DE102017005020A1 - Method for determining a position of a vehicle - Google Patents

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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.The invention relates to a method for determining a position of a vehicle (1) in a vehicle environment, in which - position data (DPos) of a satellite-supported position determination system are received by the vehicle (1), - the position data (DPos) in a digital environment map (5) stored map data (DKart) are adjusted, wherein the map data (DKart) in a vehicle environment existing lanes with route coordinates of the lanes and a respective class of lanes and a number of lanes of the respective lanes and / or include sections of the lanes, and - based Adjustment between the position data (DPos) and the map data (DKart) a position of the vehicle (1) is determined on a currently traveled by the vehicle (1) lane. According to the invention dimensions of the currently traveled by the vehicle (1) lane and dimensions of each of the lane assigned lane are determined based on the map data (Dkart), where - based on the determined dimensions boundary coordinates of at least one lane are determined - the determined boundary coordinates with the position data (DPos ) and - based on the alignment between the boundary coordinates and the position data (DPos) a position of the vehicle (1) within a lane of the road is determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for determining a position of a vehicle according to the preamble of claim 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.Methods for determining a position of a vehicle are well known in the art. For example, it is known that a vehicle position in a digital environment map is determined by means of a global navigation satellite system. In particular, by means of such a satellite navigation system position coordinates, a speed and a direction of movement of vehicles can be determined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Fahrzeugs anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved method for determining a position of a vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.The object is achieved with the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

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.In a method for determining a position of a vehicle in a vehicle environment, position data of a satellite-based positioning system is received by the vehicle. The position data are then compared with map data stored in a digital environment map, the map data comprising in a vehicle environment existing lanes with route coordinates of the lanes and a respective class of lanes and a number of lanes of the respective lanes and / or sections of the lanes. On the basis of the comparison between the position data and the map data, a position of the vehicle is subsequently determined on a roadway currently being traveled by the vehicle.

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.According to the invention, dimensions of the lane currently being traveled by the vehicle and dimensions of a lane assigned to the lane are determined on the basis of the map data. Limiting coordinates of at least one lane are determined on the basis of the determined dimensions, whereby the determined boundary coordinates are compared with the position data and wherein the comparison between the lanes Limiting coordinates and the position data, a position of the vehicle is determined within a lane of the road.

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.By means of the method, a lane-precise positioning of the vehicle in the vehicle environment, in particular without a highly accurate map of the environment with stored dimensions, possible. This allows lane-accurate navigation with automated lane changes and overtaking. The lane recognition and tracking is also possible if lane markings due to weather conditions and / or non-existing lane boundaries can not be detected or not sure.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigen:Showing:

1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs. 1 a block diagram of a vehicle.

Die einzige 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs 1 mit einer Empfangsvorrichtung 2 zum Empfangen von Positionsdaten DPos 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 DPos, die mit der Empfangseinrichtung 2 empfangen werden, werden an eine Steuereinheit 3 des Fahrzeugs 1 übertragen.The only 1 schematically shows an embodiment of a vehicle 1 with a receiving device 2 for receiving position data D Pos of a satellite-based position determination system (not shown). In particular, the satellite-based positioning system may be a global navigation satellite system, GNSS for short, such as GPS. The position data D Pos associated with the receiving device 2 are received, are sent to a control unit 3 of the vehicle 1 transfer.

Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 1 eine fahrzeugeigene Sensorik 4, mittels welcher Umgebungsdaten DUmg, 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 DUmg werden ebenfalls an die Steuereinheit 3 übertragen.Furthermore, the vehicle includes 1 an on-board sensor 4 , by means of which environmental data D Umg , in particular landmarks in an environment of the vehicle 1 can be detected. The vehicle's own sensors 4 includes, for example, ultrasonic sensors, radar sensors, a laser scanner, lidar sensors and / or a camera. The environmental data D Umg are also sent to the control unit 3 transfer.

Die in den Umgebungsdaten DUmg 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 DKart hinterlegt sind. Die Steuereinheit 3 hat dabei Zugriff auf die Kartendaten DKart.The landmarks contained in the environmental data D Umg describe objects in the vicinity of the vehicle 1 whose positions are in a digital environment map 5 are deposited. The digital environment map 5 is for example on a memory of the control unit 3 deposited and based on the so-called navigation data standard. The environment map 5 Thus, a substantially complete road network with route coordinates of the lanes and information regarding a class of lanes and a number of lanes of the respective lanes and / or for sections of the lanes, which are stored in map data D Kart . The control unit 3 has access to the map data 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 DKart der Umgebungskarte 5 hinterlegt ist, die Breite der jeweiligen Fahrspuren mittels der Steuereinheit 3 ermittelt werden.For public roads their class and dimensions, in particular their width, set. For example, a class 1 corresponds to a motorway for which a width of about 3.50 m is specified. Based on the class of lanes can thus a width of the road and taking into account the number of lanes, which in the map data D Kart of the map 5 is deposited, the width of the respective lanes by means of the control unit 3 be determined.

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.Usually, the route coordinates in the environment map 5 In the case of two lanes, the route coordinates thus simultaneously represent a lane boundary between a left and a right lane. As already described above, the width of the lane for class 1 is set at 3.50 m. For determining boundary coordinates of the left lane and the right lane, in particular a left lane boundary of the left lane and a right lane boundary of the right lane, the boundary coordinates are determined with an offset of the route coordinates of 3.50 m each.

Dabei erfolgt zunächst eine Umwandlung der Positionsdaten DPos 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.First, a conversion of the position data D Pos from a geographic coordinate system with the unit degrees into a Cartesian coordinate system with the unit meters. In the Cartesian coordinate system, the boundary coordinates of the lanes are calculated as described above. Subsequently, a transformation of the determined boundary coordinates from the Cartesian coordinate system into the geographical coordinate system takes place. As a result, the boundary coordinates for the left and right lanes are available. Ie. In summary: Starting from the route coordinates, with knowledge of the determined dimensions of the lanes and the number of lanes by means of the control unit 3 Limiting coordinates of all lanes of the roadway are determined.

Anhand eines Abgleichs zwischen den empfangenen Positionsdaten DPos 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 DPos 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.Based on an adjustment between the received position data D Pos and the determined boundary coordinates can then be a lane-exact position of the vehicle 1 by means of the control unit 3 be determined. Depending on the class of the lane, the widths of the lanes vary for example between 2.75 m and 3.75 m. By means of the previously described adjustment of the position data D Pos with the determined boundary coordinates, the vehicle 1 be positioned by means of the assistance system with an achievable accuracy of about 1.5 m on a lane.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fahrzeugvehicle
22
Empfangsvorrichtungreceiving device
33
Steuereinheitcontrol unit
44
fahrzeugeigene Sensorikon-board sensor technology
55
Umgebungskartemap
DKart D Kart
Kartendatenmap data
DPos D Pos
Positionsdatenposition data
DUmg D Umg
UmgebungsdatenEnvironmental data

Claims (3)

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, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Kartendaten (Dkart) 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 (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.Method for determining a position of a vehicle ( 1 ) in a vehicle environment, in which - position data (D Pos ) of a satellite-based position determination system from the vehicle ( 1 ), - the position data (D Pos ) in a digital environment map ( 5 ) Stored map data (D Kart) are compared, wherein the map data (include D Card) in a vehicle environment existing roads with route coordinates of the roads as well as a respective class of the roads and a number of lanes of respective roads and / or portions of the tracks, and - Based on the comparison between the position data (D Pos ) and the map data (D Kart ) a position of the vehicle ( 1 ) on a momentarily from the vehicle ( 1 ) carriageway is determined, characterized in that based on the map data (D kart ) dimensions of the currently from the vehicle ( 1 ) determined roadway and dimensions of each one of the lane associated lane are determined, - are determined on the basis of the determined dimensions boundary coordinates of at least one lane, - the determined boundary coordinates with the position data (D Pos ) are adjusted and - based on the comparison between the boundary coordinates and the Position data (D Pos ) a position of the vehicle ( 1 ) is determined within a lane of the roadway. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Begrenzungskoordinaten die empfangenen Positionsdaten (DPos) von einem geographischen Koordinatensystem in ein kartesisches Koordinatensystem übertragen werden.A method according to claim 1, characterized in that for the determination of the boundary coordinates, the received position data (D Pos ) are transmitted from a geographical coordinate system in a Cartesian coordinate system. 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.A method according to claim 2, characterized in that the determined boundary coordinates for determining the position of the vehicle ( 1 ) within the lane are transferred back to the geographic coordinate system.
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