-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems,
insbesondere eines Navigationssystems für ein Fahrzeug
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren
betrifft die Erfindung ein Navigationssystem gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 19.
-
Navigationssysteme
und Verfahren zur Bestimmung der Position eines Fahrzeugs sind bekannt und
werden kommerziell eingesetzt. Dabei werden digitale Karten verwendet
beispielsweise um Ziele einzugeben und um mittels einer Zielführung
den Fahrer des Fahrzeugs zum eingegebenen Ziel zu führen.
Die verwendeten, digitalen Karten weisen als Karteninformationen
Straßen- oder Streckenverläufe auf, die beispielsweise
durch Kanten, insbesondere Linienelementen gebildet sind. Treffen
sich Straßen und somit deren Kanten an einer Kreuzung oder
Abzweigung, so werden dieser Punkte des Zusammentreffens durch Knoten
repräsentiert. Dabei können die digitalen Karten
und das Navigationssystem Informationen über das momentane
Fahrzeugumfeld umfassen.
-
Zur
weiteren Verbesserung von Fahrerassistenzsystemen (z. B. zur Fahrzeuglängsführung
wie Tempomat, Limiter, ADTR) sind Informationen von digitalen Karten
von Bedeutung. Ein adaptives Fahrgeschwindigkeitsregelsystem (kurz
ACC-System (ACC = Adaptive Cruise Control) genannt) kann beispielsweise
bei Kenntnis des voraus liegenden Streckenverlaufs hinsichtlich
seiner Kurven und Geraden in der Funktion weiterentwickelt werden.
Durch so genannte "Map Matching Toleranzen" (Zuordnung der Fahrzeugposition
auf eine digitale Karte), mangelnde Kartenaktualität und
Genauigkeitsunterschiede in den Kartendaten kann es bei Verwendung
dieser zu Fehlern beim Navigieren kommen.
-
Aus
der
US 7,024,307 B2 ist
ein Kartenanalysesystem bekannt, welches die Qualität von
aktuellen Karteninformationen einer digitalen Karte bestimmt und
bei ungenügender Qualität eine Kartenaktualisierung
durchführt, deren Kartendaten für eine Navigation
verwendet werden. Hierbei kann es weiterhin zu Fehlern in der Navigation
kommen, da auch eine Kartenaktualisierung ungenügende Qualität
aufweisen kann.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb
eines Navigationssystems anzugeben, welches ein weitgehend sicheres
Navigieren ermöglicht. Darüber hinaus ist ein geeignetes
Navigationssystem anzugeben.
-
Hinsichtlich
des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst
durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Das Navigationssystem
betreffend wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
die im Anspruch 21 angegebenen Merkmale.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Beim
Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems, insbesondere eines
Navigationssystems für ein Fahrzeug, werden aktuelle Karteninformationen
und aktuelle Fahrzeuginformationen erfasst und analysiert, anhand
derer eine momentane Streckenposition und/oder ein vorausliegender
Streckenverlauf bestimmt werden, wobei anhand eines Vergleichs der
aktuellen Fahrzeuginformationen mit den aktuellen Karteninformationen
eine Qualität der aktuellen Karteninformationen ermittelt
wird. Erfindungsgemäß wird anhand eines Vergleichs
von aktuellen Karteninformationen und damit korrespondierenden aktuellen
Fahrzeuginformationen zumindest ein Grad der Qualität der
aktuellen Karteninformationen bestimmt, wobei zur Ermittlung der
momentanen Streckenposition und/oder des vorausliegenden Streckenverlaufs
die aktuellen Karteninformationen entsprechend dem ermittelten Grad
der Qualität berücksichtigt werden. Durch eine
qualitätsabhängige Berücksichtigung von
digitalen Karteninformationen bei der Navigation sind Fehlfunktionen
beim Navigieren oder Fehlfunktionen in die Navigationsdaten verwendeten
Fahrerassistenzsystemen sicher vermieden. Insbesondere sind die
Funktionen und der Betrieb von Fahrerassistenzsystemen ohne aufwändige Aktualisierung
des Fahrerassistenzsystems selbst verbessert.
-
Unter
Karteninformationen im Sinne der Erfindung werden dabei insbesondere
alle ein Straßennetz, Streckenverläufe, inklusive
Kurven, Geraden, Kreuzungen, Steigungen, Gefälle, Höhendaten,
Längengrade, Breitengrade, Hintergrund, wie Gewässer, bebaute
Gebiete, Eisenbahnstrecken, Fahrradstrecken, Objekte, wie Tankstellen,
Rasthöfe, Parkplätze, etc. repräsentierende
Karten verstanden, die eine Orientierung erleichtern. Unter Fahrzeuginformationen
im Sinne der Erfindung werden insbesondere das Fahrzeug selbst und
die Fahrzeugumgebung repräsentierende Fahrzeugdaten verstanden,
welche beispielsweise mittels Sensoren, insbesondere Fahrzeugsensoren,
wie z. B. Radarsensoren, Kamerasensoren, Raddrehzahlsensoren, Tachosensoren, Dreh-
oder Gierratensensor (Gyrometer), Beschleunigungssensor, insbesondere
Querbeschleunigungssensor, Winkelsensor, insbesondere Lenkradwinkelsensor
und/oder Datenempfangseinheiten, wie Satelliten-Empfänger,
insbesondere GPS-Empfänger, erfasst bzw. empfangen werden.
-
Zweckmäßigerweise
werden die aktuellen Karteninformationen in Abhängigkeit
vom ermittelten Grad der Qualität uneingeschränkt
bei guter Qualität oder eingeschränkt bei genügender
Qualität berücksichtigt. Bei schlechter Qualität
der Karteninformationen bleiben diese unberücksichtigt.
Darüber hinaus sind weitere Abstufungen der Verwendbarkeit
der Karteninformationen bei entsprechender Qualitätsdifferenzierung
und Datendifferenzierung möglich.
-
Um
eine genaue und qualitativ hinreichend gute Vorausschau des Streckenverlaufs
ermitteln zu können, wird der Grad der Qualität
der aktuellen Karteninformationen fortlaufend bestimmt. Bevorzugt wird
der Umfang der Berücksichtigung der aktuellen Karteninformationen
in Abhängigkeit vom fortlaufend ermittelten Grad der Qualität
fortlaufend angepasst. Somit ist eine stets an die momentane Kartenqualität angepasste
Streckenprognose ermöglicht. Darüber hinaus werden
die Fahrzeuginformationen (wie Fahrzeugbetriebs-/Fahrzeugzustandsdaten,
Fahrzeugumgebungsdaten) fortlaufend erfasst und bei der Streckenprognose
berücksichtigt. Dabei können die Fahrzeuginformationen
zeit- und/oder ereignisgesteuert, z. B. mit konstanter Taktung,
beim Start, im Fahrzeugstillstand, erfasst und aktualisiert werden.
-
Zweckmäßigerweise
werden bei ungleichen Größen von zu vergleichenden
Fahrzeuginformationen und Karteninformationen die betreffenden Fahrzeuginformationen
in mit den aktuellen Karteninformationen korrespondierende Fahrzeuginformationen umgewandelt.
Beispielsweise wird ein Lenkradwinkel (= Fahrzeuginformation) in
eine zur Kurvenkrümmung des Streckenverlaufs (= Karteninformation) korrespondierende
Fahrzeuggröße bzw. Fahrzeuginformation umgewandelt.
-
In
einer Ausführungsform der Erfindung werden bzw. wird als
vorausliegender Streckenverlauf eine Navigations- oder Fahrstrecke
(= Fahrzeuginformation) und/oder eine Kartenstrecke (= Karteninformation)
ermittelt. Dabei handelt es sich bei der Navigations- oder Fahrstrecke
um einen Pfad, der durch die Navigation gegeben und beim Fahren
messbar ist. Bei der Kartenstrecke handelt es sich um einen Pfad,
der anhand der digitalen Karten als wahrscheinlichster Pfad bestimmt
wird (auch kurz MPP genannt, mit MPP = most probable path). Der
vorausliegende Streckenverlauf – ob Fahr- oder Kartenstrecke – umfasst
die zu befahrene Strecken, insbesondere eine Straße mit
Kurven und Geraden, Steigungen und Gefälle. Die Beschreibung
des Streckenverlaufs erfolgt bevorzugt anhand von Karteninformationen,
insbesondere anhand von Radien und Entfernungen zu den Radien oder
Kurvenkrümmungen und Entfernungen zu den Kurvenkrümmungen
oder Straßenkoordinaten oder Markierungspunkten sowie Steigungs-
und Gefälledaten oder Höhendaten. Dabei können
die einzelnen Straßen durch diese repräsentierende
Kanten/Begrenzungen/Linien und deren Schnittpunkte oder Abzweigungen
oder Kreuzungen durch diese repräsentierende Knoten oder
Bereiche als Karteninformationen in einem Datenspeicher hinterlegt
sein oder von einer Zentraleinheit empfangen werden. Vorzugsweise
können weitere Karteninformationen, wie z. B. Kurvenbeginn,
Kurvenende und/oder Scheitelpunkte, ermittelt und gespeichert werden.
-
Zur
Korrektur und/oder zur fortlaufenden Überwachung der Kartendaten/-informationen und/oder
des prognostizierten Streckenverlaufs werden eine von Fahrtbeginn
und/oder eine von einer vorausgegangenen Streckenposition zurückgelegte Kartenstrecke
und/oder Fahrstrecke ermittelt und bei der nachfolgenden Streckenprognose
berücksichtigt, insbesondere zur Korrektur der Karteninformationen verwendet.
-
Im
Detail werden bevorzugt die ermittelten aktuellen und/oder vorangegangenen
Karteninformationen und/oder Fahrzeuginformationen, insbesondere
Fahrstrecke, Kartenstrecke, Kurvenbeginn, Kurvenende, Scheitelpunkte, Krümmungen,
wie Kartenkrümmungen, Fahrkrümmungen und/oder
Entfernungen, wie Kartenentfernungen, Fahrentfernungen anhand der
zurückgelegten Karten- und/oder Fahrstrecke analysiert
und mindestens ein zugehöriger, beispielsweise krümmungsbezogener
oder entfernungsbezogener Korrekturwert ermittelt. Im Detail wird
ein entfernungsbezogener Korrekturwert anhand von Differenzen von
aktuellen, verschiedenartig ermittelten Entfernungen, wie Karten-
oder Fahrentfernungen unter Berücksichtigung der zurückgelegten
Karten- und/oder Fahrstrecke ermittelt.
-
Anschließend
kann die ermittelte Kartenentfernung anhand einer ermittelten mittleren
Abweichung verschiedenartig ermittelter Entfernungen korrigiert
werden, wobei die Bandbreite der mittleren Abweichung der korrigierten
Kartenentfernungen ermittelt und anhand von vorgebbaren Entfernungsgrenzwerten überprüft
wird. Anhand der Über- und/oder Unterschreitung der Entfernungsgrenzwerte
kann dann die Qualität ermittelt werden.
-
Analog
zur Prüfung und Analyse der ermittelten Entfernungsdaten
können die aktuell, verschiedenartig ermittelten Krümmungswerte,
wie Karten- und Fahrkrümmung, und deren mittlere Abweichung zur
Prüfung der Qualität der Karteninformationen/-daten
verwendet werden.
-
Vorzugsweise
beginnt die Bewertung von neuem und werden Korrekturwerte gelöscht
und erneut bestimmt, wenn eine Straße, eine Straßenklasse,
ein Straßentyp, eine Region und/oder ein Land auf einem
Streckenverlauf, insbesondere der Fahrstrecke, verlassen oder gewechselt
werden bzw. wird. Dabei werden zweckmäßigerweise
für die Straße, die Straßenklasse und/oder
den Straßentyp des vorausliegenden Streckenverlaufs, insbesondere
der Fahrstrecke zuvor bestimmte Korrekturwerte als Startwerte übernommen.
-
Das
erfindungsgemäße Navigationssystem umfasst zumindest
einen Datenspeicher, zumindest ein Anzeigeelement und eine Datenempfangsvorrichtung
sowie eine Verarbeitungseinheit. Dabei umfasst die Verarbeitungseinheit
Mittel zum Bestimmen einer momentanen Streckenposition und/oder
eines vorausliegenden Streckenverlaufs anhand von aktuellen Karteninformationen
und aktuellen Fahrzeuginformationen, wobei die Bestimmung der momentanen
Streckenposition und/oder des vorausliegenden Streckenverlaufs einem
ermittelten Grad der Qualität der aktuellen Karteninformationen
entsprechend erfolgt.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
-
Dabei
zeigen:
-
1 schematisch
ein Blockschaltbild eines Navigationssystems,
-
2 schematisch
ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Betrieb des Navigationssystems.
-
Einander
entsprechende Teile und Funktionen sind in allen Figuren mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt
ein Navigationssystem 1 mit zumindest einer Verarbeitungseinheit 2,
zumindest einem Datenspeicher 3 und eine Anzahl von Fahrzeugsensoren 4 bis 7,
wie beispielsweise Raddrehzahlsensor 4, Gierratensensor 5,
Querbeschleunigungssensor 6, Datenempfangseinrichtung 7.
Auch können weitere Sensoren, wie beispielsweise Radareinheiten,
wie Nah- und Fernbereichsradar, Satellitenempfangseinheiten, Lenkradwinkelsensoren,
optische Aufnahmeeinheiten, wie Kameras zur Erfassung der Fahrzeugumgebung
und/oder mit der Verarbeitungseinheit 2 verbundene Steuereinheiten
vorgesehen sein. Die von den Fahrzeugsensoren 4 bis 7 erfassten
Fahrzeugdaten und/oder Fahrzeugumgebungsdaten werden als Fahrzeuginformationen
FI der Verarbeitungseinheit 2 zugeführt und von
dieser anhand von im Datenspeicher 3 hinterlegten digitalen Karteninformation
KI zur Prognose eines Streckenverlaufs s und/oder einer Streckenposition
pos verwendet.
-
Zur
Anzeige des ermittelten, insbesondere vorausliegenden Streckenverlaufs
s bzw. der momentanen oder einer vorausliegenden Streckenposition
pos umfasst das Navigationssystem 1 zumindest ein Anzeigeelement 8,
welches mit der Verarbeitungseinheit 2 verbunden ist. Darüber
hinaus kann die Verarbeitungseinheit 2 mit mindestens einem Fahrerassistenzsystem 9 verbunden
sein, welchem anhand des ermittelten prognostizierten Streckenverlaufs
s bzw. der Streckenposition pos mindestens ein Steuersignal S zur
Beeinflussung einer Fahrfunktion zuführbar ist.
-
Nachfolgend
wird das Verfahren zum Betrieb des Navigationssystems 1 näher
beschrieben.
-
Die
Verarbeitungseinheit 2 ermittelt aus dem Datenspeicher 3 und
aus dort hinterlegten Karteninformationen KI einen voraus befindlichen
Streckenverlauf s_map, der zur Unterscheidung gegenüber einem
aus der Navigation und somit aus aktuellen Fahrzeuginformationen
FI ermittelten, insbesondere gemessenen Streckenverlauf s_fzg als
Kartenstrecke s_map im Weiteren bezeichnet wird. Der anhand der
Fahrzeuginformationen FI ermittelte, insbesondere gemessene Streckenverlauf
s_fzg wird im Weiteren als Fahrstrecke s_fzg bezeichnet.
-
Dabei
können bzw. kann die ermittelte Kartenstrecke s_map und/oder
die gemessene Fahrstrecke s_fzg zur Unterstützung einer
Fahrerassistenzfunktion eines der Fahrerassistenzsysteme 9,
z. B. eines Abstandsregeltempomats, eines Fahrgeschwindigkeitsregelsystems,
genutzt werden.
-
Die
ermittelten Kartenstrecken s_map und/oder gemessenen Fahrstrecken
s_fzg können insbesondere bis zu einem vorgebbaren Zeitpunkt als
vorangegangene und somit bereits zurückgelegte Kartenstrecken
s_map bzw. Fahrstrecken s_fzg gespeichert und die Vergangenheit
repräsentierende Streckenverläufe s mitgeführt
werden.
-
Zusätzlich
zur Erfassung der Kartenstrecke s_map anhand von momentanen, insbesondere empfangenen
und/oder vorangegangenen, insbesondere gespeicherten Karteninformationen
KI werden während der Fahrt aktuelle Fahrzeuginformationen
FI mittels der Fahrzeugsensoren 4 bis 7 und/oder einem
Fahrerassistenzsystem 9 erfasst und als Referenz zu den
Karteninformationen KI verwendet.
-
Aus
einem Vergleich zwischen aktuellen und/oder vorausgegangenen Karteninformationen
KI und/oder aktuellen und/oder vorausgegangenen Fahrzeuginformationen
FI kann auf eine Qualität Q der betreffenden Karteninformation
KI gefolgert werden. Ist quasi keine Abweichung gegeben, werden die
ermittelten betreffenden, d. h. die aktuellen bzw. vorausgegangenen
Karteninformationen KI, zur Streckenverlaufsprognose verwendet und
somit für eine Fahrerassistenzfunktion ohne Einschränkungen
benutzt.
-
Ergibt
der Vergleich Abweichungen, die sich innerhalb von vorgegebenen
Toleranzen bewegen, werden die betreffenden Karteninformationen
KI mit Funktionseinschränkungen verwendet und bei der Streckenverlaufsprognose
entsprechend eingeschränkt genutzt.
-
Bei über
den vorgegebenen Toleranzen hinaus gehenden Abweichungen bleiben
die betreffenden Karteninformationen KI unberücksichtigt
und die Fahrerassistenzfunktion wird ohne Kartenunterstützung
betrieben.
-
Die Überprüfung
der Kartenqualität Q erfolgt bevorzugt fortlaufend, beispielsweise
zeit- und/oder ereignisgesteuert, um bei einer positiven Veränderung,
d. h. die Qualität Q der aktuellen Karteninformation KI
liegt innerhalb von vorgegebenen Toleranzwerten, die Kartenunterstützung
automatisch wieder zu zulassen.
-
Das
detaillierte Verfahren zur qualitätsabhängigen
Prognose eines Streckenverlaufs s wird anhand des Ablaufsplans gemäß 2 näher
beschrieben.
-
Anhand
der digitalen Karteninformationen KI wird ein voraus befindlicher
Streckeverlauf s ermittelt. Dabei kann es sich um einen Pfad, der
durch die Navigation und somit die Fahrt ermittelt, insbesondere
gemessen wird (= Fahrstrecke s_fzg), oder um einen Pfad, den das
Kartensystem als wahrscheinlichsten Pfad (= Kartenstrecke s_map)
bestimmt, handeln. Der Streckenverlauf s beinhaltet die zu befahrene
Strecke hinsichtlich seiner Kurven und Geraden. Die Beschreibung
der Strecke kann durch Radien r_map, r_fzg und Entfernungswerte
d_map, d_fzg zu den Radien r_map, r_fzg oder Kurvenkrümmungen c →,
insbesondere Kartenkrümmungen c →_map, Fahrkrümmungen c →_fzg,
und Entfernungswerte d, insbesondere Kartenentfernungen d_map, Fahrentfernungen
d_fzg zu diesen oder durch Koordinaten von Punkten (shape points,
die die Straße oder Strecke markieren) oder Punkte, die
durch Winkel und Entfernungswerte die Straße oder Strecke
markieren, erfolgen.
-
Die
Kartendaten oder -informationen KI der Vorausschau werden um den
bereits zurück gelegten Weg d_map0 laufend korrigiert,
so dass beispielsweise ein Kurvenbeginn KA, der zum Zeitpunkt t0
[s] mit einer Distanz von d0 [m] angekündigt wurde, nach
einer Fahrstrecke von d1 [m] zum Zeitpunkt t1 [s] die Entfernung
d zum Fahrzeug von d0–d1 [m] hat.
-
Die
betreffenden Karteninformationen KI werden auch nach dem Erreichen
von betreffenden Positionen pos, wie Zwischenpositionen, die als
Kartenposition pos_map oder Fahrposition pos_fzg ermittelt wurden,
noch weiter geführt und zeitgesteuert, insbesondere entsprechend
einer Zeitvorgabe gespeichert. Eine Löschung erfolgt erst,
nachdem eine vorgebbare Strecke in [m] oder [km] zurückgelegt wurde.
Diese Strecke wird im Weiteren als zuletzt zurückgelegte
Strecke s_loesch, deren Länge vorgebbar ist, bezeichnet.
Damit ist der Streckenverlauf s für eine vorangegangene
Strecke gemäß der zuletzt zurückgelegten
Strecke s_loesch immer bekannt.
-
Zum
Vergleich und Ermitteln der Qualität Q der aktuellen und/oder
vorausgegangenen Karteninformationen KI werden als Referenz beispielsweise zeit-
und/oder ereignisgesteuert Fahrzeuginformationen FI, insbesondere
Fahrzustände, Fahrzeugzustände, Fahrzeugumgebungszustände
beispielsweise mit konstanter Taktung und/oder ereignisgesteuert erfasst.
Diese Fahrzeuginformationen FI beinhalten beispielsweise zum Zeitpunkt
der Aufnahme die aktuelle Fahrsituation unter dem Fahrzeug. Die
Fahrzeuginformationen FI werden in dieselbe physikalische Größe
umgewandelt wie sie den Karteninformationen KI entsprechen, die
aus den Kartendaten bestimmt wurden. Mit anderen Worten: Die aktuell
erfassten oder ermittelten Fahrzeuginformationen FI werden in mit
den aktuellen Karteninformationen KI korrespondierende Fahrzeuginformationen
FI_korr umgewandelt. Analog können die ermittelten Karteninformationen
KI in mit den aktuellen Fahrzeuginformationen FI korrespondierende
Karteninformationen KI_korr umgewandelt werden.
-
Im
Folgenden wird als Beispiel der Einfachheit halber als zur Streckenprognose
verwendete physikalische Größen die Kurvenkrümmung c → und die
zugehörige Entfernung d zum Fahrzeug verwendet. Dabei stehen
Werte der Kurvenkrümmung von c → > 0 für Linkskurven, c → < 0 für
Rechtskurven und d > 0
für eine Position vor dem Fahrzeug und d < 0 für eine
Position hinter dem Fahrzeug.
-
Zusätzlich
zu dem Speichern von Werten aktueller Krümmungen c →,
wie der Kartenkrümmung c_map, und/oder Werten aktueller
Distanzen oder Entfernungen d, wie Kartenentfernungen d_map, die insbesondere
um die bereits zurückgelegte Fahrstrecke s_map0 korrigiert
werden, wird die vom Ausgangspunkt aufgenommene Entfernung d als
Ausgangsentfernung d_map0 (= d_map beim erstmaligen Erfassen) und
die zugehörige Anfangsposition als Ausgangsposition pos_map0
ermittelt und gespeichert.
-
Die
Ausgangsentfernung d_map0 dient dazu, um eine Korrektur zwischen
den unterschiedlichen Wegstrecken, wie der ermittelten Kartenstrecke s_map
und/oder der gemessenen Fahrstrecke s_fzg, die von unabhängigen
Systemen, wie Fahrzeugsensoren 4 bis 7, Kartenspeicher 3 und/oder
Fahrerassistenzsystem 9 ermittelt wurden, auszuführen.
Dabei können zur Korrektur der ermittelten Strecken s die
beispielsweise aufgrund abgefahrener Reifen veränderten
Fahrzeuginformationen FI verwendet und berücksichtigt werden.
Dazu werden beispielsweise charakteristische Punkte (z. B. Kurvenbeginn KA,
Kurvenende KE, Scheitelpunkte SE) von den Streckenverläufen
s_map, s_fzg der Karte und dem Fahrzeug ausgewählt und
die Differenzen der Entferungswerte d, d_map, d_fzg unter Berücksichtigung der
vorausschauenden Ankündigung in Abhängigkeit von
der Ausgangsentfernung d_map0 und/oder der zurück gelegten
Karten- und Fahrstrecken s_map0, s_fzg0 zu einem entfernungsbezogenen
Korrekturwert K_d verarbeitet gemäß: K_d = s_map/s_fzg [1]mit K_d =
Korrekturwert, s_map = Kartenstrecke, s_fzg = Fahrstrecken.
-
Die
Ermittlung der gemessenen Fahrstrecke s_fzg erfolgt beispielsweise
anhand von Fahrzeugdaten bis maximal zur zuletzt zurückgelegten
Wegstrecke s_loesch.
-
Anschließend
werden zu den charakteristischen Punkten die Mittelwerte der Abweichungen
der Entfernungen d, d. h. die mittlere Abweichung d_mittel (in der 2 mit
dem Bezugszeichen MD bezeichnet) der ermittelten Entfernungswerte
d, d. h. der Kartenentfernung d_map und der Fahrentfernung d_fzg,
und eine daraus resultierende Bandbreite zwischen minimaler und
maximaler mittlerer Abweichung d_min und d_max der Entfernungen
d zwischen den Werten der ermittelten Kartenentfernung d_map und
den gemessenen Werten der Fahrentfernung d_fzg bestimmt. Eine gleichbleibende
mittlere Abweichung d_mittel kann z. B. durch Latenzen auftreten.
Bei einer komplexeren Methode kann auch die Fahrzeuggeschwindigkeit
v zur Berechnung einbezogen werden.
-
Die
Kenntnis der mittleren Abweichung d_mittel der Entfernungen d wird
dazu verwendet, um beispielsweise den prognostizierten Streckenverlauf s
und/oder ein Steuersignal S vom Navigationssystem 1 für
eine Fahrerassistenz (in der Vorausschau für die Funktion)
zu korrigieren. Die festgestellte Bandbreite dient zur Beurteilung
der Kartenqualität Q, wie nachfolgend am Beispiel einer
Grenzwertanalyse beschrieben.
-
Liegen
die Werte der minimalen und maximalen Abweichung d_min bzw. d_max
der Entfernungen d innerhalb vorgebbarer Entfernungsgrenzwerte d_limit1
und d_limit1 (d_limit1 < d_limit2)
und somit eine positive Bewertung der Kartenqualität Q vor,
so werden für die Entfernung d bzw. die Krümmung c → die
Karteninformationen KI uneingeschränkt übernommen,
so dass Assistenzfunktionen ohne Einschränkungen mit den
aktuellen Kartendaten/-informationen KI ausgeführt werden.
-
Bei
der Einhaltung von weiteren vorgebbaren Entfernungsgrenzwerten d_limit3
und d_limit4 (d_limit3 < d_limit4),
welche eine ungenügende Kartenqualität Q repräsentieren,
werden die Karteninformationen KI beschränkt berücksichtigt,
so dass die Assistenzfunktion nur mit Einschränkungen ausgeführt
werden kann.
-
Liegt
einer der Werte der minimalen bzw. maximalen Abweichung d_min oder
d_max der Entfernungen d oder beide außerhalb der vorgegebenen Entfernungsgrenzwerte
d_limit3 und d_limit4, so bleiben die Karteninformationen KI unberücksichtigt
und die Assistenzfunktion wird ohne Kartendaten ausgeführt.
-
Mittels
eines Optimierungsverfahrens kann darüber hinaus ein Skalierungsfaktor
f_c_opt zwischen den verschiedenen ermittelten Werten der Krümmungen c →,
insbesondere der ermittelten Kartenkrümmung c →_map der
Karte und der gemessenen Fahrkrümmung c →_fzg des Fahrzeugs
bestimmt werden. Die Bestimmung erfolgt mittels gemessener Fahrzeugdaten
bis maximal zur zuletzt zurückgelegten Strecke s_loesch.
Dabei kann auch der Skalierungsfaktors f_c_opt dazu verwendet werden,
um beispielsweise den prognostizierten Streckenverlauf s und/oder
ein Steuersignal S des Navigationssystems 1 zur Fahrerassistenz
(in der Vorausschau für die Funktion) zu korrigieren.
-
Anschließend
werden die Informationen zu den ermittelten Werten der Krümmungen c → bewertet. Beispielsweise
werden der Mittelwert der Abweichungen c →_mittel (in der 2 mit
dem Bezugszeichen MD bezeichnet) der ermittelten Krümmungen und
eine daraus resultierende Bandbreite der minimalen und maximalen
Abweichung c →_min und c →_max zwischen den ermittelten
Werten der Kartenkrümmung c →_map und der Fahrkrümmung c →_fzg bestimmt.
Die Berechnung erfolgt mittels Fahrdaten/-informationen FI bis maximal
zur zuletzt zurückgelegten Strecke s_loesch.
-
Die
Kenntnis der mittleren Abweichung c →_mittel der ermittelten
Krümmungen c → (d. h. c →_map, c →_fzg) wird
dazu verwendet, um beispielsweise den prognostizierten Streckenverlauf
s und/oder ein Steuersignal S des Navigationssystems 1 zur
Fahrerassistenz (in der Vorausschau für die Funktion) zu
korrigieren.
-
Die
ermittelte Bandbreite dient ferner der Beurteilung der Kartenqualität
Q.
-
Liegen
die ermittelten Werte der minimalen und maximalen Krümmungen
c →_min bzw.
max innerhalb von vorgebbaren Krümmungsgrenzwerten
und
c →_limit6,
so kann die Assistenzfunktion ohne Einschränkungen mit
den aktuellen Karteninformationen KI ausgeführt werden,
sofern die Überprüfung der minimalen und maximalen
Entfernungswerten d_min und d_max positiv ausfiel, d. h. diese innerhalb
der vorgegebenen Entfernungsgrenzwerte d_limit1 und d_limit2 liegen.
-
Liegen
die ermittelten minimalen und maximalen Krümmungswerte
c_min, c_max innerhalb weiterer vorgebbarer Krümmungsgrenzwerte c_limit7
und c_limit8, so werden die Karteninformationen KI nur eingeschränkt
berücksichtigt, so dass die Assistenzfunktion mit Einschränkungen
ausgeführt werden kann.
-
Liegen
die ermittelten Werte der minimalen und maximalen Krümmung
c →_min oder
c →_max außerhalb
der vorgegebenen Krümmungsgrenzwerte
und
c →_limit8,
so bleiben die aktuellen Karteninformationen KI unberücksichtigt,
d. h. die Assistenzfunktion wird ohne Kartendaten KI ausgeführt. Die
Krümmungsgrenzwerte
c →_limit5,
c →_limit6,
c →_limit7 und
c →_limit8 können
auch von den absoluten Werten der Krümmungen
c → abhängig
sein, so dass z. B. bei kleinen Krümmungen
c → größere Schwellwerte
gelten als bei kleinen.
-
Im
Falle, dass die Bandbreite zu den Entfernungen d_max, d_min und/oder
den Krümmungen
,
c →_min eine
Assistenzfunktion mit eingeschränkter Kartennutzung zulässt,
kann eine Skalierung der Funktion beispielsweise wie nachfolgend beschrieben
ausgeführt werden:
Die Fahrzeugsollverzögerung
bei Kurveneinfahrt kann anstelle des idealen Verzögerungswerts
um einen Verzögerungsfaktor f_dec verringert werden. Die Fahrzeugsollbeschleunigung
bei Kurvenausfahrt kann um einen Geschwindigkeitsfaktor f_acc verringert
werden. Hierbei können bzw. kann der Verzögerungsfaktor
f_dec und/oder der Geschwindigkeitsfaktor f_acc proportional zur
Kartenqualität gewählt werden.
-
Die
Zeitpunkte bzw. Stellen, zu denen die Verzögerungsphase
endet, kann entsprechend folgender Bedingung: f_dec_d·d_min [2]verschoben
werden, wobei der Verzögerungsfaktor f_dec_d fest vorgegeben
wird oder abhängig von der Kartenqualität Q ermittelt
werden kann.
-
Die
Zeitpunkte bzw. Stellen, zu denen die Beschleunigungsphase beginnt,
kann entsprechend folgender Bedingung: f_acc_d·d_max [3] verschoben
werden, wobei der Geschwindigkeitsfaktor f_acc_d fest vorgegeben
wird oder abhängig von der Kartenqualität Q ermittelt
werden kann.
-
Natürlich
werden nur Streckenverläufe s herangezogen, die entsprechend
der Vorausschau vom Navigationssystem 1 auch befahren wurden.
D. h., dass bei einem Pfadwechsel z. B. durch ein Verlassen des
Fahrzeugs von einer prognostizierten Strecke s keine Bewertung erfolgen
kann. Ebenso ist es möglich die Bewertung und Korrektur
bei einem Straßenwechsel oder Wechsel auf eine Straße
mit einer anderen Straßenklasse von vorne zu beginnen oder auf
bereits bestimmte Werte für die Straße oder Straßenklasse
zu wechseln.
-
Die
Korrektur der Karteninformationen KI, z. B. hinsichtlich der Entfernungen
d oder Krümmungen
kann
auch mittels eines Tiefpassfilters oder ähnliche Verfahren
(z. B. inkrementelle Addition) entsprechend langsam erfolgen.
-
Eine
Wiederaufnahme der Funktion mit Kartenunterstützung kann
mit derselben Algorithmik, aber geänderten Grenzwerten
d_limit1 bis d_limit4, c →_limit5 bis c →_limit8 erfolgen.
Zusätzlich kann die Wiederaufnahme durch die Vorgabe von
Zyklenanzahl oder Zeiten oder Ereignissen abhängen, so
dass erst nach Ablauf von vorgegebenen Zeiten und/oder bei Eintreten
vorgegebener Ereignisse einer der Assistenzfunktionen und/oder die
Streckenverlaufprognose die aktuellen Karteninformationen KI berücksichtigen
und verwenden. Die Toleranzgrenzen zum Abschalten bzw. zur Funktionsdegradierung
können sich von denen zur Wiederaufnahme unterscheiden. Dies
gilt ebenso für die Betrachtungszeiträume bzw. die
zuletzt zurückgelegte Fahrstrecke s_loesch.
-
Bei
der Verarbeitung können über die erfassten Fahrdaten
und Fahrinformationen FI hinaus auch Interpolationen zwischen den erfassten
und gemessenen Fahrdaten verwendet werden. Es ist auch möglich,
dass das Verfahren um ein oder mehrere Schritte verkürzt
durchgeführt wird.
-
Der
Skalierungsfaktor f_c_opt kann auch für Links- und Rechtskurven
unterschiedlich bestimmt und zur Korrektur verwendet werden.
-
Darüber
hinaus können Steigungs- und Gefälleinformationen
bzw. Höhendaten, welche als Karteninformationen KI hinterlegt
sind beim erfindungsgemäßen Navigationsverfahren
berücksichtigt werden, so dass insbesondere durch eine
entsprechende Steuerung eines Hybridfahrzeugs der Kohlendioxid-Ausstoß reduziert
werden kann.
-
- 1
- Navigationssystem
- 2
- Verarbeitungseinheit
- 3
- Datenspeicher
- 4
- Raddrehzahlsensor
- 5
- Gierratensensor
- 6
- Querbeschleunigungssensor
- 7
- Datenempfangseinrichtung
- 8
- Anzeigeeinheit
- 9
- Fahrerassistenzsystem
- c →
- Krümmung
- c →_map
- Kartenkrümmung
- c →_fzg
- Fahrzeugkrümmung
- c →_limit5
bis c →_limit8
- Krümmungsgrenzwerte
- d_map
- Kartenentfernung
- d_fzg
- Fahrentfernung
- d_limit1
bis d_limit4
- Entfernungsgrenzwerte
- FI
- Fahrzeuginformationen
- KA
- Kurvenbeginn
- KE
- Kurvenende
- KI
- Karteninformationen
- K_d
- entfernungsbezogener Korrekturfaktor
- K_c →
- krümmungsbezogener Korrekturfaktor
- pos_map
- Kartenposition
- pos_fzg
- Fahrposition
- Q
- Qualität
- s
- Strecke
- s_map
- Kartenstrecke
- s_map0
- zurückgelegte
Kartenstrecke
- s_fzg
- Fahrstrecke
- s_fzg0
- zurückgelegte
Fahrstrecke
- s_loesch
- zuletzt
zurückgelegte Fahrstrecke
- S
- Steuersignal
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
