DE102016002704A1 - Control device and method for determining an own position of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Eigenposition (15) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei durch eine Steuervorrichtung (14) zu unterschiedlichen Messzeitpunkten (Tk, Tk – 1) aus einer Empfangseinrichtung (2) jeweils Beobachtungsdaten (6) zumindest eines Positionssignals (3) eines GNSS (z. B. des GPS) empfangen werden und zu einem ersten der Messzeitpunkte (Tk – 1) die eigenen Beobachtungsdaten (6) und eine daraus ermittelte Eigenposition (15) abspeichert werden und zu einem späteren zweiten der Messzeitpunkte (Tk) wieder aktuelle, eigene Beobachtungsdaten (6) ermittelt werden und dann einer Lokalisierungseinheit (17) für ein dGPS-Verfahren oder ein RTK-Verfahren anstelle von Referenzdaten (11) einer fahrzeugexternen Basisstation (9) die gespeicherten Beobachtungsdaten (11') zusammen mit den aktuellen Beobachtungsdaten (6) als Eingabedaten (18) bereitgestellt werden und anstelle einer Positionsangabe (12) der Basisstation (9) die gespeicherte Eigenposition (15') verwendet wird, um daraus zusammen mit einem von der Lokalisierungseinheit (17) aus den Eingabedaten (18) ermittelten relativen Positionsvektor (20) die aktuelle Eigenposition (15) zu ermitteln.The invention relates to a method for determining an intrinsic position (15) of a motor vehicle (1), wherein observation data (6) of at least one position signal (6) are received by a control device (14) at different measuring times (Tk, Tk-1) from a receiving device (2). 3) of a GNSS (eg the GPS) are received and at a first of the measurement times (Tk - 1) the own observation data (6) and a self-determined position (15) are stored and at a later second of the measurement times (Tk ) again current, own observation data (6) are determined and then a localization unit (17) for a dGPS method or RTK method instead of reference data (11) of a vehicle external base station (9) the stored observation data (11 ') together with the current observation data (6) are provided as input data (18) and instead of a position indication (12) of the base station (9) the stored own position (15 ') is used to determine therefrom, together with a relative position vector (20) determined by the localization unit (17) from the input data (18), the current eigenposition (15).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer geographischen Eigenposition eines Kraftfahrzeugs. Gemäß dem Verfahren empfängt eine Steuervorrichtung des Kraftfahrzeugs zu unterschiedlichen Messzeitpunkten jeweils aus einer Empfangseinrichtung Beobachtungsdaten, welche die Empfangseinrichtung auf der Grundlage zumindest eines Positionssignals eines globalen Satellitennavigationssystems (GNSS – Global Navigation Satellite System) erzeugt. Zusätzlich werden Referenzdaten aus einer fahrzeugexternen Basisstation berücksichtigt, so dass zum Ermitteln der Eigenposition zunächst eine relative Position des Kraftfahrzeugs zur Basisstation ermittelt wird und dann anhand der Position der Basisstation die endgültige Eigenposition des Kraftfahrzeugs feststeht. Zu der Erfindung gehört auch eine Steuervorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Schließlich gehört zu der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.The invention relates to a method for determining a geographic own position of a motor vehicle. According to the method, a control device of the motor vehicle receives observation data at different measuring times, each from a receiving device, which generates the receiving device on the basis of at least one position signal of a global navigation satellite system (GNSS). In addition, reference data from a vehicle-external base station are taken into account, so that initially a relative position of the motor vehicle to the base station is determined to determine the own position and then the final intrinsic position of the motor vehicle is determined based on the position of the base station. The invention also includes a control device for carrying out the method. Finally, the invention also includes a motor vehicle with the control device according to the invention.
Damit ein Kraftfahrzeug seine geographische Eigenposition ermitteln kann, kann es eine Empfangseinrichtung für zumindest ein Positionssignal eines globalen Satellitennavigationssystems aufweisen. Beispielsweise kann ein GPS–Empfänger (GPS – Global Positioning System) in dem Kraftfahrzeug bereitgestellt sein. Andere bekannte GNSS sind GLONASS (Globalnaya navigatsionnaya sputnikovaya sistema), Galileo und Beidou. Eine solche Empfangseinrichtung erzeugt aus dem zumindest einen Satelliten-Positionssignal Beobachtungsdaten, anhand welchen die Eigenposition des Kraftfahrzeugs bestimmt werden kann. Allerdings ist diese Positionsbestimmung für einige Fahrsituationen zu ungenau, da sie eine Streuung von zehn Metern und mehr aufweisen kann. Ist ein spurgenaues Manövrieren oder Führen des Kraftfahrzeugs nötig, muss ein genaueres Lokalisierungsverfahren verwendet werden.In order for a motor vehicle to be able to determine its own geographical position, it can have a receiving device for at least one position signal of a global navigation satellite system. For example, a GPS receiver (GPS - Global Positioning System) may be provided in the motor vehicle. Other known GNSS are GLONASS (Globalnaya navigatsionnaya sputnikovaya sistema), Galileo and Beidou. Such a receiving device generates from the at least one satellite position signal observation data, based on which the intrinsic position of the motor vehicle can be determined. However, this position determination is too inaccurate for some driving situations, as it can have a spread of ten meters and more. If a precise maneuvering or guiding of the motor vehicle is necessary, a more accurate localization method must be used.
Aus der
Die Kommunikation kann aber beispielsweise nach einem Crash oder einer Kollision des Kraftfahrzeugs gestört sein. Genau nach einem solchen Crash ist man aber daran interessiert, das Kraftfahrzeug mittels Fahrerassistenzsystemen nach Möglichkeit automatisiert weiterzuführen, um einen Zweitcrash oder Nachcrash zu verhindern. Hierzu ist dann die Eigenposition des Kraftfahrzeugs ein entscheidender Parameter, um beispielsweise das Schleudern des Kraftfahrzeugs auf eine Gegenfahrbahn unterdrücken oder verhindern zu können.However, the communication may be disturbed, for example after a crash or a collision of the motor vehicle. Exactly after such a crash, however, one is interested in automatically continuing the motor vehicle by means of driver assistance systems as far as possible in order to prevent a second crash or post-crash. For this purpose, then the intrinsic position of the motor vehicle is a crucial parameter, for example, to suppress or prevent the spin of the motor vehicle on an oncoming lane.
Aus der
Aus der
Um spurgenau mittels einer Empfangseinrichtung eines GNSS die Eigenposition eines Kraftfahrzeugs zu ermitteln, sind also Referenzdaten einer Referenzstation nötig, deren Position bekannt sein muss, um dann mittels des relativen Positionsvektors die Eigenposition des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Bei einer Signalunterbrechung kann aber ein mit dGPS und/oder RTK (Differential GPS und/oder Real-Time-Kinematic) ausgestattetes Fahrzeug die Lokalisierungsgenauigkeit nicht mehr leisten.In order to determine the exact position of a motor vehicle by means of a receiving device of a GNSS, so reference data of a reference station are required whose position must be known in order to then determine the proper position of the motor vehicle by means of the relative position vector. In the event of a signal interruption, however, a signal with dGPS and / or RTK (differential GPS and / or Real-Time Kinematic) equipped vehicle the localization accuracy no longer afford.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug eine spurgenaue Eigenlokalisierung bereitzustellen.The invention has for its object to provide a true-to-track self-localization in a motor vehicle.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren.The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous developments of the invention will become apparent from the features of the dependent claims, the following description and the figures.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Eigenposition eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. In an sich bekannter Weise wird eine Empfangseinrichtung für zumindest ein Positionssignal eines GNSS benutzt, also beispielsweise ein GPS-Empfänger. Durch eine Steuervorrichtung werden zu unterschiedlichen Messzeitpunkten jeweils aus der Empfangseinrichtung Beobachtungsdaten empfangen. Die Steuervorrichtung weist einen ersten Betriebsmodus auf, wie er an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das heißt mittels einer Kommunikationseinrichtung werden zusätzlich Beobachtungsdaten einer fahrzeugexternen Referenzstation empfangen, die diese also mit einer eigenen Empfangseinrichtung für das zumindest eine Positionssignal des GNSS erzeugt hat. Diese fahrzeugfremden Beobachtungsdaten werden hier als Referenzdaten bezeichnet. Die Referenzdaten können auch Korrekturdaten für ein dGPS-Verfahren sein.According to the invention, a method for determining an own position of a motor vehicle is provided. In a manner known per se, a receiving device is used for at least one position signal of a GNSS, that is, for example, a GPS receiver. By means of a control device, observation data are respectively received from the receiving device at different measuring times. The control device has a first operating mode, as known per se from the prior art. That is to say, by means of a communication device, additionally, observation data of a vehicle-external reference station are received, which has therefore generated these with its own receiving device for the at least one position signal of the GNSS. These off-board observation data are referred to herein as reference data. The reference data may also be correction data for a dGPS method.
Des Weiteren ist eine Positionsangabe zu einer geographischen Position der Basisstation in der Steuervorrichtung bereitgestellt. Die Referenzdaten werden zusammen mit den eigenen Beobachtungsdaten einer Lokalisierungseinheit als Eingabedaten bereitgestellt. Die Lokalisierungseinheit stellt dabei ein Element dar, das an sich aus dem Stand der Technik entnommen werden kann. Es kann sich beispielsweise um eine dGPS-Einheit und/oder eine RTK-Einheit handeln, die das jeweilige Lokalisierungsverfahren in an sich bekannter Weise durchführen kann. Es handelt sich also bevorzugt um eine Lokalisierungseinheit zum Durchführen eines dGPS-Verfahrens oder eines RTK-Verfahrens. Mit anderen Worten erzeugt die Lokalisierungseinheit einen relativen Positionsvektor, der im Stand der Technik auch als Basislinienvektor (Base-Line-Vector) bezeichnet ist. Die Steuervorrichtung empfängt also aus der Lokalisierungseinheit einen solchen relativen Positionsvektor, der durch die Lokalisierungseinheit aus den Eingabedaten erzeugt oder ermittelt wurde und der eine relative Position des Kraftfahrzeugs zu derjenigen Positionsangabe beschreibt, welche die Position der Basisstation angibt. Anhand der absoluten Positionsangabe zur Position der Basisstation selbst und anhand des relativen Positionsvektors wird durch die Steuervorrichtung dann die jeweilige aktuelle Eigenposition zu jedem Messzeitpunkt ermittelt.Furthermore, a position specification for a geographical position of the base station in the control device is provided. The reference data is provided as input data together with the own observation data of a localization unit. The localization unit represents an element that can be taken from the prior art per se. It may, for example, be a dGPS unit and / or an RTK unit which can perform the respective localization method in a manner known per se. It is therefore preferably a localization unit for carrying out a dGPS method or an RTK method. In other words, the location unit generates a relative position vector, also referred to in the art as a baseline vector. The control device thus receives from the localization unit such a relative position vector which was generated or determined by the localization unit from the input data and which describes a relative position of the motor vehicle to that position indication which indicates the position of the base station. Based on the absolute position information for the position of the base station itself and based on the relative position vector is then determined by the control device, the respective current eigenposition at each measurement time.
Um nun für den Fall, dass die Kommunikationsverbindung zur Basisstation unterbrochen wird, also die Kommunikationseinrichtung keine Referenzdaten empfängt, dennoch eine genaue Eigenlokalisierung des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Steuervorrichtung einen zweiten Betriebsmodus aufweist, in dem sie folgende Verfahrensschritte durchführt. Zu einem ersten der besagten Messzeitpunkte speichert die Steuervorrichtung die eigenen Beobachtungsdaten und die daraus ermittelte Eigenposition ab. Zu einem späteren zweiten Messzeitpunkt ermittelt die Steuervorrichtung in der beschriebenen Weise aktuelle eigene Beobachtungsdaten, indem sie diese aus der fahrzeugeigenen Empfangseinrichtung empfängt. Um nun weiterhin die Lokalisierungseinheit zu nutzen, stellt die Steuervorrichtung der Lokalisierungseinheit anstelle der fehlenden Referenzdaten der Basisstation die gespeicherten Beobachtungsdaten vom ersten Messzeitpunkt zusammen mit den aktuellen Beobachtungsdaten als Eingabedaten bereit. Mit anderen Worten täuscht die Steuervorrichtung Referenzdaten vor, indem die gespeicherten Beobachtungsdaten aus der eigenen Empfangseinrichtung verwendet werden, die zum vorangegangenen Messzeitpunkt ermittelt worden sind. Anstelle der Positionsangabe der Basisstatian wird entsprechend die gespeicherte Eigenposition vom ersten Messzeitpunkt verwendet, um daraus zusammen mit dem von der Lokalisierungseinheit aus den Eingabedaten ermittelten relativen Positionsvektor die aktuelle Eigenposition für den zweiten Messzeitpunkt zu ermitteln.In order to enable a precise self-localization of the motor vehicle in the event that the communication connection to the base station is interrupted, that is to say the communication device does not receive reference data, it is provided according to the invention that the control device has a second operating mode in which it carries out the following method steps. At a first of said measuring times, the control device stores its own observation data and the eigenposition determined therefrom. At a later second measuring time, the control device ascertains current own observation data in the manner described by receiving them from the vehicle's own receiving device. In order to continue to use the localization unit, instead of the missing reference data of the base station, the control device of the localization unit provides the stored observation data from the first measurement time together with the current observation data as input data. In other words, the control device pretends reference data by using the stored observation data from its own receiving device, which were determined at the previous measurement time point. Instead of the position specification of the basic statistic, the stored eigenposition from the first measurement time is correspondingly used to determine therefrom, together with the relative position vector determined by the localization unit from the input data, the current eigenposition for the second measurement time.
Durch die Steuervorrichtung wird also auf Grundlage von alten oder gespeicherten Daten vorgetäuscht, dass aus der Basisstation weiterhin Referenzdaten empfangen werden. Hierdurch lässt sich eine relative Positionsänderung des Kraftfahrzeugs von seiner Eigenposition zum ersten Messzeitpunkt zu einer aktuellen Eigenposition zum zweiten Messzeitpunkt mittels der Lokalisierungseinheit ermitteln. Ausgehend von der Eigenposition zum ersten Messzeitpunkt kann dann mittels des so ermittelten relativen Positionsvektors die Eigenposition zum zweiten Messzeitpunkt ermittelt werden.The control device thus pretends on the basis of old or stored data that reference data is still received from the base station. This makes it possible to determine a relative change in position of the motor vehicle from its own position to the first measuring time to a current self-position to the second measuring time by means of the localization unit. Starting from the eigenposition to the first measurement time, the eigenposition can then be determined at the second measurement time point by means of the relative position vector thus determined.
Durch die Erfindung ergibt sich somit der Vorteil, dass auch bei einer Verbindungsunterbrechung zur Basisstation weiterhin ein dGPS-Verfahren und/oder ein RTK-Verfahren mit der entsprechend hohen Lokalisierungsgenauigkeit verwendet werden kann.The invention thus provides the advantage that even with a connection interruption to the base station, a dGPS method and / or an RTK method with the correspondingly high localization accuracy can continue to be used.
Die Erfindung umfasst auch die beschriebene Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung weist eine Koppeleinrichtung zum Koppeln mit der besagten Empfangseinrichtung für zumindest ein GNSS-Positionssignal und zum Koppeln mit der besagten Kommunikationseinrichtung für eine Kommunikation mit einer fahrzeugexternen Basisstation auf. Die Koppeleinrichtung kann beispielsweise elektrische Anschlusskontakte zum Anschließen der Empfangseinrichtung und/oder Kommunikationseinrichtung aufweisen. Die Koppeleinrichtung kann auch beispielsweise einen Busanschluss umfassen, um die Steuervorrichtung an einen Kommunikationsbus, beispielsweise an einen CAN-Bus (Controller Area Network) und/oder einen Ethernet-Bus anzuschließen. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung auf, welche einen Programmcode bereitstellt, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Mit anderen Worten ist die Steuervorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Der Programmcode kann in einer Speichereinrichtung der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.The invention also includes the described control device for the motor vehicle. The control device has a coupling device for coupling with the said receiving device for at least one GNSS position signal and for coupling with said communication device for communication with an off-vehicle base station. The coupling device may, for example, electrical connection contacts for connecting the receiving device and / or communication device. The coupling device may also include, for example, a bus connection in order to connect the control device to a communication bus, for example to a CAN bus (Controller Area Network) and / or an Ethernet bus. The control device according to the invention has a processor device which provides a program code which is set up to execute an embodiment of the method according to the invention when executed by the processor device. In other words, the control device is set up to carry out the method according to the invention. The program code may be stored in a memory device of the processor device.
Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes optional developments, by the characteristics of which additional benefits.
Um eine Lokalisierungseinheit verwenden zu können, wie sie an sich im Stand der Technik verfügbar ist, ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass die Beobachtungsdaten und die Referenzdaten jeweils Codebeobachtungen und Phasenbeobachtungen von zumindest vier Satelliten des GNSS umfassen und eine Lokalisierungseinheit verwendet wird, welche den relativen Positionsvektor auf der Grundlage von Doppeldifferenzbildung erzeugt. Eine solche Lokalisierungseinheit ist, wie eingangs beschrieben, im Stand der Technik verfügbar. Sie weist den besondere Vorteil auf, dass sogenannte Common-Mode-Fehler ausgeglichen oder kompensiert werden können.In order to be able to use a localization unit as is available in the prior art, it is provided according to a development that the observation data and the reference data respectively comprise code observations and phase observations of at least four satellites of the GNSS and a localization unit is used which determines the relative Position vector generated on the basis of double difference. Such a localization unit is, as described above, available in the prior art. It has the particular advantage that so-called common-mode errors can be compensated or compensated.
Diese Kompensation eines Common-Mode-Fehlers ist aber nur möglich, wenn die Referenzdaten und die Beobachtungsdaten an jeweiligen Messorten erzeugt wurden, die nicht zu weit auseinander liegen. Mit anderen Worten sinkt mit steigendem Abstand zwischen diesen beiden Messorten die Kompensationsmöglichkeit. Des Weiteren dürfen die Messzeitpunkte der Referenzdaten und der Beobachtungen der eigenen Empfangseinheit nicht zu weit auseinander liegen, da die Common-Mode-Fehlereinflüsse über die Zeit variieren. Um innerhalb des Kraftfahrzeugs im zweiten Betriebsmodus auf Grundlage der gespeicherten eigenen Beobachtungsdaten noch eine genaue Eigenlokalisation zu ermöglichen, müssen die gespeicherten Beobachtungsdaten nach spätestens einer gewissen Zeit der Lokalisierungseinheit als Referenzdaten zugeführt werden, da sie sonst veralten. Entsprechend sieht eine Weiterbildung vor, dass im zweiten Betriebsmodus eine Zeitspanne zwischen den aufeinanderfolgenden Messzeitpunkten höchstens fünf Sekunden, insbesondere höchstens eine Sekunde beträgt. Hierdurch ist sichergestellt, dass der ermittelte relative Positionsvektor weiterhin sehr genau ist, da die gespeicherten Beobachtungsdaten und die aktuellen Beobachtungsdaten einen ähnlichen Common-Mode-Fehler aufweisen.However, this compensation of a common-mode error is only possible if the reference data and the observation data were generated at respective measurement locations that are not too far apart. In other words, the possibility of compensation decreases with increasing distance between these two measuring locations. Furthermore, the measurement times of the reference data and the observations of the own receiving unit must not be too far apart, since the common-mode error influences vary over time. In order to allow a precise self-localization within the motor vehicle in the second operating mode on the basis of the stored own observation data, the stored observation data must be supplied to the localization unit as reference data after a certain time at the latest, since otherwise they become obsolete. Accordingly, a development provides that in the second operating mode, a time interval between the successive measuring times is at most five seconds, in particular at most one second. This ensures that the determined relative position vector is still very accurate, since the stored observation data and the current observation data have a similar common-mode error.
Damit sich das Kraftfahrzeug dennoch auch über die besagte Zeitspanne hinaus weiterhin selbst lokalisieren kann, sieht eine Weiterbildung vor, dass im zweiten Betriebsmodus iterativ für zumindest einen dem ersten Messzeitpunkt nachfolgenden weiteren Messzeitpunkt jeweils wieder die eigenen Beobachtungsdaten und die daraus ermittelte Eigenposition gespeichert werden. Danach werden zum darauffolgenden, nächsten Messzeitpunkt als Ersatz für die Referenzdaten und die Positionsangabe der Basisstation nicht die ursprünglich gespeicherten Daten verwendet, sondern die zum letzten Messzeitpunkt gespeicherten Beobachtungsdaten sowie die daraus ermittelte Eigenposition. Das Fahrzeug erzeugt also zu jedem Messzeitpunkt einen relativen Positionsvektor, der von der Eigenposition zum letzten, vorangegangenen Messzeitpunkt hin zur Eigenposition zum aktuellen Messzeitpunkt weist. Die einzelnen relativen Positionsvektoren können dann aufsummiert werden, um hierdurch die Bewegungstrajektorie des Kraftfahrzeugs seit dem Verbindungsabbruch zur Basisstation zu ermitteln.So that the motor vehicle can nevertheless continue to localize itself over the said time span, a further development provides that the own observation data and the inherent position determined therefrom are stored iteratively in the second operating mode for at least one further measuring time subsequent to the first measuring time. Thereafter, not the originally stored data is used for the subsequent, next measurement time as a substitute for the reference data and the position information of the base station, but the observation data stored at the last measurement time and the eigenposition determined therefrom. Thus, the vehicle generates a relative position vector at each measurement time point, which points from the own position to the last, preceding measurement time point to the own position at the current measurement time point. The individual relative position vectors can then be summed up to thereby determine the movement trajectory of the motor vehicle since the connection abort to the base station.
Um hierbei zu verhindern, dass die ermittelte Eigenposition durch Aufsummieren von Messfehlern verfälscht wird, sieht eine Weiterbildung vor, dass auf der Grundlage von Fahrdynamikdaten des Kraftfahrzeugs Korrekturdaten für die ermittelte Eigenposition ermittelt werden. Die Fahrdynamikdaten können beispielsweise Beschleunigungsdaten eines Beschleunigungssensors des Kraftfahrzeugs umfassen, mittels welchen dann die Bewegung des Kraftfahrzeugs nachvollzogen oder rekonstruiert werden kann. Die Fahrdynamikdaten können auch beispielsweise Odometriedaten umfassen, also beispielsweise die Radumdrehungen und/oder einen Lenkwinkel beschreibende Daten. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, mittels eines Kalmanfilters, das ein Bewegungsmodell des Kraftfahrzeugs aufweist, die relativen Positionsvektoren zusammen mit den Fahrdynamikdaten zu verarbeiten und anhand des Bewegungsmodells die aktuelle Eigenposition zu ermitteln. Das Bewegungsmodell kann auf dem sogenannten Einspurmodell beruhen.In order to prevent the determined own position from being falsified by summation of measurement errors, a further development provides that correction data for the determined self-position are determined on the basis of vehicle dynamics data of the motor vehicle. The vehicle dynamics data may include, for example, acceleration data of an acceleration sensor of the motor vehicle, by means of which the movement of the motor vehicle can then be reconstructed or reconstructed. The vehicle dynamics data may also comprise, for example, odometry data, that is, for example, the wheel revolutions and / or data describing a steering angle. For example, it may be provided to process the relative position vectors together with the vehicle dynamics data by means of a Kalman filter, which has a movement model of the motor vehicle, and to determine the current own position on the basis of the movement model. The movement model can be based on the so-called single track model.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass in dem Kraftfahrzeug nicht nur eine einzelne Antenne für das zumindest eine Positionssignal genutzt wird, sondern zumindest zwei. Bei dieser Weiterbildung beschreiben die Beobachtungsdaten also Positionssignale des GNSS, die über zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Antennen von der Empfangseinrichtung empfangen werden. Die Steuervorrichtung ermittelt entsprechend zu jedem Messzeitpunkt zusätzlich zu der beschriebenen Eigenposition eine um den Abstand versetzte weitere Eigenposition. Die anfangs beschriebene Eigenposition ist also eigentlich die Position, wie sie sich an der ersten Antenne ergibt. Entsprechend wird eine weitere Eigenposition ermittelt, die sich an der zweiten Antenne ergibt. Aus den beiden ermittelten Eigenpositionen wird dann ein Gierwinkel des Kraftfahrzeugs ermittelt, also eine räumliche Ausrichtung des Kraftfahrzeugs, z. B. bezogen auf eine Himmelsrichtung, z. B. Norden. Somit kann eine relative Ausrichtung des Kraftfahrzeugs zur Fahrbahn ermittelt werden. Hierzu können beispielsweise auch digitale Kartendaten einer Straßenkarte zugrundegelegt werden.A further development provides that in the motor vehicle not only a single antenna is used for the at least one position signal, but at least two. In this development, the observation data thus describe position signals of the GNSS which are received by the receiving device via two antennas arranged at a distance from each other. The Control device determined according to each measurement time in addition to the self-described position a offset by the distance further own position. The initial position described is actually the position as it results at the first antenna. Accordingly, a further eigenposition is determined, which results at the second antenna. From the two determined eigenpositions a yaw angle of the motor vehicle is then determined, ie a spatial orientation of the motor vehicle, for. B. based on a direction, z. B. North. Thus, a relative orientation of the motor vehicle to the roadway can be determined. For this purpose, for example, digital map data of a road map can also be used.
In Weiterbildung dieses Ansatzes ist vorgesehen, für mehrere Messzeitpunkte jeweils die beiden Eigenpositionen zu ermitteln und daraus eine jeweilige Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung jeder der Antennen zu ermitteln. Hieraus wird dann eine Gierrate und/oder ein Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs ermittelt. Somit lassen sich auf der Grundlage der Positionssignale eines GNSS auch eine Gierraten- und/oder Schwimmwinkelbestimmung bereitstellen.In a further development of this approach, it is provided to determine the two eigenpositions for a plurality of measurement times, and to determine therefrom a respective speed and / or direction of movement of each of the antennas. From this, a yaw rate and / or a slip angle of the motor vehicle is then determined. Thus, based on the position signals of a GNSS, yaw rate and / or slip angle determination may also be provided.
Eine Weiterbildung betrifft die Frage, wann der erste Betriebsmodus und wann der zweite Betriebsmodus genutzt werden soll. Gemäß einer Weiterbildung schaltet die Steuervorrichtung in Abhängigkeit von einem Kollisionssignal einer Kollisionsdetektionseinrichtung vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus um. Bei dieser Weiterbildung wird also davon ausgegangen, dass nach einer Kollision der Empfang mittels der Kommunikationseinrichtung gestört ist, so dass sich das Kraftfahrzeug auf die Eigenpositionsbestimmung gemäß dem zweiten Betriebsmodus verlässt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, in Abhängigkeit von einem Unterbrechungssignal, durch welches die Kommunikationseinrichtung eine Unterbrechung der Kommunikationsverbindung zur Basisstation signalisiert, vom ersten in den zweiten Betriebsmodus umzuschalten. Diese Weiterbildung nutzt den zweiten Betriebsmodus also nur dann, wenn tatsächlich keine Referenzdaten zur Verfügung stehen.A development relates to the question of when the first operating mode and when the second operating mode should be used. According to a development, the control device switches over from the first operating mode into the second operating mode as a function of a collision signal of a collision detection device. In this development, it is thus assumed that after a collision the reception is disturbed by means of the communication device, so that the motor vehicle relies on the self-position determination according to the second operating mode. Additionally or alternatively, it can be provided, in response to an interrupt signal, by which the communication device signals an interruption of the communication link to the base station, to switch from the first to the second operating mode. This development thus uses the second operating mode only when no reference data is actually available.
Wie bereits ausgeführt, ist es insbesondere nötig, im Zusammenhang mit einer Fahrerassistenzeinrichtung, die das Kraftfahrzeug selbständig führen kann, eine zuverlässige, spurgenaue Lokalisierung des Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Entsprechend ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass mittels einer Umfeldsensoreinrichtung, beispielsweise einer Kamera, zumindest ein Objekt in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs detektiert wird und eine jeweilige Position des Objekts in einer digitalen Umfeldkarte kartographiert wird. Somit ist in dem Kraftfahrzeug also die Position des zumindest einen Objekts gespeichert. Bei einem Ausfall der Umfeldsensoreinrichtung, also beispielsweise bei einem Defekt der Kamera nach einer Kollision, wird zu jedem der besagten Messzeitpunkte auf der Grundlage der aktuellen Eigenposition des Kraftfahrzeugs eine Relativbewegung des Kraftfahrzeugs zu dem zumindest einen Objekt mittels der Umfeldkarte ermittelt. Somit kann das Kraftfahrzeug also auch bei Ausfall der Umfeldsensoreinrichtung weiterhin seine Relativposition und/oder Relativbewegung zu dem zumindest einen Objekt bestimmen. Beispielsweise kann mittels der Kamera also eine Fahrspur erfasst werden und die Lage der Fahrspur in der Umfeldkarte kartographiert werden. Nach dem Ausfall der Kamera kann dann das Kraftfahrzeug weiterhin durch die Fahrerassistenzeinrichtung entlang der Fahrspur geführt werden. Hierdurch kann beispielsweise eine Multikollisionsvermeidung realisiert werden, indem beispielsweise durch radselektives Bremsen und/oder einen Lenkeingriff das Kraftfahrzeug entlang der Fahrspur geführt wird, also insbesondere darauf geachtet wird, dass das Kraftfahrzeug nicht auf eine Gegenfahrspur rollt.As already stated, it is necessary, in particular, to provide a reliable, accurate-to-track localization of the motor vehicle in connection with a driver assistance device which can independently guide the motor vehicle. Accordingly, it is provided according to a development that at least one object in an environment of the motor vehicle is detected by means of an environment sensor device, for example a camera, and a respective position of the object is mapped in a digital environment map. Thus, the position of the at least one object is stored in the motor vehicle. In case of failure of the environment sensor device, so for example in case of a defect of the camera after a collision, a relative movement of the motor vehicle to the at least one object by means of the environment map is determined at each of said measurement times on the basis of the current own position of the motor vehicle. Thus, the motor vehicle can thus continue to determine its relative position and / or relative movement to the at least one object even in case of failure of the environment sensor device. For example, by means of the camera, a lane can thus be detected and the position of the lane can be mapped in the environment map. After the failure of the camera, the motor vehicle can then continue to be guided by the driver assistance device along the lane. In this way, for example, a multi-collision avoidance can be realized, for example, by wheel-selective braking and / or a steering intervention, the motor vehicle is guided along the lane, so in particular care is taken that the motor vehicle does not roll on an opposite lane.
Zu der Erfindung gehört insbesondere auch ein Kraftfahrzeug, welches die erfindungsgemäße Steuervorrichtung aufweist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.The invention also includes, in particular, a motor vehicle which has the control device according to the invention. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:In the following an embodiment of the invention is described. This shows:
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform 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 ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual, independently of each other to be considered features of the invention, which each further independently develop the invention and thus individually or in any other than the combination shown are to be regarded as part of the invention. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are each provided with the same reference numerals.
Das Kraftfahrzeug
Das Kraftfahrzeug
Die Kommunikationseinrichtung
Das Kraftfahrzeug
Die Steuervorrichtung
Die Steuervorrichtung
Die Eingangsdaten
Für den Fall, dass die Kommunikationsverbindung
In einer nächsten Messphase oder zu einem nächsten Messzeitpunkt können dann die gespeicherten Beobachtungsdaten aus dem ersten Speicher
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Umfeldsensorik
Denn eine Kollision
Durch die erste Kollision
RTK ist eine bekannte Methode der satellitengestützten Ortung, mit der in Echtzeit cm-genau die Eigenposition
Die Steuervorrichtung
Aufgrund digitaler Kartendaten
Ein weiterer Anwendungsfall (hier genügt eine Antenne
Dabei ist zu berücksichtigen, dass mögliche Fehler ebenfalls aufsummiert werden. Es ist allerdings anzunehmen, dass sich die Fehler zumindest teilweise gegenseitig aufheben. Dennoch kann die relative Lokalisierung durch Fahrdynamikdaten gestützt werden (z. B. Kalman-Filter, IMU).It should be noted that possible errors are also added up. However, it can be assumed that the errors at least partially cancel each other out. Nevertheless, relative localization can be supported by vehicle dynamics data (eg Kalman filter, IMU).
Die Antenne
Das Verfahren und die Steuervorrichtung
- • cm-genaue Bestimmung der zurückgelegten Distanz zu zwei Zeitpunkten Tk, Tk – 1;
- • als ergänzende Sensorik eines Lenk-
und Bremssystems 16 zur Vermeidung von Multikollisionen geeignet; - • direkte Messung, kein doppeltes Integrieren wie bei Beschleunigungssensoren;
- • besonders in Situationen
24 (nach Primär-Crash einer potentiellen Multikollision) nützlich,wenn Umfeldsensorik 32 zerstört ist und Raddrehzahlsensoren wegen unbekanntem oder großem Schlupf und Schräglaufwinkel nicht verwendet werden können; - • ein Verfahren,
um ein Fahrzeug 1 mit dGPS-Empfänger bei Korrekturdatenunterbrechung zu betreiben.
- • cm-exact determination of the distance traveled at two times Tk, Tk - 1;
- • as supplementary sensors of a steering and
braking system 16 suitable for avoiding multicollision; - • direct measurement, no double integration as with acceleration sensors;
- • especially in situations
24 (after primary crash of a potential multicollision) useful whenenvironment sensors 32 is destroyed and wheel speed sensors can not be used because of unknown or large slip and slip angle; - • a procedure to a
vehicle 1 to operate with dGPS receiver during correction data interruption.
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein Verfahren zur relativen Eigenlokalisierung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden kann.Overall, the example shows how the invention can provide a method for relative self-localization of a motor vehicle.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 2322901 A2 [0006] EP 2322901 A2 [0006]
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