DE102012208974A1

DE102012208974A1 - System und Verfahren zum sensorbasierten Aufbauen eines Umgebungsmodells

Info

Publication number: DE102012208974A1
Application number: DE102012208974A
Authority: DE
Inventors: Shuqing Zeng
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2012-12-06
Also published as: US9140792B2; CN102809379B; CN102809379A; US20120310516A1

Abstract

Ein Verfahren und System können den geschätzten Aufenthaltsort eines Fahrzeugs bestimmen, einen Aufenthaltsort eines Objekts relativ zu dem Fahrzeug unter Verwendung eines Sensors, der mit dem Fahrzeug verbunden ist, messen und einen aktualisierten Fahrzeugaufenthaltsort unter Verwendung des gemessenen relativen Objektaufenthaltsorts in Verbindung mit zuvor gespeicherten Objektaufenthaltsorten bestimmen. Der geschätzte Fahrzeugaufenthaltsort kann unter Verwendung eines Systems bestimmt werden, das sich von demjenigen unterscheidet, das mit dem Sensor verbunden ist, zum Beispiel einem GPS-System. Der Objektaufenthaltsort kann relativ zu einer Teilkarte gemessen werden, die dem Aufenthaltsort des Fahrzeugs entspricht.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Bestimmen der geographischen Position eines Fahrzeugs unter Verwendung beispielsweise einer Kombination des vom Fahrzeug aus gemessenen Aufenthaltsorts von Objekten, zuvor aufgezeichneten Objektaufenthaltsortdaten und Fahrzeugaufenthaltsortsdaten eines globalen Positionierungssystems (GPS).
HINTERGRUND
Viele Merkmale zur aktiven Fahrzeugsicherheit und andere Fahrzeuganwendungen stützen sich auf genaue Fahrzeugpositionsdaten. Beispielsweise fordern Analysen von Fahrzeug zu Fahrzeug und Fahrzeug zu Infrastruktur, welche eine Vorwärtskollisionswarnung und eine verbesserte Warnung vor der Überschreitung von Verkehrsampeln umfassen, dass eine genaue Fahrzeugposition bestimmt wird, um den Fahrer auf mögliche Bedrohungen korrekt aufmerksam zu machen. Die Warnung vor dem Abweichen von der Fahrspur, die adaptive Frontbeleuchtung, die Warnung vor der Überschreitung von Verkehrsampeln und die Spurzentrierung benötigen genaue Messwerte der Fahrspurgeometrie, welche auf Aufenthaltsortsdaten wie etwa GPS-Aufenthaltsortsdaten beruhen. Folglich ist die korrekte Funktion vieler Merkmale zur aktiven Fahrzeugsicherheit direkt durch die Genauigkeit der Fahrzeugaufenthaltsortsmessung begrenzt. Aktuell verfügbare GPS-Aufenthaltsortsverfahren für eine nichtmilitärische Verwendung sind in einigen Fällen nur auf etwa 3 Meter genau und die GPS-Positionsgenauigkeit kann weiter verschlechtert werden, wenn weniger als eine minimale Anzahl von Satelliten im Blickfeld des Fahrzeugs liegen. Als Folge sind die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit aktueller Aufenthaltsortsverfahren für viele Merkmale zur aktiven Fahrzeugsicherheit ungenügend.
Es wird ein Verfahren und System benötigt, um die Genauigkeit der Fahrzeugaufenthaltsortsmessung, beispielsweise unter Verwendung von GPS-Systemen, zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren und ein System können den geschätzten Aufenthaltsort eines Fahrzeugs bestimmen, einen Aufenthaltsort eines Objekts relativ zu dem Fahrzeug unter Verwendung eines Sensors messen, der mit dem Fahrzeug verbunden ist, und einen aktualisierten Fahrzeugaufenthaltsort unter Verwendung des gemessenen Objektaufenthaltsorts in Verbindung mit zuvor gespeicherten Objektaufenthaltsorten bestimmen. Der geschätzte Fahrzeugaufenthaltsort kann unter Verwendung eines Systems bestimmt werden, das sich von demjenigen unterscheidet, das mit dem Sensor verbunden ist, beispielsweise einem GPS-System. Der Objektaufenthaltsort kann relativ zu einer Teilkarte gemessen werden, die dem Aufenthaltsort des Fahrzeugs entspricht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Der als die Erfindung betrachtete Gegenstand wird speziell dargelegt und im abschließenden Abschnitt der Beschreibung getrennt beansprucht. Die Erfindung jedoch sowohl hinsichtlich der Organisation als auch des Betriebsverfahrens kann zusammen mit Objekten, Merkmalen und Vorteilen derselben am besten durch Bezugnahme auf die folgende genaue Beschreibung verstanden werden, wenn sie mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, in denen:
1 eine schematische Zeichnung eines Fahrzeugs und eines Objektaufenthaltsort-Messverfahrens und -systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine schematische Zeichnung eines Fahrzeugaufenthaltsortssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine schematische Zeichnung eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Objektaufenthaltsorts-Messsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine schematische Zeichnung eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Objektaufenthaltsort-Messsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Messen von Objektaufenthaltsorten zur Aktualisierung der Position eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Bezugszeichen können in den Zeichnungen wiederholt sein, um entsprechende oder analoge Elemente anzuzeigen. Darüber hinaus können einige der in den Zeichnungen dargestellten Blöcke zu einer einzigen Funktion kombiniert sein.
GENAUE BESCHREIBUNG
In der folgenden genauen Beschreibung sind zahlreiche spezielle Details offengelegt, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung bereitzustellen. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne diese speziellen Details in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen wurden gut bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und Schaltungen nicht im Detail beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht zu verschleiern.
Sofern es nicht speziell anderweitig angegeben ist, beziehen sich in der gesamten Beschreibung Erörterungen, welche Ausdrücke wie etwa ”Verarbeiten”, ”Berechnen”, ”Speichern”, ”Bestimmen”, ”Bewerten”, ”Messen”, ”Liefern”, ”Übertragen” oder dergleichen verwenden, wie es aus den folgenden Erörterungen offenbar wird, auf die Aktionen und/oder Prozesse eines Computers oder Rechensystems oder einer ähnlichen elektronischen Rechenvorrichtung, die Daten, welche als physikalische, etwa elektronische, Größen in den Registern und/oder Speichern innerhalb des Computersystems dargestellt sind, zu anderen Daten manipuliert und/oder umformt, die auf ähnliche Weise als physikalische Größen in den Speichern, Registern oder anderen derartigen Informationsspeicher-, Übertragungs- oder Anzeigevorrichtungen dargestellt sind.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können den Aufenthaltsort oder geographische Positionsinformationen eines Fahrzeugs (und zugehörige Informationen wie etwa die Fahrtrichtung, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Zielrichtung, das Gieren usw.) und Daten, die von einem mit dem Fahrzeug verbundenen Sensor gemessen werden, kombinieren, um einen absoluten Aufenthaltsort des Fahrzeugs zu lokalisieren oder zu bestimmen. Anfängliche oder ”grobe” Positionsdaten können beispielsweise von einem GPS-System bestimmt werden, das eine beschränkte Genauigkeit aufweisen kann (z. B. auf 3 Meter). Verfeinerte oder genauere Positionsdaten können bestimmt werden, indem der relative Aufenthaltsort eines Objekts außerhalb des Fahrzeugs mit einer bekannten Position erfasst wird und die anfänglichen oder groben Positionsdaten justiert oder modifiziert werden.
Beispielsweise kann ein Sensor, der ein Bildgebungsgerät ist, ein Objekt, einen Orientierungspunkt oder ein Element abbilden, die relative Position des Objekts, des Orientierungspunkts oder Elements zum Fahrzeug bestimmen, und diese Informationen verwenden, um einen Fahrzeugaufenthaltsort zu bestimmen oder zu verfeinern. Erfasste Objekte, Orientierungspunkte oder Elemente können typischerweise statische Elemente sein, die Lichtmasten, Verkehrszeichen/Ampeln, Brücken, Ausfahrtrampen, Straßenbankette, Bäume, Felsen, Spurmarkierungen, Strukturen, Infrastrukturelemente, statische natürliche Objekte oder andere Objekte umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Ein System im Fahrzeug kann den Aufenthaltsort von Objekten unter Verwendung von Sensoren messen oder auswerten, welche im Fahrzeug installiert sind oder anderweitig mit dem Fahrzeug verbunden sind. Verschiedene Arten von Sensoren, die dem Fachmann bekannt sind, können verwendet werden, welche Bildgebungsvorrichtungen, Radarempfänger, Ultraschallsensoren oder Lichterfassungsvorrichtungen (z. B. LIDAR-Vorrichtungen (Lichtdetektions- und Entfernungsmessung)) umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein, wie etwa ein Auto, ein Lieferwagen oder ein Lastwagen, aber Ausführungsformen der Erfindung können mit anderen selbst fahrenden oder nicht selbst fahrenden Vorrichtungen verwendet werden. Anfängliche Aufenthaltsortsinformationen können von einem Fahrzeugaufenthaltsortsdetektionssystem stammen, wie etwa GPS-Informationen, Koppelnavigationsinformationen (z. B. Radgeschwindigkeit, Beschleunigung, Gierrate, usw.), von einem Fahrzeugsensor gemessene relative Aufenthaltsortsinformationen oder andere Informationen. Der gemessene Aufenthaltsort von Objekten und die berechnete Position des Fahrzeugs können in einem Computer oder Rechensystem, der bzw. das im Fahrzeug installiert ist, einem Computer, der nicht im Fahrzeug installiert ist, oder einer anderen Speichervorrichtung oder einem Speichermedium gespeichert werden.
Bei einer Ausführungsform wird der geographische Aufenthaltsort von Objekten oder Orientierungspunkten auf der Grundlage des geschätzten Aufenthaltsorts eines Fahrzeugs und des relativen Aufenthaltsorts des Objekts mit Bezug auf das Fahrzeug erzeugt. Über mehrere Durchgänge oder Fahrten hinweg wird die Genauigkeit des Objektaufenthaltsorts verfeinert und erhöht (da bei einer Ausführungsform der Objektaufenthaltsort teilweise von dem inhärent ungenauen GPS-Aufenthaltsort des Fahrzeugs abgeleitet wird). Dieser zunehmend genaue Aufenthaltsort eines Objekts kann bei einer einzelnen Fahrzeugfahrt verwendet werden, um die Genauigkeit von GPS-Informationen für ein Fahrzeug für diese Fahrt zu verfeinern oder zu verbessern.
Bei der Erörterung hierin sind die Position, der Standpunkt, die Zielrichtung oder Richtung und andere Positions- und Orientierungsdaten eines Sensors im Fahrzeug typischerweise durch diejenigen des Fahrzeugs austauschbar. Bei der Verwendung hierin ist der Abstand und der Winkel vom Fahrzeug aus typischerweise der Abstand und der Winkel vom Sensor aus, da Bilder von dem Sensor erfasst werden, der im Fahrzeug montiert ist. Bei einer Ausführungsform können Begrenzungsinformationen, die sich auf die Fahrzeuggröße beziehen, zu Positions- und Orientierungsdaten des Sensors addiert werden. Der Aufenthaltsort des Sensors in oder relativ zu dem Fahrzeug kann daher berücksichtigt werden.
1 ist eine schematische Zeichnung eines Fahrzeugs- und Objektaufenthaltsorts-Messsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug 10 (z. B. ein Kraftfahrzeug, ein Lastwagen oder ein anderes Fahrzeug) kann ein Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 enthalten. Ein oder mehrere Sensoren können an dem Fahrzeug 10 angebracht oder damit verbunden sein. Ein LIDAR- oder Laserradar-(LADAR-)Sensor 20, ein Radar-Sensor 22, ein Computerbildgebungssensor (z. B. eine Kamera) 24, eine Bildgebungsvorrichtung oder eine andere entfernte Erfassungsvorrichtung kann Daten beschaffen, die es dem System 100 ermöglichen, den relativen Aufenthaltsort eines statischen Orientierungspunkts oder Objekts 30 (z. B. eines Verkehrszeichens, eines Baums, einer Brücke, eines Gebäudes, einer Struktur oder eines anderen statischen Orientierungspunkts) zum Fahrzeug zu bestimmen.
Der LIDAR-Sensor 20 und der Radar-Sensor 22 sind vorzugsweise an der Vorderseite oder am Heck des Fahrzeugs installiert, aber sie können auch an den Seiten oder an einer anderen Stelle am Fahrzeug 10 installiert sein. Ein oder mehrere LADAR-Sensoren 20 und/oder Radar-Sensoren 22 können allgemein in die Richtung einer typischen Vorwärtsfahrt, entgegengesetzt zu der Richtung einer typischen Vorwärtsfahrt oder in eine beliebige andere Orientierung mit Bezug auf das Fahrzeug 10 weisen oder erfassen. Bei einer Ausführungsform kann die Kamera 24 nach vorne weisen (z. B. in die Richtung einer typischen Fahrt weisen), sie kann Bilder durch die Windschutzscheibe 28 erfassen und sie kann beispielsweise am Rückspiegel 26 montiert sein. Die Kamera 24 kann auch nach hinten weisen (z. B. entgegengesetzt zu der Richtung einer typischen Fahrt weisen). Die Kamera 24 kann außerdem an einer anderen Stelle positioniert sein, z. B. außerhalb der Fahrgastzelle 50 und in einer beliebigen Orientierung mit Bezug auf das Fahrzeug 10. Es kann mehr als eine Kamera 24 verwendet werden, wodurch Bilder aus verschiedenen Blickwinkeln beschafft werden.
Ein oder mehrere Sensoren 20, 22, 24 können erfasste Daten (z. B. Bilder) an das Fahrzeugpositionssystem 100 z. B. über eine drahtgebundene Verbindung 40 oder eine drahtlose Verbindung übertragen. Es können mehr als ein Sensor 20, 22, 24 mit dem Fahrzeug verbunden sein, welche Informationen über Objektaufenthaltsorte aus verschiedenen Blickwinkeln beschaffen.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist oder umfasst das Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 eine Rechenvorrichtung, die am Armaturenbrett des Fahrzeugs, in der Fahrgastzelle 50 oder im Kofferraum 60 montiert ist, und es kann Teil eines herkömmlichen Fahrzeugaufenthaltsorts-Detektionssystems wie etwa eines GPS sein, damit verbunden sein, Aufenthaltsortsinformationen von diesem empfangen oder es enthalten. Bei alternativen Ausführungsformen kann das Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 in einem anderen Teil des Fahrzeugs angeordnet sein, es kann in mehreren Teilen des Fahrzeugs angeordnet sein oder es kann die gesamte oder einen Teil seiner Funktionalität in der Ferne angeordnet aufweisen (z. B. in einem entfernten Server).
Jedes Objekt 30 kann dafür gespeicherte Informationen aufweisen (z. B. im System 100), wie zum Beispiel der Längengrad, der Breitengrad und die Höhe oder Höhenlage. Fahrzeugaufenthaltsortsdaten können eine Zielrichtung oder Fahrrichtung umfassen und können daher beispielsweise sechs Zahlen enthalten, wie etwa Längengrad, Breitengrad und Höhe oder Höhenlage und Zielrichtungsdaten, welche drei Zahlen enthalten können. Es können auch andere Verfahren und Systeme zum Darstellen eines Objektaufenthaltsorts und eines Fahrzeugaufenthaltsorts und/oder einer Fahrzeugzielrichtung verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Fahrzeug 10 Fahrzeugdynamik-Messvorrichtungen enthalten. Die Fahrzeugdynamik-Messvorrichtungen können eine oder mehrere Trägheitsmesseinheiten (IMU) 70, Beschleunigungsmesser 72, Tachometer 74, Raddrehzahlsensoren 76, Lenkrichtungssensoren 78 oder andere Vorrichtungen umfassen. Die Vorrichtungen können Fahrzeugdynamikdaten messen, welche die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung (d. h. Winkel- oder Zentripetalbeschleunigung), die Gierrate, die Geschwindigkeit, die Raddrehung, die Lenkrichtung und andere Fahrzeugdynamikeigenschaften des Fahrzeugs 10 umfassen. Die gemessenen Fahrzeugdynamikinformationen können beispielsweise über eine drahtgebundene Verbindung 40 oder eine drahtlose Verbindung an das System 100 übertragen werden. Die Fahrzeugdynamikdaten können vom System 100 oder von einem anderen System zur Koppelnavigation und anderen Berechnungen verwendet werden.
2 ist eine schematische Zeichnung eines Fahrzeugaufenthaltsortssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 kann einen oder mehrere Prozessoren oder Controller 110, einen Speicher 120, einen Langzeitspeicher 130, Eingabevorrichtungen oder Gebiete 140 und Ausgabevorrichtungen oder Gebiete 150 umfassen. Die Eingabevorrichtungen oder Gebiete 140 können beispielsweise ein berührungsempfindlicher Bildschirm, eine Tastatur, ein Mikrofon, eine Zeigervorrichtung oder eine andere Vorrichtung sein. Die Ausgabevorrichtungen oder Gebiete 150 können beispielsweise eine Anzeige, ein Bildschirm, eine Audiovorrichtung wie etwa ein Lautsprecher oder Kopfhörer oder eine andere Vorrichtung sein. Eingabevorrichtungen oder Gebiete 140 und Ausgabevorrichtungen oder Gebiete 150 können beispielsweise zu einer Anzeige mit einem berührungsempfindlichen Bildschirm und einer Eingabe kombiniert werden, die Teil des Systems 100 sein kann. Das Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 kann ein GPS-System 180 enthalten, diesem zugeordnet sein oder damit verbunden sein, oder ein anderes System zum Empfangen oder Bestimmen von Aufenthaltsortsinformationen, z. B. für das Fahrzeug 10. Das GPS-System 180 kann im Fahrzeug 10 an einer Stelle angeordnet sein, die getrennt vom System 100 ist.
Das System 100 kann eine oder mehrere Datenbanken 170 enthalten, welche beispielsweise Informationen über jedes Objekt (z. B. Verkehrszeichen, Baum, Statue, Fahrspurmarkierung, usw.), das zuvor aufgetreten ist, enthalten können, einschließlich des geographischen oder dreidimensionalen (3D) Aufenthaltsorts des Objekts und von Objektgeometrieinformationen oder anderen Objektkategorisierungsinformationen und möglicherweise einer Kennung oder einer Indexkennung. Der geographische oder 3D-Aufenthaltsort eines Objekts wie etwa eines Baums kann beispielsweise in einem Format oder Aufenthaltsort gespeichert sein, das in GPS-Systemen verwendet wird, einem X, Y, Z-Koordinatensatz oder einer anderen geeigneten Aufenthaltsortsinformation. Das System 100 kann außerdem auf der Grundlage der erfassten Objektdaten die Objektdaten durch die Geometrie, die Form, das Erscheinungsbild, die Farbe, die Textur oder andere physikalische Merkmale des Objekts kategorisieren. Wenn beispielsweise von einem Sensor gemessene Formdaten eines erfassten Objekts (z. B. vom LIDAR 20 oder der Kamera 24) mit zuvor gespeicherten Geometriedaten für einen Baum übereinstimmen, kann das System 100 zusammen mit 3D-Aufenthaltsortsdaten Objektgeometriedaten speichern, welche das Objekt als einen Baum kategorisieren.
Die Datenbanken 170 können vollständig oder teilweise in dem Speicher 120 und/oder in dem Langzeitspeicher 130 oder in einer anderen Vorrichtung gespeichert sein. Das System 100 kann Landkartendaten 175 enthalten, obwohl derartige Daten aus der Ferne zugänglich sein können und separat vom System 100 gespeichert sein können. Landkartendaten können auch in der Datenbank 170 gespeichert sein. Landkartendaten 175 können die 3D-Aufenthaltsorte, die geometrische Gestalt und/oder das Erscheinungsbild von Objekten enthalten, die zuvor vom Fahrzeug 10 gemessen wurden.
Der Prozessor oder Controller 110 kann beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein Chip oder eine beliebige geeignete Rechen- oder Berechnungsvorrichtung sein. Der Prozessor oder Controller 110 kann mehrere Prozessoren enthalten und kann Universalprozessoren und/oder dedizierte Prozessoren wie etwa Graphikverarbeitungschips umfassen. Der Prozessor 110 kann Code oder Anweisungen ausführen, der bzw. die beispielsweise im Speicher 120 oder im Langzeitspeicher 130 gespeichert ist bzw. sind, um Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Der Speicher 120 kann beispielsweise ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), ein Festwertspeicher (ROM), ein dynamisches RAM (DRAM), ein synchrones DRAM (SD-RAM) ein Speicherchip mit doppelter Datenrate (DDR-Speicherchip), ein Flash-Speicher, ein flüchtiger Speicher, ein nichtflüchtiger Speicher, ein Cache-Speicher, ein Puffer, eine Kurzzeitspeichereinheit, eine Langzeitspeichereinheit oder andere geeignete Speichereinheiten oder Massenspeichereinheiten sein oder enthalten. Der Speicher 120 kann aus mehreren Speichereinheiten bestehen oder diese enthalten.
Der Langzeitspeicher 130 kann beispielsweise ein Festplattenlaufwerk, ein Diskettenlaufwerk, ein Kompaktdisk-Laufwerk (CD-Laufwerk), ein beschreibbares CD-Laufwerk (CD-R-Laufwerk), eine Vorrichtung mit einem universellen seriellen Bus (USB-Vorrichtung) oder eine andere geeignete entfernbare und/oder fest eingebaute Speichereinheit sein und kann mehrere oder eine Kombination derartiger Einheiten umfassen.
Der Speicher 120 und/oder der Langzeitspeicher 130 und/oder andere Speichervorrichtungen können die Geometrie der Straßen, Kreuzungen oder andere Gebiete speichern, die das Fahrzeug 10 besucht hat, welche beispielsweise die Aufenthaltsortskoordinaten (z. B. X/Y/Z-Koordinaten, GPS-Koordinaten) und Daten der geometrischen Form von statischen Objekten 30 enthalten können.
3 ist eine schematische Zeichnung eines Fahrzeugs, das ein Objektaufenthaltsorts-Messsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. Ein Fahrzeug 10 (z. B. ein Auto oder ein anderer Fahrzeugtyp), das mit einem Sensor ausgestattet ist, kann stehen oder in Bewegung sein. Das Fahrzeug 10 kann einen oder mehrere Sensoren 20, 22, 24 verwenden, um die Position eines Objekts relativ zum Fahrzeug zu messen. Ein relativer Aufenthaltsort 220 eines Objekts oder eines Orientierungspunkts kann den relativen Aufenthaltsort von Objekten 30, Fahrspurmarkierungen 230, Straßenbanketten 240 oder anderen stationären Objekten darstellen. Die relative Position 220 eines Orientierungspunkts oder Objekts ist die relative geographische Position oder der relative geographische Aufenthaltsort des Objekts 30 mit Bezug auf das Fahrzeug 10. Der relative Aufenthaltsort 220 eines Objekts kann als Daten im Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 gespeichert sein. Bei einer Ausführungsform können die Daten des relativen Aufenthaltsorts 220 eines Objekts als ein Vektor gespeichert sein.
Bei einer Ausführungsform können der bzw. die Sensoren einen oder mehrere LIDAR-Vorrichtungen 20 und/oder Radarvorrichtungen 22 enthalten. Die LIDAR-Vorrichtung 20 und/oder die Radarvorrichtung 22 können die Objektposition mit Bezug auf das Fahrzeug und den relativen Winkel zwischen dem Objekt 30 und dem Fahrzeug 10 messen. Das System 100 kann die Objektpositions- und Winkeldaten verwenden, um den relativen Aufenthaltsort 220 des Objekts zu bestimmen. Der LIDAR-Sensor 20 kann die Geometrie (z. B. Größe und Form) und/oder andere Eigenschaften des Objekts 30 messen.
Bei einer Ausführungsform können Sensoren einen Computerbildgebungssensor (z. B. eine Kamera) 24 enthalten. Das System 100 kann von einer oder mehreren Kameras 24 erfasste Daten verwenden, um den relativen Aufenthaltsort 220 eines Objekts unter Verwendung verschiedener Verfahren zu bestimmen. Beispielsweise kann ein Triangulationsansatz oder ein anderes Verfahren verwendet werden. Wenn sich das Fahrzeug 10 mit Bezug auf das Objekt 30 bewegt, kann die Kamera 24 eine Vielzahl von Bildern des Objekts 30 erfassen. Das System 100 kann den oder die Winkel der Linie von der Kamera 24 zum Objekt 30 bestimmen. Das System 100 kann die Vielzahl von Bildern und bestimmten Winkeln in einem Triangulations-Berechnungsverfahren verwenden, um den relativen Aufenthaltsort 220 eines Objekts zu bestimmen. Die spezielle Position und der spezielle Blickwinkel der Kamera 24 relativ zum GPS-Mittelpunkt des Fahrzeugs 10 können bekannt sein und für derartige Berechnungen verwendet werden. Die Kamera 24 kann Bilder und somit die Fähigkeit zum Messen (z. B. unter Verwendung des Prozessors 110) der visuellen Eigenschaften oder des Erscheinungsbilds (z. B. Textur und Farbe) und/oder anderer Eigenschaften des Objekts 30 bereitstellen.
Das Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 kann Aufenthaltsorts-, Geometrie- und/oder Erscheinungsbilddaten eines Objekts holen, die beispielsweise während vorheriger Fahrten vom Fahrzeug 10 gesammelt oder gemessen wurden. Die zuvor gemessenen Daten des Aufenthaltsorts, der Geometrie und/oder des Erscheinungsbilds eines Objekts können mit dem aktuell vom Sensor gemessenen relativen Aufenthaltsort 220 des Objekts, der vom Sensor gemessenen Objektgeometrie, dem vom Sensor gemessenen Objekterscheinungsbild und/oder anderen vom Sensor gemessenen Informationen abgeglichen werden. Die zuvor gemessenen Objektaufenthaltsortsdaten können die Aufenthaltsorte von Objekten mit Bezug auf einen globalen Landkarten- oder Teillandkarten-Koordinatenrahmen darstellen. Ein aktueller relativer Aufenthaltsort 220 eines Objekts, der vom Sensor gemessen wird, kann jedoch den Aufenthaltsort des Objekts mit Bezug auf den Fahrzeugkoordinatenrahmen darstellen. Um einen gemessenen aktuellen relativen Aufenthaltsort 220 des Objekts mit zuvor gemessenen Objektaufenthaltsortsdaten abzugleichen, kann das Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 einen Transformationsmatrixalgorithmus oder einen anderen Prozess verwenden, um den Messwert des gemessenen relativen Aufenthaltsorts 220 des Objekts in den globalen oder Teilkarten-Koordinatenrahmen umzuformen. Alternativ können die zuvor gemessenen Objektaufenthaltsortsdaten zum Zwecke des Abgleichs unter Verwendung eines Transformationsmatrixalgorithmus in den Fahrzeugkoordinatenrahmen umgeformt werden. Es können andere Verfahren zur Koordinatentransformation verwendet werden.
Durch das Abgleichen des relativen Aufenthaltsorts 220 des Objekts, der Geometrie, und des Erscheinungsbildes mit zuvor gespeicherten Messwertdaten kann die Position des Fahrzeugs 10 im Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 berechnet und aktualisiert werden. Das Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 kann außerdem den relativen Aufenthaltsort 220 des Objekts mit zuvor gespeicherten Messwertdaten abgleichen, um gespeicherte Positionsdaten zu aktualisieren, welche den Aufenthaltsort von Objekten 30, Fahrspurtrennern 230, Rändern der Straße 240 oder anderen stationären Objekten darstellen.
4 ist eine schematische Zeichnung, die ein Fahrzeug darstellt, das ein Objektaufenthaltsort-Messsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. Eine Fahrzeugfahrt kann auf eine große oder globale Umgebungslandkarte 300 mit geographischen Daten oder Informationen abgebildet werden. Die globale Landkarte 300 kann die Geographie und/oder die Topographie eines Abschnitts der Erde darstellen, welcher Orientierungspunkte, Objekte, vorherige Fahrzeugpositionsdaten und andere Informationen enthält. Bei einer Ausführungsform ist die globale Landkarte 300 als eine Liste geographischer Positionsdaten (z. B. X/Y/Z-Koordinaten mit Bezug auf einen Bezugspunkt wie etwa zu Hause oder Büro, GPS-Koordinaten) in einem System oder einer Datenbank (z. B. der Datenbank 170) gespeichert. Eine globale Landkarte 300, die eine gesamte Fahrzeugfahrt umfasst, kann viele Kilometer überspannen. Beispielsweise kann eine globale Landkarte 300 die Route von zu Hause bis zur Arbeit oder eine beliebige andere Fahrzeugroute abdecken. Bei einer relativ kurzen Fahrt kann ein Sensor 20, 22, 24 tausende von Orientierungspunkten detektieren, welche Datenvolumina erzeugen, die zur effizienten Verarbeitung relativ zu einer globalen Landkarte 300 für das System 100 oder einen beliebigen Computer zu groß sein können.
Außerdem können die Messwerte des Fahrzeugs und der Orientierungspunktposition auf der Grundlage der erfassten relativen Position des Fahrzeugs mit Bezug auf den Orientierungspunkt 220 bestimmt werden. Die Genauigkeit des erfassten Messwerts ist höher, wenn sich das Objekt 30 näher beim Fahrzeug 10 befindet. Um daher Verarbeitungszeiten, die Datenspeichereffizienz und die Messwertgenauigkeit im Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 zu verbessern, kann eine große Landkarte 300 in eine Vielzahl von Teillandkarten oder lokalen Landkarten 302, 304, 306, 308 unterteilt werden. Eine globale Landkarte 300 kann Teil einer herkömmlichen Landkarte, die einem GPS-System zugeordnet ist, sein oder von dieser abgeleitet sein.
Bei einer Ausführungsform können Teilkarten 302, 304, 306, 308 als eine Liste von geographischen Positionsinformationen (z. B. X/Y/Z-Koordinaten, GPS-Koordinaten) in einem System oder einer Datenbank (z. B. der Datenbank 170) gespeichert sein. Jede Teilkarte kann mit einem Knoten in der globalen Landkarte 300 verbunden oder referenziert sein und jede Teilkarte kann beispielsweise einen Abstand von mehreren hundert Metern in jede Richtung abdecken. Andere Größen von Teilkarten können auch verwendet werden. Die Größe jeder Teilkarte kann durch den effektiven Bereich der Sensoren 20, 22, 24, die mit dem Fahrzeug verbunden sind, oder durch andere Faktoren begrenzt sein. Beispielsweise kann der effektive Bereich des LIDAR-Sensors 20, des Radar-Sensors 22 und des Computerbildgebungssensors 24 von 80 bis 140 Meter reichen. Die globale Karte 300 in 4 zeigt vier Teilkarten 302, 304, 306, 308, aber es kann eine beliebige Anzahl von Teilkarten geben, die eine globale Landkarte 300 bilden.
Jede Teilkarte kann einen Satz von Objektaufenthaltsortsdaten enthalten, welche die Position von Objekten mit Bezug auf beispielsweise einen Ursprung 310 der Teilkarte 302 enthalten können. Es kann festgestellt werden, ob sich ein Fahrzeug in einer bestimmten Teilkarte befindet, indem beispielsweise der Ursprung derjenigen Teilkarte bestimmt wird, der am Nächsten bei der gegenwärtig bekannten, geschätzten oder berechneten Fahrzeugposition liegt. Bei einer Ausführungsform sind die Teilkarten durch ihre Ursprünge definiert und die Grenzen von Teilkarten können beispielsweise durch mathematische Voronoi-Verfahren bestimmt werden. Es können andere Verfahren zum Definieren von Teilkarten verwendet werden. Benachbarte Teilkarten können gefunden werden, indem beispielsweise der Voronoi-Nachbarraum einer Teilkarte gesucht wird und bestimmt wird, dass Teilkarten in diesem Raum Nachbarn sind, wenn sie sich Objekte oder Orientierungspunkte teilen. Eine neue Teilkarte kann geschaffen werden, wenn das Fahrzeug 10 eine neue Route zum ersten Mal fährt. Beispielsweise kann eine neue Teilkarte erzeugt werden, wenn der Abstand des Fahrzeugs vom Ursprung der aktuellen Teilkarte größer als 100 Meter oder ein anderer Schwellenwert ist. Der Ursprung 310 kann ein willkürlicher Punkt innerhalb der Teilkarte 302 sein. Der Ursprung 310 kann bestimmt werden, wenn das System 100 die Teilkarte 302 erzeugt, oder zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt. Wenn die Teilkarte 302 erzeugt wird, kann der Ursprung 310 als derjenige Punkt definiert werden, an dem sich das Fahrzeug 10 befindet, wenn die Teilkarte 302 erzeugt wird. Die Position eines Objekts 30 relativ zu der globalen Landkarte 300 oder in einem absoluten Sinn kann bestimmt werden, indem die Position des Objekts 30 relativ zu der Teilkarte mit der Position der Teilkarte (oder dem Ursprung der Teilkarte) relativ zu der globalen Landkarte 300 kombiniert wird.
Wenn das Fahrzeug 10 durch das Gebiet fährt, das durch die Teilkarte 302 dargestellt wird, können die Aufenthaltsorte oder die relativen Aufenthaltsorte (zum Fahrzeug 10) von Objekten 312, 314 innerhalb der Teilkarte 302, in der sich das Fahrzeug befindet, unter Verwendung von Daten von einem oder mehreren Sensoren 20, 22, 24 gemessen werden. Ein oder mehrere LIDAR-Sensoren 20 können außerdem die Geometrie (z. B. die Größe und Form) von Objekten 312, 314 messen. Eine oder mehrere Kameras 24 können Bilder messen oder bereitstellen, welche eine Messung der visuellen Eigenschaften oder des Erscheinungsbilds (z. B. Textur und Farbe) der Objekte 312, 314 ermöglichen. Auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeugposition in der Teilkarte 302 und des gemessenen relativen Aufenthaltsorts der Objekte 312, 314 kann der Aufenthaltsort der Objekte 312, 314 mit Bezug auf den Ursprung 310 der Teilkarte 302 berechnet werden. Der geschätzte oder berechnete Aufenthaltsort der Objekte 312, 314 mit Bezug auf den Ursprung 310 der Teilkarte 302 kann mit zuvor gespeicherten Objektaufenthaltsortsdaten verglichen werden, um festzustellen, ob der Aufenthaltsort der Objekte 312, 314 mit gespeicherten Objekt- oder Orientierungspunktdaten übereinstimmt. Die Geometrie (z. B. die Größe und Form) und das Erscheinungsbild (z. B. die Textur und die Farbe) der Objekte 312, 314 kann auch mit zuvor gespeicherten Objektgeometrie- und Erscheinungsbilddaten verglichen werden, um festzustellen, ob die Objekte 312, 314 mit gespeicherten Objekt- oder Orientierungspunktdaten übereinstimmen. Wenn der Aufenthaltsort mit Bezug auf den Ursprung 310 der Teilkarte 302, die Geometrie und/oder das Erscheinungsbild der Objekte 312, 314 mit zuvor gespeicherten Daten übereinstimmt, kann der Aufenthaltsort der Objekte 312, 314 mit Bezug auf den Ursprung 310 der Teilkarte 302 verwendet werden, um die gespeicherten Objektaufenthaltsortsdaten zu aktualisieren. Wenn der Aufenthaltsort mit Bezug auf den Ursprung 310 der Teilkarte 302, die Geometrie und/oder das Erscheinungsbild der Objekte 312, 314 mit zuvor gespeicherten Daten nicht übereinstimmt bzw. nicht übereinstimmen, können die gespeicherten Daten so aktualisiert werden, dass sie den Aufenthaltsort der Objekte 312, 314 enthalten. Auf der Grundlage des Aufenthaltsorts der Objekte 312, 314 mit Bezug auf den Ursprung 310 der Teilkarte 302 und der gespeicherten Objektaufenthaltsortsdaten kann die aktualisierte Position des Fahrzeugs 10 bestimmt werden.
Der Aufenthaltsort von benachbarten, sich überschneidenden oder angrenzenden Teilkarten kann mit Bezug aufeinander korreliert werden. Eine Teilkarte 302 kann sich mit einer benachbarten Teilkarte 304, 306 überschneiden und ein gemeinsamer Orientierungspunkt 312 (der beispielsweise einem Objekt 30 entspricht oder ein Objekt 30 ist) kann existieren, der von einem Fahrzeug 10 in jeder von zwei oder mehreren benachbarten sich überschneidenden Teilkarten 302, 304 erfasst oder gemessen werden kann. Ein gemeinsamer Orientierungspunkt 312 kann verwendet werden, um die Aufenthaltsorte von benachbarten oder aneinandergrenzenden Teilkarten 302, 304 mit Bezug auf einander zu korrelieren. Der Aufenthaltsort von Ursprüngen 310 von benachbarten Teilkarten 302, 304 kann unter Verwendung eines gemeinsamen Orientierungspunkts 312 als Bezugspunkt mit Bezug aufeinander korreliert werden. Auf der Grundlage des korrelierten Aufenthaltsorts der Teilkarte 302 in Bezug auf die angrenzenden Teilkarten 304, 306, kann auch eine Position von Objekten 316, 318, 320 in angrenzenden Teilkarten mit Bezug auf die Ursprünge 310 der Teilkarten 304, 306 aktualisiert werden. Der korrelierte Aufenthaltsort jedes Teilkartenursprungs 310 mit Bezug auf jeden angrenzenden Teilkartenursprung 310 kann verwendet werden, um eine globale Umgebungskarte 300 zu erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Aufenthaltsort des Fahrzeugs 10 und der gemessenen Objekte 30 relativ zur Teilkarte 302 unter Verwendung einer mathematischen Modellierungstechnik berechnet oder bestimmt oder geschätzt oder optimiert werden. Der Aufenthaltsort des Fahrzeugs und Objektaufenthaltsorte relativ zu aneinandergrenzenden oder benachbarten Teilkarten 304, 306 kann auch unter Verwendung einer mathematischen Modellierungstechnik berechnet werden. Die mathematische Modellierungstechnik kann ein mathematischer Ansatz mit gewichteten kleinsten Quadraten, ein Bayes-Filterverfahren (z. B. ein Kalman-Filter und ein Partikelfilter) oder ein anderer mathematischer Ansatz sein.
Ein mathematischer Ansatz mit gewichteten kleinsten Quadraten kann verwendet werden, um die Position des Fahrzeugs 10 und gemessener Orientierungspunkte 30 relativ zu einer Teilkarte oder einem Teilkartenursprung 310 auf der Grundlage zuvor gemessener Fahrzeugaufenthaltsortsdaten (z. B. GPS-Daten, welche eine schlechte Genauigkeit aufweisen können), zuvor gemessener Orientierungspunkt-Aufenthaltsortsdaten, einer Koppelnavigations-Positionsschätzung und eines durch Sensoren gemessenen relativen Aufenthaltsorts eines Orientierungspunkts mit Bezug auf das Fahrzeug 220 zu berechnen oder zu schätzen. Bei einer Ausführungsform kann die folgende Formel minimiert werden, um einen Fahrzeugaufenthaltsort aus einem anfänglichen oder geschätzten Fahrzeugaufenthaltsort zu optimieren oder zu verfeinern:
Das Näherungsverfahren mit gewichteten kleinsten Quadraten, von dem ein Beispiel in der vorstehenden Gleichung dargestellt ist, kann verwendet werden, um den Aufenthaltsort des Fahrzeugs X_i+1 und eines gemessenen Orientierungspunkts f' relativ zu einer Teilkarte zu bestimmen oder zu aktualisieren. Die berechneten X_i+1- und f'-Werte können approximierte, am besten passende oder minimierte Lösungen für die Gleichung mit den gewichteten kleinsten Quadraten sein. Eine aktuelle Fahrzeugposition x_i+1 und ein Objektaufenthaltsort f' können bei regelmäßigen Intervallen oder Zeitschritten oder mit einer vordefinierten Aktualisierungsrate berechnet werden. Die aktuelle Fahrzeugposition x_i+1 und der Objektaufenthaltsort f' können beispielsweise alle 100 Millisekunden oder mit anderen Intervallen berechnet werden.
Der erste Ausdruck der Gleichung ||R_xx_i – z_x||² stellt den Beitrag von zuvor aufgezeichneten Fahrzeugpositionsdaten dar, wobei x_i die Fahrzeugposition relativ zur Teilkarte 302 sein kann, die direkt vor dem Berechnungszeitpunkt berechnet wurde (z. B. eine Position in der aktuellen Fahrt). x_i kann beispielsweise im vorherigen Intervall oder Zeitschritt berechnet worden sein. Der Satz x_i:[R_x, z_x] kann die vorherige Verteilung von Fahrzeugpositionsdaten sein, die während der aktuellen Fahrzeugfahrt aufgezeichnet wurden. Der Satz x_i:[R_x, z_x] kann beispielsweise die vorherige Verteilung von Fahrzeugpositionsdaten sein, die während des vorherigen Zeitschritts aufgezeichnet wurden, wobei z_x ein Vektor von zuvor aufgezeichneten Fahrzeugpositionen sein kann und R_x die Matrix sein kann, welche die Kovarianz der aufgezeichneten Fahrzeugpositionen z_x darstellt. Der Aufenthaltsort x_i des Fahrzeugs kann beispielsweise 100 Millisekunden (oder eine andere Zeitspanne) vor dem aktuellen Zeitpunkt der Berechnung des Aufenthaltsorts X_i+1 des Fahrzeugs gemessen worden sein. Der Aufenthaltsort x_i des Fahrzeugs kann daher eine genaue Approximation für den aktuellen Aufenthaltsort x_i+1 des Fahrzeugs bereitstellen. Der Ausdruck ||R_xx_i – z_x||² stellt daher den Beitrag der zuvor gemessenen Fahrzeugpositionen auf der aktuellen Fahrt zu der gewichteten Näherung mit kleinsten Quadraten des Aufenthaltsorts x_i+1 des Fahrzeugs relativ zur Teilkarte 302 dar.
Der Ausdruck ||R_ff – z_f||² stellt den Beitrag von zuvor aufgezeichneten Objektpositionsdaten dar, wobei f eine zuvor gemessene Objektposition relativ zur Teilkarte 302 sein kann. Der Satz f:[R_f, z_f] kann die vorherige Verteilung von Objektaufenthaltsortsdaten sein, die während vorheriger Fahrzeugfahrten oder während der aktuellen Fahrt aufgezeichnet wurden, wobei z_f ein Vektor von zuvor gespeicherten Objektpositionen sein kann, und R_f die Matrix sein kann, welche die Kovarianz der zuvor aufgezeichneten Objektaufenthaltsorte z_f darstellt. Der Satz f:[R_f, z_f] kann die besten geschätzten Objektpositionsdaten von anderen Quellen umfassen, welche GPS-Daten umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind.
Der Ausdruck ||Fx_i – Gx_i+1 + u_i||² kann den Beitrag der Koppelnavigations-Fahrzeugpositionsberechnung darstellen. Die Koppelnavigations-Fahrzeugpositionsberechnung kann den Aufenthaltsort des Fahrzeugs unter Verwendung der dynamischen Eingabe des Fahrzeugs schätzen (z. B. Berechnungen auf der Grundlage von Daten von Sensoren wie etwa 70, 72, 74 und 76). Die Matrizen F und G sind Linearisierungsmatrizen, welche die nichtlinearen Fahrzeugpositionsdaten x_i und x_i+1 in einen linearen Datensatz umformen. Die dynamische Fahrzeugeingabe, welche die Gierrate, die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung, die Geschwindigkeit oder andere Fahrzeugdynamiken umfassen kann, wird durch den Vektor u_i dargestellt.
Der Ausdruck ||H_ff' + H_xx_i+1 – o_i||² stellt den Beitrag der relativen Position des Objekts zu dem Fahrzeug, wie sie von Sensoren gemessen wird, dar. Die Matrizen H_f und H_x werden durch die geometrische Konfiguration und Orientierung der Sensoren 20, 22, 24, die mit dem Fahrzeug 10 verbunden sind, bestimmt. Der Vektor o_i ist die durch Sensoren gemessene Position eines Orientierungspunkts mit Bezug auf das Fahrzeug 220.
Das Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 kann die Lösungswerte der Approximation mit gewichteten kleinsten Quadraten für die Fahrzeugposition X_j+1 und den Objektaufenthaltsort f' mit Bezug auf die Teilkarte 302 berechnen. Das System 100 kann auch die Fahrzeugpositionsdaten X_i+1 und die Objektaufenthaltsortsdaten f' in einer Datenbank (z. B. im Speicher 120) speichern und die Daten an eine Anwendung zum verbesserten Fahren liefern. Es können andere Verfahren zum Bestimmen oder Verfeinern eines Fahrzeugaufenthaltsorts unter Verwendung eines relativen Aufenthaltsorts von einem Objekt mit einer bekannten Position verwendet werden.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Verwenden von Objektaufenthaltsorten zur Aktualisierung der Position eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die Operationen können vom Fahrzeugaufenthaltsortssystem 100 oder von anderen Systemen ausgeführt werden, die mit dem Fahrzeug 10 verbunden oder von diesem getrennt sind. Wie bei Block 402 dargestellt ist, kann das System oder der Prozess eingeleitet werden, wenn die Fahrzeugzündung gestartet wird. Wie bei Block 404 dargestellt ist, kann die Position des Fahrzeugs von dem System 100 bestimmt werden (z. B. über GPS oder eine Sensormessung). Wie in Block 406 dargestellt ist, kann dann, wenn ein anfänglicher Aufenthaltsort des Fahrzeugs von dem System 100 nicht bestimmt oder berechnet werden kann, der zum Beispiel im Speicher 120, im Langzeitspeicher 130 oder in anderen Speichervorrichtungen zuletzt gespeicherte Aufenthaltsort verwendet werden. Ob neue Daten verfügbar sind, welche die Fahrzeugposition, die Orientierungspunktposition, dynamische Fahrzeugdaten (z. B. Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Gierrate) und andere Daten umfassen können, kann vom System 100 beurteilt werden, wie in Block 408 dargestellt ist. Wie in den Blöcken 410 und 412 dargestellt ist, kann unter Verwendung der Fahrzeugaufenthaltsortsdaten (z. B. GPS-Daten) festgestellt werden, welche Teilkarte dem aktuellen Fahrzeugaufenthaltsort entspricht. Die Teilkarte, die dem Fahrzeugaufenthaltsort entspricht, kann auf der Grundlage der Fahrzeugposition, zuvor gespeicherten Orientierungspunktpositionsdaten und/oder der relativen Position von Orientierungspunkten mit Bezug auf das Fahrzeug bestimmt werden. Bei einer Ausführungsform kann die Teilkarte, die dem Fahrzeugaufenthaltsort entspricht, bestimmt werden, indem der relative Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem oder mehreren Teilkartenursprüngen 310 gemessen wird. Der Teilkartenursprung 310, der dem Fahrzeug 10 am Nächsten liegt, kann der Teilkarte 302 entsprechen, in welchem das Fahrzeug 10 vermutet wird.
Wenn von dem System 100 festgestellt wird, dass der Fahrzeugaufenthaltsort keinem Aufenthaltsort in einer zuvor gespeicherten Teilkarte entspricht, wird in dem System eine neue Teilkarte erzeugt (z. B. im Speicher 120 gespeichert), wie in Block 414 dargestellt ist. Eine neue Teilkarte kann erzeugt werden, wenn das Fahrzeug 10 zum ersten Mal durch eine Landschaft fährt. Wenn das Fahrzeug 10 zum ersten Mal gestartet wird, kann das System 10 möglicherweise keine Teilkarten enthalten.
Objekte können detektiert werden und ein Objektaufenthaltsort relativ zum Fahrzeug kann unter Verwendung von Daten von einem oder mehreren Sensoren 20 bestimmt werden, welche mit dem Fahrzeug verbunden sind, wie bei Block 416 dargestellt ist. Bei einer Ausführungsform werden von den Sensoren 20, 22, 24 nur Objekte mit einer Größe gemessen, die kleiner als eine vorbestimmte Größe ist (z. B. Breite oder Durchmesser). Beispielsweise kann es sein, dass nur Objekte gemessen werden, die einen Durchmesser oder eine Breite von weniger als 0,5 Meter (m) aufweisen. Bei einer Ausführungsform werden von den Sensoren 20, 22, 24 nur Objekte gemessen, die weiter als ein vorbestimmter Abstand von einem nahegelegenen Objekt entfernt sind. Beispielsweise kann es sein, dass nur Objekte verfolgt werden, die weiter als 2 Meter vom nächstgelegenen Objekt entfernt sind. Bei einer Ausführungsform werden nur Objekte, die sich mit weniger als einer vorbestimmten Bodengeschwindigkeit relativ zur Erde bewegen, von den Sensoren 20, 22, 24 gemessen. Zum Beispiel kann es sein, dass bei einer Ausführungsform nur Objekte detektiert werden, die mit weniger als ein 1 m/s fahren. Objekte, die sich schneller als eine vordefinierte Bodengeschwindigkeit bewegen, können gefiltert werden, um sicherzustellen, dass nur statische Objekte als Orientierungspunkte registriert werden. Ein sich langsam bewegendes Objekt kann jedoch beispielsweise ein Baum sein, der sich Wind bewegt; daher kann es sein, dass sich langsam bewegende Objekte detektiert werden. Objekte beliebiger Größe mit einem beliebigen Abstand von nahegelegenen Objekten oder mit einer beliebigen Bodengeschwindigkeit können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung detektiert oder gemessen werden.
Wenn das Objekt 30 Kriterien der Größe, der Nähe zu anderen Objekten, der Geschwindigkeit und andere Kriterien erfüllt, kann festgestellt werden, ob das Objekt mit irgendwelchen der zuvor aufgezeichneten Objekte im Speicher 120, im Langzeitspeicher 130 oder in anderen Speichervorrichtungen übereinstimmt, wie in Block 418 dargestellt ist. Objekte können abgeglichen werden, indem Objektkoordinatenaufenthaltsorte, Größen, Geschwindigkeit, Objektform, Objektgeometrie, Objektfarbe, Objekttextur und andere Daten verglichen werden. Wenn der Orientierungspunkt oder das Objekt 30 mit keinem der zuvor aufgezeichneten Objekte übereinstimmt, kann das Objekt 30 zu dem Systemspeicher (z. B. dem Speicherblock 120) hinzugefügt werden, wie bei Block 420 dargestellt ist. Es kann festgestellt werden, dass das gemessene Objekt 30 mit keinem der zuvor gemessenen Objekte übereinstimmt, weil das Objekt 30 durch ein anderes gespeichertes Objekt (z. B. ein anderes Auto) während einer vorherigen Messung verborgen oder blockiert war. Wenn das Objekt, das das gemessene Objekt 30 in der vorigen Messung verborgen hat, bei nachfolgenden Messungen nicht mehr vorhanden ist, kann das verbergende Objekt aus der Speicherdatenbank (z. B. dem Speicher 120) gelöscht werden, wie in den Blöcken 422 und dem Block 424 dargestellt ist.
Die Aufenthaltsortsdaten oder die aktualisierten Aufenthaltsortsdaten des Objekts können verwendet werden, um angrenzende oder benachbarte Teilkarten 304, 306 mit Bezug auf die Teilkarte 302 zu lokalisieren, in der sich das Fahrzeug 10 befindet, wie bei Block 426 dargestellt ist. Wie in den Blöcken 428 und 430 dargestellt ist, können nach der Bestimmung der benachbarten Teilkarten 304, 306 die Objektaufenthaltsortsdaten und die Fahrzeugposition der aktuellen Teilkarte 302 in Bezug auf die Teilkarte 302 durch das System 100 aktualisiert, verfeinert oder berechnet werden. Die berechneten Objektaufenthaltsortsdaten und die Fahrzeugposition der Teilkarte können von dem System 100 unter Verwendung mathematischer Modellierungstechniken bestimmt werden. Ein mathematischer Modellierungsansatz kann angenäherte oder am besten passende Objektaufenthaltsorts- und Fahrzeugpositionsdaten mit Bezug auf eine Teilkarte berechnen, beispielsweise auf der Grundlage von zuvor gemessenen Fahrzeugaufenthaltsortsdaten innerhalb der aktuellen Teilkarte, zuvor gemessenen Orientierungspunktaufenthaltsortsdaten innerhalb der aktuellen Teilkarte, Koppelnavigationsberechnungen und dem relativen Aufenthaltsort eines Orientierungspunkts mit Bezug auf das Fahrzeug 220. Andere Verfahren zum Bestimmen oder Verfeinern eines Fahrzeugaufenthaltsorts können verwendet werden.
Wie in Block 432 dargestellt ist, kann der Aufenthaltsort von Objekten 312, 316, 318, die sich in benachbarten Teilkarten befinden, mit Bezug auf die berechnete oder verfeinerte Fahrzeugposition und Objektaufenthaltsorte relativ zu der aktuellen Teilkarte 302 aktualisiert werden. Der Aufenthaltsort der Objekte 312, 316, 318 kann aktualisiert werden, indem der Aufenthaltsort der benachbarten Teilkarten 304, 306 mit dem Aufenthaltsort der Teilkarte 302 korreliert wird, die dem Fahrzeugaufenthaltsort entspricht. Die Aufenthaltsorte von benachbarten Teilkarten 304, 306 werden mit der aktuellen Teilkarte 302 auf der Grundlage des berechneten Aufenthaltsorts der Objekte 312 korreliert, die sich in zwei benachbarten Teilkarten befinden (z. B. der Teilkarte 302 und der Teilkarte 304).
Die Fahrzeugposition und Objektaufenthaltsorte können an einen Anwender (z. B. über eine Anzeige) und/oder an eine oder mehrere erweiterte Fahranwendungen ausgegeben werden, zum Beispiel ein erweitertes Objektdetektionssystem, wie bei Block 434 dargestellt ist. Ein erweitertes Objektdetektionssystem kann zuvor gespeicherte Objektaufenthaltsorte verwenden, um eine Karte der Straßengeometrie mit Bezug auf die zuvor gespeicherten Objekte aufzubauen. Bei anschließenden Fahrzeugfahrten auf der Straße kann das erweiterte Objektdetektionssystem das Fahrzeug 10 mit Bezug auf die Straßengeometrie lokalisieren und positionieren. Die erweiterte Objektdetektion kann dann nur Objekte auf der Straße messen, wodurch das Objektdetektionsgebiet verringert wird und als Folge der Objektdetektionsprozess beschleunigt wird. Indem nur Objekte auf der Straße gemessen werden, kann auch die Anzahl falscher Objektdetektionen verringert werden.
Das System 100 kann Fahrzeug- und Orientierungspunktpositionsdaten an eine adaptive Frontbeleuchtungsanwendung (AFL-Anwendung) ausgeben. Die AFL-Anwendung kann die Fahrzeugpositions- und Objektaufenthaltsortsdaten verwenden, um die Straßenoberflächengeometrie mit Bezug auf zuvor gespeicherte Objekte aufzubauen. Bei nachfolgenden Fahrzeugfahrten auf der Straße kann das erweiterte Objektdetektionssystem die Fahrzeugs- und Objektaufenthaltsortsdaten verwenden, um das Fahrzeug 10 mit Bezug auf die Straßengeometrie zu lokalisieren und zu positionieren. Die AFL kann dann die lokalisierte Position des Fahrzeugs mit Bezug auf Straßengeometrie verwenden, um die Richtung und die Zielrichtung der Fahrzeugfrontscheinwerfer, Frontlampen, Nebelleuchten und anderer Beleuchtungsvorrichtungen zu steuern.
Das System 100 kann Fahrzeug- und Orientierungspunktpositionsinformationen an eine Anwendung zur Warnung vor Verkehrsampelüberschreitungen ausgeben. Die Anwendung zur Warnung vor Verkehrsampelüberschreitungen kann die Fahrzeugpositions- und Objektaufenthaltsortsdaten verwenden, um eine Umgebungskarte einer Kreuzung mit Bezug auf zuvor gespeicherte Objekte aufzubauen. Die Aufenthaltsorte von zuvor gespeicherten Objekten können Verkehrsampeln, Fahrspurmarkierungen, ein Bankett einer Straßenkreuzung und andere Orientierungspunkte umfassen. Die Anwendung zur Warnung von Verkehrsampelüberschreitungen kann dann das Fahrzeug mit Bezug auf die gespeicherten Objektaufenthaltsorte lokalisieren und feststellen, in welcher Spur sich das Fahrzeug 10 befindet. Wenn die genaue Position des Fahrzeugs mit Bezug auf die Spurmarkierungen auf der Straße gegeben ist, kann das System zur Warnung vor Verkehrsampelüberschreitungen verschiedene Befehle oder Warnungen auf der Grundlage der Position des Fahrzeugs 10 in der Spur ausgeben.
Das System 100 kann Fahrzeug- und Orientierungspunktpositionsinformationen an eine Anwendung zur Warnung vor Vorwärtskollisionen (FCA-Anwendung) ausgeben. Die FCA-Anwendung kann auch ein Bedrohungsbeurteilungsmerkmal mit Positions- oder Kontextkenntnis aufweisen. Die FCA kann so funktionieren, dass sie den Fahrer durch ein hörbares Signal, ein Licht oder ein anderes Verfahren davor warnt, dass sich ein Objekt, das eine mögliche Kollisionsgefahr darstellt, vor dem Fahrzeug befindet. Die FCA kann Positionsdaten von Orientierungspunkten am Straßenrand und berechnete Fahrzeugpositionsdaten verwenden, um Kollisionswarnungs-Fehlalarme zu unterdrücken. Ein FCA-Fehlalarm kann auftreten, wenn das FCA-System den Fahrer vor einem nicht existierenden Objekt vor dem Fahrzeug warnt. Der Fehlalarm kann unterdrückt werden, indem der Aufenthaltsorts des Objekts, das den Fehlalarm verursacht, und die Fahrzeugposition zum Zeitpunkt des Fehlalarms gespeichert werden. Bei nachfolgenden Fahrzeugfahrten kann die FCA auf der Grundlage der zuvor aufgezeichneten Fahrzeug- und Objektaufenthaltsortsdaten das falsche Objekt identifizieren, das den Fehlalarm bei der vorherigen Fahrt verursacht hat, und den Fehlalarm unterdrücken.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei Operation 500 kann ein geschätzter Aufenthaltsort eines Fahrzeugs bestimmt werden. Der geschätzte Aufenthaltsort des Fahrzeugs (z. B. des Fahrzeugs 10 von 1) kann von einem Sensor oder einem System bestimmt werden, zum Beispiel einem GPS-System.
Bei Operation 510 kann ein Aufenthaltsort eines Objekts relativ zum Fahrzeug unter Verwendung von Daten einem Sensor, der mit dem Fahrzeug verbunden ist (z. B. den Sensor 20 von 1), berechnet oder gemessen werden. Beispielsweise kann die Position eines Verkehrszeichens, eines natürlichen Objekts oder eines anderen Objekts relativ zu der Position des Fahrzeugs unter Verwendung beispielsweise von Bildgebungsdaten, LIDAR-Daten usw. bestimmt werden. Der bei Operation 510 verwendete Sensor kann sich von dem System oder Sensor unterscheiden, der bei Schritt 500 verwendet wurde.
Bei Operation 520 kann ein aktualisierter Fahrzeugaufenthaltsort unter Verwendung des gemessenen Objektaufenthaltsorts (z. B. relativ zu der Objektposition 220 in 2) in Verbindung mit zuvor gespeicherten Objektaufenthaltsorten bestimmt werden.
Andere Operationen oder Abfolgen von Operationen können verwendet werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Vorrichtungen zum Durchführen der hier beschriebenen Operationen enthalten. Derartige Vorrichtungen können speziell für die gewünschten Zwecke gebaut sein oder sie können Computer oder Prozessoren enthalten, die selektiv durch ein Computerprogramm aktiviert oder umkonfiguriert werden, das in den Computern gespeichert ist. Derartige Computerprogramme können in einem computerlesbaren oder prozessorlesbaren Speichermedium, einem beliebigen Typ von Platte, der Disketten, optische Platten, CD-ROMs und magnetooptische Platten umfasst, Festwertspeichern (ROMs), Speichern mit wahlfreiem Zugriff (RAMs), elektrisch programmierbaren Festwertspeichern (EPROMs), elektrisch löschbaren und programmierbaren Festwertspeichern (EEPROMs), magnetischen oder optischen Karten oder einer beliebigen anderen Art von Medium gespeichert sein, das zum Speichern elektronischer Anweisungen geeignet ist. Es ist festzustellen, dass eine Vielfalt von Programmiersprachen verwendet werden kann, um die Lehren der Erfindung zu implementieren, wie sie hier beschrieben sind. Ausführungsformen der Erfindung können einen Artikel umfassen, etwa ein nicht vorübergehendes computer- oder prozessorlesbares Speichermedium, wie zum Beispiel einen Arbeitsspeicher, ein Festplattenlaufwerk oder einen USB-Flash-Speicher, der Anweisungen, z. B. von einem Computer ausführbare Anweisungen, codiert, enthält oder speichert, welche, wenn sie von einem Prozessor oder Controller ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor oder Controller hier offenbarte Verfahren ausführt. Die Anweisungen können veranlassen, dass der Prozessor oder Controller Prozesse ausführt, die hier offenbarte Verfahren ausführen.
Merkmale von verschiedenen hier erörterten Ausführungsformen können mit anderen hier erörterten Ausführungsformen verwendet werden. Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung wurde zum Zwecke der Darstellung und Beschreibung präsentiert. Es ist nicht beabsichtigt, dass die Beschreibung vollständig ist, oder dass die Erfindung auf die genaue offenbarte Form beschränkt ist. Der Fachmann wird feststellen, dass viele Modifikationen, Variationen, Ersetzungen, Veränderungen und Äquivalente im Licht der vorstehenden Lehren möglich sind. Es versteht sich daher, dass die beigefügten Ansprüche dazu gedacht sind, alle derartigen Modifikationen und Veränderungen abzudecken, sofern sie in den wahren Geist der Erfindung fallen.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: ein geschätzter Aufenthaltsort eines Fahrzeugs bestimmt wird; ein Aufenthaltsort eines Objekts relativ zum Fahrzeug unter Verwendung eines Sensors gemessen wird, der mit dem Fahrzeug verbunden ist; und ein aktualisierter Fahrzeugaufenthaltsort unter Verwendung des gemessenen relativen Objektaufenthaltsorts in Verbindung mit zuvor gespeicherten Objektaufenthaltsorten bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der geschätzte Fahrzeugaufenthaltsort unter Verwendung eines Systems bestimmt wird, das sich von demjenigen unterscheidet, das mit dem Sensor verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zuvor gespeicherte Objektaufenthaltsort relativ zu einer Teilkarte gemessen wird, wobei das Verfahren umfasst, dass unter Verwendung des geschätzten Aufenthaltsorts des Fahrzeugs bestimmt wird, welcher von mehreren Teilkarten der Fahrzeugaufenthaltsort entspricht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das umfasst, dass der aktualisierte Fahrzeugaufenthaltsort bestimmt wird, indem der Aufenthaltsort des Fahrzeugs relativ zu dem zuvor gespeicherten Objektaufenthaltsort bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das umfasst, dass ein Objektaufenthaltsort unter Verwendung des relativen Objektaufenthaltsorts in Verbindung mit den zuvor gespeicherten Objektaufenthaltsorten aktualisiert wird.
System, das umfasst: eine Datenbank, die zuvor gesammelte Informationen über den Aufenthaltsort von Objekten speichert; ein Fahrzeugaufenthaltsorts-Detektionssystem; einen Sensor; einen Controller zum: Bestimmen eines geschätzten Aufenthaltsorts des Fahrzeugs aus dem Fahrzeugaufenthaltsorts-Detektionssystem; Messen des Aufenthaltsorts eines Objekts relativ zu dem Fahrzeug unter Verwendung des Sensors; und Bestimmen eines aktualisierten Fahrzeugaufenthaltsorts unter Verwendung des gemessenen relativen Objektaufenthaltsorts in Verbindung mit den zuvor gespeicherten Objektaufenthaltsorten.
System nach Anspruch 6, wobei vorgesehen ist, dass der Controller den geschätzten Aufenthaltsort des Fahrzeugs unter Verwendung eines Systems bestimmt, das sich von demjenigen unterscheidet, das mit dem Sensor verbunden ist.
System nach Anspruch 6 oder 7, wobei vorgesehen ist, dass der Controller den aktualisierten Fahrzeugaufenthaltsort bestimmt, indem der Aufenthaltsort des Fahrzeugs relativ zu dem zuvor gespeicherten Objektaufenthaltsort bestimmt wird.
System nach einem der Ansprüche 6–8, wobei vorgesehen ist, dass der Controller den Objektaufenthaltsort unter Verwendung des relativen Objektaufenthaltsorts in Verbindung mit den zuvor gespeicherten Objektaufenthaltsorten aktualisiert.
Verfahren, das umfasst, dass: in einem Fahrzeug eine geographische Position eines Orientierungspunkts unter Verwendung eines Sensors, der mit dem Fahrzeug verbunden ist, ausgewertet wird; und eine geographische Position des Fahrzeugs unter Verwendung der ausgewerteten Orientierungspunktposition berechnet wird.