
Satelliten für
ihre Positionsbestimmung verwenden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Positionsbestimmungseinrichtung zur Verwendung
für ein
Fahrerassistenzsystem ausgeführt.
Bei dem Fahrerassistenzsystem kann es sich um ein Assistenzsystem
handeln, welches die relativen Positionen zu den anderen Fahrzeugen
verwendet. Auf diese Weise ist eine Verbesserung der Fahrerassistenz
möglich,
da die relativen Positionen berechnet werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Kommunikationseinheit zum drahtlosen Empfang eines Normierungssignals
für eine
Referenzeinheit ausgeführt.
Die Positionsbestimmungseinrichtung weist weiterhin eine Assistenzeinheit
zur Unterstützung
des Fahrers des Fahrzeugs auf Basis des Normierungssignals und auf
Basis der von der Positionsbestimmungseinheit bestimmten Position
des Fahrzeugs auf.
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Durch
das Normierungssignal kann die Positionsbestimmung des Fahrzeugs
weiter verbessert werden, indem Fehler des GPS-Signals eliminiert werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Positionsbestimmungseinrichtung zur Berechnung
einer Korrekturfunktion der von der Positionsbestimmungseinheit
bestimmten Position des Fahrzeugs auf Basis des Normierungssignals ausgeführt, wobei
die Korrekturfunktion zur Korrektur einer bestimmten Position des
Fahrzeugs einsetzbar ist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung enthält
das empfangene Normierungssignal die Korrekturfunktion bereits.
Die Korrekturfunktion wird also nicht im Fahrzeug, sondern vielmehr
extern in der Referenzeinheit berechnet. Auf diese Weise kann die
Rechenlast im Fahrzeug verringert werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung kann die Korrekturfunktion weiterhin zur Korrektur der
ermittelten Geschwindigkeit des Fahrzeugs eingesetzt werden. Auf
diese Weise kann die Fahrzeugnavigation wie auch die Funktion des Fahrerassistenzsystems
weiter verbessert werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Positionsbestimmungseinrichtung zur Verbesserung
einer Positionsbestimmungsgenauigkeit der Positionsbestimmungseinheit
auf mindestens einen Meter ausgeführt, wobei die Kommunikationseinheit
zum Empfang des Normierungssignals in Form eines DSRC-Signals (Dedicated Short
Range Communication) ausgeführt
ist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Assistenzeinheit eine Kreuzungsassistenzeinheit,
die zur Unterstützung
des Fahrers bei einem Spurwechsel ausgeführt ist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung handelt es sich bei der Referenzeinheit um eine stationäre Referenzeinheit,
die nahe dem Ort angebracht ist, an dem der Fahrer unterstützt werden
soll.
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Bei
dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug,
wie Auto, Bus oder Lastkraftwagen, oder aber auch um ein Schienenfahrzeug,
ein Schiff, ein Luftfahrzeug, wie Helikopter oder Flugzeug, oder
beispielsweise um ein Fahrrad.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Verwendung einer oben beschriebenen Positionsbestimmungseinrichtung
in einem Fahrzeug angegeben.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung einer relativen Position
zwischen einem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug angegeben,
bei dem eine zweite Position eines zweiten Fahrzeugs und erste Metadaten
in einem ersten Fahrzeug empfangen werden. Weiterhin wird eine Bestimmung
einer ersten Position des ersten Fahrzeugs unter Verwendung der
ersten Metadaten durchgeführt
und es erfolgt eine Berechnung der relativen Position zwischen den
beiden Fahrzeugen auf Basis der ersten Position und der zweiten
Position.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt angegeben, das, wenn es
auf einem Prozessor ausgeführt
wird, den Prozessor anleitet, die oben angegebenen Verfahrensschritte
durchzuführen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein computerlesbares Medium angegeben, auf dem ein
Computerprogrammprodukt gespeichert ist, das, wenn es auf einem
Prozessor ausgeführt
ist, den Prozessor anleitet, die oben angegebenen Verfahrensschritte
durchzuführen.
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Eine
grundsätzliche Überlegung
der Erfindung ist darin zu sehen, dass die für die Positionsbestimmung verwendeten
GPS- Satelliten mit
den gemessenen Positionsdaten an benachbarte Fahrzeuge übermittelt
werden. Mit dieser Information kann eine sehr genaue relative Position
ermittelt werden, indem die gleichen Satelliten für die eigene
Positionsbestimmung verwendet werden.
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Eine
andere grundsätzliche Überlegung
der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Positionsmessung und
damit die Funktion eines Fahrerassistenzsystems im Fahrzeug dadurch
verbessert werden, dass eine Fehlerkorrektur der gemessenen Position auf
Basis von Normierungsdaten einer Referenzstation durchgeführt wird.
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Im
Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Positionsbestimmungseinrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Gesamtsystems zur Positionsbestimmung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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3 zeigt
eine andere schematische Darstellung eines Gesamtsystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung einer Situation, in der eine Positionsbestimmungseinrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung Verwendung findet.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung einer Situation, in welcher eine Positionsbestimmungseinrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ebenfalls Verwendung finden kann.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Die
Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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In
der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen
Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Positionsbestimmungseinrichtung 100 mit
ihren verschiedenen Komponenten. Die Positionsbestimmungseinrichtung 100 ist
beispielsweise in einem Fahrzeug installiert und dient der Bestimmung
einer relativen Position zwischen diesem Fahrzeug und einem benachbarten,
weiteren Fahrzeug. Die Positionsbestimmungseinrichtung 100 weist
eine Kommunikationseinheit 101 zur Kommunikation mit benachbarten
Fahrzeugen und/oder zur Kommunikation mit einer Referenzstation
oder einer Zentrale 121 auf. Hierfür weist die Kommunikationseinheit 101 eine Antenne 108 auf
und die Zentrale 121 eine Antenne 122.
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Weiterhin
ist ein Steuergerät 103,
beispielsweise in Form einer CPU, vorgesehen. Mit dem Steuergerät 103 ist
eine Eingabeeinheit 115 verbunden. Über die Eingabeeinheit 115 können verschiedene Einstellungen
der Positionsbestimmungseinrichtung vorgenommen werden und beispielsweise
für eine Navigationseinheit
ein Zielort und ggf. auch ein Standort gewählt werden. Die Eingabe des
Zielortes ist dabei beispielsweise durch Eingabe des vollständigen Namens
des Zielortes oder auch durch Auswahl aus einer Liste, die auf einer
optischen Ausgabeeinheit, wie beispielsweise einem Monitor 116, dargestellt
wird, möglich.
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Auf
dem Monitor 116 werden auch die Zielführungsinformationen ausgegeben.
Darüber
hinaus können
die Zielführungsinformationen
auch über eine
akustische Ausgabeeinheit 114 ausgegeben werden. Die Ausgabe über eine
akustische Ausgabeeinheit 114 hat den Vorteil, dass der
Fahrer weniger vom aktuellen Verkehrsgeschehen abgelenkt wird. In einem
Speicherelement 113, das mit der zentralen Recheneinheit
(Steuergerät 103)
verbunden ist oder in dem Steuergerät 103 integriert ist,
sind die Landkartendaten (Navigationskartendaten) in Form von Datensätzen abgelegt.
Beispielsweise sind in dem Speicherelement 113 auch zusätzliche
Informationen über
Verkehrsbeschränkungen
und dergleichen abgelegt und den Datensätzen zugeordnet.
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An
das Steuergerät 103 kann
ein Fahrerassistenzsystem 120 angeschlossen sein, welches
der Unterstützung
des Fahrers dient.
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Zur
Bestimmung der aktuellen Fahrzeugposition weist die Positionsbestimmungseinrichtung 100 eine
Navigationseinheit oder Positionsbestimmungseinheit, die z. B. in
dem Steuergerät 102 integriert
ist, und mit einen GPS-Empfänger 102 auf,
der zum Empfang von Navigationssignalen von GPS-Satelliten ausgelegt
ist. Natürlich
kann die Navigationseinheit mit dem GPS-Empfänger 102 auch für andere Satellitennavigationssysteme,
wie beispielsweise Galileo, ausgeführt sein.
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Da
die GPS-Signale aber beispielsweise im innerstädtischen Bereich nicht immer
empfangbar sind, weist die Positionsbestimmungseinrichtung 100 zur
Durchführung
einer Koppelnavigation zudem einen Richtungssensor 117,
einen Wegstreckensensor 118 und ggf. auch einen Lenkradwinkelsensor 119 auf.
Signale des GPS-Empfängers,
des Wegstreckensensors, des Richtungssensors und/oder des Lenkradwinkelsensors
werden beispielsweise in dem Steuergerät 103 bearbeitet.
Die aus diesen Signalen ermittelte Fahrzeugposition wird über Map
Matching mit den Straßenkarten
abgeglichen. Die so gewonnene Zielführungsinformation wird über den
Monitor 116 schließlich
ausgegeben.
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Die
erfindungsgemäße Positionsbestimmungseinrichtung
führt zu
einer Verbesserung von Fahrerassistenzsystemen, die die relative
Position zu anderen Fahrzeugen wissen müssen, wie z. B. Abstandsregeltempomat
(Adaptive Cruise Control, ACC), Unfallvermeidung (Collision Avoidance),
Collision Mitigation, Spurwechselassistent (Lane Change Assistant).
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Durch
die Erfindung ist es auch ohne Umfeldsensoren möglich, die relative Position
von Fahrzeugen im Umfeld sehr genau zu bestimmen. Die Verwendung
von DGPS ist hierfür
nicht erforderlich.
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Erfindungsgemäß können die
systematischen Fehler, die aus einer unterschiedlichen Auswahl an
Satelliten bei der Positionsbestimmung in den einzelnen Fahrzeugen
resultieren, reduziert werden. Hierzu versendet jedes Fahrzeug zusätzlich zu seiner
GPS-Position noch die zur Berechnung dieser Position verwendeten
Satelliten. Muss nun ein Fahrerassistenzsystem bzw. die damit verbundene
Positionsbestimmungseinrichtung die relative Position zwischen dem
eigenen Fahrzeug und einem anderen Fahrzeug ermitteln, kann das
System bzw. die Einrichtung zur Berechnung der eigenen Position
diese Satelliten verwenden und kann damit die systematischen Fehler
bei der Berechnung der relativen Position eliminieren. Die absolute
Position mag zwar Ungenauigkeiten aufweisen, die relative Position
ist aber auf diese Weise mit hoher Genauigkeit berechenbar. Wichtig
ist dies bei allen Systemen, die auf den Abstand zwischen zwei Fahrzeugen
angewiesen sind, wie z. B. ACC oder Collision Avoidance.
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Weitere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 näher dargestellt. 2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Gesamtsystems mit zwei Fahrzeugen 208, 209.
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Das
erste Fahrzeug 208 weist eine erste Positionsbestimmungseinrichtung 100 mit
einer Kommunikationseinheit 101 und einer Positionsbestimmungseinheit 102, 103 auf.
Die übrigen
Komponenten 104 bis 120 sind zur besseren Übersichtlichkeit nicht
dargestellt. Zur Bestimmung der Position des ersten Fahrzeugs 208 werden
Signale von den Satelliten 205, 206 und 207 verwendet.
Die Signale von den übrigen
Satelliten 203 und 204 werden hierbei nicht berücksichtigt.
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Das
zweite Fahrzeug 209 weist ebenfalls eine Positionsbestimmungseinrichtung 100 mit
Kommunikationseinheit 101 und Positionsbestimmungseinheit 102, 103 auf
und verwendet ebenfalls die Signale der Satelliten 205, 206 und 207 zur
Positionsbestimmung. Die übrigen
Komponenten 104 bis 120 sind zur besseren Übersichtlichkeit
nicht dargestellt.
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Hat
das zweite Fahrzeug 209 seine Position bestimmt, übermittelt
es diese Positionsdaten zusammen mit Informationen darüber, welche
Satelliten für
diese Positionsbestimmung verwendet wurden, über die Funkübertragungsstrecke 210 an
das erste Fahrzeug 208.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung eines weiteren Gesamtsystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Es sind z. B. drei Fahrzeuge 208, 209 und 301 vorgesehen,
welche Signale der Satelliten 204, 205, 206 und 207 empfangen
können
(dargestellt durch die Verbindungslinien zwischen den einzelnen
Satelliten und den entsprechenden Fahrzeugen).
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Die
relative Position 302 zwischen dem ersten Fahrzeug 208 und
dem dritten Fahrzeug 301 wird bestimmt, indem die beiden
Fahrzeuge 208, 301 jeweils die Satelliten 204, 205 und 206 zur
Positionsbestimmung verwenden und die entsprechenden Positionsvektoren
voneinander subtrahiert werden. Um den Abstand der beiden Fahrzeuge 208, 301 zu
bestimmen, kann beispielsweise der Betrag des Differenzvektors berechnet
werden.
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Zur
Bestimmung des Abstands zwischen dem Fahrzeug 208 und dem
zweiten Fahrzeug 209 wird auf die Satelliten 205, 206 und 207 zurückgegriffen.
Daraufhin werden die beiden Positionen der Fahrzeuge 208 und 209 voneinander
subtrahiert und der Betrag des Differenzvektors berechnet.
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Die
beschriebenen Ausführungsbeispiele
arbeiten in jedem Fall bei einem Satellitenüberschuss beim empfangenden
Fahrzeug 208. Hat das empfangene Fahrzeug 208 aber
weniger Sensoren (Satelliten) als das oder die sendenden Fahrzeuge 301, 209, kann
die Anzahl der verwendeten Satelliten bei den sendenden Fahrzeugen 301, 209 reduziert
werden.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann deshalb vom empfangenden Fahrzeug über einen Rückkanal ein zusätzliches
Positionssignal mit definiert verringertem Satellitenempfang vom
sendenden Fahrzeug angefordert werden.
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Bei
einer sehr großen
Anzahl von Fahrzeugen kann diese Anforderung zu größeren Datenmengen
führen,
als das grundsätzliche
Aussenden aller Positionen, die sich aus sinnvollen Teilumfängen der verfügbaren Satelliten
ergeben. Deshalb sieht eine weitere Ausführungsform vor, neben der aus
allen Sensoren berechneten Absolutposition alle Positionen zu berechnen,
die sich aus einer Mindestzahl von Satelliten ergeben.
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In
anderen Worten können
die Positionsbestimmungseinrichtungen der einzelnen Fahrzeuge so voreingestellt
werden, dass sie immer die Mindestanzahl von Satelliten zur Positionsbestimmung
verwenden. Zusätzlich
dazu können
die einzelnen Positionen noch mit Hilfe von zusätzlichen Satelliten bestimmt
werden. Die entsprechenden Positionsdaten können dann an die anderen Fahrzeuge
mit den entsprechenden Metadaten (also den Angaben, für welche
Position welche Satelliten verwendet wurden) gesendet werden.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung einer Verkehrssituation, in welcher
eine erfindungsgemäße Positionsbestimmungseinrichtung
verwendet werden kann. Wie in 4 zu erkennen,
bewegt sich das Fahrzeug 208 mit seiner Positionsbestimmungseinrichtung 100,
die auch eine Assistenzeinheit 120 aufweist, entlang dem
linken Arm einer Fahrbahngabelung. Es ist eine stationäre Referenzeinheit 401,
beispielsweise in Form einer Ampel oder eines Verkehrszeichens,
vorgesehen, welche eine GPS-Einrichtung aufweist. Die Referenzeinheit 401 schickt
ein Normierungssignal über
die Funkverbindung 403 an die Positionsbestimmungseinrichtung 100 des
Fahrzeugs. Der Datenverkehr erfolgt beispielsweise über Dedicated
Short Range Communication (DSRC).
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Da
die Referenzeinheit 401 ihre tatsächliche Position genau kennt,
kann eine Korrektur der im Fahrzeug 208 gemessenen GPS-Position durchgeführt werden.
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Somit
kann die Referenzstation (mittels DGPS) eingesetzt werden, um an
komplexen Kreuzungen die Positionierung der Fahrzeuge mittels DGPS
so zu verbessern, dass Kreuzungsassistenzfunktionen sich nur noch
auf der DGPS-Positionierung
abzustützen
brauchen, da hierdurch eine hinreichend genaue Kenntnis der Position
und der Geschwindigkeit der Verkehrsteilnehmer gegeben ist. Weitere
Sensoren werden nicht mehr benötigt.
Ein Vorteil dieser lokalen DGPS-Systeme ist es, dass Navigationssysteme
oder Fahrerassistenzsysteme exakte Anweisungen geben können, wenn
bzw. wann ein Spurwechsel notwendig ist. Auf diese Weise kann die
Ortsbestimmung im Fahrzeug weiter verbessert werden.
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Hierfür ist gemäß einem
bestimmten Ausführungsbeispiel
der Erfindung lediglich in der Positionsbestimmungseinrichtung eine
Kommunikationseinheit 101 zum drahtlosen Empfang eines
Normierungssignals von der Referenzeinheit 401 vorgesehen,
wobei die Positionsbestimmungseinrichtung weiterhin eine Assistenzeinheit 120 zur
Unterstützung
eines Fahrers des Fahrzeugs auf Basis des Normierungssignals und
der von der Positionsbestimmungseinheit 102 bestimmten
Position des Fahrzeugs aufweist. Eine Bestimmung einer relativen
Position zwischen einem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug
ist nicht zwingend erforderlich.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung eines Gesamtsystems gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das Gesamtsystem weist mehrere Positionsbestimmungseinrichtungen 100 auf,
die in unterschiedlichen Fahrzeugen 208, 501, 502 integriert
sind. Bei dem Fahrzeug 208 handelt es sich um einen Unfallwagen.
Bei den Fahrzeugen 501 und 502 handelt es sich
um Rettungsfahrzeuge. Weiterhin ist eine Leitzentrale 121 vorgesehen,
welche die von den einzelnen Positionsbestimmungseinrichtungen 100 empfangenen
Daten auswertet und die einzelnen Rettungsfahrzeuge auswählt und
anleitet.
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Bei
einem Notruf wird ein Rettungswagen an die Unfallstelle geschickt.
Bei der Auswahl des Rettungswagens werden aktuelle Stauinformationen,
aktuelle Karten, aktuelle Baustelleninformationen, etc. berücksichtigt.
Auf diese Weise kann der Rettungswagen ausgewählt werden, der am Schnellsten
an der Unfallstelle ankommen wird. Dadurch können die Überlebenschancen der Unfallbeteiligten
erhöht
werden.
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Dies
ist einerseits dadurch möglich,
dass der Aufenthaltsort des Unfallwagens 208 mit höherer Präzision feststellbar
ist. Weiterhin ist durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-zu-Fahrzeug
Kommunikation in Kombination mit den GPS-Signalen eine verbesserte Positionsbestimmung
der Rettungsfahrzeuge 501, 502 möglich.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In Schritt 601 erfolgt der Empfang einer
Position eines benachbarten Fahrzeugs in Verbindung mit entsprechenden
Metadaten. Daraufhin wird in Schritt 602 unter Verwendung
der Metadaten, welche Informationen darüber enthalten, welche Satelliten
das sendende Fahrzeug für
seine Positionsbestimmung verwendet hat, die Position des empfangenden
Fahrzeugs bestimmt. Dies geschieht dadurch, dass das empfangende
Fahrzeug genau diese Satelliten auch zu seiner Positionsbestimmung
verwendet. In Schritt 603 erfolgt dann die Berechnung der
relativen Position zwischen den beiden Fahrzeugen, beispielsweise indem
die beiden gemessenen Positionsvektoren voneinander abgezogen werden.
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Zur
weiteren Verbesserung der Genauigkeit können auch Korrektur- oder Normierungsdaten
einer externen Referenzeinheit zusätzlich verwendet werden (DGPS).
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Ergänzend sei
darauf hingewiesen, dass „umfassend" und „aufweisend" keine anderen Elemente
oder Schritte ausschließt
und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner
sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf
eines der obigen Ausführungsbeispiele
beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen
oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden
können.
Bezugszeichen in den Ansprüchen
sind nicht als Einschränkungen
anzusehen.
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Weiterhin
sei darauf hingewiesen, dass im Kontext der vorliegenden Erfindung
GPS stellvertretend für
sämtliche
Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) steht, wie z. B. GPS,
Galileo, GLONASS (Russland), Compass (China), IRNSS (Indien), ...