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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung mit einem Navigationssystem, mit dem ein aktueller Ort satellitenbasiert ermittelt wird und ein Navigationssystem zum Betrieb des Verfahrens.
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Stand der Technik
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Navigationssysteme basieren auf dem Empfang von Satellitensignalen, so genannte GPS-Signale, wobei ferner Navigationssysteme bekannt sind, die auf dem Empfang von Mobilfunksignalen beruhen. Im Navigationssystem kann ferner ein Speicher vorgesehen sein, in dem eine digitalisierte Straßenkarte vorhanden ist. Der Ort, an dem sich der Nutzer mit dem Navigationssystem befindet, wird bei erfolgreichem Empfang der GPS-Signale oder der Mobilfunksignale in der digitalen Straßenkarte angezeigt.
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Nachteilhafterweise kann die Positionsbestimmung auf der digitalen Straßenkarte Abweichungen aufweisen, entweder wenn die Ortungssignale nicht zuverlässig oder in hinreichender Häufigkeit empfangen werden können oder wenn Fehler im Navigationssystem, insbesondere in der digitalisierten Straßenkarte vorliegen. Zur Korrektur der fehlerhaften Positionsbestimmung sind sogenannte Map Matching-Verfahren bekannt, so dass eine Position, die wenige Meter neben einer Straße in der digitalisierten Straßenkarte gemessen wird, so korrigiert wird, dass sich das Navigationssystem und damit der Nutzer auf der Straße befindet. Das Map-Matching-Verfahren läuft dabei ohne Interaktion mit dem Nutzer ab, so dass dieser lediglich die Positionskorrektur auf einem Display des Navigationssystems erkennen kann.
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Grundsätzlich ist eine hohe Genauigkeit der Positionsbestimmung gewünscht. Die hohe Genauigkeit der Bestimmung des aktuellen Ortes ist insbesondere bei reiner Verwendung von Fahrerassistenzsystemen mit Sicherheitskomponenten wichtig, z. B. bei einer automatischen Geschwindigkeitsanpassung. Soll ferner ein genauer Ort angefahren werden, beispielsweise ein Haus an einer Straße mit einer vorgegebenen Hausnummer oder ein Parkplatz, so ist auch hier eine hohe Genauigkeit wünschenswert.
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Es sind in diesem Bereich schon verschiedene Systeme bekannt.
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So stellt die
US 2002/0113871 A1 ein System dar, bei dem Bilder, die eventuell mit einer Nachricht gekoppelt sein können, an eine zentrale Instanz übermittelt werden. Die Bilder erhalten weiterhin Metadaten aus ein Navigationssystem (Position). In der zentrale Instanz werden Bilder vom gleichen Objekt gesammelt und anderen Benutzer zur Verfügung gestellt.
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Aus der
DE 103 51 669 A1 ist ein System bekannt, bei dem ein vorher gespeichertes Bild mit einer aktuelle Aufnahme verglichen wird. Aus beiden Bilder wird ein Positionierungsabweichung berechnet. Die berechnete Abweichung wird nun verwendet um die Position des Gerätes so zu ändern, damit sich die Positionierungsabweichung verringert.
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Die
RD-506023 A stellt ein System dar, bei dem ein Kamerasystem verwendet wird, um die Positionsänderung zu ermitteln. Es stellt eine Alternative zu einem Odometer dar.
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Bei der
KR 2006077501 A wird eine Kamera verwendet, um einen Raum zu fotografieren. Hiernach werden Objekte (Schmutz) und deren Position im Bild identifiziert. Diese Positionen werden an ein Putzroboter versendet mit den Auftrag der Stelle zu säubern.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Positionsbestimmung mit einem Navigationssystem und ein Navigationssystem hierzu zu schaffen, mit dem eine Bestimmung eines aktuellen Ortes mit hoher Genauigkeit ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zur Positionsbestimmung mit einem Navigationssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der aktuelle Ort bildlich aufgenommen wird und mit zumindest einer vorabgespeicherten bildlichen Aufnahme verglichen wird, wobei eine örtliche Differenz zwischen dem bildlich aufgenommenen Ort und dem vorabgespeicherten Ort bestimmt und als Ortskorrektur genutzt wird. Mit aktuellem Ort ist insbesondere der aktuelle Standort des Navigationssystems oder eines Fahrzeugs, in dem das Navigationsgerät betrieben wird, gemeint.
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Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, zusätzlich zum empfangenen Signal des Satelliten oder über den Mobilfunk eine Ortskorrektur zur Verfügung zu stellen, die auf dem Vergleich einer bildlichen Aufnahme des aktuellen Ortes mit einer bildlichen Aufnahme beruht, wobei die bildliche Aufnahme und die genauen Positionsdaten zuvor abgespeichert wurde. Wird der satellitenbasiert bestimmte Ort vorgegeben, und wird eine bildliche Aufnahme mit einer Aufnahme des aktuellen Ortes verglichen, so kann eine Abweichung festgestellt werden, die als örtliche Differenz zwischen der bildlichen Aufnahme und dem tatsächlichen Ort bestimmt werden kann. Diese Differenz dient als Grundlage zur Ortskorrektur, wobei durch die relative Anordnung der aktuellen Aufnahme und dem vorabgespeicherten Ort sogar die Ortskorrektur in der richtigen Himmelsrichtung erfolgen kann.
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Insbesondere kann eine Datenbank vorgesehen sein, in der bildliche Aufnahmen von Orten abspeicherbar sind. Die Datenbank kann Bestandteil des Navigationssystems und/oder Bestandteil eines Fahrerinformationssystems und/oder eines Fahrerassistenzsystems sein. In der Datenbank kann eine große Anzahl von bildlichen Aufnahmen von verschiedenen Orten, insbesondere von markanten Orten wie großen Plätzen in Innenstädten, Kreuzungen, Einmündungen oder der Zusammenlauf verschiedener Straßen und dergleichen abgespeichert sein.
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Die Speicherung der bildlichen Aufnahmen wird mit der jeweiligen Ortskennung hinterlegt, so dass das Navigationssystem auf Basis des aktuell ermittelten Ortes lediglich eine begrenzte Anzahl von Bildern mit den bildlichen Aufnahmen des aktuellen Ortes vergleicht. Befindet sich ein Nutzer mit dem Navigationssystem beispielsweise auf einem großen Platz einer Innenstadt, so sind diesem großen Platz eine Anzahl von bildlichen Aufnahmen zugeordnet, die in der Datenbank abgelegt sein können. Wird nun eine bildliche Aufnahme des aktuellen Ortes vorgenommen, so kann diese bildliche Aufnahme mit den bildlichen Aufnahmen aus der Datenbank verglichen werden. Stimmt die bildliche Aufnahme des aktuellen Ortes mit der vorabgespeicherten bildlichen Aufnahme wenigstens teilweise überein, so kann eine Abweichung ermittelt werden, um die örtliche Differenz als Ortskorrektur bereitzustellen.
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Um aus der Datenbank die wenigstens eine vorabgespeicherte bildliche Aufnahme des Ortes an das Navigationssystem zu ermitteln, muss der satellitenbasiert bestimmte aktuelle Ort an die Datenbank übermittelt werden. Zur bildlichen Aufnahme des aktuellen Ortes kann ein Bilderfassungssystem vorgesehen sein, welches insbesondere als ein Kamerasystem ausgeführt ist. Mit diesem Bilderfassungssystem kann der aktuelle Ort bildlich aufgenommen werden. Das Bilderfassungssystem kann stehende Bilder, insbesondere Fotos, und/oder bewegte Bilder, insbesondere Videoaufnahmen, aufnehmen. Folglich können auch die vorabgespeicherten bildlichen Aufnahmen stehende Bilder, insbesondere Fotos und/oder bewegte Bilder, insbesondere Videoaufnahmen sein.
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Das Navigationssystem kann in einem Fahrzeug betrieben werden, insbesondere kann das Navigationssystem in der Struktur des Fahrzeugs fest installiert sein. Ferner kann das Bilderfassungssystem, insbesondere das Kamerasystem, in der Struktur des Fahrzeugs fest installiert sein.
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Bilderfassungssysteme können Bestandteil von Fahrerinformationssystemen (FIS) und/oder Fahrerassistenzsystemen (FAS) sein, welches Bilderfassungssystem zugleich zur erfindungsgemäßen Ortskorrektur der Navigation mit dem Navigationssystem dienen kann. Folglich bildet der Kern der Erfindung die Verbindung zwischen den Fahrerinformationssystemen und/oder Fahrerassistenzsystemen eines Fahrzeugs mit einer großen Datenbank von vorabgespeicherten bildlichen Aufnahmen, um bekannte Navigationssysteme weiter zu verbessern.
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Das Navigationssystem kann mit weiterem Vorteil eine digitalisierte Straßenkarte aufweisen, welche auch mittels eines Datenträgers wenigstens dem Navigationssystem verfügbar gemacht werden kann.
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Gemäß eines weiteren Vorteils der Erfindung ist die Bilddatenbank nicht notwendigerweise im Fahrzeug vorhanden, sondern es kann alternativ oder zusätzlich ein Internetzugang vorgesehen sein, wobei die vorabgespeicherten bildlichen Aufnahmen alternativ oder zusätzlich zu bildlichen Aufnahmen von Orten aus der Datenbank aus dem Internet an das Navigationssystem übermittelt werden.
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Bereits heute sind Online-Bilddaten verfügbar, beispielsweise über Google Maps/Streetview. Grundsätzlich kann nach der satellitenbasierten Ortsbestimmung die Aktivierung des Bilddownloads über den Internetzugang erfolgen, so dass ein oder mehrere Bilder oder Videos aus dem Internet heruntergeladen werden. Dies kann ohne weitere Kommunikation mit dem Nutzer erfolgen.
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Per Bildvergleich wird festgestellt, welches Bild oder welches Video die aktuelle Position des Nutzers beziehungsweise des Fahrzeugs am besten wiedergibt, so dass nachfolgend die örtliche Differenz bestimmt werden kann, um dem Navigationssystem eine Ortskorrektur zur Verfügung zu stellen. Nachdem das Fahrzeug den Ort mit dem Bildvergleich verlassen hat, kann das Bild beispielsweise in der Datenbank abgespeichert werden oder es wird wieder gelöscht.
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Im Ergebnis wird ermöglicht, dass die ermittelte örtliche Differenz zur Kalibrierung von Positionsschätzungen verwendet werden kann. Das Navigationssystem kann in einem Fahrzeug verwendet und insbesondere in einem Fahrzeug eingebaut sein, wobei das Bilderfassungssystem Bestandteil eines fahrzeuginternen Fahrerinformations- und/oder -assistenzsystem ist. Fahrerinformations- und/oder -assistenzsysteme können auf Videosensorik beruhen, wie diese beispielsweise für Einparkhilfen oder zur Verkehrszeichenerkennung bekannt sind.
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Wird beispielsweise mit Hilfe eines satellitengestützten Navigationssystems eine Position ermittelt, so wird diese an die Bilddatenbank übermittelt. Die Bilddatenbank stellt daraufhin dem Navigationssystem Bilder der näheren Umgebung zur Verfügung. Mithilfe einer Videosensorik wird die genaue Position relativ zu den Bildern in der Bilddatenbank bestimmt. Folglich können vorabgespeicherte Bilder mit einer Videoaufnahme des Bilderfassungssystems verglichen werden. Mit Hilfe der genauen Position wird darauf folgend die Differenz und die Richtungsabweichung zum relevanten Punkt, beispielsweise zur nächsten beziehungsweise zur letzten Kreuzung, in der Bilddatenbank bestimmt.
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Die Differenz zum relevanten Punkt kann als weiterer Vorteil auf die digitale Straßenkarte, die vom Fahrerinformationssystem und/oder vom Fahrerassistenzsystem verwendet wird, übertragen und abgespeichert werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner gelöst durch ein Navigationssystem zum Betrieb eines Verfahrens gemäß der vorstehenden Beschreibung.
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Bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Ausführung der Erfindung
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufes zur Positionsbestimmung mit einem Navigationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung und
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2 eine schematische Darstellung eines Navigationssystems zur Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist das Verfahren zur Positionsbestimmung mit einem Navigationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit den in 2 gezeigten Komponenten schematisch dargestellt. Im Wesentlichen ist ein Fahrzeug 2 als erster Kasten gezeigt, und eine Datenbank 3 ist als ein zweiter Kasten dargestellt. Der das Fahrzeug 2 repräsentierende erste Kasten umfasst dabei das Navigationssystem 1, wie dieses in 2 gezeigt ist. Im Folgenden werden die 1 und 2 in Zusammenschau beschrieben.
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Das Verfahren beginnt zunächst mit der Bestimmung eines aktuellen Ortes 4 mittels des Navigationssystems 1 mit einer Genauigkeit, wie diese aus dem Stand der Technik bekannt ist. Unabhängig vom erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Map-Matching-Verfahren Verwendung finden, wie dieses einleitend beschrieben ist. Die Bestimmung des aktuellen Ortes 4 kann auf einer Route erfolgen, die zwischen einem Startort und einem Zielort durch einen Nutzer gefahren wird.
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Der aktuelle Ort ist vorzugsweise ein markanter Ort mit einem Merkmal, das eine Auffälligkeit im Straßenverlauf, beispielsweise eine Kreuzung, eine Einmündung und/oder ein großer Platz, oder eine Auffälligkeit der Umgebung betrifft, beispielsweise ein besonderes Gebäude, eine Brücke oder dergleichen. Selbstverständlich sollten die markanten Orte des aktuellen Ortes 4 unbeweglich und dauerhaft sein. Die Bestimmung des aktuellen Ortes 4 kann satellitenbasiert erfolgen, indem GPS-Signale von Satelliten 6 durch das Navigationssystem 1 empfangen werden. Alternativ oder zusätzlich können Signale von Mobilfunkeinrichtungen 8 empfangen werden, auf Basis derer ebenfalls eine Ortsbestimmung möglich ist.
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Die Ermittlung des aktuellen Ortes ist mit dem Verfahrensschritt der Ermittlung 10 der GPS-Position beschrieben, so dass die Navigation mit dem Navigationssystem 1 beispielhaft auf Basis der GPS-Navigation beruht. Ist die GPS-Position des aktuellen Ortes 4 durch den Schritt 10 ermittelt, wird eine Anfrage 20 an eine Datenbank 3 gestartet.
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In der Datenbank 3 ist die Anfrage mit dem Bezugszeichen 5 beispielhaft dargestellt, und löst wiederum die Suche nach einer Position aus, dargestellt mit der Positionssuche 30. In der Datenbank 3 kann eine Vielzahl von Bildern hinterlegt sein, und im nachfolgenden Schritt der Bildersuche 40 werden lediglich ein oder mehrere Bilder herausgesucht, die zuvor mit dem aktuellen Ort 4 in Verbindung gebracht wurden. Folglich sind die in der Datenbank 3 hinterlegten Bilder, die auch Videoaufnahmen umfassen können, vorzugsweise an jeweilige Orte gebunden.
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Folgend auf den Schritt 40 der Bildersuche erfolgt nach erfolgreicher Auswahl eines oder mehrerer Bilder das Senden 50 der Bilder und der Positionsdaten (Metadaten) an das Fahrzeug 2 beziehungsweise das Navigationssystem 1. Damit ist die Datenbankaktivität mit dem Schritt 60 beendet.
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Der folgende Schritt erfolgt im Navigationssystem 1 durch den Empfang 70 der Bilder, die vorabgespeichert aus der Datenbank 3 übermittelt wurden. Anschließend erfolgt ein Bildvergleich 80 zwischen einem abgespeicherten Bild, das mit dem Schritt des Sendens 50 der Bilder aus der Datenbank 3 dem Navigationssystem 1 zur Verfügung gestellt wurde, mit einem aktuell aufgenommenen Bild.
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Das aktuell aufgenommene Bild wird über ein Bilderfassungssystem 7 dem Navigationssystem 1 zur Verfügung gestellt, wobei das Bilderfassungssystem 7 als Kamerasystem 7 ausgeführt sein kann, welches Bestandteil eines Fahrerinformationssystems und/oder eines Fahrerassistenzsystems sein kann. Nach dem Bildvergleich 80 kann eine örtliche Differenz zwischen dem abgespeicherten Bild aus der Datenbank 3 und dem durch das Kamerasystem 7 aktuell aufgenommenen Bild bestimmt werden. Diese Differenz kann in das Navigationssystem 1 eingelesen werden, so dass die dem Nutzer anzeigbare Position der Genauigkeit entsprechen kann, die dem abgespeicherten Bild in der Datenbank 3 hinterlegt ist. Diese Genauigkeit kann als eine sehr hohe Genauigkeit bezeichnet werden, die mit konventioneller Navigation, die lediglich auf GPS-Daten und/oder auf Mobilfunkdaten basiert, nicht erreicht werden kann.
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Alternativ zum Zugriff auf die Datenbank 3 kann das Navigationssystem 1 einen Internetzugang 9 umfassen. Erreicht das Navigationssystem 1 einen aktuellen Ort 4, so kann diesem aktuellen Ort 4 ein Signal hinterlegt sein, das dem Navigationssystem 1 mitteilt, dass an dieser Stelle entweder in der Datenbank 3 oder über den Internetzugang 9 Bildmaterial empfangen werden kann, um dieses im Bildvergleich 80 mit einem Bild zu vergleichen, das über das Kamerasystem 7 aufgenommen werden kann. Darauf folgend kann über den Internetzugang 9 eines oder mehrere Bilder in das Navigationssystem 1 eingelesen werden, um diese mit den aufgenommen Bildern zu vergleichen. Selbstverständlich kann die Abfrage der Bilder über die Datenbank 3 zusätzlich oder alternativ zum Empfang der Bilder über den Internetzugang 9 ausgeführt werden.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2002/0113871 A1 [0006]
- DE 10351669 A1 [0007]
- RD 506023 A [0008]
- KR 2006077501 A [0009]
