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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Position eines stationären Verkehrsobjekts, beispielsweise eines Verkehrsschilds an einer Straße. Bei dem Verfahren werden durch eine zentrale Serveranordnung, beispielsweise einen Server des Internets, Positionsdatensätze mit jeweils einer Positionsschätzung des Verkehrsobjekts empfangen. Aus diesen Positionsschätzungen gilt es, eine einzige, eindeutige Position des Verkehrsobjekts zu ermitteln. Zu der Erfindung gehört auch eine entsprechende Serveranordnung, die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist.
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Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Personenkraftwagen, nutzen Navigationsdatenbanken, um unterschiedliche Funktionen bereitzustellen. Neben der Navigationsassistenz für einen Fahrer kann durch ein Kraftfahrzeug auf Grundlage von Navigationsdaten auch eine Energiemanagementfunktion bereitgestellt werden, beispielsweise im Zusammenhang mit einem Hybridantrieb oder auch allgemein eine vorausschauende Fahrzeugregelung. Beispielsweise kann durch eine Fahrzeugregelung berücksichtigt werden, dass auf einem vorausliegenden Streckenabschnitt eine Geschwindigkeitsbegrenzung für die Fahrgeschwindigkeit gilt und deshalb ein Ausrollen des Kraftfahrzeugs eingeleitet werden.
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Für eine zuverlässige Navigation, Energiemanagementfunktion und vorausschauende Fahrzeugregelung ist es wichtig, dass die Navigationsdaten in der verwendeten Navigationsdatenbank aktuell sind. Allerdings ist es häufig der Fall, dass im Fahrzeug die Navigationsdaten und Geschwindigkeitslimits-Attribute sogar schon zum Zeitpunkt der Fahrzeugauslieferung veraltet sind. Eine Navigationsdatenbank, die älter als sechs Monate ist, gilt in der Regel für die beschriebenen Funktionen als unzuverlässig. Die Karteninhalte sind teilweise veraltet, teilweise haben die Anbieter des Kartenmaterials auch Geschwindigkeitslimits auf niedrigeren Straßenklassen wie beispielsweise Landstraßen, im Gegensatz zu Autobahnen, überhaupt nicht erfasst, um zu vermeiden, dass veraltete Kartendaten vorliegen.
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Immer problematisch sind dynamische Geschwindigkeitslimits, wie sie beispielsweise bei Anzeigeeinrichtungen eines Verkehrsleitsystems je nach Verkehrslage eingestellt werden oder an Baustellen durch temporär aufgestellte Verkehrsschilder vorgegeben werden. Diese können in Navigationsdatenbanken überhaupt nicht berücksichtigt werden.
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Aus der
DE 10 2008 043 743 A1 ist ein System zur Verkehrszeichenpflege mit Hilfe videobasierter Fahrerassistenz-Systeme bekant. In einem Fahrzeug ist ein Video-Sensor eingebaut, der Verkehrszeichen am Straßenrand filmt. Ein Verkehrszeichenerkennungs-System kann den Zustand von Verkehrszeichen ermitteln, also beispielsweise, ob ein Verkehrszeichen verdreckt oder verdreht ist. Nach einer Beurteilung des Zustands des Verkehrszeichens kann über eine drahtlose Verbindung eine Straßenmeisterei verständigt werden. Hierzu kann zusätzlich eine Information über eine Position des Fahrzeugs über ein System zur Positionsbestimmung, z. B. GPS (Global Positioning System) bezogen werden und zusammen mit dem Verkehrszeichenzustand übertragen werden.
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Bei einem Positionsdatensatz mit einer Positionsschätzung, also beispielsweise den GPS-Koordinaten des Verkehrsobjekts selbst oder den GPS-Koordinaten des Kraftfahrzeugs während der Positionsschätzung, führt nicht zu der gewünschten Genauigkeit der Positionsermittlung. Man hat festgestellt, dass die Positionsschätzungen der einzelnen Kraftfahrzeuge erheblich voneinander abweichen. Insbesondere bei Baustelleneinfahrten oder bei Verkehrsleitsystemen mit verhältnismäßig kurzen Straßenabschnitten, für die jeweils die Geschwindigkeit vorgegeben wird, ist eine genaue Positionsangabe für das jeweilige stationäre Verkehrsobjekt aber nötig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Position zumindest eines stationären Verkehrsobjekts in einem Verkehrswegenetz zu ermitteln.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie eine Serveranordnung gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die eingangs beschriebene Vorgehensweise, dass durch mehrere Kraftfahrzeuge ein bestimmtes stationäres Verkehrsobjekt erkannt wird, dessen Position geschätzt wird und dann durch die Kraftfahrzeuge jeweils ein Positionsdatensatz mit einer Positionsschätzung des Verkehrsobjekts ausgesendet wird. Im Folgenden ist unter der Positionsschätzung eine Positionsangabe, beispielsweise ein Vektor oder Koordinaten, zu verstehen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren setzt nun bei einer zentralen Serveranordnung an, welche die Positionsdatensätze empfängt und verarbeitet. Wie bereits ausgeführt, unterscheiden sich die Positionsschätzungen in den unterschiedlichen Positionsdatensätzen signifikant, d. h. die Positionsschätzungen zu einem Verkehrsobjekt sind gestreut. Deshalb werden durch die Serveranordnung mehrere oder alle der Positionsdatensätze ausgewählt und aus den in den ausgewählten Positionsdatensätzen enthaltenen Positionsschätzungen die Position des Verkehrsobjekts ermittelt. Die endgültig ermittelte einzige Positionsangabe muss dabei in Bezug auf die ausgewählten Positionsdatensätze ein vorbestimmtes Optimierungskriterium erfüllen. Es kann z. B. eine Positionsangabe ermittelt werden, welche z. B. die Summe der quadratischen Abstände der Positionsangabe zu allen berücksichtigten Positionsschätzungen minimiert. Bei dem Verfahren ergibt sich der Vorteil, dass die Positionsschätzungen mehrerer Kraftfahrzeuge genutzt werden können, um die Position des Verkehrsobjekts zu ermitteln. Trotz der Streuung der Positionsschätzungen lassen sich Verkehrsobjekte genauer orten.
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Die Serveranordnung verarbeitet hierzu z. B. die Positionsdatensätze, indem zu den Positionsdatensätzen mehrerer oder aller Kraftfahrzeuge jeweils ein individuelles Modell der Genauigkeit der Positionsschätzung gebildet wird. Durch ein solches Modell wird dabei zumindest ein Merkmal derjenigen Situation berücksichtigt, in welcher sich das jeweilige Kraftfahrzeug während der Schätzung der Position befand. Fuhr das Kraftfahrzeug beispielsweise während der Erkennung des Verkehrsobjekts sehr schnell, so ist die Positionsschätzung in der Regel um einen Offset (Versatz) verschoben, denn es genügt schon ein kleiner Zeitunterschied zwischen dem Zeitpunkt des Erfassens des Verkehrsobjekts, also beispielsweise dem Filmen mittels einer Kamera, und dem Zeitpunkt der Positionsbestimmung beispielsweise mittels eines GPS-Sensors. Die mittels des GPS-Sensors ermittelte Positionsschätzung kann dann über 10 m oder sogar bis 100 m von der Position abweichen, an welcher das Verkehrsobjekt mittels der Kamera fotografiert oder gefilmt wurde. Ein solcher Positionsversatz kann durch ein Modell vorhergesagt werden.
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Um nun zu einer eindeutigen Position des Verkehrsobjekts zu kommen, wird durch die Serveranordnung in Abhängigkeit von allen Modellen eine Positionsangabe ermittelt, die ein vorbestimmtes Optimierungskriterium erfüllt. Hier kann beispielsweise für den Fall, dass statistische Modelle verwendet werden, die wahrscheinlichste Position des Verkehrsobjekts ermittelt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass durch jedes Modell eine korrigierte Positionsschätzung angegeben wird, also beispielsweise ein Positionsversatz aufgrund hoher Geschwindigkeit berücksichtigt wird, und mittels der korrigierten Positionsschätzungen eine endgültige Position berechnet wird.
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Das Verwenden von Modellen weist den Vorteil auf, dass systematische Fehlerquellen, wie beispielsweise eine hohe Fahrgeschwindigkeit während der Schätzung der Position, beim Ermitteln der Position des Verkehrsobjekts berücksichtigt werden.
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Alternativ oder zusätzlich zu der bereits beschriebenen Berücksichtigung des Einflusses einer Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs sieht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass durch ein oder mehrere oder alle der individuellen Modelle jeweils ein Einfluss einer Standard-Fehlerverteilung eines bestimmten GPS-Sensortyps des jeweiligen Kraftfahrzeugs berücksichtigt wird. Beispielsweise kann hierzu zusätzlich zu der Positionsschätzung in einem Positionsdatensatz auch beispielsweise eine Modellnummer des für die Ermittlung der Positionsschätzung verwendeten GPS-Sensors von dem jeweiligen Kraftfahrzeug mit an die zentrale Serveranordnung übermittelt werden.
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Auf Grundlage der Standard-Fehlerverteilung kann ein Positionierungsfehler des GPS-Sensors als statistische Streuung modelliert werden, also beispielsweise eine Gauß-Verteilung mit einer durch die Standard-Fehlerverteilung definierten Varianz. Hierbei wird bevorzugt als Mittelwert der Gauß-Verteilungsfunktion die Positionsschätzung gewählt.
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Um die Ermittlung der Position des Verkehrsobjekts robuster zu machen, sieht eine Weiterbildung des Verfahrens vor, durch die Serveranordnung die jeweilige Positionsschätzung jedes Positionsdatensatzes zunächst auf einen Verlauf eines Straßensegments zu projizieren, auf dem das jeweilige Kraftfahrzeug während der Schätzung der Position gefahren ist. Hierdurch wird eine Streuung der Positionsschätzungen quer zum Straßenverlauf beseitigt. Mit anderen Worten werden alle Positionsschätzungen dahingehend plausibilisiert, dass sich das Kraftfahrzeug während der Schätzung der Position auf einer Straße befunden haben muss. Der Verlauf des Straßensegments kann beispielsweise aus einer Navigationsdatenbank ermittelt werden.
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Eine Schätzung des Straßensegments muss besonders dann genau sein, wenn zwei oder mehr Straßen sehr dicht nebeneinander verlaufen, wie beispielsweise in einer Stadt. Um das Straßensegment möglichst genau ermitteln zu können, sollte man sich natürlich nicht auf die GPS-Daten des jeweiligen Kraftfahrzeugs verlassen, da es ja gerade gilt, deren Fehler zu kompensieren. Eine robuste Schätzung des Straßensegments ergibt sich gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens, in der Navigationsdaten des Kraftfahrzeugs, also beispielsweise eine vom Fahrer im Navigationssystem des Kraftfahrzeugs eingestellte Fahrroute, zugrundegelegt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Routenhistorie des Kraftfahrzeugs zu ermitteln, also zuvor von dem Kraftfahrzeug gefahrene Straßen. Es wird dann angenommen, dass sich das Kraftfahrzeug auf eine in der Vergangenheit schon einmal gefahrenen Fahrroute befindet.
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Eine andere Fehlerquelle beim Ermitteln der Position des Verkehrsobjekts sind statistische Ausreißer, wie sie sich beispielsweise ergeben, wenn ein Kraftfahrzeug einen defekten GPS-Sensor aufweist. Um die fehlerhaften Positionsdatensätze erkennen zu können, sieht eine Ausführungsform des Verfahrens vor, dass aus den Positionsschätzungen aller zu einem Verkehrsobjekt empfangenen Positionsdatensätze zunächst ein Histogramm gebildet wird. In dem Histogramm können dann statistische Ausreißer unter den Positionsdatensätzen ermittelt werden. Ein Ausreißer kann beispielsweise eine Positionsschätzung sein, die um mehr als ein- oder zweimal den Wert der Varianz des Histogramms von dessen Mittelwert beabstandet ist. Diese ermittelten Positionsdatensätze werden dann bei der Ermittlung der eindeutigen Position des Verkehrsobjekts ausgeschlossen. Dies verringert den Fehler bei der Bestimmung der Position.
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Natürlich können durch die Serveranordnung auch Positionen zu mehreren stationären Verkehrsobjekten ermittelt werden. Hierbei muss dann aber sichergestellt werden, dass die einzelnen Positionsschätzungen richtig gruppiert werden. Dazu wird gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens durch die Serveranordnung zu jedem Positionsdatensatz auch ein Erkennungsdatensatz ermittelt, welcher zumindest ein Attribut des jeweiligen Verkehrsobjekts aufweist. Beispielsweise kann in einem Erkennungsdatensatz als Attribut angegeben sein, um was für ein Verkehrsschild es sich handelt, ob es sich also beispielsweise um eine Geschwindigkeitsbegrenzung oder eine Ampel handelt. Ein weiteres Attribut kann die Angabe des Straßensegments sein, in dem das Verkehrsobjekt erkannt wurde. Ein anderes wichtiges Attribut kann die Erkennungsrichtung sein, also die Fahrtrichtung, von welcher aus das Verkehrsobjekt erkannt werden konnte. Insbesondere bei Verkehrsschildern kommt es häufig vor, dass in eine Fahrtrichtung ein anderes Verkehrsschild gilt als in die entgegengesetzte Fahrtrichtung, also beispielsweise bei einem Tempolimit. Bevorzugt gilt die Angabe der Erkennungsrichtung eine Angabe gegenüber dem magnetischen Nordpol. Hierzu können beispielsweise die Richtungen unterteilt werden in Angaben wie Nord, Nordost, Ost, Südost, Süd usw. Diese Angabe ist sehr kompakt und dennoch ausreichend.
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Indern nun zu jedem Positionsdatensatz ein Erkennungsdatensatz mit zumindest einem Attribut existiert, werden durch die Serveranordnung alle empfangenen Positionsdatensätze in Gruppen aufgeteilt, wobei jeweils diejenigen Positionsdatensätze zu einer Gruppe zusammengefasst werden, die in ihrem zugehörigen Erkennungsdatensatz zumindest ein übereinstimmendes Attribut aufweisen. Beispielsweise können so diejenigen Positionsdatensätze zusammengefasst werden, die zu einem bestimmten Straßensegment gehören und nur aus einer bestimmten Erkennungsrichtung erkannt werden können.
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Die Attribute der Erkennungsdatensätze können zumindest teilweise durch die zentrale Serveranordnung selbst auf der Grundlage von Rohdaten ermittelt werden, die die Serveranordnung vom den Kraftfahrzeugen empfängt, also insbesondere aus Kameradaten oder Standbildern, also allgemein aus Bilddaten. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Attribute zumindest teilweise auch durch die Kraftfahrzeuge selbst ermittelt werden. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass beim Ermitteln der Attribute sämtliche im Kraftfahrzeug verfügbaren Sensordaten genutzt werden können und dann nur ein verhältnismäßig geringes Datenvolumen von dem Kraftfahrzeug hin zur Serveranordnung übertragen werden muss, nämlich nur das letztendlich ermittelte Attribut.
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Bei den Verkehrsobjekten, zu denen durch die Serveranordnung eine Position ermittelt wird, handelt es sich insbesondere zumindest um eines aus den folgenden: Ein fest installiertes Verkehrszeichen, eine Baustelle, ein temporär aufgestelltes Verkehrsschild, eine Anzeigeeinrichtung eines Verkehrsleitsystems, eine Ampel. Zu solchen Verkehrsobjekten sind in der Regel in proprietären Navigationsdatenbanken keine aktuellen Daten verfügbar.
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Nachdem die Position eines Verkehrsobjekts ermittelt wurde, wird bevorzugt durch die Serveranordnung die ermittelte eindeutige Position zumindest eines Verkehrsobjekts als Datenbankeintrag an die Kraftfahrzeuge zum Eintragen in deren Navigationsdatenbanken ausgesendet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass dann die Kraftfahrzeuge bei Funktionalitäten, wie z. B. der Fahrerassistenz und dem Energiemanagement und der vorausschauenden Fahrzeugregelung, aktuelle Navigationsdaten betreffend die Position des Verkehrsobjekts zugrundelegen können.
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Damit die Serveranordnung Positionen von Verkehrsobjekten auch in einem verhältnismäßig großen Verkehrswegenetz ermitteln kann, beispielsweise einem Straßenverkehrsnetz eines ganzen Landes, kann das Einpflegen der neuen Datenbankeinträge aufgrund der großen Anzahl unerwünscht lange dauern. In diesem Zusammenhang sieht eine Ausführungsform des Verfahrens vor, dass zunächst durch die Serveranordnung überprüft wird, ob ein bestimmtes Kraftfahrzeug mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer an einem bestimmten Verkehrsobjekt vorbeifahren wird. Hierzu kann beispielsweise in der bereits beschriebenen Weise die von dem Kraftfahrzeug mitgeteilte Fahrroute zugrundegelegt werden. Wird durch die Serveranordnung erkannt, dass das Kraftfahrzeug innerhalb der nächsten Minuten an dem Verkehrsobjekt vorbeifahren wird, so wird diesem Kraftfahrzeug vorrangig die zugehörige Position des Verkehrsobjekts vor anderen Positionsangaben mitgeteilt. Mit anderen Worten wird durch die Serveranordnung für zumindest ein Kraftfahrzeug ermittelt, welche Straßensegmente relevant sind, weil das Kraftfahrzeug mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit das Verkehrsobjekt bald passieren wird. Mit „bald” ist insbesondere derjenige Zeitraum gemeint, der ab dem Überprüfen durch die Serveranordnung beginnt und eine vorbestimmte Zeitdauer umfasst, beispielsweise 3 Minuten oder 10 Minuten. Durch Zugrundelegen einer Wahrscheinlichkeitsangabe kann auch beispielsweise ein möglicher Abbiegevorgang des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden.
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Es ist hierbei gemäß einer Ausführungsform auch vorgesehen, dass nicht der Server, sondern das Fahrzeug die Entscheidung über die Priorisierung der Verarbeitung der einzelnen Verkehrszeichen trifft. Hierzu lädt das Fahrzeug alle Verkehrszeichen seiner geografischen Umgebung vom Server herunter und verarbeitet die heruntergeladenen Informationen zu den Verkehrzeichen dann gemäß deren Entfernung zur tatsächlichen wahrscheinlichen Route. Als Besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von geografischen Gebieten mit festen Grenzen herausgestellt. Die Grenzen sind für alle Fahrzeuge gleich und werden beispielsweise in 1-Grad-Schritten bezüglich des Längen- und Breitengrades aufgeteilt. Diese Kacheln können vom Server vorberechnet werden und mit einer Versionsnummer hinterlegt werden. Die Fahrzeuge fragen dann vom Server immer die gleichen geografischen Gebiete an und können sogar auf ein erneutes Herunterladen der Information verzichten, sofern durch die Versionsnummer ersichtlich ist, dass keine neuen Daten vorhanden sind.
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Wie bereits ausgeführt, gehört zu der Erfindung auch eine Serveranordnung, die beispielsweise durch einen oder mehrere Servercomputer des Internets bereitgestellt werden kann. Die Serveranordnung weist eine Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von durch Kraftfahrzeuge ausgesendeten Positionsdatensätzen mit jeweiligen Positionsschätzungen eines stationären Verkehrsobjekts auf. Bei der Kommunikationseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Internatanschluss handeln oder, bei anderen Ausführungsformen der Serveranordnung, auch um ein WLAN-Modul (WLAN – Wireless Local Area Network). Die Serveranordnung weist des Weiteren eine Analyseeinrichtung zum Verarbeiten der Positionsdatensätze auf. Die Analyseeinrichtung kann z. B. eine Prozessoreinrichtung zum Verarbeiten der Positionsdatensätze umfassen. Die Serveranordnung ist dazu ausgelegt, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
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Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierzu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Serveranordnung,
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2 bis 5 jeweils eine Skizze zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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6 eine Struktur einer Navigationsdatenbank und
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7 eine Skizze zur Veranschaulichung einer Aktualisierung der Navigationsdatenbank.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In 1 sind Straßen 10, 12, 14, 16 gezeigt. Bei der Straße 10 kann es sich beispielsweise um eine Autobahn handeln, bei den Straßen 12, 14, 16 um Straßen in einem Wohngebiet 18, das an die Autobahn 10 angrenzt. Auf der Autobahn 10 fahren Kraftfahrzeuge 20, 22. Die Kraftfahrzeuge 20 fahren auf einer Fahrspur 24 in eine Fahrtrichtung 26; die Kraftfahrzeuge 22 auf einer Fahrspur 28 in die entgegengesetzte Fahrtrichtung 30. Auf den Fahrspuren 24, 28 ist eine Fahrgeschwindigkeit durch Verkehrsschilder 32, 34, 36 vorgegeben, wobei die Verkehrsschilder 32, 34 für die Fahrspur 24 gelten und das Verkehrsschild 36 für die Fahrspur 28 gilt. Die jeweilige, durch die Verkehrsschilder 32, 34, 36 vorgegebene maximale Fahrgeschwindigkeit gilt für das Verkehrsschild 32 ab einer Position 38, für das Verkehrsschild 34 ab einer Position 40 und für das Verkehrsschild 36 ab einer Position 42 entlang der jeweiligen Fahrspur 24 bzw. 28. Diese Positionen 38, 40, 42 sind wichtig für die Kraftfahrzeuge 20, 22 und müssen deshalb in deren Navigationsdatenbanken eingetragen sein.
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In dem gezeigten Beispiel weisen die Kraftfahrzeuge 20, 22 jeweils eine Erkennungseinrichtung 44 auf, die beispielsweise eine Videokamera umfassen kann. Mittels der Erkennungseinrichtung 44 werden durch die Kraftfahrzeuge 20, 22 stationäre Verkehrsobjekte, wie beispielsweise die Verkehrsschilder 32, 34, 36, gefilmt und beispielsweise mittels einer bildverarbeitenden Objekterkennung erkannt.
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Eine zentrale Serveranordnung 46 ermittelt auf Grundlage der Erkennungsdaten der Kraftfahrzeuge 20, 22 die jeweilige Position 38, 40, 42 der Verkehrsobjekte, also auch jedes Verkehrsschildes 32, 34, 36 auf der Straße 10, und trägt die ermittelten Positionen 38, 40, 42 in eine digitale Straßenkarte ein, die Bestandteil einer Navigationsdatenbank der Serveranordnung sein kann. Von dort aus können sie dann den Kraftfahrzeugen bereitgestellt werden. Bei der Serveranordnung 46 kann es sich hierzu beispielsweise um einen oder mehrere Servercomputer des Internets 48 handeln.
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Die von Kraftfahrzeugen 20, 22 erzeugten Positionsangaben sind aber nicht eindeutig, d. h. die Kraftfahrzeuge 20, 22 senden unterschiedliche Positionswerte für ein und dasselbe Verkehrsschild, beispielsweise das Verkehrsschild 34. Die Serveranordnung 46 führt deshalb zunächst eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch, um eine eindeutige Positionsangabe für jede der Positionen 38, 40, 42 zu ermitteln.
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Die Serveranordnung 46 weist hierzu eine Kommunikationseinrichtung 50 auf, beispielsweise einen Internetanschluss. Über die Kommunikationseinrichtung 50 empfängt die Serveranordnung 46 von jedem der Kraftfahrzeuge 20, 22 eine Positionsschätzung zu den jeweils erkannten Verkehrsschildern 32, 34, 36. Jede Positionsschätzung ist dabei in einem Positionsdatensatz enthalten, der von einer jeweiligen Kommunikationseinrichtung 52 jedes Kraftfahrzeugs 20, 22 ausgesendet wird und beispielsweise über ein Mobilfunknetz 54 und das Internet 48 zu der Kommunikationseinrichtung 50 der Serveranordnung 46 übertragen wird. Die Kommunikationseinrichtungen 52 der Kraftfahrzeuge 20, 22 können beispielsweise jeweils ein UMTS-Modul oder LTE-Modul umfassen.
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Die empfangenen Positionsdatensätze werden durch die Serveranordnung 46 mittels einer Analyseeinrichtung 56 gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verarbeitet.
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Die hierdurch ermittelten eindeutigen Positionswerte für die Positionen 38, 40, 42 werden als aktualisierte Datenbankeinträge für Navigationsdatenbanken beispielsweise an die Kraftfahrzeuge 20, 22 ausgesendet, so dass sie von den Kraftfahrzeugen 20, 22 in Onbord-Navigationsdatenbanken eingefügt werden können. Hierdurch werden Navigationsdaten und Geschwindigkeitslimits-Attribute im Fahrzeug aktualisiert und so Fahrerassistenzsysteme und Energiefunktionen mit ihren vorausschauenden Fahrzeugregelungen an die aktuellen Verhältnisse auf den Straßen 10, 12, 14, 16 angepasst. Insbesondere ergibt sich ein genauer Ort für Geschwindigkeitslimits, wie sie durch beispielsweise Straßenschilder 32, 34, 36 angegeben sind.
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Zusätzlich zu dem Positionsdatensatz mit der Positionsschätzung kann durch die Kraftfahrzeuge 20, 22 auch ein Erkennungsdatensatz an die Serveranordnung 46 ausgesendet werden, welcher jeweils angibt, was für ein Verkehrsobjekt erkannt worden ist. Es können auch Angaben gesendet werden, die die aktuelle Fahrtrichtung 26, 30 angibt sowie beispielsweise eine Angabe über die Ortungseinrichtung, mit welcher das jeweilige Kraftfahrzeug 20, 22 seine aktuelle Position beim Erkennen eines Verkehrsobjekts ermittelt hat. Beispielsweise kann ein bestimmter Typ von GPS-Sensor angegeben sein. Auch eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit des jeweiligen Kraftfahrzeugs 20, 22 während der Erkennung eines Verkehrsobjekts kann Bestandteil des Erkennungsdatensatzes sein.
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In dem Erkennungsdatensatz können auch nur Rohdaten, also beispielsweise Bilddaten der Erkennungseinrichtungen 44, enthalten sein, damit die eigentliche Objekterkennung dann von der Serveranordnung 46 durchgeführt werden kann.
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In 2, 3, 4 und 5 ist jeweils ein Verfahrensschritt S1, S2, S3, S4 eines Beispiels eines von der Analyseeinrichtung 56 durchgeführten Verfahrens veranschaulicht.
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Nach dem Empfangen werden die einzelnen Positionsdatensätze 58 in einer ortsbasierten Datenbank eingetragen oder gespeichert. In 2 ist zur Veranschaulichung der einzelnen Positionsschätzungen der Kraftfahrzeuge eine Karte 60 gezeigt, welche die Straßen 10, 12, 14, 16 zeigt. In der Karte sind die einzelnen Positionsdatensätze 58 an derjenigen Stelle eingetragen, die der jeweiligen Positionsschätzung entspricht, die in dem jeweiligen Datensatz 58 enthalten ist. Der Übersichtlichkeit halber sind des Weiteren in 2, 3 und 4 nur einige der Positionsdatensätze 58 mit einem Bezugszeichen versehen.
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Die Positionsschätzungen der einzelnen Kraftfahrzeuge zu den. Verkehrsschildern 32, 34, 36 weisen eine Streuung auf, d. h. die einzelnen Positionsdatensätze 58 weisen für ein und dasselbe Verkehrsschild unterschiedliche Positionsschätzungen auf. Durch die Analyseeinrichtung 56 werden nun zusammengehörige Positionsdatensätze 58, also die jeweils zu einem Verkehrsschild 32, 34, 36 gehören, zusammengefasst und dann zu jedem Verkehrsschild 32, 34, 36 eine eindeutige Position ermittelt.
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Grund für die Streuung können örtliche Ungenauigkeiten der GPS-Sensoren der einzelnen Kraftfahrzeuge 20, 22 sein und zeitliche Ungenauigkeiten aufgrund beispielsweise einer hohen Fahrgeschwindigkeit der Kraftfahrzeuge 20, 22. Ein anderes Problem kann die fehlerhafte Fahrtrichtungserkennung sein, wie sie beispielsweise bei verzweigten Autobahnabfahrten vorkommen kann.
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In der ortsbasierten Datenbank werden zunächst die einzelnen Erkennungen dem Straßensegment zugeordnet, auf dem das zugehörige Erkennungsfahrzeug jeweils gefahren ist. Dies ist in 3 als Schritt S2 verdeutlicht. In dem veranschaulichten Beispiel fuhren alle Kraftfahrzeuge 20, 22 auf der Straße 10. Diese Information kann durch die Analyseeinrichtung 56 beispielsweise anhand von Fahrroutendaten ermittelt werden, die Bestandteil der von den Kraftfahrzeugen ausgesendeten Erkennungsdaten sein können. Auch eine Fahrhistorie der einzelnen Kraftfahrzeuge kann zugrundegelegt werden. Durch das Map-Matching des Schrittes S2 ist eine Streuung quer zum Fahrbahnverlauf der Straße 10 beseitigt.
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Anschließend werden als weiterer Bestandteil des Verfahrensschrittes S2 die einzelnen Positionsdatensätze 58 zu Clustern 32', 34', 36' zusammengefasst. Hierzu wird die Zusammengehörigkeit der einzelnen Positionsdatensätze gemäß ihrer Attribute (aus den Erkennungsdatensätzen) wie beispielsweise das Tempolimit, das erkannt wurde, das zugeordnete Straßensegment (hier die Straße 10) und die Erkennungsrichtung 26, 30 (beispielsweise als Angabe gegenüber dem magnetischen Nordpol) zugrunde gelegt. Jedes Cluster 32', 34', 36' enthält dann idealerweise nur Positionsangaben zu jeweils einem der Verkehrsschilder 32, 34, 36.
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Anschließend folgt in Schritt S3 die eigentliche Positionsschätzung der Positionen 38, 40, 42 für jedes der Cluster 32', 34', 36'. Hierzu kann zunächst überprüft werden, ob innerhalb eines Clusters 32', 34', 36' ein Ausreißer 62 enthalten ist, also ein Positionsdatensatz 58 mit einer nicht plausiblen Positionsschätzung, die beispielsweise bei einer Auswertung eines Clusters 32', 34', 36' jeweils als Histogramm einem Positionswert entspricht, der vom Mittelwert des Histogramms um einen vorbestimmten Abstandswert abweicht, beispielsweise einmal der Varianz der Verteilung oder zweimal der Varianz der Verteilung oder dreimal der Varianz der Verteilung. Die Ausreißer 62 werden aussortiert.
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In einem nächsten Schritt kann eine Modellierung der Positionierungsfehler erfolgen, also beispielsweise der GPS-Fehler. Hierzu kann ein Modell des GPS-Fehlers der einzelnen Positionsdatensätze 58 eines Clusters 32', 34', 36' verwendet werden, um eine Positionsschätzung des Verkehrszeichens 32, 34, 36 durchführen zu können. Hierzu werden die Standard-Fehlerverteilung eines GPS-Sensors sowie die Geschwindigkeit des erkennenden Fahrzeugs herangezogen. Beispielsweise kann zu jeder Positionsschätzung, wie sie in einem Positionsdatensatz 58 enthalten ist, eine Gaußverteilung zugrunde gelegt werden und dann die Gaußverteilungen von allen Positionsdatensätzen 58 eines Clusters 32', 34', 36' kombiniert werden und dann die wahrscheinlichste Position als die eindeutige Position des Verkehrsschildes 32, 34, 36 verwendet werden. Es können aber auch andere, empirische oder mathematisch-analytische Modelle zusätzlich zu oder anstelle von statistischen Modellen verwendet werden.
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Die durch eine Modulierung in dem Verfahrensschritt S3 ermittelte Position, also beispielsweise die wahrscheinlichste Position innerhalb eines Clusters 32', 34', 36' ergibt dann die gesuchte eindeutige Position 38', 40', 42'.
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Von allen Verkehrsschildern 32, 34, 36 kann so eine genaue Position 38', 40', 42' auf der Serveranordnung 46 ermittelt werden. Je mehr Fahrzeuge ein Verkehrsschild 32, 34, 36 erkennen, desto genauer wird die Positionsschätzung. Wird die Position 38, 40, 42 eines Verkehrsschildes 32, 34, 36 verändert, beispielsweise nach einer Bauphase an der Straße 10, erlernt sich das System nach einer Zwischenphase, also einer Lernphase, die neue Position von alleine.
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Abschließend kann in dem Verfahrensschritt S4 für eines oder mehrere Kraftfahrzeuge, beispielsweise der Kraftfahrzeuge 20, 22, eine Wahrscheinlichkeit einer Vorbeifahrt an den Verkehrsschildern berechnet werden, für die die neue Position ermittelt wurde. Hierzu werden Straßen, welche zu den einzelnen Verkehrsschildern hinführen, dahingehend überprüft, ob das Kraftfahrzeug mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auf dieser Straße entlangfährt. Beispielsweise kann für einen Bereich von bis zu 500 m vor einem Verkehrsschild ermittelt werden, ob sich beispielsweise eine Kreuzung 64 dort befindet und das Kraftfahrzeug mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit dort abbiegt und dann das Schild nicht mehr passieren wird. Beispielsweise kann anhand einer in einem Navigationssystem des Kraftfahrzeugs gespeicherten aktuellen Fahrroute 66, entlang welcher das Kraftfahrzeug navigiert wird, überprüft werden, ob ein Abbiegen an der Kreuzung 64 wahrscheinlich ist. Führt dagegen eine mögliche Fahrroute 68 eines Kraftfahrzeugs mit hoher Wahrscheinlichkeit zu dem Schild 70, so wird diesem Kraftfahrzeug mit erhöhter Priorität die aktuelle Position des Schildes 70 übermittelt, damit die neue Positionsangabe rechtzeitig im Kraftfahrzeug verfügbar ist.
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Sobald das Kraftfahrzeug die aktuelle Position empfängt, werden die Positionsdaten in die prädiktiven Streckendaten (PSD) des Kraftfahrzeugs integriert (siehe 6 und 7), damit beispielsweise eine automatische Fahrgeschwindigkeitsregelung rechtzeitig vor Erreichen des Schildes 70 die Position des Schildes erkennt. Hierzu kann das Fahrerassistenzsystem-Steuergerät oder kurz FAS-SG 72 des Kraftfahrzeugs in den original PSD-Datenbankbaum oder kurz PSD-Baum aus prädiktiven Steuerdaten 74 aus dem Navigationssteuergerät in der Main-Unit (Hauptrechner) eine zusätzlich PSD-Botschaft 76 integrieren (PSD-Fusion). Der PSD-Baum ist eine Datenstruktur, anhand welcher entlang der geplanten Fahrroute 68 wichtige Ereignisse wie beispielsweise das Passieren des Schildes 70 in der richtigen Reihenfolge gespeichert sind. Die PSD-Botschaft 76 enthält die aktualisierten Positionsdaten des Schildes 70. Sie wird z. B. durch ein Kommunikationsmodul des Kraftfahrzeugs von der Serveranordnung 46 (OCU) empfangen. Diese zweite Komponente kann auch physikalisch im selben Steuergerät untergebracht werden.
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Im FAS-Steuergerät 72 findet so eine Rekonstruktion des PSD-Baums statt. Durch die Geometrie- und Topologie-Informationen kann eine Abbildung des neuen Attributs auf dem rekonstruierten PSD-Baum erfolgen. Somit steht das neue Attribut (die Position des Schildes 70) für die FAS-Funktion zur Verfügung. Insbesondere für Energieinformationen sind aktuelle Geschwindigkeitslimits und Steuerinformationen von essentieller Bedeutung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008043743 A1 [0005]
