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Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Ortsbestimmung mit einem Navigationssystem gerichtet, mit dem ein aktueller Ort satellitenbasiert bestimmt und auf einer digitalen Karte aufgefunden wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Navigationssystem zum Betrieb eines solchen Verfahrens.
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Stand der Technik
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Die genaue Ortung ist eine Voraussetzung für viele Fahrerinformations- und Fahrerassistenzfunktionen, insbesondere der Navigation. Navigationssysteme verwenden zur Ortung meist satellitengestützte Ortungssysteme und fahrzeuginterne Sensorik wie zum Beispiel Drehraten- und Lenkwinkelsensoren. Zur Navigation ist es wichtig, dass das Fahrzeug auf einer digitalisierten Straße positioniert ist. Eine ungenaue Positionsbestimmung wird durch das sogenannte Map-Matching-Verfahren verbessert: Wenn eine Position wenige Meter neben einer digitalisierten Straße gemessen wird, wird die Position so korrigiert, dass diese auf der Straße angenommen und angezeigt wird.
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Neben Navigationssystemen, die auf dem Empfang von Satellitensignalen, so genannten GPS-Signalen basieren, sind ferner Navigationssysteme bekannt, die auf dem Empfang von Mobilfunksignalen basieren. Mobilfunkbasierte Navigationssysteme sind jedoch auch nicht durch eine höhere Genauigkeit der Positionsbestimmung gekennzeichnet. Die digitale Karte kann in einem Speicher im Navigationssystem abgespeichert sein, und der Ort, an dem sich der Nutzer mit dem Navigationssystem befindet, wird bei erfolgreichem Empfang der GPS-Signale und/oder der Mobilfunksignale in der digitalen Karte 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. Grundsätzlich ist jedoch eine hohe Genauigkeit der Positionsbestimmung gewünscht.
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Die hohe Genauigkeit der Bestimmung des aktuellen Ortes ist insbesondere bei einer 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, so ist auch hier eine hohe Genauigkeit wünschenswert. Insbesondere sind Kreuzungen, Spurwechselbereiche in mehrspurigen Straßen sowie weitere bekannte und damit gut identifizierbare Positionen im Straßenverkehr mit hoher Genauigkeit über das Navigationssystem anzuzeigen, damit diese Orte mit einem erhöhten Verkehrsrisiko besonders genau angezeigt werden können. Darüber hinaus ist aber die genaue Anzeige von Landmarken außerhalb des Straßenverkehrs ebenfalls 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 Ortsbestimmung mit einem Navigationssystem und ein Navigationssystem hierzu zu schaffen, mit dem eine Bestimmung eines aktuellen Ortes mit erhöhter Genauigkeit ermöglicht wird. Mit aktuellem Ort ist insbesondere ein aktueller Standort des Navigationssystems oder eines Fahrzeugs, in dem das Navigationssystem betrieben wird, gemeint.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zur Ortsbestimmung 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 auf der digitalen Karte ein identifizierbarer Ort bestimmt wird und ferner eine bildliche Aufnahme vom identifizierbaren Ort aufgenommen und mit dem identifizierbaren Ort auf der digitalen Karte verglichen wird, wobei eine örtliche Distanz zwischen dem auf der Karte bestimmten identifizierbaren Ort und dem identifizierbaren Ort der bildlichen Aufnahme bestimmt und als Ortskorrektur genutzt wird bzw. die Korrektur des systematischen Messfehlers des GPS.
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Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, zusätzlich zum empfangenen Signal der Satelliten oder über den Mobilfunk eine Ortskorrektur zur Verfügung zu stellen, die auf dem Vergleich des auf der digitalen Karte identifizierten Ortes mit einer bildlichen Aufnahme des identifizierbaren Ortes beruht. Die dabei möglicherweise auftretende örtliche Differenz zwischen dem auf der Karte bestimmten identifizierbaren Ort und dem identifizierbaren Ort der bildlichen Aufnahme ermöglicht eine Ortskorrektur, wodurch die darstellbare Genauigkeit des Navigationssystems zur Angabe der Position verbessert werden kann.
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Die Bereitstellung bildlicher Aufnahmen von identifizierbaren Orten kann kontinuierlich und ohne Interaktion mit dem Nutzer des Navigationssystems erfolgen. Vorzugsweise kann das Navigationssystem in einem Fahrzeug Verwendung finden, und das Fahrzeug passiert eine Vielzahl aufeinanderfolgender identifizierbarer Orte, die beispielsweise vorabgespeichert oder vormarkiert sein können.
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Nähert sich das Navigationssystem einem vormarkierten, identifizierbaren Ort, so kann die bildliche Aufnahme gestartet werden, um den Vergleich zur Bereitstellung einer Ortskorrektur zu ermöglichen. Bei schneller Fahrt, beispielsweise auf einer Fernstraße, kann das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls genutzt werden, beispielsweise zur Erkennung von Anschlussstellen der Autobahnen oder zur Erkennung der Position des Fahrzeugs auf einer bestimmten Fahrspur, indem beispielsweise Randbereiche der Fahrbahn bildlich aufgenommen und mit der digitalen Karte verglichen werden.
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Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch sinnvoll einsetzbar, wenn ein Fahrzeug durch eine Stadt oder über eine Landstraße bewegt wird, um Orte mit einem erhöhten Verkehrsrisiko oder Wunschorte des Nutzers mit einer erhöhten Genauigkeit anzuzeigen.
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Mit Vorteil kann ein Bilderfassungssystem, insbesondere ein Kamerasystem vorgesehen sein, mit dem der aktuelle Ort bildlich aufgenommen wird. Das Bilderfassungssystem kann Bestandteil eines Fahrerinformationssystems und/oder eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs sein. Das Navigationssystem kann in einem Fahrzeug betrieben werden, insbesondere kann das Navigationssystem in der Struktur des Fahrzeugs fest installiert sein. Ebenso kann das Bilderfassungssystem, insbesondere das Kamerasystem, in der Struktur des Fahrzeugs fest installiert sein.
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Ist das Bilderfassungssystem Bestandteil von Fahrerinformationssystemen (FIS) und/oder von Fahrerassistenzsystemen (FAS), so kann das Bilderfassungssystem sowohl als Funktionskomponente des FIS und/oder des FAS genutzt werden, und zugleich kann es zur erfindungsgemäßen Ortskorrektur der Navigation mit dem Navigationssystem dienen.
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Folglich bildet der Kern der Erfindung die Verbindung zwischen den Fahrerinformationssystemen und/oder Fahrerassistenzsystemen eines Fahrzeugs, und die erfindungsgemäße Navigation kann wiederum das Fahrerinformationssystem (FIS) und/oder das Fahrerassistenzsystem (FAS) unterstützen, da für diese Systeme die absolute Position des Fahrzeugs in der Umgebung eines identifizierbaren Ortes hoch relevant ist. Solange der Empfang der Navigationssignale vorherrscht, sind die Korrekturdaten grundsätzlich immer und überall verfügbar. Ferner werden keine weiteren kostenpflichtigen Korrekturdaten benötigt.
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Erfindungswesentlich ist daher die Verbindung eines GPS-Systems mit einer Videosensorik und mit einer digitalen Straßenkarte. Die Videosensorik liefert eine Beziehung zwischen der digitalen Straßenkarte und der realen Welt, die die Position wiedergibt. Auch das Navigationssystem liefert eine Beziehung zwischen der digitalen Straßenkarte und der realen Welt in Form der ungefähren Position. Indem nun diese beiden Beziehungen kombiniert werden, kann der systematische Messfehler von GPS-Systemen durch ein selbstberechnetes Korrektursignal aufgehoben werden.
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Der identifizierbare Ort kann mit Vorteil eine Verkehrseinrichtung sein und insbesondere eine Kreuzung, eine Einmündung, eine Auffahrt, eine Abfahrt, eine Weggabelung und/oder eine sonstige bauliche Einrichtung aufweisen. Der oder die identifizierbaren Orte können in der digitalen Karte abgespeichert sein, sodass immer dann, wenn das Navigationssystem über die Satellitennavigation oder die Mobilfunknavigation auf einen identifizierbaren Ort stößt, das erfindungsgemäße Verfahren in Gang gesetzt wird. Optional kann der Nutzer über den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens und über die Ortskorrektur durch das Navigationssystem über ein Anzeigemittel im Navigationssystem informiert werden.
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Mit weiterem Vorteil kann die digitale Karte auf einem Datenträger, insbesondere auf einem Datenträger des Navigationssystems abgespeichert sein.
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Vorzugsweise kann die ermittelte örtliche Differenz zur Kalibrierung von Positionsschätzungen verwendet werden. Insbesondere kann durch die ermittelte örtliche Differenz ein Korrektursignal generiert werden, und wobei basierend auf dem Korrektursignal dem Nutzer die korrekte Position auf einem Anzeigemittel angezeigt wird.
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Die vorliegende Erfindung bietet eine Kombination der bekannten Navigation mit einem Navigationssystem einerseits und Fahrerinformationssystemen und Fahrerassistenzsystemen andererseits. Fahrerinformations-/und -assistenzsysteme dienen zum Beispiel als Einparkhilfen, sodass zunächst das Navigationssystem mit Hilfe der satellitenbasierten oder der mobilfunkbasierten Navigation einen ungefähren Ort anfährt. Wünscht der Fahrer, sein Fahrzeug zu parken, kann ein Parkbereich mit einer Vielzahl von Parkplätzen als identifizierbarer Ort in der digitalen Karte vorabgespeichert sein. Erhält das Navigationssystem vom Fahrer die Eingabe, das Fahrzeug zu parken, so wird die Navigation von der Makronavigation, nämlich das Anfahren des ungefähren Ortes aus der Ferne, zur Mikronavigation, sodass im Übergang von der Makronavigation zur Mikronavigation das Bilderfassungssystem eingeschaltet wird. Darauffolgend wird der auf der digitalen Karte identifizierbare Ort, nämlich der Parkbereich, bestimmt, und es wird eine bildliche Aufnahme mit dem Bilderfassungssystem vom identifizierbaren Ort aufgenommen und mit dem identifizierbaren Ort auf der Karte verglichen.
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Liegt eine örtliche Differenz zwischen dem GPS-Signal beziehungsweise dem Mobilfunksignal und dem tatsächlich aufgenommenen identifizierbaren Ort vor, so wird die Ortskorrektur vorgenommen. Anschließend wird die Mikronavigation fortgeführt und das Fahrerassistenzsystem kann basierend auf der Verwendung des Bilderfassungssystems das Fahrzeug auf einen Parkplatz, insbesondere in eine Parklücke, navigieren. Folglich ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur eine einfache Ortskorrektur eines GPS-Signals oder eines Mobilfunksignals möglich, sondern es ist ein nahtloser Übergang von einer Makronavigation (konventionelles Navigationssystem mit Führung der Wegstrecke) zu einer Mikronavigation möglich, wobei die Mikronavigation vorzugsweise dann beginnt, wenn die Ortskorrektur auf der digitalen Karte erfolgt ist.
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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 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 Verfahrensablaufs zur Navigation mit einem Navigationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung und
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2 eine schematische Ansicht eines Navigationssystems zur Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist das Verfahren zur Navigation mit einem Navigationssystem 1 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Neben dem schematisch dargestellten Navigationssystem 1 sind ferner eine GPS-Empfangsseinrichtung 2 und ein Bilderfassungssystem 3 in Form eines Kastens schematisch dargestellt. Das Navigationssystem 1, die GPS-Empfangseinrichtung 2 sowie das Bilderfassungssystem 3 sind als Bestandteil eines Fahrzeugs 4 beziehungsweise in der Struktur des Fahrzeugs 4 integriert ausgeführt.
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Das Verfahren beginnt (angedeutet mit 5) zunächst mit der Bestimmung eines aktuellen Ortes mittels der GPS-Empfangseinrichtung 2. Alternativ oder zusätzlich kann die Bestimmung des aktuellen Ortes mittels einer Mobilfunkeinrichtung empfangen werden, auf Basis derer ebenfalls eine Ortsbestimmung möglich ist. Die Bestimmung des aktuellen Ortes kann auf einer Route erfolgen, die zwischen einem Startort und einem Zielort durch einen Nutzer gefahren wird. Der aktuelle Ort ist vorzugsweise ein identifizierbarer 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 identifizierbaren Orte des aktuellen Ortes unbeweglich und dauerhaft sein.
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Die Ermittlung des aktuellen Ortes ist mit dem Verfahrensschritt der Ermittlung 6 der GPS-Position beschrieben, und die erzielbare Genauigkeit durch die einfache Bestimmung des aktuellen Ortes durch die Ermittlung 6 der GPS-Position beträgt etwa 4 bis 9 Meter. Nach der Ermittlung 6 der GPS-Position kann in der GPS-Empfangseinrichtung 2 eine Korrektur 7 der aktuellen Position erfolgen, beispielsweise durch ein Map-Matching-Verfahren.
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Nach Erhalt der möglichen Genauigkeit durch die einfache GPS-Empfangseinrichtung 2 wird an das Navigationssystem 1 die aktuelle Position in einem Schritt zur Übersendung 8 der Position bereitgestellt. Die Übersendung 8 der Position kann durch einen Rückkoppelschritt 9 ferner wieder dem Schritt der Ermittlung 6 der GPS-Position übermittelt werden. Damit entsteht eine Schleife zur kontinuierlichen Bestimmung des aktuellen Ortes mit erhöhter Genauigkeit.
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Nach Empfang der aktuellen Position durch die Übersendung 8 der Position an das Navigationssystem 1 startet (angedeutet bei 5') im Navigationssystem 1 der Schritt der Bestimmung des aktuellen Ortes durch den Schritt der Positionsermittlung 10. Die Positionsermittlung 10 kann in der Nähe eines Merkmals im Straßenverlauf oder in der Umgebung positioniert sein, woraufhin eine Initialisierung 11 einer Positionskorrektur anhand des Merkmals erfolgt. Auch durch die Initialisierung der Positionskorrektur 11 kann mittels eines weiteren Rückkoppelschrittes 12 die initialisierte Positionskorrektur wieder an den Schritt der Positionsermittlung 10 rückgekoppelt werden.
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Das Fahrzeug 4 verfügt ferner über ein Bilderfassungssystem 3, welches Bestandteil eines Fahrerinformationssystems und/oder eines Fahrerassistenzsystems ist. Das Bilderfassungssystem 3 kann als Kamerasystem ausgebildet sein, mit dem ein identifizierbarer Ort des Straßenverlaufs oder der Umgebung fotografisch aufgenommen oder gefilmt werden kann.
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Damit kann in einem Schritt der Bestimmung 13 der örtlichen Differenz zwischen dem durch das Navigationssystem 1 und dem Schritt der Initialisierung der Positionskorrektur 11 bereitgestellten Position und der tatsächlichen Position ein Korrektursignal bereitgestellt werden. Im letzten Schritt wird dieses Korrektursignal für einen Schritt der Neubestimmung 14 der Position genutzt.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung das Navigationssystem 1 mit einem Anzeigemittel 15, das als HMI (Human Machine Interface) ausgeführt ist. Das Navigationssystem 1 kann in der Struktur des Fahrzeugs integriert sein, wobei die GPS-Empfangseinrichtung 2 ebenfalls in die Struktur des Fahrzeugs integriert sein kann. Mit der GPS-Empfangsseinrichtung 2 können Signale von einem GPS-Satelliten 16 empfangen werden, sodass gemäß dem Stand der Technik ein aktueller Ort bestimmt werden kann, wobei die Bestimmung eine Genauigkeit von ca. 4 bis 9 Metern beträgt. Alternativ zum Empfang von GPS-Signalen mittels eines GPS-Satelliten 16 kann eine Mobilfunkeinrichtung 17 vorgesehen sein, sodass basierend auf dem Empfang von Mobilfunksignalen ebenfalls eine Positionsbestimmung möglich ist.
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Weiterhin ist ein Bilderfassungssystem 3 in Form eines Kamerasystems gezeigt, das Bestandteil eines Fahrerinformationssystems und/oder eines Fahrerassistenzsystems sein kann. Mittels des Bilderfassungssystems 3 können identifizierbare Orte in der Umgebung des aktuellen Ortes bildlich erfasst werden, und die Bildaufnahme wird dem Navigationssystem 1 zur Verfügung gestellt. Daraufhin erfolgt die Bestimmung 13 der örtlichen Differenz (siehe 1), wobei die Differenz bestimmt wird zwischen dem aktuell bestimmten Ort basierend auf dem GPS-Signal und dem bildlich aufgenommenen Ort.
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Mit dem Bilderfassungssystem 3 können sowohl Entfernungen als auch Richtungen bestimmt werden. Befindet sich beispielsweise das Fahrzeug 4 in der Innenstadt, so folgen im Straßenverlauf mehrere Einmündungen, Kreuzungen, Überquerungen, Straßenzusammenführungen und dergleichen aufeinander. Diese identifizierbaren Orte können mit dem Bilderfassungssystem 3 fotografiert und/oder gefilmt werden, sodass nachfolgend der Vergleich mit der Position des GPS-Signals erfolgt. Gibt das GPS-Signal vor, dass sich das Fahrzeug beispielsweise 100 Meter vor der Kreuzung befindet, filmt jedoch das Bilderfassungssystem die Kreuzung in einer Entfernung von 40 Metern, so kann eine Ortskorrektur um 60 Meter erfolgen.
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Die vorliegende 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 konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Insbesondere bietet die Erfindung den Vorteil, dass eine Makronavigation, nämlich die unkorrigierte Navigation mittels der GPS-Empfangseinrichtung 2 oder mittels Datenempfang durch die Mobilfunkeinrichtung 17 barrierefrei in eine Mikronavigation überführt werden kann, nämlich das Navigieren des Fahrzeugs mittels des Fahrerinformationssystems und/oder des Fahrerassistenzsystems. Sobald das Bilderfassungssystem 3 die aktuelle Position bildlich erfasst und die Korrektur an das Navigationssystem 1 erfolgt, kann mit hinreichender Genauigkeit das Fahrzeug 4 beispielsweise in einer Parklücke abgestellt werden, und dabei bis zum Erreichen der endgültigen Parkposition durch das Fahrerassistenzsystem unterstützt werden. Auf dem Anzeigemittel 15 kann in der Phase der Makronavigation der Straßenverlauf einer digitalisierten Straßenkarte, die im Navigationssystem 1 eingespeichert sein kann, angezeigt werden. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren erst unterhalb einer maximalen Geschwindigkeit einsetzen, und wenn sich das Fahrzeug dem Zielort nähert, etwa einem Parkplatz, so kann der Fahrer des Fahrzeugs den Parkplatz bereits erkennen. Damit kann die Anzeige im Anzeigemittel 15 auf die Anzeige der Einparkhilfe umspringen, wobei bereits die Ortskorrektur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Hintergrund abgelaufen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2002/0113871 A1 [0007]
- DE 10351669 A1 [0008]
- KR 2006077501 A [0010]
