DE102012224110A1 - Verfahren zum Bestimmen von Positionsdaten eines zu lokalisierenden Objektes auf einer Straße - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Positionsdaten (16, 26) eines zu lokalisierenden Objektes (4, 8, 12) auf einer Straße (2), umfassend: – Erfassen wenigstens eines Abstandes (42) zwischen dem zu lokalisierenden Objekt (4, 8, 12) und einem zum zu lokalisierenden Objekt (4, 8, 12) beabstandeten Objekt (4, 8, 12), dessen Positionsdaten (16, 26) bekannt sind, – Filtern der Positionsdaten (16, 26) des beabstandeten Objekts (4, 8, 12) basierend auf dem erfassten Abstand (42) zum Bestimmen der Positionsdaten (16, 26) des zu lokalisierenden Objektes (4, 8, 12) auf der Straße (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Positionsdaten eines zu lokalisierenden Objektes auf einer Straße, eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Fahrzeug mit der Steuervorrichtung.
  • Aus der WO 2011/098 333 A1 ist bekannt, in einem Fahrzeug verschiedene Sensorgrößen heranzuziehen, um bereits vorhandene Sensorgrößen zu verbessern oder neue Sensorgrößen zu generieren und somit die erfassbare Information zu steigern.
  • Es ist Aufgabe die Nutzung mehrerer Sensorgrößen zur Informationssteigerung zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen von Positionsdaten eines zu lokalisierenden Objektes auf einer Straße,
    • – Erfassen wenigstens eines Abstandes zwischen dem zu lokalisierenden Objekt und einem zum zu lokalisierenden Objekt beabstandeten Objekt, dessen Positionsdaten bekannt sind,
    • – Filtern der Positionsdaten des beabstandeten Objekts basierend auf dem erfassten Abstand zum Bestimmen der Positionsdaten des zu lokalisierenden Objektes auf der Straße.
  • Dem angegebenen Verfahren liegt die Idee zugrunde, dass sich ein Fahrzeug im Straßenverkehr anhand von Positionsdaten anderer Verkehrsteilnehmern oder anderer Verkehrsobjekte (Ampeln, ...), wie beispielsweise ihre absolute geographische Lage, orientieren könnte, um dem Fahrer des Fahrzeuges zusätzliche Informationen beispielsweise zur Verkehrssicherheit auszugeben. Diese zusätzlichen Informationen könnten beispielsweise Kollisionswarnungen zwischen Fahrzeugen (Geisterfahrer, ...) oder Warnung vor herannahenden Einsatzfahrzeugen (Feuerwehr, ...) umfassen.
  • Dem angegebenen Verfahren liegt jedoch die Erkenntnis zugrunde, dass wenn die Positionsdaten des Fahrzeuges oder der anderen Verkehrsteilnehmer und/oder -objekte fehlerhaft ausgegeben werden, die zusätzlichen Informationen nutzlos wenn nicht sogar verkehrsgefährdend sein könnten. Daher wäre es sinnvoll, die Datenintegrität dieser den zusätzlichen Informationen zugrundliegenden Positionsdaten so hoch wie möglich zu halten. Unter die Datenintegrität kann dabei ein Maß für die Zuverlässigkeit der Daten fallen. Diese kann beispielsweise die Toleranz umfassen, mit der die absolute geographische Lage der Verkehrsteilnehmer und/oder -objekte durch die entsprechenden Positionsdaten widergegeben wird. Auch kann die Datenintegrität anzeigen, wie aktuell oder zuverlässig die Positionsdaten sind.
  • Basierend auf dieser Erkenntnis wird im Rahmen des angegebenen Verfahrens vorgeschlagen, dass ein Fahrzeug sich im Straßenverkehr anhand seiner Umfeldsensorik orientiert und so seine eigenen Positionsdaten oder die Positionsdaten anderer Verkehrsteilnehmer und/oder -objekte bestimmt und so zur Steigerung der Datenintegrität beiträgt. Mit der Umfeldsensorik können relative Abstände zwischen einem Objekt, dessen absolute geographische Lage bekannt ist, und einem zu lokalisierenden Objekt wie den anderen Verkehrsteilnehmern und/oder -objekten bestimmt werden. Das Objekt, dessen absolute geographische Lage bekannt ist, soll nachstehend als das beabstandete Objekt betrachtet werden, dass beispielsweise das Fahrzeug selbst oder jedes beliebige andere Objekt im Straßenverkehr sein kann. Die bestimmten relativen Abstände können dann als Filtergrundlage dienen, anhand derer die Positionsdaten des zu lokalisierenden Objektes entweder vollständig neu bestimmt oder beispielsweise in ihrer Toleranz präzisiert werden können.
  • Das Filtern der Positionsdaten des beabstandeten Objekts kann jede analoge oder digitale Signalverarbeitungsmaßnahme umfassen, mit der sich die Positionsdaten des beabstandeten Objekts und der erfasste Abstand in die Positionsdaten des zu lokalisierenden Objekts umwandeln lassen. Die so berechneten Positionsdaten des zu lokalisierenden Objekts können dann als neue Positionsdaten direkt weiterverwendet oder zur Präzisierung bereits vorhandener Positionsdaten des zu lokalisierenden Objekts verwendet werden.
  • Das heißt, dass das angegebene Verfahren dazu verwendet werden könnte, neue Positionsdaten zu generieren, die die absolute geographische Lage des zu lokalisierenden Objekts angeben. Diese neu generierten Positionsdaten könnten dann beispielsweise zur Verkehrssicherung herangezogen werden. Erfasst ein Fahrzeug beispielsweise eine ungesicherte Unfallstelle, eine Baustelle oder ein anderes nicht allgemein bekanntes Hindernis auf einer Straße so könnte dieses Hindernisses mit dem angegebenen Verfahren erfasst und anderen Verkehrsteilnehmern bereitgestellt werden, die dann eine gesicherte Information über die absolute geographische Lage des Hindernisses zur Verfügung steht.
  • Das beabstandete Objekt könnte aber auch ein Fahrzeug sein, das die absolute geographische Lage wenigstens eines anderen beabstandeten Objekts beispielsweise über eine drahtlose Kommunikation übermittelt bekommt. Über seine eigene Umfeldsensorik und die nun bekannten Positionsdaten des beabstandeten Objekts könnte sich das Fahrzeug dann mittels seiner Umfeldsensorik orientieren und gegebenenfalls seine eigene absolute georgraphische Lage bestimmen. Das heißt, dass das beabstandete Objekt, dessen Positionsdaten bekannt sind, im Rahmen des angegebenen Verfahrens jedes beliebige am Verkehr teilnehmende Objekt, wie ein Fahrzeug oder eine Ampel, sein kann.
  • In einer Weiterbildung des angegebenen Verfahrens werden daher zum Filtern der Positionsdaten des beabstandeten Objekts:
    • – vorhandene Positionsdaten des zu lokalisierenden Objekts empfangen, und
    • – die vorhandenen Positionsdaten des zu lokalisierenden Objekts basierend auf dem Positionsdaten des beabstandeten Objekts und dem erfassten Abstand gefiltert.
  • Im Rahmen der Weiterbildung kann das Filtern der vorhandenen Positionsdaten eine Gegenüberstellung eventuell bereits vorhandener Positionsdaten des zu lokalisierenden Objekts und der berechneten Positionsdaten des zu lokalisierenden Objekts sein. Diese Gegenüberstellung kann beispielsweise durch eine reine Mittelwertbildung ohne weitere Berücksichtigungen anderer Faktoren wie Rauschen durchgeführt werden. Soll das Rauschen mit berücksichtigt werden, käme ein Zustandsbeobachter oder ein Kalman-Filter als Filter in Betracht. Soll auch noch die Form des Rauschens berücksichtigt werden, so könnte ggf. ein Partikelfilter herangezogen werden, der eine Grundmenge an verfügbaren Rauschszenarien besitzt und das bei der Elimination zu berücksichtigende Rauschszenario beispielsweise durch eine Monte-Carlo-Simulation auswählt.
  • In einer besonderen Weiterbildung können zum Filtern der vorhandenen Positionsdaten des zu lokalisierenden Objekts die vorhandenen Positionsdaten basierend auf den Positionsdaten des beabstandeten Objekts und/oder dem erfassten Abstand plausibilisiert werden. Auf diese Weise lassen sich fehlerhafte vorhandene Positionsdaten finden, die gegebenenfalls anderen Verkehrsteilnehmern mitgeteilt werden können.
  • Dazu umfasst das angegebene Verfahren in einer besonders bevorzugten Weiterbildung den Schritt Kennzeichnen der vorhandenen Positionsdaten des lokalisierten Objekts als fehlerhaft, wenn die Plausibilisierung fehlschlägt.
  • In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens ist das zu lokalisierende Objekt ein Fahrzeug oder ein stillstehendes Objekt auf der Straße. Ist das zu lokalisierende Objekt ein Fahrzeug, kann dann das beabstandete Objekt dazu ein stillstehendes Objekt mit bekannten Positionsdaten oder ein sich relativ dazu bewegendes Fahrzeug mit bekannten Positionsdaten sein. Ist das zu lokalisierende Objekt ein stillstehendes Objekt, kann das beabstandete Objekt mit den bekannten Positionsdaten ein Fahrzeug sein.
  • In einer noch anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird der Abstand zwischen dem zu lokalisierenden Objekt und dem zum zu lokalisierenden Objekt beabstandeten Objekt mittels Umfeldsensoren, insbesondere einer Kamera, Radar und/oder Ultraschall erfasst.
  • In einer zusätzlichen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Empfangen der Positionsdaten des beabstandeten Objekts über ein Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerk, Car2X-System genannt, genannt. Ist das beabstandete Objekt ein sich relativ zu einem zu lokalisierenden Fahrzeug bewegendes anderes Fahrzeug oder ein stillstehendes Objekt, können die bekannten Positionsdaten des beabstandeten Objekts am besten per Car2X empfangen werden, wodurch das zu lokalisierende Fahrzeug seine eigenen Positionsdaten mittels der Abstandssensoren bestimmen kann. Dies kann beispielsweise nach einem Fahrzeugstart hilfreich sein, bei dem noch kein GNSS-Signal zur Verfügung steht. Kennt das Fahrzeug seine eigenen Positionsdaten beispielsweise durch einen GNSS-Empfang, dann kann das Fahrzeug die bekannten, per Car2X empfangenen Positionsdaten anderer Verkehrsteilnehmer oder -objekte mit seinen eigenen Positionsdaten und den gemessenen Abständen plausibilisieren.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung eingerichtet, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  • In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine angegebene Steuervorrichtung.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:
  • 1 eine Prinzipdarstellung eines auf einer Straße fahrenden Fahrzeuges, und
  • 2 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Empfangen von Positionsdaten eines Objekts auf der Straße der 1 zeigen.
  • Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine Prinzipdarstellung eines auf einer Straße 2 fahrenden Fahrzeuges 4 zeigt.
  • In der vorliegenden Ausführung soll sich auf der Straße 2 eine Fußgängerüberführung 6 befinden, an der mittels einer Ampel 8 geregelt wird, ob das Fahrzeug 4 auf der Straße 2 die Fußgängerüberführung 6 überqueren darf oder ein nicht weiter dargestellter Fußgänger auf der Fußgängerüberführung 6 die Straße 2.
  • In einer Fahrtrichtung 10 vor dem Fahrzeug 4 ist in 1 ein weiteres Fahrzeug 12 dargestellt, das sich in die gleiche Fahrtrichtung 10 bewegt, in die sich auch das Fahrzeug 4 bewegt.
  • Das Fahrzeug 4 weist in der vorliegenden Ausführung einen Empfänger 14 für ein globales Satellitennavigationssystem, nachstehend GNSS-Empfänger 14 genannt auf, über den das Fahrzeug 4 in einer an sich bekannten Weise Positionsdaten in Form seiner absoluten geographischen Lage 16 bestimmen und beispielsweise im Rahmen eines Navigationssystems 18 nutzen kann, um diese auf einer nicht weiter dargestellten geographischen Karten anzuzeigen. Entsprechende Signale 20 des Globalen Satellitennavigationssystems, nachstehend GNSS-Signale 20 genannt, können beispielsweise über eine entsprechende GNSS-Antenne 22 empfangen und in ans sich bekannter Weise an den GNSS-Empfänger weitergeleitet werden.
  • Das Fahrzeug weist in der vorliegenden Ausführung ferner einen weiteren Empfänger 24 auf, über den das Fahrzeug beispielsweise mit dem weiteren Fahrzeug 12 und/oder der Ampel 8 Daten austauschen kann. Dieser Empfänger 24 soll zur Abgrenzung gegenüber dem GNSS-Empfänger 14 nachstehend Car2X-Empfänger 24 genannt werden. Als Fallbeispiel soll der Car2X Empfänger 24 nachstehend Positionsdaten in Form einer absoluten geographischen Lage 26 vom weiteren Fahrzeug 12 empfangen, die das weitere Fahrzeug 12 in einem entsprechenden Car2X-Signal 28 in einer noch zu beschreibenden Weise überträgt. Das Car2X-Signal 28 wird im Fahrzeug 4 über eine Car2X-Antenne 30 empfangen und an den Car2X-Empfänger 24 weitergeleitet.
  • In nicht weiter dargestellter Weise kann das Fahrzeug 4 zudem eingerichtet sein, seine aus dem GNSS-Signal 20 abgeleitete absolute geographische Lage 16 in einem entsprechenden Car2X-Singal 28 an das weitere Fahrzeug 12 zu senden, damit dieses ebenfalls die absolute geographische Lage 16 des Fahrzeuges 4 kennt. Dementsprechend leitet das weitere Fahrzeug 12 seine absolute geographische Lage 26 aus dem GNSS-Signal 20 ab und empfängt die absolute geographische Lage 16 des Fahrzeuges 4 über das Car2X Signal 28.
  • Schließlich kann auch die Ampel 8 eingerichtet sein, ihre absolute geographische Lage über eine Car2X-Antenne 22 in einer nicht weiter dargestellten Weise zu senden. Zwar könnte die absolute geographische Lage der Ampel 8 über ein zuvor genanntes GNSS-System bestimmt werden, da sich die Ampel 8 jedoch nicht bewegt, kann ihre absolute geographische Lage einmal fest bestimmt und beispielsweise in einem internen Speicher der Ampel 8 fest hinterlegt werden, so dass auf ein eigenes kostenintensives GNSS-System verzichtet werden kann.
  • In der vorliegenden Ausführung weist das Fahrzeug 4 ferner eine Kamera 34 und einen Radarsensor 36 auf. Mit der Kamera 34 kann das Fahrzeug 4 innerhalb eines Bildwinkels 38 ein Bild einer Ansicht aufnehmen, die in Fahrtrichtung 10 des Fahrzeuges 4 betrachtet vor dem Fahrzeug 4 liegt. Zudem kann das Fahrzeug 4 mit dem Radarsensor 36 und entsprechenden Radarstrahlen 40 in Fahrtrichtung 10 des Fahrzeuges 4 betrachtet Objekte wie die Ampel 8 und das weitere Fahrzeug 10 erkennen und in einer bekannten Weise ihren Abstand zum Fahrzeug 4 bestimmen. In 1 ist dies beispielhaft anhand des Abstandes 42 zum weiteren Fahrzeug 12 angedeutet.
  • Das Fahrzeug 4 hat nun zwei Möglichkeiten diesen Abstand 42 zum weiteren Fahrzeug 42 beispielsweise mit dem Navigationssystem 18 oder einer anderen nicht weiter dargestellten Steuervorrichtung zu nutzen.
  • Im Rahmen einer ersten Möglichkeit, die in 2 schematisch dargestellt ist, kann das Fahrzeug 4 seine absolute geographische Lage 16 bestimmen, wenn ihm selbst kein GNSS-Signal 20 zur Verfügung steht. Dazu kann es die absolute geographische Lage 26 des weiteren Fahrzeuges 12 sowie den Abstand 42 nutzen und sich beispielsweise durch Addition dieser beiden Größen seine eigene absolute geographische Lage 16 errechnen.
  • In gleicher Weise kann das Fahrzeug 2 beispielsweise die Position der Ampel 8 oder des weiteren Fahrzeug 12 bestimmen, wenn seine eigene absolute geographische Lage 16 jedoch nicht die entsprechende absolute geographische Lage 26 des weiteren Fahrzeugs 12 oder der Ampel 8 verfügbar ist. Auf eine eigene Darstellung dieser Ausführung wird der Kürze halber verzichtet.
  • Wenn das Fahrzeug 4 jedoch seine eigene absolute geographische Lage 16 kennt und zudem die absolute geographische Lage 26 des weiteren Fahrzeuges 12 empfängt, kann sich das Fahrzeug 4 einen virtuellen Abstand 44 errechnen, der sich wie in 3 gezeigt aus einer Differenz zwischen den beiden absoluten geographischen Lagen ergibt. Der virtuelle Abstand 44 sollte genauso groß sein, wie der über die Kamera 34 und/oder den Radarsensor 36 erfasste Anstand 42. Weichen die beiden Abstände 42, 44 jedoch mit einem Fehler 46 voneinander ab, weil das weitere Fahrzeug 12 beispielsweise seine absolute geographische Lage 26 zumindest fehlerhaft übermittelt, kann das Fahrzeug 4 die absolute geographische Lage 26 des weiteren Fahrzeugs 12 als fehlerhaft kennzeichnen und gegebenenfalls über das Car2X-Signal 28 an andere nicht weiter dargestellte Fahrzeuge senden, damit diese das weitere Fahrzeug 12 beispielsweise nicht fehlerhafterweise als Geisterfahrer interpretieren. Das weitere Fahrzeug 12 ist in 1 der Übersichtlichkeit halber an einer beispielhaften fehlerhaften absoluten geographischen Lage gepunktet dargestellt, in der es als Geisterfahrer auf der falschen Fahrbahn der Straße 2 interpretiert werden würde.
  • Die Positionsdaten können wie bereits erwähnt die absolute geographische Lage 16, 26 eines Objektes auf der Straße 2 sein. Unter die Bestimmung der Positionsdaten soll dabei, wie in der Ausführung gezeigt, nicht nur die absolute Bestimmung der Positionsdaten sondern auch eine Präzisierung der Positionsdaten fallen, indem beispielsweise Messtoleranzen oder andere Unsicherheiten in den Positionsdaten verringert oder entfernt werden. Unter die Bestimmung von Positionsdaten fällt auch, dass verfügbare Positionsdaten gegebenenfalls lediglich wie in 3 gezeigt als falsch erkannt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2011/098333 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bestimmen von Positionsdaten (16, 26) eines zu lokalisierenden Objektes (4, 8, 12) auf einer Straße (2), umfassend: – Erfassen wenigstens eines Abstandes (42) zwischen dem zu lokalisierenden Objekt (4, 8, 12) und einem zum zu lokalisierenden Objekt (4, 8, 12) beabstandeten Objekt (4, 8, 12), dessen Positionsdaten (16, 26) bekannt sind, – Filtern der Positionsdaten (16, 26) des beabstandeten Objekts (4, 8, 12) basierend auf dem erfassten Abstand (42) zum Bestimmen der Positionsdaten (16, 26) des zu lokalisierenden Objektes (4, 8, 12) auf der Straße (2).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Filtern der Positionsdaten (16, 26) des beabstandeten Objekts (4, 8, 12): – die Positionsdaten (16, 26) des zu lokalisierenden Objektes (4, 8, 12) basierend auf dem erfassten Abstand (42) des beabstandeten Objekts (4, 8, 12) und den Positionsdaten (16, 26) des beabstandeten Objekts (4, 8, 12) berechnet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zum Filtern der Positionsdaten (16, 26) des beabstandeten Objekts (4, 8, 12): – vorhandene Positionsdaten (16, 26) des zu lokalisierenden Objekts (4, 8, 12) empfangen, und – die vorhandenen Positionsdaten (16, 26) des zu lokalisierenden Objekts (4, 8, 12) basierend auf den Positionsdaten (16, 26) des beabstandeten Objekts (4, 8, 12) und dem erfassten Abstand (42) gefiltert werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei zum Filtern der vorhandenen Positionsdaten (16, 26) des zu lokalisierenden Objekts (4, 8, 12) die vorhandenen Positionsdaten (16, 26) basierend auf den Positionsdaten (16, 26) des beabstandeten Objekts (4, 8, 12) und/oder dem erfassten Abstand (42) plausibilisiert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, umfassend: – Kennzeichnen der vorhandenen Positionsdaten (16, 26) des zu lokalisierenden Objekts (4, 8, 12) als fehlerhaft (46), wenn die Plausibilisierung fehlschlägt.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zu lokalisierende Objekt (4, 8, 12) ein Fahrzeug (4, 12) oder ein stillstehendes Objekt (8) auf der Straße (2) ist.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Abstand (42) zwischen dem zu lokalisierenden Objekt (4, 8, 12) und dem zum zu lokalisierenden Objekt (4, 8, 12) beabstandeten Objekt (4, 8, 12) mittels Umfeldsensoren (34, 36), insbesondere einer Kamera (34), Radar (36) und/oder Ultraschall erfasst wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: – Empfangen der Positionsdaten (16, 26) des beabstandeten Objekts (4, 8, 12) über ein Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerk, Car2X-System (24) genannt, oder ein globales Navigationssatellitensystem, GNSS (14) genannt.
  9. Steuervorrichtung (18), die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  10. Fahrzeug (4) umfassend eine Steuervorrichtung nach Anspruch 9.
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