DE102011084553A1

DE102011084553A1 - Method for determining position of device axle of portable apparatus e.g. smartphone, in vehicle, involves determining inclination angle of device axle based on comparison between measured acceleration of vehicle and acceleration of device

Info

Publication number: DE102011084553A1
Application number: DE102011084553A
Authority: DE
Inventors: Werner Poechmueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2013-04-18
Also published as: CN103047955B; FR2981447A1; FR2981447B1; CN103047955A; ITMI20121645A1

Abstract

The method involves moving a vehicle (1) on a travel path with acceleration along an axle of the vehicle, and determining a valve for the acceleration of the vehicle along the axle. Acceleration of a portable device (2) is measured along a device axle, and an inclination angle of the device axle with respect to the axle of the vehicle is determined based on comparison between the measured acceleration of the vehicle and the determined acceleration of the device. Speed of the vehicle on the travel path is determined, and the travel path is determined by a global positioning system. Independent claims are also included for the following: (1) a computing unit for a vehicle (2) a computer program product with program code units for executing a method for determining position of a device axle of a portable apparatus with respect to an axle of a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Lage eines tragbaren Gerätes gemäß Patentanspruch 1 und eine Recheneinheit für ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 12. The invention relates to a method for determining a position of a portable device according to claim 1 and a computing unit for a vehicle according to claim 12.

Stand der TechnikState of the art

Aus WO 00/2002018873 A2 ist ein Verfahren zur Kalibrierung von Sensoren eines Navigationssystems mithilfe von GPS-Daten bekannt. Out WO 00/2002018873 A2 is a method for calibrating sensors of a navigation system using GPS data known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfaches und sicheres Verfahren zur Ermittlung einer Lage einer Geräteachse eines in einem Fahrzeug montierten tragbaren Gerätes vorzunehmen.The object of the invention is to carry out a simple and reliable method for determining a position of a device axis of a vehicle-mounted portable device.

Weiterhin beruht die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Nutzung von Daten eines in einem Fahrzeug montierten Gerätes bereitzustellen.Furthermore, the object of the invention is to provide an improved use of data of a device mounted in a vehicle.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und durch die Recheneinheit gemäß Patentanspruch 13 und durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15 gelöst. The object of the invention is achieved by the method according to claim 1 and by the computing unit according to claim 13 and by a computer program product according to claim 15.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine relative Lage eines tragbaren, im Fahrzeug montierten Gerätes auf einfache Weise bestimmt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das Fahrzeug auf einer Bewegungsbahn bewegt wird, dass abhängig von der Bewegungsbahn eine Beschleunigung des Fahrzeuges ermittelt wird, dass während der Bewegungsbahn eine Beschleunigung des Gerätes entlang einer Geräteachse gemessen wird und dass aus dem Vergleich zwischen der gemessenen Beschleunigung und der ermittelten Beschleunigung ein Neigungswinkel der Geräteachse im Vergleich zur Achse des Fahrzeugs ermittelt wird. An advantage of the method according to the invention is that a relative position of a portable, vehicle-mounted device is determined in a simple manner. This is achieved by moving the vehicle on a trajectory, determining, depending on the trajectory, an acceleration of the vehicle, measuring an acceleration of the device along a device axis during the trajectory, and comparing the measured acceleration with the trajectory determined acceleration is a tilt angle of the device axis compared to the axis of the vehicle is determined.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Bewegungsbahn in Form einer Kurvenfahrt des Fahrzeuges ausgeführt, wobei ein Radius für die Bewegungsbahn des Fahrzeuges und eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges auf der Bewegungsbahn bestimmt werden. Aus dem Kurvenradius und der Geschwindigkeit wird eine entlang der Achse des Fahrzeuges zu erwartende Beschleunigung berechnet. Durch die Kurvenfahrt kann auf einfache Weise eine Beschleunigung auf das Fahrzeug und damit auch auf das im Fahrzeug montierte Gerät ausgeübt werden. Zudem kann durch die Bestimmung des Kurvenradius und die Bestimmung der Geschwindigkeit auf einfache Weise eine auf das Gerät wirkende Beschleunigung berechnet werden.In a further embodiment, the trajectory is performed in the form of a cornering of the vehicle, wherein a radius for the trajectory of the vehicle and a speed of the vehicle are determined on the trajectory. From the radius of curvature and the speed an acceleration along the axis of the vehicle is calculated. By turning an acceleration on the vehicle and thus also on the vehicle-mounted device can be exercised in a simple manner. In addition, by determining the radius of curvature and the determination of the speed can be calculated in an easy way acting on the device acceleration.

In einer weiteren Ausführungsform besteht die Bewegungsbahn in einer Beschleunigung oder einer Bremsung des Fahrzeuges in der Bewegungsrichtung. Somit kann auch diese Bewegungsbahn zum Ermitteln der relativen Ausrichtung des Gerätes im Fahrzeug verwendet werden.In a further embodiment, the movement path consists in an acceleration or a braking of the vehicle in the direction of movement. Thus, this trajectory can be used to determine the relative orientation of the device in the vehicle.

Vorzugsweise wird die relative Ausrichtung des Gerätes in Bezug auf zwei Geräteachse durchgeführt. Vorzugsweise können auch für drei senkrecht aufeinander stehende Geräteachsen Abweichungen zu den jeweiligen Achsen des Fahrzeuges ermittelt werden. Damit kann eine präzise Festlegung der relativen Position des Gerätes in Bezug auf ein Koordinatensystem des Fahrzeugs durchgeführt werden.Preferably, the relative orientation of the device is performed with respect to two device axes. Preferably, deviations from the respective axes of the vehicle can also be determined for three device axes which are perpendicular to one another. Thus, a precise determination of the relative position of the device with respect to a coordinate system of the vehicle can be performed.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Neigungswinkel für die Geräteachse mehrmals ermittelt und insbesondere ein Mittelwert berechnet. Damit kann eine präzise Berechnung des Neigungswinkels durchgeführt werden. Bei der Ermittlung des Mittelwertes kann beispielsweise ein arithmetisches Mittel oder ein parametrisches Modell wie z. B. ein Kalmanfilter verwendet werden.In a further embodiment, the angle of inclination for the device axis is determined several times and, in particular, an average value is calculated. This allows a precise calculation of the inclination angle can be performed. In determining the mean value, for example, an arithmetic mean or a parametric model such. B. a Kalman filter can be used.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Neigungswinkel der Geräteachse dem Fahrer zur Kenntnis gebracht. Somit hat der Fahrer die Möglichkeit, das tragbare Gerät in der Ausrichtung relativ zum Fahrzeug zu verändern, um eine bessere Position für das tragbare Gerät festzulegen. In a further embodiment, the inclination angle of the device axis is brought to the attention of the driver. Thus, the driver has the opportunity to change the portable device in the orientation relative to the vehicle to establish a better position for the portable device.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Neigungswinkel der Geräteachse bei der Verwendung von Daten des Gerätes durch die Recheneinheit des Fahrzeugs oder die Recheneinheit des Geräts berücksichtigt. Beispielsweise kann der Neigungswinkel für eine Auswertung eines Videobildes verwendet werden, das vom Gerät erfasst wurde. Beispielsweise kann abhängig vom Neigungswinkel ein bestimmter Ausschnitt des Bildes für eine Auswertung verwendet werden. Wird beispielsweise mit dem Fahrzeug eine Straße befahren, so kann es für die optische Erkennung eines Verkehrszeichens ausreichen, ein rechtes oberes Viertel des Bildes auszuwerten, wenn das Gerät eine entsprechende Position in Bezug auf den Fahrbahnrand aufweist. Somit kann Rechenzeit und die erforderliche Rechenleistung reduziert werden. Die Auswertung von Bildern für die Erkennung von Objekten wie beispielsweise Verkehrszeichen oder Fußgängern ist sehr rechenaufwändig. Durch die Begrenzung des zu überprüfenden Bildausschnittes kann eine deutliche Stromeinsparung und eine deutliche Beschleunigung zur Erkennung eines Objektes erreicht werden. In a further embodiment, the inclination angle of the device axis is taken into account when using data of the device by the computing unit of the vehicle or the computing unit of the device. For example, the tilt angle can be used for an evaluation of a video image captured by the device. For example, depending on the angle of inclination, a specific section of the image can be used for an evaluation. If, for example, a road is traveled by the vehicle, it may be sufficient for the optical recognition of a traffic sign to evaluate a right upper quarter of the image if the device has a corresponding position relative to the roadway edge. Thus, computing time and the required computing power can be reduced. The evaluation of images for the detection of objects such as traffic signs or pedestrians is very computationally demanding. By limiting the image section to be checked, a significant power saving and a significant acceleration for detecting an object can be achieved.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Neigungswinkel des Gerätes dazu verwendet, um eine Bewegung eines Objektes, insbesondere eines Verkehrszeichens in aufeinander folgenden Bildern des Gerätes zu modellieren. Damit können die für die Auswertung interessanten Bildausschnitte innerhalb des Bildes für aufeinander folgende Bilder mitbewegt werden. Somit wird eine weitere Reduzierung der Rechenzeit und der Rechenleistung und damit des Stromverbrauches erreicht.In a further embodiment, the inclination angle of the device is used to model a movement of an object, in particular a traffic sign in successive images of the device. Thus, the image sections that are of interest for the evaluation can be moved within the image for successive images. Thus, a further reduction of the computing time and the computing power and thus the power consumption is achieved.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Neigungswinkel des Geräts dazu verwendet, um die Vermessung der Fahrzeugposition mit Hilfe eines vom Gerät aufgenommenen Bildes relativ zu einer Umgebung, insbesondere zu einer Fahrspur einer Straße durchzuführen. Damit kann die Position des Fahrzeugs zu seiner Umgebung vermessen und diese Information zur Darstellung von Fahrerassistenzfunktionen verwendet werden.In a further embodiment, the angle of inclination of the device is used to perform the measurement of the vehicle position by means of an image taken by the device relative to an environment, in particular to a traffic lane of a road. Thus, the position of the vehicle can be measured to its surroundings and this information can be used to display driver assistance functions.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einem tragbaren Gerät, das im Fahrzeug montiert ist, 1 a schematic representation of a vehicle with a portable device that is mounted in the vehicle,

2 einen schematischen Programmablauf zur Durchführung des Verfahrens, 2 a schematic program sequence for carrying out the method,

3 einen schematischen Programmablauf zur Berücksichtigung der Winkelstellung des Geräts, 3 a schematic program sequence for the consideration of the angular position of the device,

4 ein Beispiel für die Festlegung eines Bildabschnittes in Abhängigkeit vom Neigungswinkel, 4 an example of the definition of an image section as a function of the angle of inclination,

5 ein Bild mit einem verschobenen Bildausschnitt für die Auswertung, 5 an image with a shifted image section for the evaluation,

6 eine Darstellung des Geräts 2 und 6 a representation of the device 2 and

7 zeigt das Gerät 2 mit seinem lokalen Koordinatensystem 10 innerhalb des Fahrzeugs mit Koordinatensystem 9 aus 1. 7 shows the device 2 with its local coordinate system 10 inside the vehicle with coordinate system 9 out 1 ,

1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug 1 aus der Sicht eines Fahrers mit einem Blick durch eine Frontscheibe des Fahrzeuges. Das Fahrzeug 1 weist ein Gerät 2 auf, das tragbar ausgebildet ist und im Fahrzeug befestigt ist. Das Gerät 2 ist über ein Datenverbindung mit einer Recheneinheit 3 des Fahrzeugs 1 verbunden. Die Recheneinheit 3 steht zudem mit einem Datenspeicher 4, einer Anzeige 5 und Sensoren 6 in Verbindung. Das Gerät 2 ist beispielsweise mithilfe eines Saugnapfes 7 an der Frontscheibe 8 des Fahrzeugs 1 befestigt. 1 shows a schematic representation of a vehicle 1 from the perspective of a driver with a view through a windshield of the vehicle. The vehicle 1 has a device 2 on, which is portable and is mounted in the vehicle. The device 2 is via a data connection with a computing unit 3 of the vehicle 1 connected. The arithmetic unit 3 is also available with a data memory 4 , an ad 5 and sensors 6 in connection. The device 2 is for example using a suction cup 7 on the windscreen 8th of the vehicle 1 attached.

Das Fahrzeug 1 weist ein Koordinatensystem 9 mit einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse auf. Die X-, Y-, Z-Achsen stehen jeweils senkrecht aufeinander. Die Z-Achse entspricht einer Längsachse des Fahrzeuges. Die Y-Achse entspricht einer Höhenachse des Fahrzeuges und die X-Achse entspricht einer Querachse des Fahrzeuges. In analoger Weise weist das portable Gerät 2 ein zweites Koordinatensystem 10 mit einer X-Achse, einer Z-Achse und einer Y-Achse auf. Die drei Achsen des zweiten Koordinatensystems des Gerätes 2 sind ebenfalls jeweils senkrecht aufeinander angeordnet. Das tragbare Gerät 2 weist eine zweite Recheneinheit 11, zweite Sensoren 12, eine Kamera 13, einen Bildschirm 14 und weitere Ein-/Ausgabemittel auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gerät 2 in Form eines Mobiltelefons, insbesondere eines Smart Phones ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann das Gerät auch als Navigationsgerät, Kommunikationsgerät, als Kamera oder als Computer ausgebildet sein. Das Gerät 2 steht über eine Datenverbindung 15 mit der Recheneinheit 3 in Verbindung. Die Datenverbindung kann über ein Kabel oder über eine kabellose Verbindung wie z. B. Blue Tooth erfolgen. The vehicle 1 has a coordinate system 9 with an X-axis, a Y-axis and a Z-axis. The X, Y, Z axes are perpendicular to each other. The Z-axis corresponds to a longitudinal axis of the vehicle. The Y-axis corresponds to a height axis of the vehicle and the X-axis corresponds to a transverse axis of the vehicle. Analogously, the portable device 2 a second coordinate system 10 with an X-axis, a Z-axis and a Y-axis. The three axes of the second coordinate system of the device 2 are also each arranged perpendicular to each other. The portable device 2 has a second arithmetic unit 11 , second sensors 12 , a camera 13 , a screen 14 and further input / output means. In the illustrated embodiment, the device 2 in the form of a mobile telephone, in particular a smart phone. Depending on the selected embodiment, the device may also be designed as a navigation device, communication device, as a camera or as a computer. The device 2 is over a data connection 15 with the arithmetic unit 3 in connection. The data connection can be via a cable or via a wireless connection such. B. Blue tooth done.

Das Fahrzeug 1 verfügt vorzugsweise über ein Navigationssystem 16, das mit der Recheneinheit 2 in Verbindung steht. Weiterhin verfügt das Fahrzeug 1 beispielsweise über Fahrassistenzsysteme 17, die beispielsweise auf Daten des Gerätes 2 zugreifen.The vehicle 1 preferably has a navigation system 16 that with the arithmetic unit 2 communicates. Furthermore, the vehicle has 1 for example via driver assistance systems 17 for example, on data of the device 2 access.

Für eine Verbesserung der Verwertung oder Auswertung der Daten, die vom Gerät 2 erfasst und/oder an die Recheneinheit 3 geliefert werden, ist eine Kenntnis der Ausrichtung des Gerätes 2 in Bezug auf wenigstens eine Achse des Koordinatensystems 9 des Fahrzeugs vorteilhaft. Beispielsweise kann das Gerät 2 über die Sensoren 12 und/oder über die Kamera 13 Daten von der Umgebung, insbesondere Bilder erfassen und diese an die Recheneinheit 3 weiterleiten. Die Recheneinheit 3 kann die Daten und/oder die Bilder für die Führung des Fahrzeuges, insbesondere für die Berücksichtigung im Navigationssystem und/oder für die Berücksichtigung bei einem Fahrassistenzsystem verwenden. Für eine präzise oder vereinfachte und verbesserte Verwendung der Daten und/oder Bilder ist es vorteilhaft, die genaue Einbaulage, d. h., die Lage des Koordinatensystems 10 des Gerätes 2 in Bezug auf das Koordinatensystem 9 des Fahrzeuges 1 zu kennen. To improve the recovery or evaluation of data by the device 2 detected and / or to the arithmetic unit 3 supplied is a knowledge of the orientation of the device 2 with respect to at least one axis of the coordinate system 9 the vehicle advantageous. For example, the device may 2 over the sensors 12 and / or the camera 13 Data from the environment, especially capture images and this to the computing unit 3 hand off. The arithmetic unit 3 can use the data and / or the images for the guidance of the vehicle, in particular for the consideration in the navigation system and / or for the consideration in a driver assistance system. For a precise or simplified and improved use of the data and / or images, it is advantageous, the exact mounting position, ie, the position of the coordinate system 10 of the device 2 in terms of the coordinate system 9 of the vehicle 1 to know.

2 zeigt einen schematischen Programmablauf, mit dem anhand eines einfachen Verfahrens wenigstens ein Winkel einer Geräteachse des Koordinatensystems 10 des Geräts 2 in Bezug auf eine entsprechende Achse des Koordinatensystems 9 des Fahrzeuges 1 ermittelt werden kann. Bei Programmpunkt 100 wird das Fahrzeug auf einer Bewegungsbahn mit einer Beschleunigung entlang wenigstens einer Achse des Fahrzeugs bewegt. Die Bewegungsbahn kann beispielsweise in einer Kurvenfahrt, in einer Beschleunigung oder in einem Abbremsvorgang des Fahrzeuges liegen. 2 shows a schematic program flow, with the aid of a simple method at least one angle of a device axis of the coordinate system 10 of the device 2 with respect to a corresponding axis of the coordinate system 9 of the vehicle 1 can be determined. At program point 100 the vehicle is on one Movement path is moved with an acceleration along at least one axis of the vehicle. The trajectory can be, for example, in a cornering, in an acceleration or in a deceleration of the vehicle.

Bei einem folgenden Programmpunkt 110 ermittelt die Recheneinheit 3 die während der Bewegungsbahn auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigung. Dazu kann beispielsweise die Beschleunigung direkt über entsprechende Beschleunigungssensoren des Fahrzeuges gemessen werden. Zudem kann beispielsweise mithilfe eines GPS-Systems die Bewegungsbahn (Ortspositionen, Geschwindigkeit) des Fahrzeuges erfasst werden. Das GPS-System kann im Navigationsgerät 16 integriert oder als eigenes System ausgebildet sein. Zudem kann die Geschwindigkeit des Fahrzeuges anhand eines Tachometersignals oder mithilfe des GPS-Systems ermittelt werden. Weiterhin kann aus der Bewegungsbahn ein Radius für eine Kurvenfahrt ermittelt werden. Unter Verwendung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges kann die auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigung berechnet werden. Die Beschleunigung wird dabei wenigstens in Bezug auf eine Achse des Koordinatensystems 9 des Fahrzeuges 1 oder vorzugsweise in Bezug auf mehrere, insbesondere alle drei Achsen des Koordinatensystems des Fahrzeugs 1 ermittelt. Die Ermittelung der aus der GPS-basierenden Bewegungsbahn erwarteten Querbeschleunigung entlang der x-Achse des Fahrzeugs 1 kann z.B. mit der Formel

estimmt werden. Dabei bezeichnet v_z die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (entlang der z-Achse des Koordinatensystems 9) und R den Radius einer Kurve, der mittels der Bewegungsbahn bestimmt wird. Aufgrund von Meßungenauigkeiten und äußeren Fehlereinflüssen auf das GPS-System (z.B. Mehrwegeempfang durch Reflektion der Satellitensignale an Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs) ist die erwartete Querbeschleunigung α_{x erwartet} Fehlereinflüssen unterworfen. Die Genauigkeit für eine bestimmte Kurve kann jedoch erhöht werden, indem viele Messungen durch ein oder mehrere Fahrzeuge an einer Ortsposition durchgeführt und diese Werte z.B. gemittelt werden.At a following program point 110 determines the arithmetic unit 3 the acceleration acting on the vehicle during the trajectory. For this purpose, for example, the acceleration can be measured directly via corresponding acceleration sensors of the vehicle. In addition, the trajectory (location, speed) of the vehicle can be recorded using a GPS system, for example. The GPS system can be in the navigation device 16 integrated or designed as a separate system. In addition, the speed of the vehicle can be determined from a tachometer signal or from the GPS system. Furthermore, from the trajectory a radius for cornering can be determined. Using the speed of the vehicle, the acceleration acting on the vehicle can be calculated. The acceleration is at least with respect to an axis of the coordinate system 9 of the vehicle 1 or preferably in relation to several, in particular all three axes of the coordinate system of the vehicle 1 determined. The determination of the GPS-based trajectory expected lateral acceleration along the x-axis of the vehicle 1 can eg with the formula

be determined. Here v _z denotes the longitudinal velocity of the vehicle (along the z-axis of the coordinate system 9 and R is the radius of a curve determined by the trajectory. Due to measurement inaccuracies and external error influences on the GPS system (eg multipath reception by reflection of the satellite signals on objects in the vicinity of the vehicle), the expected lateral acceleration α _{x expected is} subject to error influences. However, the accuracy for a particular curve may be increased by taking many measurements by one or more vehicles at a location position and, for example, averaging these values.

Analog können eine erwartete Beschleunigung α_{y erwartet} und α_{z erwartet} entlang der anderen Fahrzeugachsen y, z ermittelt werden.Analogously, an expected acceleration α _{y can be expected} and α _{z expected} along the other vehicle axes y, z can be determined.

Anschließend wird bei Programmpunkt 120 vom Gerät 2 mithilfe eines Beschleunigungssensors 12 eine während der Bewegungsbahn auf das Gerät 2 einwirkende Beschleunigung α_gemessen in Richtung mindestens einer der drei Achsen des zweiten Koordinatensystems 10 des Gerätes 2, vorzugsweise in zwei Achsen, insbesondere in drei Achsen des Koordinatensystems des Gerätes 2 gemessen (α_{x gemessen}, α_{y gemessen}, α_{z gemessen}). Dazu weist das Gerät 2 einen entsprechenden in ein, zwei oder drei Achsen des Koordinatensystems 10 des Gerätes 2 empfindlichen Beschleunigungssensor auf. Subsequently, at program point 120 from the device 2 using an acceleration sensor 12 one during the trajectory on the device 2 acting acceleration α _measured in the direction of at least one of the three axes of the second coordinate system 10 of the device 2 , preferably in two axes, in particular in three axes of the coordinate system of the device 2 measured (α _{x measured} , α _{y measured} , α _{z measured} ). This is indicated by the device 2 a corresponding one, two or three axes of the coordinate system 10 of the device 2 sensitive acceleration sensor on.

Bei einem folgenden Programmpunkt 130 werden die vom Gerät 2 gemessenen Werte für die Beschleunigung an die Recheneinheit 3 übermittelt. Die Recheneinheit 3 vergleicht die vom Gerät 2 gemessenen Werte α_gemessen mit denen von der Recheneinheit 3 ermittelten oder gemessenen Werte α_erwartet für die Beschleunigung und berechnet daraus eine Winkelabweichung wenigstens einer Achse, vorzugsweise aller drei Achsen des Koordinatensystems 10 des Geräts 2 im Vergleich zum Koordinatensystem 9 des Fahrzeuges 1. At a following program point 130 Be the of the device 2 measured values for the acceleration to the arithmetic unit 3 transmitted. The arithmetic unit 3 compares those from the device 2 measured values α _measured with those of the arithmetic unit 3 determined or measured values α _expected for the acceleration and calculates therefrom an angular deviation of at least one axis, preferably all three axes of the coordinate system 10 of the device 2 in comparison to the coordinate system 9 of the vehicle 1 ,

Die Ermittlung kann z.B. durch Einsatz trigonometrischer Funktionen erfolgen. 7 zeigt das Gerät 2 mit seinem lokalen Koordinatensystem 10 innerhalb des Fahrzeugs mit Koordinatensystem 9 aus 1. Das Gerät 2 ist dabei um den Winkel α entlang der z-Achse nach links verdreht. Die Ausrichtung der z-Achsen der Koordinatensysteme 9 und 10 stimmen in diesem Beispiel somit überein, nicht aber die Ausrichtung der anderen Achsen. Bewegt sich das Fahrzeug in der Ebene (kein Steigungsprofil) entlang einer Kurve, so wird aus der GPS-basierten Bewegungsbahn im Beispiel eine erwartete Querbeschleunigung α_{x erwartet} ermittelt (z.B. nach dem vorangehend beschriebenen Verfahren). Gleichzeitig mißt das Gerät 2 mittels seiner Beschleunigungssensoren eine Querbeschleunigung α_{x gemessen}. Ist das Gerät 2 lediglich um den Winkel α entlang der z-Achse verdreht gegenüber dem Koordinatensystem 9 der Fahrzeugs eingebaut, so wird die gemessene Querbeschleunigung α_{x gemessen} vom Betrag kleiner ausfallen als die erwartete Querbeschleunigung α_{x erwartet}. Im idealen Fall eines sich horizontal bewegenden Fahrzeugs kann der Winkel α mittels trigogemessennometrischer Funktionen bestimmt werden:

Analog lassen sich bei Verdrehung des Geräts 2 um die x- und y-Achse die entsprechenden Winkel gegenüber dem Fahrzeugkoordinatensystem 9 bestimmen.The determination can be carried out, for example, by using trigonometric functions. 7 shows the device 2 with its local coordinate system 10 inside the vehicle with coordinate system 9 out 1 , The device 2 is rotated by the angle α along the z-axis to the left. The alignment of the z-axes of the coordinate systems 9 and 10 Thus, in this example, they do not match, but not the alignment of the other axes. If the vehicle is moving in the plane (not a slope profile) along a curve, then in the example an expected lateral acceleration α _{x expected is} determined from the GPS-based trajectory (eg according to the method described above). At the same time the device measures 2 a lateral acceleration α _{x measured} by means of its acceleration _sensors . Is the device 2 only rotated by the angle α along the z-axis relative to the coordinate system 9 installed the vehicle, the measured lateral acceleration α _{x measured} by the amount will be smaller than the expected lateral acceleration α _{x expected} . In the ideal case of a horizontally moving vehicle, the angle α can be determined by means of trigonometric measurement functions:

Analog can be with twisting of the device 2 around the x and y axes the corresponding angles to the vehicle coordinate system 9 determine.

Sowohl die gemessenen Beschleunigungswerte α_{x gemessen}, α_{y gemessen}, α_{z gemessen} als auch über die Bewegungsbahn erwarteten Beschleunigungswerte α_{x erwartet}, α_{y erwartet}, α_{z erwartet} unterliegen vielfältigen Fehlereinflüssen. So bewegt sich z.B. ein reales Fahrzeug nicht in einer idealen Ebene. Reale Straßen weisen z.B. eine Querneigung auf. Beim Befahren einer Kurve federt ein Fahrzeug zur kurvenäußeren Seite ein. Durch Vibrationen im bewegten Fahrzeug ändert sich die Einbaulage der Smart Phone-Sensoren ständig, da Smart Phones in der Regel schwingend im Fahrzeug montiert sind (Halter mit Saugnapf an Windschutzscheibe). Zur Verbesserung der Ermittelung der Einbaulage des Geräts 2 im Fahrzeug 1 können zusätzliche Verfahren herangezogen werden. Besonders vorteilhaft sind z.B.

a) die Mittelung der gemessenen Winkelwerte α über unterschiedliche Ortspositionen aus einem Fahrzeug
b) die Mittelung der erwarteten Kurvenradien R an einer Ortsposition aus einem oder mehreren Fahrzeugen vor der Winkelbestimmung
c) Erfassen der Querneigung des Fahrzeugs 1 mittels Federwegsensorik und Heranziehen dieses Werts, um die ermittelte Einbaulage (Winkel α) zu korrigieren

Both the measured acceleration values α _{x measured} , α _{y measured} , α _{z measured} and also over the trajectory expected acceleration _values α _{x expected} , α _{y expected} , α _{z expected} are subject to various error influences. For example, a real vehicle does not move in an ideal plane. Real roads eg have a bank. When driving on a curve, a vehicle springs in to the outside of the bend. Due to vibrations in the moving vehicle, the mounting position of the smart phone sensors is constantly changing, as smart phones are usually mounted swinging in the vehicle (holder with suction cup on the windshield). To improve the determination of the mounting position of the device 2 in the vehicle 1 additional methods can be used. Particularly advantageous are, for example

a) the averaging of the measured angle values α over different location positions from a vehicle
b) the averaging of the expected curve radii R at a location of one or more vehicles before the angle determination
c) detecting the bank of the vehicle 1 by spring travel sensors and using this value to correct the determined mounting position (angle α)

Anschließend werden die Winkelabweichungen α im Datenspeicher 4 abgelegt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Winkelabweichungen zwischen den Koordinatensystemen des Gerätes 2 und des Fahrzeuges 1 auch an das Gerät 2 übermittelt werden.Subsequently, the angular deviations α in the data memory 4 stored. Depending on the chosen embodiment, the angular deviations between the coordinate systems of the device 2 and the vehicle 1 also to the device 2 be transmitted.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Bewegungsbahn auch von einem GPS-System des Gerätes 2 an die Recheneinheit 3 übermittelt werden. Depending on the chosen embodiment, the trajectory may also be from a GPS system of the device 2 to the arithmetic unit 3 be transmitted.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Bewegungsbahn auch über ein weiteres Gerät innerhalb des Fahrzeugs 1 geliefert werden (z.B. ein fest eingebautes Navigationssystem oder eine Telematikeinheit mit GPS-Ortung).Depending on the chosen embodiment, the trajectory may also be via another device within the vehicle 1 delivered (eg a fixed navigation system or a telematics unit with GPS location).

Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Winkelabweichungen wenigstens einer der Achsen der Koordinatensysteme dem Fahrer über die Anzeige 5 des Fahrzeuges oder über eine Anzeige des mobilen Gerätes angezeigt werden. Der Fahrer hat somit die Möglichkeit, die Position des Gerätes 2 zu ändern, um eine bessere Übereinstimmung der Koordinatensysteme zu erreichen.Depending on the embodiment selected, the angular deviations of at least one of the axes of the coordinate systems may be displayed to the driver via the display 5 of the vehicle or via a display of the mobile device. The driver thus has the option of the position of the device 2 to achieve a better match of the coordinate systems.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform wird das Verfahren gemäß 2 öfters durchgeführt, wobei für den oder die berechneten Neigungswinkel zwischen den Koordinatensystemen 10, 9 ermittelt werden. Dadurch wird ein präziserer Wert für die Neigungswinkel erhalten. Eine Mittelung kann beispielsweise mithilfe eines arithmetisches Mittels oder mithilfe eines parametrischen Modells wie z. B. einem Kalmannfilter durchgeführt werden. Depending on the chosen embodiment, the method according to 2 often performed, taking for the or the calculated tilt angle between the coordinate systems 10 . 9 be determined. This gives a more precise value for the angles of inclination. For example, an averaging can be done using an arithmetic mean or using a parametric model such as B. a Kalmann filter be performed.

3 zeigt einen schematischen Programmablauf eines Verfahrens, bei dem die relative Position der Koordinatensysteme 10, 9 des Gerätes 2 bzw. des Fahrzeuges 1 dazu verwendet wird, um Daten des Gerätes 2 besser auswerten bzw. ausnutzen zu können. 3 shows a schematic program flow of a method in which the relative position of the coordinate systems 10 . 9 of the device 2 or of the vehicle 1 This is used to data the device 2 be able to better evaluate or exploit.

Bei Pogrammpunkt 200 übermittelt das Gerät 2 Daten, beispielsweise Videodaten an die Recheneinheit 3. Die Videodaten können beispielsweise ein Bild darstellen, das von der Videokamera 13 in festgelegten Zeitabständen in Fahrtrichtung des Fahrzeuges aufgenommen wird. Das Bild wird bei Programmpunkt 210 von der Recheneinheit 3 ausgewertet. Die Auswertung kann beispielsweise darin bestehen, dass Objekte im Bild mithilfe eines Bilderkennungsverfahrens erkannt werden. Ein interessantes Objekt kann beispielsweise ein Fußgänger, ein Fahrzeug oder ein Verkehrszeichen sein. Da die Auswertung der Bilddaten einen hohen Rechenaufwand erfordert, ist es von Vorteil, wenn die relative Ausrichtung der Kamera 13 in Bezug auf das Fahrzeug bekannt ist. Kann aufgrund der unterschiedlichen Koordinatensysteme bestimmt werden, dass die Kamera 13 im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugrichtung ausgerichtet ist, so kann beispielsweise für die Erkennung eines Verkehrszeichens eine rechte Seite des Bildes oder vorzugsweise eine rechte obere Viertelseite des Bildes für die Auswertung verwendet werden, da Verkehrsschilder in der Regel auf der rechten Fahrbahnseite auftauchen. In analoger Weise verhält es sich mit Fußgängern, die in der Regel am rechten Fahrbahnrad gehen oder vom rechten Fahrbahnrand in die Fahrbahn gehen. At Pogrammpunkt 200 transmits the device 2 Data, for example video data to the arithmetic unit 3 , For example, the video data may represent an image taken by the video camera 13 is recorded at fixed intervals in the direction of travel of the vehicle. The picture is at program point 210 from the arithmetic unit 3 evaluated. The evaluation can be, for example, that objects in the image are detected by means of an image recognition method. An interesting object may be, for example, a pedestrian, a vehicle or a traffic sign. Since the evaluation of the image data requires a high computational effort, it is advantageous if the relative orientation of the camera 13 in relation to the vehicle is known. Can be determined because of the different coordinate systems that the camera 13 is oriented substantially parallel to the vehicle direction, so for example, for the recognition of a traffic sign, a right side of the image or preferably a right upper quarter page of the image can be used for the evaluation, since traffic signs usually appear on the right side of the road. In an analogous way, it is the case with pedestrians, who usually walk on the right-hand lane or go from the right lane to the lane.

Soll beispielsweise ein vorausfahrendes Fahrzeug erkannt werden, so kann ein entsprechender Ausschnitt des Bildes für die Auswertung berücksichtigt werden. Soll beispielsweise ein entgegenkommendes Fahrzeug erkannt werden, so dürfte die Auswertung der linken Bildseite ausreichen. Somit kann aufgrund der bekannten Ausrichtung der Kamera in Bezug auf das Koordinatensystem des Fahrzeugs durch eine Auswahl eines Teils des Bildes für die Auswertung eine Vereinfachung, Beschleunigung und Verbesserung der Auswertung der Bilddaten erreicht werden.If, for example, a preceding vehicle is to be recognized, a corresponding section of the image can be taken into account for the evaluation. If, for example, an oncoming vehicle is to be detected, the evaluation of the left image page should be sufficient. Thus, due to the known orientation of the camera with respect to the coordinate system of the vehicle, a simplification, acceleration and improvement of the evaluation of the image data can be achieved by selecting a part of the image for the evaluation.

Dabei kann die Recheneinheit 3 für die Bildauswertung auch innerhalb des Geräts 2 liegen.In this case, the arithmetic unit 3 for image analysis, also within the device 2 lie.

Bei Programmpunkt 220 wird das von der Bilderkennungssoftware der Recheinheit 3 erkannte Objekt weiterverarbeitet und beispielsweise einem Fahrassistenzsystem oder einem Navigationssystem übermittelt.At program point 220 This is done by the image recognition software of the computing unit 3 detected object further processed and transmitted, for example, a driver assistance system or a navigation system.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann nach Erkennen eines Objektes in einem Bild eine Bewegung des Objektes in Bezug auf das Fahren des Fahrzeuges simuliert werden und dabei der auszuwertende Bildbereich weiter optimiert werden. Depending on the selected embodiment, after detecting an object in an image, a movement of the object with respect to the driving of the vehicle can be simulated and thereby the image area to be evaluated is further optimized.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Bildes 20, das in vier Quadranten unterteilt ist. Aufgrund der vorhergehenden Überprüfung der Ausrichtung des Koordinatensystems des Geräts 2 im Vergleich zum Koordinatensystem des Fahrzeugs ist der Recheneinheit 3 bekannt, dass die Kamera 13 im Wesentlichen symmetrisch zum Koordinatensystem des Fahrzeuges angeordnet ist. Somit kann für die Erkennung eines Verkehrszeichens der obere rechte Quadrant 21 für die Bildauswertung verwendet werden. Wird nun von der Recheneinheit 3 ein Objekt, beispielsweise ein Verkehrszeichen, erkannt und bewegt sich das Fahrzeug mit einer bestimmten Geschwindigkeit in Richtung auf das Verkehrszeichen, so kann die Bewegung des Verkehrszeichens in analoger Weise simuliert werden. Bei einer Annäherung des Verkehrszeichens wird das Verkehrszeichen im rechten oberen Bereich nach außen wandern. In entsprechender Weise kann der für die Auswertung interessante Bildbereich ebenfalls mitverschoben werden, wie aus 5 ersichtlich ist. In analoger Weise verhält es sich bei der Erkennung von Fußgängern und/oder von Fahrzeugen. 4 shows a schematic representation of an image 20 , which is divided into four quadrants. Due to the previous verification of the alignment of the coordinate system of the device 2 Compared to the coordinate system of the vehicle is the arithmetic unit 3 known to the camera 13 is arranged substantially symmetrically to the coordinate system of the vehicle. Thus, for the recognition of a traffic sign, the upper right quadrant 21 used for image analysis. Now from the arithmetic unit 3 an object, for example a traffic sign, detected and the vehicle moves at a certain speed in the direction of the traffic sign, the movement of the traffic sign can be simulated in an analogous manner. As the traffic sign approaches, the traffic sign in the upper right area will move outwards. In a corresponding manner, the image area of interest for the evaluation can also be shifted as well 5 is apparent. In an analogous manner, it is in the detection of pedestrians and / or vehicles.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Recheneinheit 3 eine relative Position des Koordinatensystems 9 des Fahrzeuges 1 an das Gerät 2 übermitteln. Das Gerät 2 kann aufgrund dieser Information eine schematische Darstellung des Fahrzeuges in entsprechender Weise auf dem Bildschirm 14 des Gerätes 2 darstellen. Somit erhält der Fahrer einen natürlicheren Eindruck seiner eigenen Position in dem vom Gerät 2 aufgenommenen Bild der Umgebung. Ebenso kann die Recheneinheit 3 bei der Darstellung des vom Gerät 2 erfassten Bildes auf der Anzeige 5 eine Position einer schematischen Darstellung des Fahrzeugs auf der Anzeige 5 die relative Ausrichtung des Geräts 2 gegenüber dem Fahrzeug berücksichtigen. In a further embodiment, the arithmetic unit 3 a relative position of the coordinate system 9 of the vehicle 1 to the device 2 to transfer. The device 2 may, based on this information, a schematic representation of the vehicle in a corresponding manner on the screen 14 of the device 2 represent. Thus, the driver gets a more natural impression of his own position in the device 2 taken picture of the environment. Likewise, the arithmetic unit 3 in the representation of the device 2 captured image on the display 5 a position of a schematic representation of the vehicle on the display 5 the relative orientation of the device 2 take into account the vehicle.

6 zeigt das Gerät 2 mit der Anzeige 14, wobei eine vor dem Fahrzeug 1 liegende Straße 23 mit einer rechten Fahrbahnbegrenzung 24 und einem Mittelstreifen 25 dargestellt ist. Zudem ist in der Anzeige 14 eine schematische Darstellung 26 des Fahrzeuges angegeben. Die Position der Darstellung 26 wird in Abhängigkeit von der relativen Position bzw. der Ausrichtung der Koordinatensysteme des Gerätes 2 und des Fahrzeuges 2 positioniert. Somit kann ein Fahrer das vom Gerät 2 aufgenommene Bilde besser für die Ortung seiner Position verwenden. Damit wird die Genauigkeit und die Sicherheit der Erkennung der eigenen Position verbessert. 6 shows the device 2 with the ad 14 , one being in front of the vehicle 1 lying street 23 with a right lane boundary 24 and a median strip 25 is shown. Moreover, in the ad 14 a schematic representation 26 specified of the vehicle. The position of the presentation 26 depends on the relative position or orientation of the coordinate systems of the device 2 and the vehicle 2 positioned. Thus, a driver can use the device 2 better use captured images to locate his position. This improves the accuracy and security of detecting your own position.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 00/2002018873 A2 [0002]

Claims

A method of determining a location of at least one implement axis of a vehicle-mounted portable device relative to an axis of the vehicle, wherein the vehicle is moved on a trajectory with acceleration along the axis of the vehicle, wherein a value for the acceleration of the vehicle along the axis is determined, wherein an acceleration of the device along a device axis is measured during the movement path, wherein from a comparison between the measured acceleration and the determined acceleration, an inclination angle of the device axis is determined in comparison to the axis of the vehicle.

The method of claim 1, wherein the trajectory is a cornering, wherein a radius for the trajectory of the vehicle and a speed of the vehicle is determined on the trajectory, wherein from the curvature radius and the speed to be expected along the axis of the vehicle acceleration is calculated.

Method according to one of the preceding claims, wherein the movement path is an acceleration or braking of the vehicle in a direction of movement of the vehicle, wherein the acceleration of the vehicle along the axis of the vehicle is determined, wherein during the movement path, an acceleration of the device along a device axis is measured in which a tilt angle of the device axis relative to the axis of the vehicle is determined from a comparison between the measured acceleration and the determined acceleration.

Method according to one of the preceding claims, wherein for at least two mutually perpendicular device axes corresponding inclination angles relative to two axes of the vehicle are calculated.

Method according to one of the preceding claims, wherein the inclination angle for the device axis is often determined and a mean value for the inclination angle, for example by means of an arithmetic mean or by means of a parametric model such. a Kalman filter is calculated.

Method according to one of the preceding claims, wherein the inclination angle of the axle is brought to the attention of a driver of the vehicle in order to know and if necessary to improve the installation position of the device.

Method according to one of the preceding claims, wherein the inclination angle of the device axis in the use of data of the device is taken into account.

The method of claim 7, wherein the tilt angle is used for an evaluation of a video image captured by the device.

A method according to claim 8, wherein depending on the angle of inclination, a particular section of the image is preferred for an evaluation, in particular only the specific section is used.

Method according to one of claims 8 or 9, wherein the inclination angle is used to detect a movement of an object, in particular a traffic sign in the image and to take into account for the evaluation.

Method according to one of claims 8 to 10, wherein the inclination angle is used to align a representation of the vehicle in the image with respect to an environment represented in the image, in particular a lane of a road.

Method according to one of the preceding claims, wherein the trajectory is determined by means of a GPS system.

Arithmetic unit for a vehicle, wherein the arithmetic unit is designed to perform a method according to one of the preceding claims.

The computing unit for a vehicle of claim 13, wherein the computing unit is configured to evaluate data received from the portable device depending on a relative position of the portable device relative to the vehicle.

Computer program product with program code means which are suitable for carrying out a method according to one of claims 1 to 13 when running on a computer unit.