DE102015003724A1 - Method for determining a current position of a motor vehicle on a roadway - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Position eines Kraftfahrzeugs (1) auf einer Fahrbahn (8), mit den Schritten: Bestimmen eines Grobpositionswerts (P1) des Kraftfahrzeugs (1) anhand eines Abgleichs von Daten eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystem und einer digitalen Landkarte, Vorgeben eines Aufenthaltsbereichs (11, 11') für das Kraftfahrzeug (1) auf der Fahrbahn (8) anhand des Grobpositionswerts (P1), Bestimmen eines Feinpositionswerts (P2) innerhalb des vorgegebenen Aufenthaltsbereichs (11, 11') anhand des Grobpositionswerts (P1) mittels Odometrie und Bestimmen der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs (1) anhand des Feinpositionswerts (P2).The invention relates to a method for determining a current position of a motor vehicle (1) on a lane (8), comprising the steps of: determining a coarse position value (P1) of the motor vehicle (1) based on a comparison of data from a satellite-supported position determination system and a digital map, Predetermining a location area (11, 11 ') for the motor vehicle (1) on the roadway (8) on the basis of the coarse position value (P1), determining a fine position value (P2) within the predetermined location area (11, 11') using the coarse position value (P1) by means of odometry and determining the current position of the motor vehicle (1) based on the fine position value (P2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Position eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn. Die Erfindung betrifft außerdem eine Positionsbestimmungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for determining a current position of a motor vehicle on a road. The invention also relates to a position determining device for a motor vehicle.
Das Interesse richtet sich vorliegend auf die Positionsbestimmung eines Kraftfahrzeugs. Informationen bezüglich der aktuellen Position eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in Bezug auf eine Fahrbahn, können beispielsweise beim Navigieren des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Hierbei können dem Fahrer entsprechende Navigationshinweise optisch dargestellt werden. Dies kann beispielsweise durch eine sogenannte Augmented-Reality-Anzeige (AR-Anzeige) erreicht werden. Die Position des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise mit Hilfe eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems, wie beispielsweise GPS, erfasst werden. Bei einem nicht ausreichenden GPS-Empfang wird üblicherweise ein Abgleich mit einer digitalen Landkarte bzw. das sogenannte Map-Matching verwendet, um die Fahrzeugposition auf der Fahrbahn zu ermitteln. Dies ist insbesondere für Augmented-Reality-Anzeigen nicht anwendbar, weil dadurch die Detailbewegungen des Kraftfahrzeugs verloren gehen. So kann beispielsweise ein Spurwechsel, eine Bewegung des Kraftfahrzeugs innerhalb der Fahrbahn und/oder eine Feinpositionierung über Odometrie nicht ausreichend dargestellt werden.The interest here is directed to the position determination of a motor vehicle. Information regarding the current position of a motor vehicle, in particular with respect to a roadway, can be used, for example, when navigating the motor vehicle. Here, the driver corresponding navigation instructions can be visually displayed. This can be achieved, for example, by a so-called augmented reality display (AR display). The position of the motor vehicle can be detected, for example, by means of a satellite-based positioning system, such as GPS. In the case of insufficient GPS reception, matching with a digital map or the so-called map matching is usually used to determine the vehicle position on the road. This is not applicable, in particular, for augmented reality displays, because this means that the detailed movements of the motor vehicle are lost. Thus, for example, a lane change, a movement of the motor vehicle within the carriageway and / or a fine positioning via odometry can not be sufficiently displayed.
In diesem Zusammenhang beschreibt die
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine aktuelle Position eines Kraftfahrzeugs zuverlässiger und präziser bestimmt werden kann.It is an object of the present invention to provide a solution as to how a current position of a motor vehicle can be determined more reliably and precisely.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und durch eine Positionsbestimmungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is achieved by a method and by a position determining device having the features according to the respective independent patent claims. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Bestimmen einer aktuellen Position eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines Grobpositionswerts des Kraftfahrzeugs anhand eines Abgleichs von Daten eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems und einer digitalen Landkarte, das Vorgeben eines Aufenthaltsbereichs für das Kraftfahrzeug auf der Fahrbahn anhand des Grobpositionswerts, das Bestimmen eines Feinpositionswerts innerhalb des vorgegebenen Aufenthaltsbereichs anhand des Grobpositionswerts mittels Odometrie und das Bestimmen der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs anhand des Feinpositionswerts.An inventive method is used to determine a current position of a motor vehicle on a road. The method comprises determining a coarse position value of the motor vehicle based on a comparison of data of a satellite-based positioning system and a digital map, predetermining a location area for the motor vehicle on the roadway based on the coarse position value, determining a fine position value within the predetermined location range using the coarse position value by means of odometry and determining the current position of the motor vehicle based on the fine position value.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht ein hierarchisches Positionierungsverfahren vor. Hierbei wird zunächst eine Grobpositionierung bzw. ein Grobpositionswert anhand einer mit einer digitalen Landkarte abgeglichenen Position bestimmt. Zudem wird ein Aufenthaltsbereich für das Kraftfahrzeug innerhalb der Fahrspur definiert. Dieser Aufenthaltsbereich kann auch als Orbitalbereich bezeichnet werden. Dieser Aufenthaltsbereich kann anhand des Grobpositionswerts und/oder anhand von Daten der digitalen Landkarte bestimmt werden. Schließlich wird eine Feinpositionierung bzw. ein Feinpositionswert mittels Odometrie bestimmt. Die Odometrie kann auch als Koppelnavigation bzw. als Koppelortung bezeichnet werden. Hierbei wird mit Hilfe von visueller, mechanischer und/oder optischer Sensoren eine Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs und eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt. Somit kann die Position des Kraftfahrzeugs auch bei einem momentanen oder dauerhaften gestörten Empfang des satellitengestützten Positionsbestimmungssystems verwendet werden.The method according to the invention provides a hierarchical positioning method. In this case, a coarse positioning or a coarse position value is first determined on the basis of a position that has been adjusted with a digital map. In addition, a residence area for the motor vehicle is defined within the lane. This residence area can also be referred to as the orbital area. This location area may be determined from the coarse position value and / or digital map data. Finally, a fine positioning or a fine position value is determined by means of odometry. Odometry can also be referred to as dead reckoning or as coupling locating. In this case, a direction of travel of the motor vehicle and a current speed of the motor vehicle are determined with the aid of visual, mechanical and / or optical sensors. Thus, the position of the motor vehicle can also be used in a momentary or permanent disturbed reception of the satellite-based positioning system.
Bevorzugt wird der Aufenthaltsbereich zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert für eine Richtung quer zu einer Fahrtrichtung der Fahrbahn vorgegeben. Anhand des Grobpositionswerts und den Daten der digitalen Landkarte kann beispielsweise eine Fahrtrichtung bzw. eine Haupterstreckungsrichtung der Fahrbahn bestimmt werden. In der Richtung quer zu dieser Fahrtrichtung wird nun auf einer ersten Seite ein Minimalwert und auf einer zweiten Seite ein Maximalwert vorgegeben, innerhalb derer der Aufenthaltsbereich angeordnet ist. Der Minimalwert und der Maximalwert können beispielsweise anhand der Abmessungen der Fahrbahn quer zur Fahrtrichtung, die anhand der Daten der digitalen Landkarte bestimmt werden, vorgegeben werden.Preferably, the location area between a minimum value and a maximum value for a direction transverse to a direction of travel of the roadway is specified. On the basis of the coarse position value and the data of the digital map, for example, a direction of travel or a main extension direction of the roadway can be determined. In the direction transverse to this direction of travel, a minimum value is now specified on a first side and a maximum value on a second side, within which the location area is arranged. The minimum value and the maximum value can be predetermined, for example, based on the dimensions of the roadway transversely to the direction of travel, which are determined on the basis of the data of the digital map.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Feinpositionswert in Abhängigkeit von einem Abstand zu dem Minimalwert und/oder dem Maximalwert bestimmt. Hierbei kann beispielsweise berücksichtigt werden, dass die Odometriedaten stärker berücksichtigt werden, wenn der Grobpositionswert einen verhältnismäßig hohen Abstand zu dem Minimalwert und/oder Maximalwert aufweist. Ist der Abstand des Grobpositionswerts zu dem Minimalwert und/oder Maximalwert verhältnismäßig gering, können die Odometriedaten zu einem geringeren Anteil berücksichtigt werden. Somit kann quasi eine graduelle Dämpfung der Bewegung des Kraftfahrzeugs quer zur Fahrbahn innerhalb des erlaubten Aufenthaltsbereichs bzw. Orbitalbereichs bereitgestellt werden.In a further embodiment, the fine position value is determined as a function of a distance to the minimum value and / or the maximum value. For example, it may be considered that the odometry data is stronger are taken into account when the coarse position value has a relatively high distance to the minimum value and / or maximum value. If the distance between the coarse position value and the minimum value and / or maximum value is relatively small, the odometry data can be taken into account to a lesser extent. Thus, it is possible to provide a gradual damping of the movement of the motor vehicle transversely to the roadway within the permitted location area or orbital area.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der Aufenthaltsbereich in Abhängigkeit von einer Anzahl von Fahrspuren und/oder eine Straßenklasse der Fahrbahn bestimmt. So kann beispielsweise berücksichtigt werden, ob die Fahrspur für die jeweiligen Fahrtrichtungen eine oder mehrere Fahrspuren aufweist. Zudem kann die Klasse der Fahrbahn berücksichtigt werden. Beispielsweise kann berücksichtigt werden, ob es sich um eine Autobahn, eine Landstraße oder eine Fahrbahn innerhalb einer geschlossenen Ortschaft handelt. Hieraus kann auch die Breite der Fahrbahn oder der Fahrspur abgeleitet werden.In a further embodiment, the location area is determined as a function of a number of traffic lanes and / or a road class of the roadway. For example, it can be considered whether the lane has one or more lanes for the respective directions of travel. In addition, the class of the roadway can be considered. For example, it may be considered whether it is a highway, a country road or a carriageway within a closed town. From this, the width of the road or the lane can be derived.
Bevorzugt wird die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs auf einer Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs dargestellt. Eine solche Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise ein Head-Up-Display sein. Somit kann beispielsweise eine sogenannte Augmented-Reality-Anzeige bereitgestellt werden, bei der Positions- oder Navigationsangaben mit den Bilddaten, die beispielsweise von einer Kamera des Kraftfahrzeugs erfasst werden, überlagert werden.Preferably, the current position of the motor vehicle is displayed on a display device of the motor vehicle. Such a display device may be, for example, a head-up display. Thus, for example, a so-called augmented reality display can be provided, in which position or navigation information is superimposed with the image data, which are acquired, for example, by a camera of the motor vehicle.
Durch die Darstellung der aktuellen Position auf der Anzeigeeinrichtung können insbesondere feine und detaillierte Fahrbewegungen, beispielsweise Bewegungen innerhalb der Fahrspur, ein Spurwechsel oder dergleichen berücksichtigt werden, solange diese plausibel sind. Die Genauigkeit bei der Überlagerung mit Zusatzinformationen ist bei der Bewegung innerhalb der Fahrspur gegeben. Wenn zur Positionsbestimmung bzw. zur Anzeige der Position lediglich Daten anhand eines Kartenabgleichs berücksichtigt werden, könnten Widersprüche zwischen der mittels Kartenabgleich bestimmten Position und einer reinen Positionierung mittels Odometrie oder Koppelortung auftreten. Ferner wird durch die graduelle Dämpfung der Bewegung des Kraftfahrzeugs quer zur Fahrbahn die Qualität der Augmentierung, also die Veränderung der realen zu der geschätzten Kameraposition, minimiert. Somit ergibt sich insbesondere eine hohe Güte und Verfügbarkeit der Augmented-Reality-Anzeige auch bei einem schlechten GPS-Empfang.The representation of the current position on the display device, in particular fine and detailed movements, such as movements within the lane, a lane change or the like can be considered, as long as they are plausible. The accuracy of the overlay with additional information is given in the movement within the lane. If only data based on a map comparison is taken into account for determining the position or for displaying the position, contradictions could occur between the position determined by means of map matching and pure positioning by means of odometry or joint positioning. Furthermore, the gradual damping of the movement of the motor vehicle transversely to the roadway minimizes the quality of the augmentation, that is to say the change in the real to the estimated camera position. This results in particular in a high quality and availability of the augmented reality display even with poor GPS reception.
Eine erfindungsgemäße Positionsbestimmungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt. Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Positionsbestimmungsvorrichtung. Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Positionsbestimmungsvorrichtung sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.A position determining device according to the invention for a motor vehicle is designed for carrying out a method according to the invention. A motor vehicle according to the invention comprises a position-determining device according to the invention. The preferred embodiments presented with reference to the method according to the invention and their advantages apply correspondingly to the position-determining device according to the invention and to the motor vehicle according to the invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respective combinations indicated, but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahmen auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.
Dabei zeigen:Showing:
In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Die Positionsbestimmungsvorrichtung
Vorliegend wird mit Hilfe der Positionsbestimmungsvorrichtung
Zur Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs
Zum Bestimmen des Aufenthaltsbereichs
Weiterhin kann berücksichtigt werden, dass die Fahrbahn
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 22
- PositionsbestimmungsvorrichtungPositioning device
- 33
- Steuereinrichtungcontrol device
- 44
- Kameracamera
- 55
- Anzeigeeinrichtungdisplay
- 66
- Empfängerreceiver
- 77
- Sensoreinrichtungsensor device
- 8 8th
- Fahrbahnroadway
- 9, 9a, 109, 9a, 10
- Fahrspurlane
- 11, 11'11, 11 '
- Aufenthaltsbereichlounge area
- 1212
- Kreuzungspunktintersection
- 13, 1413, 14
- BereichArea
- ff
- Fahrtrichtungdirection of travel
- P1P1
- GrobpositionswertCoarse position value
- P2P2
- FeinpositionswertFine position value
- TT
- Richtungdirection
- t1t1
- Minimalwertminimum value
- t2t2
- Maximalwertmaximum value
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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