DE102014215570A1

DE102014215570A1 - Fahrzeugnavigationssystem

Info

Publication number: DE102014215570A1
Application number: DE102014215570.3A
Authority: DE
Inventors: Florian Bartels
Original assignee: Elektrobit Automotive GmbH
Current assignee: Elektrobit Automotive GmbH
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2016-02-11
Anticipated expiration: 2034-08-07
Also published as: CN105371856B; US20160040994A1; JP6298020B2; US9671235B2; DE102014215570B4; JP2016038379A; CN105371856A

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Navigationseinrichtung. Die Navigationseinrichtung nimmt eine Positionsbestimmung basierend auf empfangenen Signalen durch. Parallel wird eine weitere Positionsbestimmung basierend auf Signalen von Inertialsensoren durchgeführt. Diese beiden bestimmten Positionen werden verglichen. Weichen diese beiden bestimmten Positionen über ein vorbestimmtes Maß, dass durch vorbestimmte Grenzwerte festgelegt ist, voneinander ab, wird ein Fehlerwert erkannt. Bei der Erkennung einer unzulässigen Abweichung werden insbesondere auch Bewegungsrichtung, Geschwindigkeitsunterschiede und Positionsveränderungen berücksichtigt. Bei erkanntem Fehlerwert werden abgeschattete Bereiche in einer Fahrumgebung ermittelt und der bestimmten aktuellen Position zugeordnet und dadurch eine Zuordnung zu einer Fahrebene vorgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Sensordaten für ein Fahrzeugnavigationssystem. Das Navigationssystem umfasst einen Empfänger zum Empfangen von Positionssignalen, insbesondere Satellitensignale, für eine Bestimmung einer absoluten Position des Fahrzeugs. Basierend auf Sensorsignalen von Inertialsensoren wird eine weitere Positionsbestimmung durchgeführt. Bei Überschreiten eines Fehlerwertes wird eine Navigation unter Verwendung der Signale von den Inertialsensoren fortgeführt.
Aus der DE 10 2007 041 121 A ist ein Verfahren zum Verarbeiten von Sensordaten für ein Fahrzeugassistenzsystem eines Fahrzeugs bekannt. Bei dem Fahrerassistenzsystem nimmt ein erster Sensor einen Messwert auf und überträgt diesen an eine Verarbeitungseinheit. Dieser Messwert wird zur Bestimmung der absoluten Position verwendet. Diesem Messwert wird ein Fehler zugeordnet. Ein zweiter Sensor nimmt einen Messwert auf, durch den der zu dem ersten Messwert zugehörige Fehler angepasst werden kann. Es kann ein dritter Sensor vorgesehen sein, mittels dessen eine redundante Bestimmung des ersten Messwertes möglich ist. Bei Überschreiten eines dem ersten Messwert zugeordneten Fehlers über einen Grenzwert kann vorgesehen sein, dass die vom dritten Sensor gelieferten Sensordaten von der Verarbeitungseinheit zur weiteren Positionsbestimmung des Fahrzeugs herangezogen werden. Dabei bestimmt der erste Sensor die Position des Fahrzeugs mittels Satellitennavigation. Der zweite Sensor erfasst Objekte, welche zur Beeinträchtigung der Satellitensignale führen. Fehlerquellen, die insbesondere zu einer Abschattung der Satellitensignale führen können, sind Schallschutzwände, Brücken, Tunnel und hohe Gebäude. Für die Bestimmung der Relativbewegung des Fahrzeugs kann der dritte Sensor auf Raddrehzahlen, die Gierrate und die Querbeschleunigung oder eine Kamera zurückgreifen.
Die EP 1 550 840 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines sich bewegenden Fahrzeugs. Für die Bestimmung der absoluten Position des Fahrzeugs werden GPS-Signale herangezogen. Ist die Signalqualität der GPS-Signale außerhalb einer Toleranz, so wird die Position des Fahrzeugs aus detektierter Geschwindigkeit und Richtung des Fahrzeugs bestimmt. Für die Bestimmung der Geschwindigkeit und der Richtung können Radsensoren herangezogen werden. Bei einem innerhalb der Toleranz liegenden GPS-Signal kann z.B. eine Eichung der Radsensoren vorgenommen werden. Es ist die Intention dieser Schrift, die Positionsbestimmung des Fahrzeugs zu verbessern.
Die EP 1 983 303 B1 und die EP 0 724 136 B1 offenbaren Fahrzeugnavigationssysteme, bei denen die Helligkeit eines Displays des Navigationssystems in Abhängigkeit von empfangenen GPS-Funksignalen bzw. von der GPS Datenqualität geregelt wird. Aus der EP 0724 136 B1 ist es insbesondere bekannt, selbsttätig einen Tunnelmodus zu aktivieren, wenn die Anzahl der empfangenen Satellitensignale auf null zurückgegangen ist.
Insbesondere in Ballungsgebieten werden Straßen immer häufiger übereinander angeordnet. Wird zwar die Position des Fahrzeugs erkannt, jedoch nicht berücksichtigt, dass sich das Fahrzeug auf einer Hochstraße oder in einem Tunnel befindet, so kann es vorkommen, dass in Folge dessen falsche Navigationsanweisungen vom Navigationssystem abgegeben werden.
Nachteilig ist, dass oftmals erst bei einem nicht mehr vorliegenden GPS-Signal ein Fehlerwert erkannt wird und erst dann eine Navigation basierend auf einer von der GPS-Positionsbestimmung abweichenden Positionsbestimmung vorgenommen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Navigation zu verbessern.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren für eine frühzeitige Erkennung einer Fahrt in einem abgeschatteten Bereich, wie bei einer Tunnelfahrt oder einer Fahrt unter einer Hochstraße, bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, basierend auf den von dem Navigationssystem empfangenen Positionssignalen, wie zum Beispiel GPS Signale, die Position und Bewegung zu ermitteln. Im gesamten Dokument wird GPS beispielhaft für ein beliebiges Satellitennavigationssystem (GNSS) verwendet. Das Navigationssystem kann sich dabei zum Beispiel in einem Fahrzeug befinden. Damit werden dann durch die Positionsbestimmung die Position und die Bewegung des Fahrzeugs bestimmt.
Darüber hinaus erhält das Navigationssystem Sensorsignale von Inertialsensoren und führt eine zweite Positionsbestimmung basierend auf diesen Sensorsignalen durch. Die Sensordaten von Inertialsensoren geben relative Bewegungen wieder.
In heutigen Fahrzeugen sind bereits eine Vielzahl an Inertialsensoren vorhanden, die von anderen Systemen, wie zum Beispiel dem Bremssystem, und zur Fahrwerksteuerung benötigt werden. Dazu gehören unter anderem Radsensoren, Beschleunigungssensoren, Trägheitssensoren, Gierratensensor, Lenkwinkelsensor. Basierend auf den Signalen der Inertialsensoren führt das Navigationssystem eine zweite Positionsbestimmung durch. Bei dieser Positionsbestimmung handelt es sich um eine relative Positionsbestimmung, d.h. diese Positionsbestimmung gibt an, in wieweit sich die Position zwischen zwei Zeitpunkten verändert hat.
Durch die bestimmten Positionen basierend auf den empfangenen Positionssignalen in ihrer zeitlichen Abfolge ergibt sich eine erste Bewegungslinie, und durch die bestimmten Positionen basierend auf den Signalen der Inertialsensoren in ihrer zeitlichen Abfolge ergibt sich eine zweite Bewegungslinie. Das Verfahren sieht vor, die erste und die zweite ermittelte Bewegung, wiedergegeben durch die erste und zweite Bewegungslinie, zu vergleichen. Der Vergleich wird immer für identische Zeitabschnitte durchgeführt. Exakt gleiche Zeitpunkte sind technisch oft nicht möglich; die Trägheits-Bewegung wird meistens mit relativ hoher Frequenz berechnet, z.B. 10 Mal pro Sekunde oder mehr. Die GPS-Bewegung wird typischerweise nur einmal pro Sekunde berechnet. Der zeitliche Fehler bzw. Unterschied kann z.B. durch Interpolation herausgerechnet werden. Auf eine Interpolation kann verzichtet werden, wenn ein resultierender Positionsfehler nicht relevant ist. Durch dieses Vorgehen kann ein Vergleich für identische Zeitabschnitte durchgeführt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die verwendeten Sensorsignale der Inertialsensoren und auch die empfangenen Sensorsignale mit einem Zeitstempel versehen sind und die basierend auf diesen Signalen ermittelten Positionen mit dem identischen Zeitstempel versehen werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die in der Navigationseinrichtung eingehenden Sensorsignale mit einem Zeitstempel versehen werden und dieser Zeitstempel bei dem Vergleich zu Grunde gelegt wird.
Wird bei dem Vergleich ein Überschreiten von mindestens einem vorbestimmten Grenzwert detektiert, so werden abgeschattete Bereiche in einer Fahrumgebung anhand eines Wegedatennetzes ermittelt. Dabei können eine Vielzahl an vorbestimmten Grenzwerten in dem Navigationssystem hinterlegt sein.
Die Fahrumgebung umfasst mindestens die zweite Bewegungslinie, vorzugsweise die erste und die zweite Bewegungslinie ab Eintreten der Überschreitung des Grenzwertes. Vorzugsweise umfasst die Bestimmung von abgeschatteten Bereichen in einer Fahrumgebung den durch die erste und die zweite Bewegungslinie aufgespannten Bereich zuzüglich einen diesen Bereich umgebenden Randbereich. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, eine Bestimmung von abgeschatteten Bereichen auf eine Fahrumgebung, die die zweite Bewegungslinie nach der Grenzwertüberschreitung umfasst, durchzuführen. Dabei kann die zweite Bewegungslinie beispielsweise ausgehend von einer Positionsbestimmung der ersten Bewegungslinie, bei der noch kein Grenzwert überschritten ist, fortgeführt werden. So z.B. ausgehend von einer Positionsbestimmung anhand der empfangenen Positionssignale innerhalb von 1–5 oder auch 20 Sekunden vor Detektion einer Grenzwertüberschreitung. Es kann auch vorgesehen sein, die Navigation unter Rückgriff auf eine Positionsbestimmung 100 m vor Grenzwertüberschreitung oder 10 Sekunden vor Grenzwertüberschreitung fortzuführen. Dadurch wird die Genauigkeit der Positionsbestimmung basierend auf den Signalen der Inertialsensoren verbessert. Weiterhin führt dieses Vorgehen auch zu einer verbesserten Auswahl eines abgeschatteten Bereichs.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, mehrere Grenzwerte ab einer Mindestgeschwindigkeit von 2 km/h an weitere Bedingungen geknüpft zu setzen. Insbesondere bei kleinen Geschwindigkeiten weist eine Positionsbestimmung basierend auf empfangene Positionssignale sprunghafte Abweichungen auf. Durch eine Beschränkung auf eine Geschwindigkeit von mehr als 2 km/h wird die Häufigkeit einer Grenzwertüberschreitung minimiert. Dadurch können auftretende Fehler, insbesondere im Stillstand, unberücksichtigt bleiben. Infolgedessen wird die Detektion von Überschreitungen des Fehlerwertes, ohne dass sich die Position in einem abgeschatteten Bereich befindet, gering gehalten.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, eine Grenzwertüberschreitung zu detektieren, wenn gilt: vDR > 2 km/h (1) und |vGPS – vDR| > 5km/h (2) oder |vGPS – vDR| > 0,5 × vDR (3), wobei vDR die aus der zweiten Bewegungslinie ableitbare Geschwindigkeit ist. Diese ermittelte Geschwindigkeit basiert auf den Signalen der Inertialsensoren, die auch als Trägheitssensoren bezeichnet werden. Dabei ist vGPS die Geschwindigkeit, die anhand von empfangenen Signalen bestimmt wird. Diese Geschwindigkeiten können auch aus der ersten und der zweiten Bewegungslinie abgeleitet werden. Werden insbesondere als empfangene Positionssignale GPS Signale verwendet, so handelt es sich hierbei um die anhand der empfangenen GPS Signale ermittelte Geschwindigkeit. Durch die Bedingung gemäß Formel drei wird eine große Differenz zwischen der anhand der empfangenen Signale und der anhand der Inertialsignale ermittelten Geschwindigkeit in Bezug auf die anhand der Inertialsignale ermittelten Geschwindigkeit erkannt.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass bei vDR > 2 km/h und |dGPS – dDR| > 20m (4) eine Grenzwertüberschreitung erkannt wird. Das Vorliegen dieser Bedingungen wird als Hinweis auf eine Position in einem abgeschatteten Bereich gesehen. Dabei ist dGPS die Distanz zweier aufeinanderfolgender bestimmter Positionen anhand empfangener Positionsdaten, und dDR bezeichnet die Distanz zweier aufeinanderfolgender bestimmter Positionen anhand von Signalen der Inertialsensoren. Bei diesen Bedingungen wird davon ausgegangen, dass aufeinanderfolgende Positionen zu gleichen Zeiten ermittelt werden. Durch Überprüfung des Wegedatennetzes auf abgeschattete Bereiche kann eine Fahrzeugposition in einem abgeschatteten Bereich frühzeitig erkannt werden.
Weiterhin hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass bei vDR > 2km/h und |ΔHGPS – ΔHDR| > 10° (5) eine Überschreitung eines Grenzwertes erkannt wird. Dabei steht das H für Heading, und mit Formel (5) wird ein Driften oder Springen der ersten Bewegungslinie gegenüber der zweiten Bewegungslinie erkannt. Heading ist eine Fachbezeichnung für Fahrzeugrichtung. In der Regel bezeichnet Heading dabei den Winkel des Fahrzeugs zum Nordpol. Bei Rückwärtsfahrt ist der Unterschied zwischen Heading und Bewegungsrichtung mit 180° am offensichtlichsten. GPS meldet die Bewegungsrichtung üblicher Weise in Bezug zum WGS84-Koordinatensystem, dessen Norden dem geographischen Norden entspricht. Es gilt delta HGPS = HGPS(i + n) – HGPS(i), also eine Änderung von gemeldeter Richtung H über die Zeit, 1...N Sekunden.
Über N Sekunden wird die Richtungsänderung laut GPS und Inertialsensoren bestimmt und die beiden Richtungsänderungen werden miteinander verglichen. Dadurch kann ein Driften erkannt werden. Zum Beispiel fährt das Fahrzeug kreisförmig mit 2° pro Sekunde in einen Tunnel ein. Das GPS Signal meldet eine konstante Richtung, weil das Signal abgerissen ist, so wird nach 5 Sekunden ein Richtungsänderungs-Unterschied von 10° erreicht bzw. bei N = 6 ein Schwellwert von 10° überschritten. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, einen Bereich von 200 m zu berücksichtigen. Alternativ kann vorgesehen sein, einen Zeitraum von bis zu 10 Sekunden, insbesondere auch bis 20 Sekunden, zu berücksichtigen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei einer Differenz der Drehgeschwindigkeit von mehr als 5°pro Sekunde eine Überschreitung des vorbestimmten Grenzwertes erkannt wird. Es gilt: |RichtungsänderungProZeit(GPS) – RichtungsänderungProZeit(DR)| > 5°/s (6)
Aus aufeinanderfolgender GPS-Daten (Bewegungsrichtung) kann errechnet werden, wie schnell sich das Fahrzeug laut GPS dreht. Die Drehgeschwindigkeit kann ebenfalls aus Trägheitssensoren ermittelt werden oder direkt, z.B. mittels eines Gyroskop im ESP oder Navigations-Steuergerät, gemessen werden. Die beiden Drehgeschwindigkeiten werden verglichen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, auch ein Springen bei sehr kleinen Geschwindigkeiten als einen Hinweis auf einen abgeschatteten Bereich zu werten. Gerade bei kleinen Geschwindigkeiten ist eine Erkennung von abgeschatteten Bereichen sehr schwierig. Dabei haben sich insbesondere die folgenden Bedingungen zur Verifizierung eines Grenzwertes bei kleinen Geschwindigkeiten als geeignet herausgestellt: vDR ≤ 10 km/h (7) |dGPS – dDR| > 50 m (8)
Wird ein abgeschatteter Bereich ermittelt, so wird die aktuelle Fahrzeugposition dem abgeschatteten Bereich zugeordnet. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, insbesondere bei mehreren ermittelten abgeschatteten Bereichen in der Fahrumgebung, eine Auswahl basierend auf der zweiten Positionsbestimmung vorzunehmen und besonders bevorzugt einen abgeschatteten Bereich auszuwählen, der im Bereich der zweite Bewegungslinie liegt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt:
1: Umgebungsdarstellung mit Positionsbestimmung
2: Navigationseinrichtung
3: Schematische Darstellung des Navigationsverfahrens
In 1 ist ein Ausschnitt aus einem Wegedatennetz 52 in grafischer Darstellung gezeigt, dass in elektronischer Form in der Navigationsvorrichtung 51 gespeichert ist. In dem Ausschnitt ist beispielhaft ein Fahrzeug 19 auf einer Fahrbahn 3 dargestellt. Bei dem dargestellten Ausschnitt ist Linksverkehr vorgesehen. Das System funktioniert natürlich in gleicher Weise auch für Rechtsverkehr. Die Fahrtrichtung 5 bzw. die Fahrspur mit zugeordneter Fahrtrichtung sind mit Pfeilen gekennzeichnet. Die Fahrbahn ist mit einer Mittellinie 7 zur Abgrenzung der verschiedenen Fahrtrichtungen versehen. Die einzelnen Fahrspuren sind durch eine straffierte Linie kenntlich gemacht. Zur Regelung des Verkehrs an Kreuzungen 9 sind Lichtanlagen, auch mit Ampel 11 bezeichnet, vorgesehen.
Die durch das Navigationssystem erfasste Bewegung eines Fahrzeugs, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist durch eine zweite Bewegungslinie 43 mit einem sich wiederholenden Strichmuster aus einem Strich gefolgt von zwei Punkten markiert. Jeder Strich 33 und jede aufeinanderfolgenden zwei Punkte 33 stellt jeweils eine bestimmte Position basierend auf Inertialsensordaten dar. Eine einzelne bestimmte Position 31 auf der zweiten Bewegungslinie 43 ist exemplarisch gekennzeichnet.
Darüber hinaus ist eine erste Bewegungslinie 41 dargestellt. Die erste Bewegungslinie ist gestrichelt dargestellt, wobei jeder Strich eine bestimmte Position 21 basierend auf empfangenen GPS-Daten als Positionsdaten darstellt. Zwei aufeinanderfolgende bestimmte Positionen sind mit Bezugszeichen 23 versehen.
Es ist zu erkennen, dass die anhand des GPS-Signals bestimmten Positionen im Schatten des Gebäudes 1 driften und von der mittels der Inertialsensoren ermittelten Fahrzeugposition kontinuierlich abweichen. Diese Abweichung ist jedoch so gering, so dass noch keine der Bedingungen für eine Grenzwertüberschreitung und damit noch keine Überschreitung eines Fehlerwertes vorliegt. In einer Stillstandsposition 45 vor einer der Ampeln 11 springt die basierend auf GPS-Signalen ermittelte Position um die durch die Inertialsensoren bestimmte Position herum. Im Stillstand sind die Grenzwerte für eine Grenzwertüberschreitung mit 50 m Abweichung so groß gewählt, dass auch hier keine Überschreitung des Fehlerwertes erfolgt. Nach der Weiterfahrt nach der Ampel nähert sich die erste Bewegungslinie 41 an die zweite Bewegungslinie 43 an. Das Fahrzeug biegt nun von der Straße nach links ab und bewegt sich in einem Halbkreis zu einer Tunneleinfahrt 15. Die erste Bewegungslinie weicht zunächst von der zweiten Bewegungslinie 43 ab. Diese Differenz führt jedoch noch zu keiner Grenzwertüberschreitung. Erst nach der Tunneleinfahrt knickt die erste Bewegungskurve ab. Die bestimmten Positionen der ersten Bewegungskurve liegen ganz dicht beieinander. Zwischen der ersten Bewegungslinie und der zweiten Bewegungslinie wird ein Winkel α eingeschlossen. Dieser Winkel α ist so groß, dass eine Grenzwertüberschreitung vorliegt und die Ermittlung von abgeschatteten Bereichen in einer Fahrumgebung ausgelöst wird. Es wird anhand des vorliegenden Wegedatennetzes der Tunnel ermittelt und die Position der Tunnelfahrbahn zugeordnet. Der Tunnel ist eine abgeschattete Fahrbahn 17, die unter einer Hochstraße 13 als untere Fahrbahn 17 fortgeführt wird. Bei dem dargestellten Beispiel ist die durch die Inertialsensoren bestimmte Position zu dem Wegedatennetz zu einem früheren Zeitpunkt in Beziehung gesetzt worden, so dass eine Navigation basierend auf der anhand der Inertialsensoren bestimmten Position und Bewegung direkt fortgesetzt werden kann. Eine derartige in Bezugsetzung der zweiten Bewegungslinie 43 kann z.B. bei hervorragender Signalqualität der empfangenen Positionssignale vorgenommen werden.
Anhand von 2 wird die Navigationseinrichtung näher beschrieben. Die Navigationseinrichtung 51 weist eine Signalempfangseinrichtung 55 zum Empfang von Positionssignalen auf. Diese Positionssignale können GPS-Signale sein, die von mehreren GPS-Satelliten abgegeben werden, wobei nur ein GPS-Satellit 63 exemplarisch dargestellt ist. Die empfangenen Positionssignale werden von der Signalempfangseinrichtung 55 einer Prozessoreinrichtung 53 zugeführt. Die Prozessoreinrichtung 53 bestimmt anhand dieser Signale eine GPS-Position 21. Es kann auch ein separater Prozessor für die Bestimmung der GPS-Position, GPS Richtung und/oder GPS-Geschwindigkeit vorgesehen sein, der in der Signalempfangseinrichtung 55 vorgesehen sein kann. Weiterhin werden der Prozessoreinrichtung 53 Positionssignale und Bewegungssignale von einer Positionsermittlungseinheit 59 zugeleitet, die mit Inertialsensoren 65, vorzugsweise mindestens mit Trägheitssensoren 67, in Signalverbindung steht. Durch die Positionsermittlungseinheit 59 wird eine Positionsbestimmung basierend auf den der Positionsermittlungseinheit zugeführten Signalen von Inertialsensoren 65 durchgeführt. Die Positionsermittlungseinheit 59 kann auch Bestandteil der Prozessoreinrichtung 53 sein.
Anhand von 3 wird das Verfahren zum Betrieb der Navigationseinrichtung mit frühzeitiger Erkennung von abgeschatteten Bereichen bzw. abgeschatteten Fahrbahnen 17 näher beschrieben.
Von der Navigationseinrichtung 51 werden GPS-Signale als Positionssignal empfangen, Verfahrensschritt 73. Anhand dieser GPS Signale wird die aktuelle Position bestimmt, Verfahrensschritt 75. Die jeweils so bestimmte Position, insbesondere Position und Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung, wird mit den entsprechenden Daten, die anhand von Inertialsensoren ermittelt worden sind, Verfahrensschritt 71, verglichen, Verfahrensschritt 77. Wird bei dem Vergleich ein vorbestimmter Grenzwert überschritten, so wird eine Fehlerwertüberschreitung erkannt, 81. Bei erkannter Fehlerwertüberschreitung wird eine Bestimmung von abgeschatteten Bereichen getriggert, 83. Werden keine abgeschatteten Bereiche durch einen Vergleich mit dem Kartenmaterial in der Fahrumgebung detektiert, so wird die Fehlerwertüberschreitung als eine temporäre Störung, die zum Beispiel durch einen neben dem Fahrzeug fahrenden großen LKW oder Lärmschutzwände begründet sein kann, bewertet. Es kann dann mit der normalen Navigation gemäß Schritt 87 fortgesetzt werden. Werden jedoch abgeschattete Bereiche oder eine abgeschattete Fahrbahn detektiert, so wird die aktuelle Fahrzeugposition dem abgeschatteten Bereich, zum Beispiel unter einer Hochstraße oder in einem Tunnel, zugeordnet, 85. Sind mehrere abgeschattete Bereiche in der Fahrumgebung ermittelt worden, so wird der abgeschattete Bereich ausgewählt, der in seiner Ausrichtung der Fahrzeugbewegung entspricht und/oder der aktuellen bestimmten Position basierend auf den Signalen der Inertialsensoren am nächsten kommt. Durch die Zuordnung zu einem abgeschatteten Bereich wird festgelegt, auf welcher Ebene sich das Fahrzeug befindet, sofern nur eine abgeschattete Ebene und eine offene Ebene vorhanden sind. Anschließend kann die Navigation basierend auf der aktuellen Position fortgesetzt werden.
Sind mehrere abgeschattete Ebene vorhanden, wird eine Plausibilitätsprüfung basierend auf der bisher gefahrenen Route durchgeführt. Anhand der Plausibilitätsprüfung wird eine Zuordnung der aktuellen Position zu einer Ebene vorgenommen und anschließend entsprechend die Navigation fortgeführt.
Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festgehalten:
Verfahren zum Betrieb einer Navigationseinrichtung 51. Die Navigationseinrichtung 51 nimmt eine erste Positionsbestimmung 75 basierend auf empfangenen Signalen durch. Parallel wird eine weitere Positionsbestimmung 71 basierend auf Signalen von Inertialsensoren durchgeführt. Diese beiden bestimmten Positionen, werden verglichen. Weichen diese beiden bestimmten Positionen über ein vorbestimmtes Maß, das durch vorbestimmte Grenzwerte festgelegt ist, voneinander ab, wird ein Fehlerwert erkannt. Bei der Erkennung einer unzulässigen Abweichung werden insbesondere auch Bewegungsrichtung, Geschwindigkeitsunterschiede und Positionsveränderungen berücksichtig. Bei erkanntem Fehlerwert werden abgeschattete Bereiche in einer Fahrumgebung ermittelt und der bestimmten aktuellen Position zugeordnet und dadurch eine Zuordnung zu einer Fahrebene vorgenommen.
Bezugszeichenliste

1: Gebäude
3: Fahrbahn
5: Fahrbahnrichtung
7: Mittellinie
9: Kreuzung
11: Ampel
13: Hochstraße
15: Tunneleinfahrt
17: untere Fahrbahn/ abgeschattete Fahrbahn
19: Fahrzeug
21: GPS-Position
23: aufeinanderfolgende GPS-Positionen
31: Positionsbestimmung basierend auf Inertialsensoren
33: aufeinander folgende Positionen basierend Inertialsensoren
41: erste Bewegungslinie
43: zweite Bewegungslinie
51: Navigationseinrichtung
52: Wegedatennetz (grafische Darstellung)
53: Prozessoreinrichtung
55: Signalempfangseinrichtung
57: Wegenetzdatenbank
59: Positionsermittlungseinheit (Inertialsensoren)
61: Sprachausgabeeinrichtung /Ausgabeeinrichtung
63: GPS Satellit
65: Inertialsensoren
67: Trägheitssensoren
71: Bestimmung der Position basierend auf Signalen von Inertial-Sensoren
73: Empfangen von GPS Signalen
75: Bestimmen der Fahrzeugposition basierend auf GPS Signalen
77: Vergleich der ermittelten Fahrzeugbewegung
81: Fehlerwertüberschreitung
83: Bestimmung von abgeschatteten Bereiche
85: Zuordnung der Fahrzeugposition einem abgeschatteten Bereich
87: Ausgabe Navigationsanweisung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007041121 A [0002]
EP 1550840 [0003]
EP 1983303 B1 [0004]
EP 0724136 B1 [0004, 0004]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Navigationseinrichtung (51), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (19), wobei die Navigationseinrichtung (51) basierend auf empfangenen Positionssignalen, insbesondere basierend auf empfangenen Signalen für ein Satellitennavigationssystem, eine erste absolute Positionsbestimmung (21, 75) vornimmt und basierend auf Sensorsignalen von Inertialsensoren (65) eine zweite Positionsbestimmung (31, 71) durchführt, wobei bei Überschreiten eines Fehlerwertes eine Navigation basierend auf der zweiten Positionsbestimmung (71) fortgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Feststellung eines Überschreitens des Fehlerwertes eine erste Bewegungslinie (41) des Fahrzeugs basierend auf der ersten Positionsbestimmung ermittelt wird und eine zweiten Bewegungslinie (43) des Fahrzeugs (19) basierend auf der zweiten Positionsbestimmung (71) bestimmt wird, wobei die erste Bewegungslinie (41) mit der zweiten Bewegungslinie (42) für identische Zeitabschnitte verglichen wird und bei Überschreiten mindestens eines vorbestimmten Grenzwertes ein Überschreiten des Fehlerwertes erkannt wird, wobei bei überschrittenem Fehlerwert abgeschattete Bereiche in einer Fahrumgebung anhand eines Wegedatennetzes (2) ermittelt werden und bei ermitteltem abgeschatteten Bereich in einer Fahrumgebung, insbesondere im Bereich der zweiten Bewegungslinie (43), die aktuelle Fahrzeugposition dem abgeschatteten Bereich (17) zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein abgeschatteter Bereich (17) einer Fahrbahnebene zugeordnet ist und die Navigation unter Berücksichtigung der Fahrbahnebene fortgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorbestimmter Grenzwert überschritten ist, wenn die Geschwindigkeit wiedergegeben durch die der zweiten Bewegungslinie (vDR) größer als 2 km/h ist und gilt: |vGPS – vDR| > 5 km/h oder |vGPS – vDR| > 0,5 × vDR wobei vGPS die Geschwindigkeit wiedergegeben durch die erste Bewegungslinie ist und vDR die Geschwindigkeit wiedergegeben durch die zweite Bewegungslinie zu gleichen Messzeiten ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorbestimmter Grenzwert überschritten ist, wenn die Geschwindigkeit der zweiten Bewegungslinie (vDR) größer als 2 km/h ist und |dGPS – dDR| > 20m erfüllt ist zu den gleichen Messzeiten mit dGPS der Distanz zwischen zwei Messpunkten der ersten Bewegungslinie und dDR der zurückgelegten Distanz zwischen zwei Messpunkten der zweiten Bewegungslinie.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorbestimmter Grenzwert überschritten ist, wenn die durch die zweite Bewegungslinie wiedergegebene Geschwindigkeit (vDR) größer als 2 km/h ist und gilt | ΔHGPS – ΔHDR | > 10° mit ΔHGPS = HGPS(i + n) – HGPS(i) und ΔHDR = HDR (i + n) – HDR(i) über die Zeit n = 1...N.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorbestimmter Grenzwert überschritten ist, wenn die durch die zweite Bewegungslinie (43) repräsentierte Geschwindigkeit (vDR) größer als 2 km/h ist und mindestens einer der nachfolgenden Bedingungen erfüllt ist: – der Absolutwert der Geschwindigkeitsdifferenz, der durch die erste und zweite Bewegungslinie (43) wiedergegebenen Geschwindigkeit (vDR) größer als 5 km/h zu gleichen Messzeiten ist, – die erste Geschwindigkeit stark von der zweiten Geschwindigkeit gemäß |vGPS – vDR| > 0,5 × vDR abweicht – die zurückgelegte Distanz (dGPS) zwischen zwei bestimmten Positionen in einem vorbestimmten Zeitabstand, vorzugsweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden bestimmten Positionen, der ersten Bewegungslinie (41) und die zurückgelegte Distanz (dDR) zwischen zwei bestimmten Positionen in einem vorbestimmten Zeitabstand, vorzugsweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden bestimmten Positionen, der zweiten Bewegungslinie (43) mehr als 20 m zu den gleichen Messzeiten voneinander abweicht, – |ΔHGPS – ΔHDR| > 10° mit ΔHGPS = HGPS(i + n) – HGPS(i) und ΔHDR = HDR(i + n) – HDR(i) über die Zeit n = 1...N.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorbestimmter Grenzwert überschritten ist, wenn eine Geschwindigkeit (vDR) der zweiten Bewegungslinie (43) kleiner oder gleich 10km/h, vorzugsweise 5 km/h, ist und der Absolutwert der Differenz der Distanz (dDR) von zwei aufeinanderfolgenden bestimmten Positionen der zweiten Bewegungslinie zu der Distanz (dGPS) von zwei aufeinanderfolgenden bestimmten Positionen der ersten Bewegungslinie (41) einen Wert von 50 m überschreitet.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorbestimmter Grenzwert überschritten ist, wenn die durch die erste Bewegungslinie (41) wiedergegebene Fahrzeugrichtung von der durch die zweite Bewegungslinie (43) wiedergegebene Fahrzeugrichtung mehr als 10° abweicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ermittlung zumindest eines abgeschatteten Bereiches in einer Fahrumgebung die Ausrichtung des zumindest einen abgeschatteten Bereiches mit einer zweiten Bewegungslinie (43) verglichen wird und die aktuelle Fahrzeugposition dem zumindest einen abgeschatteten Bereich (17) zugeordnet wird, wenn die Ausrichtung des zumindest einen abgeschatteten Bereiches mit der zweiten Bewegungslinie (43) des Fahrzeugs innerhalb definierter Ausrichtungsgrenzwerte übereinstimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bewegungslinie (43) mindestens unter Heranziehung von Signalen von Trägheitssensoren (67) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung von abgeschatteten Fahrbahnbereichen (17) in einer Umgebung der aktuellen Fahrzeugposition basierend auf der aktuellen Position der zweiten Bewegungslinie (43) unter Heranziehung von Wegenetzinformationen aus einer Wegenetzdatenbank vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Positionsbestimmung (21, 75) in einem zeitlichen Abstand von zeitgleichen Zeitabständen durchgeführt wird und/oder die zweite Positionsbestimmung (31, 71) in einem zeitlichen Abstand von zeitgleichen Zeitabständen durchgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Softwarecode zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn dass Computerprogrammprodukt auf einer Computereinrichtung ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 13, welches auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium abgespeichert ist.