DE102016121928A1

DE102016121928A1 - Fahrzeugnavigationssystem mit Positionsunterstützung von Nachbarfahrzeugen

Info

Publication number: DE102016121928A1
Application number: DE102016121928.2A
Authority: DE
Inventors: Oliver Lei
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-06-08
Also published as: US20170160401A1; GB201620443D0; RU2016145915A; GB2545098A; MX2016015777A; CN107037471A

Abstract

Ein Navigationssystem für ein Hostfahrzeug beinhaltet einen Sendeempfänger und eine Steuerung. Der Sendeempfänger ist zum Kommunizieren mit einem Nachbarfahrzeug konfiguriert, um eine Position des Nachbarfahrzeugs zu erhalten. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, Navigationsinformationen, einschließlich einer Position des Hostfahrzeugs basierend auf der Position des Nachbarfahrzeugs, einem Abstand zwischen den Fahrzeugen basierend auf einer Dauer einer Kommunikation zwischen dem Sendeempfänger und dem Nachbarfahrzeug und einem detektierten relativen Winkel zwischen den Fahrzeugen, auszugeben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Navigationssystem eines Hostfahrzeugs, das mit einem Nachbarfahrzeug kommuniziert, um Informationen, die die Position des Hostfahrzeugs angeben, zu erhalten.
HINTERGRUND
Ein Navigationssystem eines Fahrzeugs verwendet die Position des Fahrzeugs zum Bereitstellen von Navigationsfunktionen. Das Navigationssystem kommuniziert zum Beispiel mit einem globalen Satellitennavigationssystem (GNSS), um Informationen, die die Position des Fahrzeugs angeben, zu erhalten. Das Navigationssystem verwendet diese Informationen, um die Position des Fahrzeugs zu detektieren, und verwendet die detektierte Fahrzeugposition zum Bereitstellen von Navigationsfunktionen.
Manchmal ist das Navigationssystem möglicherweise nicht in der Lage, mit dem GNSS zu kommunizieren, um Informationen, die die Position des Fahrzeugs angeben, zu erhalten. Folglich ist das Navigationssystem nicht in der Lage, die Position des Fahrzeugs zu detektieren. Beispielsweise kann das Navigationssystem einen ausgefallenen GPS(Globales Positionierungssystem)-Empfänger aufweisen, der nicht in der Lage ist, mit dem GNSS zu kommunizieren; oder der GPS-Empfänger und das GNSS sind aufgrund dessen, dass das Fahrzeug durch einen Tunnel, einen Bereich mit hohen Gebäuden usw. fährt, nicht in der Lage, miteinander zu kommunizieren. In den letztgenannten Fällen wird eine Kommunikation zwischen dem GPS-Empfänger und dem GNSS aufgrund des Tunnels, der Gebäude oder anderer Hindernisse, die die Kommunikationssignale abschwächen oder behindern, verhindert.
KURZDARSTELLUNG
Ein Navigationssystem für ein Hostfahrzeug beinhaltet einen Sendeempfänger und eine Steuerung. Der Sendeempfänger ist zum Kommunizieren mit einem Nachbarfahrzeug konfiguriert, um eine Position des Nachbarfahrzeugs zu erhalten. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, Navigationsinformationen, einschließlich einer Position des Hostfahrzeugs basierend auf der Position des Nachbarfahrzeugs, einem Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug basierend auf einer Dauer einer Kommunikation zwischen dem Sendeempfänger und dem Nachbarfahrzeug und einem detektierten relativen Winkel zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug, auszugeben.
Das Navigationssystem kann ferner einen GPS-Empfänger beinhalten, der dazu konfiguriert ist, Informationen, die die Position des Hostfahrzeugs angeben, von einer entfernten Quelle zu erhalten. Die Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, den Sendeempfänger zum Kommunizieren mit dem Nachbarfahrzeug zu steuern, um die Position des Nachbarfahrzeugs zu erhalten, während der GPS-Empfänger nicht in der Lage ist, die Informationen, die die Position des Hostfahrzeugs angeben, von der entfernten Quelle zu erhalten.
Der Sendeempfänger kann ferner zum Kommunizieren mit einem zweiten Nachbarfahrzeug konfiguriert sein, um eine Position des zweiten Nachbarfahrzeugs zu erhalten. In diesem Fall ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, die Position des Hostfahrzeugs ferner basierend auf der Position des zweiten Nachbarfahrzeugs auszugeben.
Das Navigationssystem kann ferner eine Fahrerfahrzeugschnittstelle beinhalten, die dazu konfiguriert ist, den detektierten relativen Winkel zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug von einem Benutzer des Hostfahrzeugs zu empfangen.
Die Steuerung kann ferner dazu konfiguriert sein, eine Kamera des Hostfahrzeugs zu verwenden, um den detektierten relativen Winkel zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug zu erhalten.
Ein Navigationsverfahren für ein Hostfahrzeug beinhaltet Kommunizieren zwischen dem Hostfahrzeug und einem Nachbarfahrzeug, damit das Nachbarfahrzeug dem Hostfahrzeug eine Position des Nachbarfahrzeugs bereitstellt. Das Verfahren beinhaltet ferner Detektieren eines Abstands zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug basierend auf einer Dauer einer Kommunikation zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug und Detektieren eines relativen Winkels zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug. Das Verfahren beinhaltet ferner Ausgeben von Navigationsinformationen, einschließlich einer Position des Hostfahrzeugs basierend auf der Position des Nachbarfahrzeugs, dem Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug und dem relativen Winkel zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug, auf einer Navigationsschnittstelle im Hostfahrzeug.
Ein anderes Navigationsverfahren für ein Hostfahrzeug beinhaltet Kommunizieren zwischen dem Hostfahrzeug und einem Nachbarfahrzeug, damit das Hostfahrzeug das Nachbarfahrzeug auffordert, eine Position des Nachbarfahrzeugs an das Hostfahrzeug bereitzustellen. Dieses Verfahren beinhaltet ferner Weiterleiten der Anfrage des Hostfahrzeugs vom Nachbarfahrzeug zu einem dritten Fahrzeug, um das dritte Fahrzeug aufzufordern, eine Position des dritten Fahrzeugs an das Nachbarfahrzeug bereitzustellen, und Weiterleiten der Position des dritten Fahrzeugs vom Nachbarfahrzeug zum Hostfahrzeug. Dieses Verfahren beinhaltet ferner Ausgeben von Navigationsinformationen, einschließlich einer Position des Hostfahrzeugs basierend auf der Position des dritten Fahrzeugs, auf einer Navigationsschnittstelle im Hostfahrzeug.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Navigationssystems eines Fahrzeugs;
2 veranschaulicht ein Blockdiagramm des Navigationssystems eines Hostfahrzeugs, das mit einem Nachbarfahrzeug kommuniziert, um die Position des Nachbarfahrzeugs zu erhalten und einen Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug zu detektieren;
3 veranschaulicht eine schematische Darstellung des Hostfahrzeugs und von Nachbarfahrzeugen, die auf dem gleichen Teil einer Straße fahren, wobei das Navigationssystem des Hostfahrzeugs mit einem oder mehreren der Nachbarfahrzeuge kommuniziert;
4 veranschaulicht ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Navigationssystems des Hostfahrzeugs abbildet, das mit einem Nachbarfahrzeug kommuniziert, um die Position des Nachbarfahrzeugs zu erhalten und den Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug zu detektieren, damit das Navigationssystem die Position des Hostfahrzeugs basierend auf der Position des Nachbarfahrzeugs und dem Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug detektiert;
5A veranschaulicht eine schematische Darstellung des Hostfahrzeugs und eines Nachbarfahrzeugs, die auf einer Straße fahren, wobei das Navigationssystem des Hostfahrzeugs einen detektierten relativen Winkel zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug zum Detektieren der Position des Hostfahrzeugs verwendet; und
5B veranschaulicht eine schematische Darstellung der Geometrie, die dem relativen Winkel zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug entspricht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Vorliegend werden ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann, rein beispielhaft sind. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Bauteile darzustellen. Daher sollen vorliegend offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Art und Weise einzusetzen ist.
Jetzt mit Bezug auf 1 ist ein Blockdiagramm eines Navigationssystems 10 eines Fahrzeugs, wie etwa ein Fahrzeug 12, dargestellt. Das Navigationssystem 10 beinhaltet einen GPS-Empfänger 14, eine Steuerung 16, eine Fahrerfahrzeugschnittstelle 18 und einen Sendeempfänger 20. Der Sendeempfänger 20 gestattet Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)-Kommunikationen. Der Sendeempfänger 20 kann eine dedizierte Kurzstreckenkommunikations(DSRC)-Technologie einsetzen. Der Sendeempfänger 20 kann vorliegend als „DSRC-Empfänger“ 20 bezeichnet werden.
Der GPS-Empfänger 14 kommuniziert mit einem entfernten GNSS oder dergleichen, um Informationen, die die Position des Fahrzeugs 12 angeben, vom GNSS zu erhalten. Die Steuerung 16 detektiert die Position des Fahrzeugs 12 von den Informationen, die durch den GPS-Empfänger 14 erhalten werden und die Position des Fahrzeugs 12 angeben. Die Steuerung 16 erzeugt Navigationsinformationen basierend auf der Position des Fahrzeugs 12 und gibt die Navigationsinformationen an die Fahrerfahrzeugschnittstelle 18 aus. Die Fahrerfahrzeugschnittstelle 18 kann einen Anzeigebildschirm oder dergleichen beinhalten, der die Position des Fahrzeugs 12 auf einer Karte zum Ansehen für den Fahrer anzeigt.
Dieser Prozess findet fortlaufend statt, so dass die Fahrerfahrzeugschnittstelle 18 aktualisiert wird, wenn sich die Position des Fahrzeugs 12 ändert, während das Fahrzeug fährt.
Der Sendeempfänger 20 ist in der Lage, mit entsprechenden V2V-Sendeempfängern von Fahrzeugen zu kommunizieren, die sich in der Nähe des Fahrzeugs 12 befinden. Ein Fahrzeug befindet sich in der Nähe des Fahrzeugs 12, wenn zum Beispiel beide Fahrzeuge entlang des gleichen Teils einer Straße fahren. Fahrzeuge in der Nähe des Fahrzeugs 12 können vorliegend als „Nachbarfahrzeuge“, „entfernte Fahrzeuge“ oder „(entfernte) Nachbarfahrzeuge“ bezeichnet werden. Sinngemäß kann das Fahrzeug 12 vorliegend als „das Fahrzeug“ oder das „Hostfahrzeug“ bezeichnet werden.
Der DSRC-Sendeempfänger 20 des Fahrzeugs 12 ist in der Lage, mit dem DSRC-Sendeempfänger eines Nachbarfahrzeugs über ein drahtloses Fahrzeugkommunikationsnetz (z.B. ein DSRC-Kommunikationsnetz) zu kommunizieren. Auf diese Weise ist das Fahrzeug 12 in der Lage, mit Nachbarfahrzeugen zu kommunizieren. Des Weiteren kann ein Nachbarfahrzeug in der Nähe des Fahrzeugs 12 unter Verwendung von DSRC-Kommunikationen mit einem dritten Fahrzeug kommunizieren, das sich in der Nähe des Nachbarfahrzeugs aber außerhalb der Umgebung des Fahrzeugs 12 befindet.
Manchmal ist der GPS-Empfänger 14 möglicherweise nicht in der Lage, mit dem GNSS zu kommunizieren, um Informationen, die die Position des Fahrzeugs 12 angeben, zu erhalten. Beispielsweise kann der GPS-Empfänger 14 ausfallen oder nicht in der Lage sein, mit dem GNSS aufgrund dessen, dass das Fahrzeug 12 durch einen Tunnel oder einen Bereich mit hohen Gebäuden fährt, zu kommunizieren. Der GPS-Empfänger 14 ist möglicherweise nicht in der Lage, mit dem GNSS zu kommunizieren, wenn der Tunnel oder die Gebäude die Kommunikationssignale zwischen dem GPS-Empfänger 14 und dem GNSS blockieren.
Der GPS-Empfänger 14 stellt der Steuerung 16 keine Informationen, die die Position des Fahrzeugs 12 angeben, bereit, wenn der GPS-Empfänger nicht in der Lage ist, mit dem GNSS zu kommunizieren. Folglich ist die Steuerung 16 nicht in der Lage, die Position des Fahrzeugs 12 zu detektieren, wenn ihr keine Informationen, die die Position des Fahrzeugs 12 angeben, von einer anderen Quelle bereitgestellt werden. Demzufolge ist die Steuerung 16 nicht in der Lage, Navigationsinformationen basierend auf der Position des Fahrzeugs 12 an die Fahrerfahrzeugschnittstelle 18 auszugeben.
Jetzt mit Bezug auf 2 mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist ein Blockdiagramm des Navigationssystems 10 des Hostfahrzeugs 12, das mit einem Nachbarfahrzeug 22 in Kommunikation steht, dargestellt. Das Navigationssystem 10 ist in der Lage, mit dem Nachbarfahrzeug 22 über ein DSRC-Kommunikationsnetz zu kommunizieren. Genauer beschrieben, sind der DSRC-Sendeempfänger 20 des Navigationssystems 10 und ein DSRC-Sendeempfänger 24 des Nachbarfahrzeugs 22 in der Lage, miteinander zu kommunizieren.
Wie oben beschrieben, ist die Steuerung 16 des Navigationssystems 10 nicht in der Lage, die Position des Hostfahrzeugs 12 mittels Informationen vom GPS-Empfänger 14 zu detektieren, wenn der GPS-Empfänger nicht in der Lage ist, derartige Informationen zu erhalten. Eine Lösung beinhaltet eine andere Quelle, die der Steuerung 16 Informationen liefert, die die Position des Hostfahrzeugs 12 angeben.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kommuniziert das Navigationssystem 10 des Hostfahrzeugs 12 mit einem oder mehreren Nachbarfahrzeugen, um Informationen, die die Position des Hostfahrzeugs 12 angeben, zu erhalten. Insbesondere kommuniziert der Sendeempfänger 20 des Hostfahrzeugs 12 mit dem Sendeempfänger 24 des Nachbarfahrzeugs 22, um die Position des Nachbarfahrzeugs zu erhalten. Da sich das Nachbarfahrzeug 22 in der Nähe des Hostfahrzeugs 12 befindet, gibt die Position des Nachbarfahrzeugs allgemein die Position des Hostfahrzeugs 12 an. Des Weiteren gibt der Kommunikationsprozess selbst (z.B. die Zeitdauer, die zum Übermitteln und Empfangen von HF-Signalen zwischen dem Sendeempfänger 20 des Hostfahrzeugs 12 und dem Sendeempfänger 24 des Nachbarfahrzeugs 22 gebraucht wird) den Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug an. Der detektierte Abstand zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22 in Verbindung mit der Position des Nachbarfahrzeugs gibt ferner die Position des Hostfahrzeugs 12 an.
Das Nachbarfahrzeug 22 beinhaltet sein eigenes Navigationssystem mit einem GPS-Empfänger 26 und einer Steuerung 28. Der GPS-Empfänger 26 des Nachbarfahrzeugs 22 ist in der Lage, mit dem GNSS zu kommunizieren, um Informationen, die die Position des Nachbarfahrzeugs 22 angeben, zu erhalten. Beispielsweise ist der GPS-Empfänger 26 des Nachbarfahrzeugs 22 nicht ausgefallen, das Nachbarfahrzeug 22 befindet sich nicht in einem Tunnel, hohe Gebäude blockieren nicht die Kommunikationssignale mit dem GPS-Empfänger 26 usw. Die Steuerung 28 des Nachbarfahrzeugs 22 detektiert die Position des Nachbarfahrzeugs 22 von den Informationen, die durch den GPS-Empfänger 26 erhalten werden und die Position des Nachbarfahrzeugs 22 angeben.
Das Navigationssystem 10 des Hostfahrzeugs 12 setzt den Sendeempfänger 20 zum Kommunizieren mit dem Sendeempfänger 24 des Nachbarfahrzeugs 22 ein, wenn der GPS-Empfänger 14 nicht in der Lage ist, Informationen, die die Position des Hostfahrzeugs 12 angeben, bereitzustellen. Die Kommunikationen beinhalten, dass der Sendeempfänger 20 des Hostfahrzeugs 12 („Hostsendeempfänger 20“) den Sendeempfänger 24 des Nachbarfahrzeugs 22 („Nachbarsendeempfänger 24“) auffordert, die Position des Nachbarfahrzeugs 22 zum Hostsendeempfänger 20 zu übermitteln. Der Nachbarsendeempfänger 24 antwortet, indem er die Position des Nachbarfahrzeugs 22 zum Hostsendeempfänger 20 übermittelt. Die Steuerung 16 empfängt die Position des Nachbarfahrzeugs 22 vom Hostsendeempfänger 20. Die Steuerung 16 detektiert die allgemeine Position des Hostfahrzeugs 12 als die erhaltene Position des Nachbarfahrzeugs 22. Die Steuerung 16 detektiert die allgemeine Position des Hostfahrzeugs 12 als die Position des Nachbarfahrzeugs 22, da sich das Hostfahrzeug und das Nachbarfahrzeug in der Nähe voneinander befinden. Die Steuerung 16 analysiert die Kommunikationssignalübertragungszeit zwischen den Sendeempfängern 20 und 24, um einen Abstand zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22 zu detektieren. Die Steuerung 16 verwendet den detektierten Abstand, um die detektierte allgemeine Position des Hostfahrzeugs 12 genauer zu spezifizieren.
Jetzt mit Bezug auf die 3 und 4 mit fortgesetzter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird der Betrieb des Navigationssystems 10 des Hostfahrzeugs 12 zum Kommunizieren mit einem oder mehreren Nachbarfahrzeugen 22 ausführlicher beschrieben. Diesbezüglich veranschaulicht 3 eine schematische Darstellung des Hostfahrzeugs 12 und der Nachbarfahrzeuge 22a, 22b, 22c und 22d, die auf dem gleichen Teil einer Straße 30 fahren, wobei das Navigationssystem 10 des Hostfahrzeugs 12 mit einem oder mehreren der Nachbarfahrzeuge kommuniziert. 4 veranschaulicht ein Flussdiagramm 40, das den Betrieb des Navigationssystems 10 zum Kommunizieren mit einem oder mehreren der Nachbarfahrzeuge 22 abbildet.
Das Navigationssystem 10 des Hostfahrzeugs 12 initiiert die Kommunikation mit einem oder mehreren Nachbarfahrzeugen 22, wenn der GPS-Empfänger 14 des Navigationssystems 10 nicht in der Lage ist, Positionsinformationen, die die Position des Hostfahrzeugs 12 angeben, zu erhalten. Die Kommunikation umfasst, dass der Hostsendeempfänger 20 mit dem Sendeempfänger 24 eines Nachbarfahrzeugs 22 kommuniziert, um die Position des Nachbarfahrzeugs zu erhalten. Die Steuerung 16 des Navigationssystems 10 wird somit darauf aufmerksam gemacht, dass die allgemeine Position des Hostfahrzeugs 12 die Position des Nachbarfahrzeugs 22 ist. Die Steuerung 16 analysiert die Kommunikationen, um einen Abstand zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22 zu detektieren. Somit detektiert die Steuerung 16 die Position des Hostfahrzeugs 12 basierend auf der Position des Nachbarfahrzeugs 22 und dem Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug.
Ausführlicher gesagt beginnt der Betrieb, wenn der GPS-Empfänger 14 des Navigationssystems 10 nicht in der Lage ist, Positionsinformationen, die die Position des Hostfahrzeugs 12 angeben, während eines gegebenen Zeitraums aus welchen Gründen auch immer zu erhalten, wie in Block 42 von 4 angegeben wird. Daraufhin steuert die Steuerung 16 den Hostsendeempfänger 20, um mit einem oder mehreren Nachbarfahrzeugen 22 zu kommunizieren, um die Position von jedem des einen oder der mehreren Nachbarfahrzeuge zu erhalten, wie in Block 44 von 4 angegeben wird.
Beispielsweise kommuniziert der Hostsendeempfänger 20, wie in 3 dargestellt, mit dem DSRC-Sendeempfänger des ersten Nachbarfahrzeugs 22a über einen ersten DSRC-Netzwerkpfad 32a und mit dem DSRC-Sendeempfänger des zweiten Nachbarfahrzeugs 22b über einen zweiten DSRC-Netzwerkpfad 32b. Die Kommunikationen beinhalten, dass der Hostsendeempfänger 20 die Position des ersten Nachbarfahrzeugs 22a vom ersten Nachbarfahrzeug anfordert und dass der DSRC-Sendeempfänger des ersten Nachbarfahrzeugs die Position des ersten Nachbarfahrzeugs zum Hostsendeempfänger 20 übermittelt. Gleichermaßen beinhalten die Kommunikationen, dass der Hostsendeempfänger 20 die Position des zweiten Nachbarfahrzeugs 22b vom zweiten Nachbarfahrzeug anfordert und dass der DSRC-Sendeempfänger des zweiten Nachbarfahrzeugs die Position des zweiten Nachbarfahrzeugs zum Hostsendeempfänger 20 übermittelt.
Wie in 3 dargestellt, fahren das Hostfahrzeug 12 und die Nachbarfahrzeuge 22a, 22b und 22c auf der Straße 30 in die gleiche Richtung, wohingegen das Nachbarfahrzeug 22d auf der Straße in die entgegengesetzte Richtung fährt. Vorzugsweise kommuniziert der Hostsendeempfänger 20 mit den Nachbarfahrzeugen 22, die zusammen mit dem Hostfahrzeug 12 in die gleiche Richtung fahren, um die Positionen dieser Nachbarfahrzeuge zu erhalten. Die Nachbarfahrzeuge 22, die in die gleiche Richtung wie das Hostfahrzeug 12 fahren, können kontinuierliche Positionsdaten bereitstellen.
Die Steuerung 16 des Navigationssystems 10 empfängt die Position eines Nachbarfahrzeugs 22 vom Hostsendeempfänger 20 und detektiert die allgemeine Position des Hostfahrzeugs 12 als die Position des Nachbarfahrzeugs, wie in Block 46 von 4 angegeben wird. Beispielsweise verwendet die Steuerung 16 in dem Beispiel, in dem der Hostsendeempfänger 20 die Positionen des ersten und zweiten Nachbarfahrzeugs 22a und 22b erhält, die Positionen des ersten und zweiten Nachbarfahrzeugs in Verbindung miteinander, um die Genauigkeit der detektierten Position des Hostfahrzeugs 12 zu verbessern. Somit kann der Hostsendeempfänger 20 mit mehreren Nachbarfahrzeugen 22 kommunizieren, um die Genauigkeit der detektierten Position des Hostfahrzeugs 12 zu verbessern.
Des Weiteren sind die Nachbarfahrzeuge dynamisch. Falls ein Nachbarfahrzeug nicht länger mit dem Hostfahrzeug 12 auf der gleichen Strecke bleibt, kann der DSRC-Sendeempfänger 20 mit anderen Nachbarfahrzeugen kommunizieren.
Die Steuerung 16 des Navigationssystems 10 detektiert den Abstand zwischen dem Hostfahrzeug 12 und einem Nachbarfahrzeug 22 (z.B. den Abstand „Delta_d“ 34a zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22a in 3) basierend auf der Zeitdauer der Kommunikation zwischen dem Hostsendeempfänger 20 und dem Sendeempfänger des Nachbarfahrzeugs, wie in Block 48 von 4 angegeben wird.
Beispielsweise detektiert die Steuerung 16 den Abstand zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22 über DSRC-Technologie. Zum Beispiel könnte für ein DSRC-Modul, das einen TCP/IP-Stapel implementiert, ein Verfahren folgendermaßen sein: der Hostsendeempfänger 20 sendet einen „Ping“ an den Sendeempfänger 24 des Nachbarfahrzeugs 22; der Hostsendeempfänger 20 empfängt eine „Antwort“ des Pings vom Nachbarsendeempfänger 24 und die Steuerung 16 berechnet die Umlaufzeit von „Ping“-„Antwort“, was den Abstand zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22 angibt. Angenommen, dass die Nachrichtenverarbeitungszeit in einem DSRC-Sendeempfänger zum Beispiel als T_process festgelegt ist. Die Umlaufzeit (T_rtt) ist dann gleich 2·(T_process + Signallaufzeit zwischen den Fahrzeugen 12 und 22). Die Signallaufzeit zwischen den Fahrzeugen 12 und 22 folgt der Gleichung: c = 2·Delta_d/T_rtt, wobei c ≈ 300.000 km/s (die Lichtgeschwindigkeit) ist. Ein anderes Verfahren verwendet einen Ultraschallsensor, um den Abstand zwischen den Fahrzeugen 12 und 22 zu messen.
Die Steuerung 16 detektiert ebenso die Abstände zwischen dem Hostfahrzeug 12 und anderen Nachbarfahrzeugen 22 (z.B. den Abstand 34b zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem zweiten Nachbarfahrzeug 22b), die in Kommunikation mit dem Navigationssystem 10 stehen.
Die Steuerung 16 detektiert die Position des Hostfahrzeugs 12 basierend auf der erhaltenen Position eines Nachbarfahrzeugs 22 und dem detektierten Abstand zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug, wie in Block 54 von 4 angegeben wird. Beispielsweise verwendet die Steuerung 16 in dem Beispiel, in dem der Hostsendeempfänger 20 die Positionen des ersten und zweiten Nachbarfahrzeugs 22a und 22b erhält und die Abstände zwischen dem Hostfahrzeug 12 und sowohl dem ersten als auch dem zweiten Nachbarfahrzeugs detektiert, die erhaltenen Positionen und die detektierten Abstände in Verbindung miteinander, um die Genauigkeit der detektierten Position des Hostfahrzeugs 12 weiter zu verbessern.
Die Steuerung 16 verwendet die detektierte Position des Hostfahrzeugs 12 zum Bereitstellen von Navigationsinformationen an die Fahrerfahrzeugschnittstelle 18, wie in Block 52 von 4 angegeben wird. Alternativ dazu kann die Steuerung 16 die detektierte allgemeine Position des Hostfahrzeugs 12 (die in Block 46 von 4 detektiert wurde) zum Bereitstellen von Navigationsinformationen an die Fahrerfahrzeugschnittstelle 18 verwenden, wenn der Abstand zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22 relativ klein ist.
Weiterhin mit Bezug auf 3 kann ein Nachbarfahrzeug 22 in der Nähe des Hostfahrzeugs 12 mit einem dritten Fahrzeug kommunizieren, das sich in der Nähe des Nachbarfahrzeugs aber nicht in der Nähe des Hostfahrzeugs 12 befindet. In diesem Fall ist das dritte Fahrzeug ein Nachbarfahrzeug des Nachbarfahrzeugs 22, ist aber kein Nachbarfahrzeug des Hostfahrzeugs 12. Für Veranschaulichungszwecke wird angenommen, dass das dritte Fahrzeug das in 3 dargestellte dritte Fahrzeug 22c ist. Es wird somit berücksichtigt, dass sich das dritte Fahrzeug 22c in der Nähe des ersten Nachbarfahrzeugs 22a befindet, aber es wird nicht berücksichtigt, dass es sich in der Nähe des Hostfahrzeugs 12 befindet. Dementsprechend kommuniziert das Navigationssystem 10 des Hostfahrzeugs 12 nicht direkt mit dem dritten Fahrzeug 22c.
Das erste Nachbarfahrzeug 22a kann jedoch direkt mit dem dritten Fahrzeug 22c kommunizieren und kann demnach eine Positionsanfrage vom Hostfahrzeug 12 an das dritte Fahrzeug weiterleiten. Eine derartige Fähigkeit kann eingesetzt werden, wenn die GPS-Empfänger von sowohl dem Hostfahrzeug 12 als auch dem ersten Nachbarfahrzeug 22a nicht in der Lage sind, Informationen, die die Positionen ihrer jeweiligen Fahrzeuge angeben, zu erhalten. Dies kann auftreten, wenn sich sowohl das Hostfahrzeug 12 als auch das erste Nachbarfahrzeug 22a in einem Tunnel oder einem Bereich mit hohen Gebäuden befinden. Andererseits befindet sich das dritte Fahrzeug 22c weiter entlang der Straße 30 und demzufolge außerhalb des Tunnels oder des Bereichs mit hohen Gebäuden. Dementsprechend ist der GPS-Empfänger des dritten Fahrzeugs 22c in der Lage, Informationen, die die Position des dritten Fahrzeugs angeben, zu erhalten.
Im Betrieb übermittelt das Navigationssystem 10 des Hostfahrzeugs 12 eine Positionsanfrage an das erste Nachbarfahrzeug 22a, das die Anfrage zum dritten Fahrzeug 22c weiterleitet. Das dritte Fahrzeug 22c antwortet auf die Anfrage, indem es seine Position an das erste Nachbarfahrzeug 22a übermittelt, was im Gegenzug die Position des dritten Fahrzeugs 22c zum Navigationssystem 10 weiterleitet. Das Kommunikationssignal, das vom ersten Nachbarfahrzeug 22a zum Hostsendeempfänger 20 weitergeleitet wird, kann Informationen beinhalten, die angeben, dass die Positionsanfrage zum dritten Fahrzeug 22c weitergeleitet wurde oder dergleichen. Die Steuerung 16 des Navigationssystems 10 empfängt die Position des dritten Fahrzeugs 22c vom Hostsendeempfänger 20 und detektiert die allgemeine Position des Hostfahrzeugs 12 als die Position des dritten Fahrzeugs.
Auf diese Weise kann zum Beispiel dann, wenn sich das Hostfahrzeug 12 und die Nachbarfahrzeuge alle in einem Tunnel befinden, die Positionsanfrage durch die Nachbarfahrzeuge weitergeleitet werden, bis letztendlich ein Fahrzeug, das sich außerhalb des Tunnels befindet, erreicht wird. Des Weiteren kann das Weiterleiten ein Weiterleiten zwischen mehreren Fahrzeugen auf eine sequenzielle Art und Weise oder dergleichen (z.B. zwischen einem Nachbarfahrzeug des Hostfahrzeugs 12 und einem oder mehreren anderen Fahrzeugen, die sich nicht in der Nähe des Hostfahrzeugs 12 befinden) beinhalten, bis ein Fahrzeug mit einem funktionsfähigen GPS-Empfänger mit seiner Position antwortet.
Somit ist das Hostfahrzeug 12 möglicherweise nicht in der Lage, die Positionsdaten direkt von seinen unmittelbaren Nachbarfahrzeugen 22 zu erhalten, wenn sich das Hostfahrzeug 12 und andere Fahrzeuge in einem Tunnel befinden. Die unmittelbaren Nachbarfahrzeuge 22 können die Daten von ihren unmittelbaren Nachbarfahrzeugen anfordern, die im Gegenzug die Daten von ihren unmittelbaren Nachbarn anfordern können. Letztendlich können die Positionsdaten von einem Fahrzeug am Ausgang (oder Eingang) des Tunnels erhalten werden.
Jetzt mit Bezug auf die 5A und 5B mit fortgesetzter Bezugnahme auf die 1, 2, 3 und 4 wird der Betrieb des Navigationssystems 10 des Hostfahrzeugs 12 unter Verwendung eines detektierten relativen Winkels zwischen dem Hostfahrzeug 12 und einem Nachbarfahrzeug 22 zum Detektieren der Position des Hostfahrzeugs beschrieben. Diesbezüglich veranschaulicht 5A eine schematische Darstellung des Hostfahrzeugs 12 und des Nachbarfahrzeugs 22, die auf einer Straße fahren, wobei das Navigationssystem 10 einen detektierten relativen Winkel α zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22 zum Detektieren der Position des Hostfahrzeugs 12 verwendet. 5B veranschaulicht eine schematische Darstellung der Geometrie, die dem relativen Winkel α zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22 entspricht.
Der Betrieb des Navigationssystems 10 unter Verwendung des detektierten relativen Winkels α zwischen dem Hostfahrzeug 12 und einem Nachbarfahrzeug 22 zum Detektieren der Position des Hostfahrzeugs 12 folgt dem Betrieb des Navigationssystems 10 zum Erhalten der Position des Nachbarfahrzeugs 22 und Detektieren eines Abstands 34 zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22. Wie vorliegend beschrieben, kommuniziert der Hostsendeempfänger 20 mit dem Nachbarfahrzeug 22, damit das Nachbarfahrzeug dem Navigationssystem 10 des Hostfahrzeugs 12 seine Position bereitstellt, und die Steuerung 16 des Navigationssystems 10 analysiert die Kommunikationsdauer, um den Abstand 34 zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug zu detektieren. Somit detektiert die Steuerung 16 die Position des Hostfahrzeugs 12 basierend auf der Position des Nachbarfahrzeugs 22 und dem Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug.
Die Steuerung 16 verbessert die detektierte Position des Hostfahrzeugs 12 zusätzlich unter Verwendung des relativen Winkels α zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22. Im Betrieb verwendet die Steuerung 16 die externen Kameras oder dergleichen des Hostfahrzeugs 12, um den relativen Winkel α zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22 zu detektieren (was in Block 56 von 4 angegeben ist). Der Fahrer des Hostfahrzeugs 12 kann den relativen Winkel α manuell in die Steuerung 16 über die Fahrerfahrzeugschnittstelle 18 eingeben. Die Steuerung 16 berechnet den absoluten Winkel des Hostfahrzeugs 12 zum Nachbarfahrzeug 22 in Richtung Norden δ_n = β – α. Die Steuerung 16 berechnet dann den Abstand (Delta_d) 34 (in Metern) nach Norden und Osten unter Verwendung der folgenden Gleichungen: Delta_Länge = Sinus(δ_n)·Delta_d Delta_Breite = Kosinus(δ_n)·Delta_d
Die Steuerung 16 detektiert demzufolge eine genauere Position des Hostfahrzeugs 12 basierend auf der Position des Nachbarfahrzeugs, dem detektierten Abstand 34 zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22 und den Delta_Länge- und Delta_Breite-Komponenten (was in Block 56 von 4 angegeben ist). Die Steuerung 16 verwendet die Delta_Länge- und Delta_Breite-Komponenten, um die Position des Hostfahrzeugs 12 in Dezimalgradkoordinaten zu berechnen.
Die Beschreibung bezüglich der 5A und 5B ist offensichtlich nur ein Beispiel. Die Straßenrichtung könnte in eine beliebige andere Richtung sein. Die Berechnungen für andere Straßenrichtungen würde auf eine ähnliche Art und Weise wie bezüglich der 5A und 5B beschriebenen durchgeführt werden.
Die Steuerung 16 fährt fort, die Positionsdaten (d.h. die Breite und Länge) des Hostfahrzeugs 12 unter Verwendung der Position des Nachbarfahrzeugs, des detektierten Abstands 34 zwischen dem Hostfahrzeug 12 und dem Nachbarfahrzeug 22 und der Delta_Länge- und Delta_Breite-Komponenten gemäß dem folgenden Algorithmus zu berechnen.
//durchschnittlicher Kugelradius der Erde,

R = 6371009

//Koordinatenverschiebungen des Hostfahrzeugs in Radiant

dLat = Delta_Breite/R
dLon = Delta_Länge/(R·Kosinus(Pi·Nachbarfahrzeug_Breite/180))

//Positionsdaten des Hostfahrzeugs in Dezimalgrad

Hostfahrzeug_Breite = Nachbarfahrzeug_Breite + dLat·180/Pi
Hostfahrzeug_Länge = Nachbarfahrzeug_Länge + dLon·180/Pi

Die Steuerung 16 verwendet diese genauere detektierte Position des Hostfahrzeugs 12 zum Bereitstellen von Navigationsinformationen an die Fahrerfahrzeugschnittstelle 18.
Falls sich das Hostfahrzeug 12 und die Nachbarfahrzeuge alle in einem Tunnel befinden, kann das Nachbarfahrzeug neben einem Fahrzeug, das sich außerhalb des Tunnels befindet, die Positionsdaten auf ähnliche Weise berechnen und dann seine berechneten Positionsdaten an sein nächstes Nachbarfahrzeug im Tunnel weiterleiten. Sein nächstes Nachbarfahrzeug berechnet dann seine Positionsdaten und leitet sie zu seinem hinteren Nachbarfahrzeug weiter. Auf diese Art und Weise kann das Hostfahrzeug 12 letztendlich die Positionsdaten seines Nachbarfahrzeugs, das sich kurz vor ihm befindet, erhalten und seine Positionsdaten berechnen.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der vorliegenden Erfindung beschreiben. Stattdessen sind die in der Beschreibung verwendeten Wörter nicht Wörter der Beschränkung, sondern der Beschreibung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich dazu können die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu bilden.

Claims

Navigationssystem für ein Hostfahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Sendeempfänger, der zum Kommunizieren mit einem Nachbarfahrzeug konfiguriert ist, um eine Position des Nachbarfahrzeugs zu erhalten; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Navigationsinformationen, einschließlich einer Position des Hostfahrzeugs basierend auf der Position des Nachbarfahrzeugs, einem Abstand zwischen den Fahrzeugen basierend auf einer Dauer einer Kommunikation zwischen dem Sendeempfänger und dem Nachbarfahrzeug und einem detektierten relativen Winkel zwischen den Fahrzeugen, auszugeben.
Navigationssystem nach Anspruch 1, wobei: der Sendeempfänger ein dedizierter Kurzstreckenkommunikationssendeempfänger ist.
Navigationssystem nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen GPS(Globales Positionierungssystem)-Empfänger, der dazu konfiguriert ist, Informationen, die die Position des Hostfahrzeugs angeben, von einer entfernten Quelle zu erhalten; und wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, den Sendeempfänger zum Kommunizieren mit dem Nachbarfahrzeug zu steuern, um die Position des Nachbarfahrzeugs zu erhalten, während der GPS-Empfänger nicht in der Lage ist, die Informationen, die die Position des Hostfahrzeugs angeben, von der entfernten Quelle zu erhalten.
Navigationssystem nach Anspruch 1, wobei: der Sendeempfänger ferner zum Kommunizieren mit einem zweiten Nachbarfahrzeug konfiguriert ist, um eine Position des zweiten Nachbarfahrzeugs zu erhalten; und die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, die Position des Hostfahrzeugs ferner basierend auf der Position des zweiten Nachbarfahrzeugs auszugeben.
Navigationssystem nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: eine Fahrerfahrzeugschnittstelle, die dazu konfiguriert ist, den detektierten relativen Winkel von einem Benutzer des Hostfahrzeugs zu empfangen.
Navigationssystem nach Anspruch 1, wobei: die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, eine Kamera des Hostfahrzeugs zu verwenden, um den detektierten relativen Winkel zu erhalten.
Navigationsverfahren für ein Hostfahrzeug, das Folgendes umfasst: Kommunizieren zwischen dem Hostfahrzeug und einem Nachbarfahrzeug, damit das Nachbarfahrzeug dem Hostfahrzeug eine Position des Nachbarfahrzeugs bereitstellt; Detektieren eines Abstands zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug basierend auf einer Dauer einer Kommunikation zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug; Detektieren eines relativen Winkels zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug und Ausgeben von Navigationsinformationen, einschließlich einer Position des Hostfahrzeugs basierend auf der Position des Nachbarfahrzeugs, dem Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug und dem relativen Winkel zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug, auf einer Navigationsschnittstelle im Hostfahrzeug.
Navigationsverfahren nach Anspruch 7, wobei: das Kommunizieren zwischen den Fahrzeugen Verwenden einer dedizierten Kurzstreckenkommunikationstechnologie beinhaltet.
Navigationsverfahren nach Anspruch 7, das ferner Folgendes umfasst: Versuchen, Informationen, die die Position des Hostfahrzeugs angeben, von einer entfernten Quelle zu erhalten; und wobei das Kommunizieren durchgeführt wird, während die Informationen, die die Position des Hostfahrzeugs angeben, nicht von der entfernten Quelle erhalten werden können.
Navigationsverfahren nach Anspruch 7, das ferner Folgendes umfasst: Kommunizieren zwischen dem Hostfahrzeug und einem zweiten Nachbarfahrzeug, damit das zweite Nachbarfahrzeug dem Hostfahrzeug eine Position des zweiten Nachbarfahrzeugs bereitstellt; und wobei die Position des Hostfahrzeugs ferner auf der Position des zweiten Nachbarfahrzeugs basiert.
Navigationsverfahren nach Anspruch 7, wobei: das Detektieren des relativen Winkels Empfangen des relativen Winkels von einem Benutzer des Hostfahrzeugs beinhaltet.
Navigationsverfahren nach Anspruch 7, wobei: das Detektieren des relativen Winkels Verwenden einer Kamera des Hostfahrzeugs beinhaltet, um den relativen Winkel zu erhalten.
Navigationsverfahren nach Anspruch 7, wobei: der Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug basierend auf einer Dauer einer drahtlosen Hochfrequenzkommunikation zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug detektiert wird.
Navigationsverfahren nach Anspruch 7, wobei: der Abstand zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug basierend auf einer Dauer einer Ultraschallkommunikation zwischen dem Hostfahrzeug und dem Nachbarfahrzeug detektiert wird.
Navigationsverfahren für ein Hostfahrzeug, das Folgendes umfasst: Kommunizieren zwischen dem Hostfahrzeug und einem Nachbarfahrzeug, damit das Hostfahrzeug das Nachbarfahrzeug auffordert, dem Hostfahrzeug eine Position des Nachbarfahrzeugs bereitzustellen; Weiterleiten der Anfrage des Hostfahrzeugs vom Nachbarfahrzeug zu einem dritten Fahrzeug, um das dritte Fahrzeug aufzufordern, eine Position des dritten Fahrzeugs an das Nachbarfahrzeug bereitzustellen, und Weiterleiten der Position des dritten Fahrzeugs vom Nachbarfahrzeug zum Hostfahrzeug; und Ausgeben von Navigationsinformationen, einschließlich einer Position des Hostfahrzeugs basierend auf der Position des dritten Fahrzeugs, auf einer Navigationsschnittstelle im Hostfahrzeug.
Navigationsverfahren nach Anspruch 15, wobei: das Kommunizieren zwischen den Fahrzeugen Verwenden einer dedizierten Kurzstreckenkommunikationstechnologie beinhaltet.
Navigationsverfahren nach Anspruch 15, das ferner Folgendes umfasst: Versuchen, Informationen, die die Position des Hostfahrzeugs angeben, von einer entfernten Quelle zu erhalten; und wobei das Kommunizieren durchgeführt wird, während die Informationen, die die Position des Hostfahrzeugs angeben, nicht von der entfernten Quelle erhalten werden können.