DE102017005020A1

DE102017005020A1 - Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017005020A1
Application number: DE102017005020.1A
Authority: DE
Inventors: Marko Gasparac; Roland Trauter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2017-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Position eines Fahrzeugs (1) in einer Fahrzeugumgebung, bei dem – Positionsdaten (DPos) eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems vom Fahrzeug (1) empfangen werden, – die Positionsdaten (DPos) mit in einer digitalen Umgebungskarte (5) hinterlegten Kartendaten (DKart) abgeglichen werden, wobei die Kartendaten (DKart) in einer Fahrzeugumgebung vorhandene Fahrbahnen mit Streckenkoordinaten der Fahrbahnen sowie eine jeweilige Klasse der Fahrbahnen und eine Anzahl von Fahrspuren der jeweiligen Fahrbahnen und/oder für Abschnitte der Fahrbahnen umfassen, und – anhand des Abgleichs zwischen den Positionsdaten (DPos) und den Kartendaten (DKart) eine Position des Fahrzeugs (1) auf einer momentan vom Fahrzeug (1) befahrenen Fahrbahn ermittelt wird. Erfindungsgemäß werden anhand der Kartendaten (Dkart) Abmessungen der momentan vom Fahrzeug (1) befahrenen Fahrbahn sowie Abmessungen jeweils einer der Fahrbahn zugeordneten Fahrspur ermittelt, wobei – anhand der ermittelten Abmessungen Begrenzungskoordinaten zumindest einer Fahrspur ermittelt werden, – die ermittelten Begrenzungskoordinaten mit den Positionsdaten (DPos) abgeglichen werden und – anhand des Abgleichs zwischen den Begrenzungskoordinaten und den Positionsdaten (DPos) eine Position des Fahrzeugs (1) innerhalb einer Fahrspur der Fahrbahn ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Fahrzeugs sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Beispielsweise ist bekannt, dass eine Fahrzeugposition in einer digitalen Umgebungskarte mittels eines globalen Satellitennavigationssystems ermittelt wird. Insbesondere können mittels eines derartigen Satellitennavigationssystems Positionskoordinaten, eine Geschwindigkeit und eine Bewegungsrichtung von Fahrzeugen ermittelt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Verfahren zur Ermittlung einer Position eines Fahrzeugs in einer Fahrzeugumgebung werden Positionsdaten eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems vom Fahrzeug empfangen. Die Positionsdaten werden anschließend mit in einer digitalen Umgebungskarte hinterlegten Kartendaten abgeglichen, wobei die Kartendaten in einer Fahrzeugumgebung vorhandene Fahrbahnen mit Streckenkoordinaten der Fahrbahnen sowie eine jeweilige Klasse der Fahrbahnen und eine Anzahl von Fahrspuren der jeweiligen Fahrbahnen und/oder für Abschnitte der Fahrbahnen umfassen. Anhand des Abgleichs zwischen den Positionsdaten und den Kartendaten wird anschließend eine Position des Fahrzeugs auf einer momentan vom Fahrzeug befahrenen Fahrbahn ermittelt.
Erfindungsgemäß werden anhand der Kartendaten Abmessungen der momentan vom Fahrzeug befahrenen Fahrbahn sowie Abmessungen jeweils einer der Fahrbahn zugeordneten Fahrspur ermittelt, wobei anhand der ermittelten Abmessungen Begrenzungskoordinaten zumindest einer Fahrspur ermittelt werden, wobei die ermittelten Begrenzungskoordinaten mit den Positionsdaten abgeglichen werden und wobei anhand des Abgleichs zwischen den Begrenzungskoordinaten und den Positionsdaten eine Position des Fahrzeugs innerhalb einer Fahrspur der Fahrbahn ermittelt wird.
Mittels des Verfahrens ist eine fahrspurgenaue Positionsbestimmung des Fahrzeugs in der Fahrzeugumgebung, insbesondere ohne eine hochgenaue Umgebungskarte mit hinterlegten Abmessungen, möglich. Dies ermöglicht eine fahrspurgenaue Navigation mit automatisierten Fahrpurwechseln und Überholvorgängen. Die Fahrspurerkennung und Spurhaltung ist dabei auch dann möglich, wenn Fahrspurmarkierungen aufgrund von Witterungsverhältnissen und/oder nicht vorhandenen Fahrbahnbegrenzungen nicht oder nicht sicher erkannt werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs.
Die einzige 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs 1 mit einer Empfangsvorrichtung 2 zum Empfangen von Positionsdaten D_Pos eines nicht näher dargestellten satellitengestützten Positionsbestimmungssystems. Bei dem satellitengestützten Positionsbestimmungssystem kann es sich insbesondere um ein globales Navigationssatellitensystem, kurz: GNSS, wie beispielsweise GPS, handeln. Die Positionsdaten D_Pos, die mit der Empfangseinrichtung 2 empfangen werden, werden an eine Steuereinheit 3 des Fahrzeugs 1 übertragen.
Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 1 eine fahrzeugeigene Sensorik 4, mittels welcher Umgebungsdaten D_Umg, insbesondere Landmarken in einer Umgebung des Fahrzeugs 1 erfasst werden können. Die fahrzeugeigene Sensorik 4 umfasst beispielsweise Ultraschallsensoren, Radarsensoren, einen Laserscanner, Lidar-Sensoren und/oder eine Kamera. Die Umgebungsdaten D_Umg werden ebenfalls an die Steuereinheit 3 übertragen.
Die in den Umgebungsdaten D_Umg enthaltenen Landmarken beschreiben Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs 1, deren Positionen in einer digitalen Umgebungskarte 5 hinterlegt sind. Die digitale Umgebungskarte 5 ist beispielsweise auf einem Speicher der Steuereinheit 3 hinterlegt und basiert auf dem sogenannten Navigationsdatenstandard. Die Umgebungskarte 5 enthält somit ein im Wesentlichen vollständiges Fahrbahnnetz mit Streckenkoordinaten der Fahrbahnen sowie Informationen bezüglich einer Klasse der Fahrbahnen und einer Anzahl von Fahrspuren der jeweiligen Fahrbahnen und/oder für Abschnitte der Fahrbahnen, die in Kartendaten D_Kart hinterlegt sind. Die Steuereinheit 3 hat dabei Zugriff auf die Kartendaten D_Kart.
Für öffentliche Fahrbahnen sind deren Klasse und Abmessungen, insbesondere deren Breite, festgelegt. Beispielsweise entspricht eine Klasse 1 einer Autobahn, für die eine Breite von ca. 3,50 m festgelegt ist. Anhand der Klasse der Fahrbahnen kann somit eine Breite der Fahrbahn und unter Berücksichtigung der Anzahl der Fahrspuren, welche in den Kartendaten D_Kart der Umgebungskarte 5 hinterlegt ist, die Breite der jeweiligen Fahrspuren mittels der Steuereinheit 3 ermittelt werden.
Üblicherweise stellen die Streckenkoordinaten in der Umgebungskarte 5 eine Mitte der Fahrbahn dar. Bei zwei Fahrspuren stellen die Streckenkoordinaten somit gleichzeitig eine Fahrpurbegrenzung zwischen einer linken und einer rechten Fahrspur dar. Wie oben bereits beschrieben, ist die Breite der Fahrbahn für die Klasse 1 mit 3,50 m festgelegt. Zur Ermittlung von Begrenzungskoordinaten der linken Fahrspur und der rechten Fahrspur, insbesondere einer linken Fahrspurgrenze der linken Fahrspur und einer rechten Fahrspurgrenze der rechten Fahrspur, werden die Begrenzungskoordinaten mit einem Versatz der Streckenkoordinaten von jeweils 3,50 m ermittelt.
Dabei erfolgt zunächst eine Umwandlung der Positionsdaten D_Pos von einem geographischen Koordinatensystem mit der Einheit Grad in ein kartesisches Koordinatensystem mit der Einheit Meter. Im kartesischen Koordinatensystem werden die Begrenzungskoordinaten der Fahrspuren wie zuvor beschrieben berechnet. Anschließend erfolgt eine Umwandlung der ermittelten Begrenzungskoordinaten vom kartesischen Koordinatensystem in das geographische Koordinatensystem. Als Ergebnis stehen die Begrenzungskoordinaten für die linke und die rechte Fahrspur zur Verfügung. D. h. zusammenfassend: Ausgehend von den Streckenkoordinaten können mit Kenntnis der ermittelten Abmessungen der Fahrspuren und der Anzahl der Fahrspuren mittels der Steuereinheit 3 Begrenzungskoordinaten aller Fahrspuren der Fahrbahn ermittelt werden.
Anhand eines Abgleichs zwischen den empfangenen Positionsdaten D_Pos und den ermittelten Begrenzungskoordinaten kann anschließend eine fahrspurgenaue Position des Fahrzeugs 1 mittels der Steuereinheit 3 bestimmt werden. In Abhängigkeit von der Klasse der Fahrbahn variieren die Breiten der Fahrspuren beispielsweise zwischen 2,75 m und 3,75 m. Mittels des zuvor beschriebenen Abgleichs der Positionsdaten D_Pos mit den ermittelten Begrenzungskoordinaten kann das Fahrzeug 1 mittels des Assistenzsystems mit einer erreichbaren Genauigkeit von ca. 1,5 m auf einer Fahrspur positioniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Empfangsvorrichtung
3: Steuereinheit
4: fahrzeugeigene Sensorik
5: Umgebungskarte
D_Kart: Kartendaten
D_Pos: Positionsdaten
D_Umg: Umgebungsdaten

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Position eines Fahrzeugs (1) in einer Fahrzeugumgebung, bei dem – Positionsdaten (D_Pos) eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems vom Fahrzeug (1) empfangen werden, – die Positionsdaten (D_Pos) mit in einer digitalen Umgebungskarte (5) hinterlegten Kartendaten (D_Kart) abgeglichen werden, wobei die Kartendaten (D_Kart) in einer Fahrzeugumgebung vorhandene Fahrbahnen mit Streckenkoordinaten der Fahrbahnen sowie eine jeweilige Klasse der Fahrbahnen und eine Anzahl von Fahrspuren der jeweiligen Fahrbahnen und/oder für Abschnitte der Fahrbahnen umfassen, und – anhand des Abgleichs zwischen den Positionsdaten (D_Pos) und den Kartendaten (D_Kart) eine Position des Fahrzeugs (1) auf einer momentan vom Fahrzeug (1) befahrenen Fahrbahn ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Kartendaten (D_kart) Abmessungen der momentan vom Fahrzeug (1) befahrenen Fahrbahn sowie Abmessungen jeweils einer der Fahrbahn zugeordneten Fahrspur ermittelt werden, wobei – anhand der ermittelten Abmessungen Begrenzungskoordinaten zumindest einer Fahrspur ermittelt werden, – die ermittelten Begrenzungskoordinaten mit den Positionsdaten (D_Pos) abgeglichen werden und – anhand des Abgleichs zwischen den Begrenzungskoordinaten und den Positionsdaten (D_Pos) eine Position des Fahrzeugs (1) innerhalb einer Fahrspur der Fahrbahn ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Begrenzungskoordinaten die empfangenen Positionsdaten (D_Pos) von einem geographischen Koordinatensystem in ein kartesisches Koordinatensystem übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Begrenzungskoordinaten zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs (1) innerhalb der Fahrspur zurück in das geographische Koordinatensystem übertragen werden.