DE102017125332B4

DE102017125332B4 - Method and system for determining the position of a mobile device using map matching

Info

Publication number: DE102017125332B4
Application number: DE102017125332.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Witych
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2037-10-28
Also published as: DE102017125332A1

Abstract

Verfahren zur Positionsbestimmung einer mobilen Vorrichtung, umfassend die Schritte:- Bereitstellen einer digitalen Karte eines vorgegebenen Wegenetzes,- Bestimmen und Speichern von ersten Positionsinformationen der mobilen Vorrichtung zu mehreren aufeinanderfolgenden ersten Bestimmungszeitpunkten,- Bereitstellen wenigstens einer zweiten Positionsinformation wenigstens einer weiteren mobilen Vorrichtung,- Bestimmen wenigstens einer dritten Positionsinformation der mobilen Vorrichtung relativ zu der wenigstens einen weiteren mobilen Vorrichtung zu wenigstens einem dritten Bestimmungszeitpunkt, und- Neubestimmen einer zu einem der ersten Bestimmungszeitpunkte bestimmten ersten Positionsinformation der mobilen Vorrichtung, umfassend einen Abgleich der ersten, zweiten und dritten Positionsinformationen mit der digitalen Karte.Method for determining the position of a mobile device, comprising the steps: - providing a digital map of a predetermined route network, - determining and storing first position information of the mobile device at a plurality of consecutive first determination times, - providing at least one second position information of at least one further mobile device, - determining at least one third item of position information of the mobile device relative to the at least one other mobile device at at least a third determination time, and- redetermining a first item of position information of the mobile device determined at one of the first determination times, comprising a comparison of the first, second and third position information with the digital Map.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position einer mobilen Vorrichtung unter Einsatz eines Kartenabgleichs sowie zur Durchführung des Verfahrens ausgebildete Vorrichtungen.The invention relates to a method for determining the position of a mobile device using a map comparison and to devices designed to carry out the method.

Globale satellitenbasierte Navigationssysteme, welche auch unter der Bezeichnung GNSS (Global Navigation Satellite System) bekannt sind, dienen beispielsweise der Positionsbestimmung und Navigation von Fahrzeugen oder mobilen Geräten, beispielsweise von Smartphones, welche einen GPS-Empfänger enthalten. Ein bekanntes GNSS-System ist das GPS (Global Positioning System), also das USamerikanische NAVSTAR-GPS-System.Global satellite-based navigation systems, which are also known under the name GNSS (Global Navigation Satellite System), are used, for example, to determine the position and navigation of vehicles or mobile devices, for example smartphones, which contain a GPS receiver. A well-known GNSS system is the GPS (Global Positioning System), i.e. the US NAVSTAR GPS system.

Eine mittels GPS ermittelte Position kann durch Einsatz geeigneter Sensoren kurzzeitstabil extrapoliert werden. Als Sensoren können zu diesem Zweck beispielsweise Inertialsensoren, insbesondere Beschleunigungssensoren, eingesetzt werden. Bei fest eingebauten Systemen in Kraftfahrzeugen werden zudem beispielsweise Radsensoren verwendet. Solche Sensoren können besonders vorteilhaft bei einem kurzzeitigen Signalausfall eines GNSS-Systems, zum Beispiel bei Durchfahren eines Tunnels, eingesetzt werden.A position determined by GPS can be extrapolated with short-term stability using suitable sensors. Inertial sensors, in particular acceleration sensors, for example, can be used as sensors for this purpose. Wheel sensors, for example, are also used in permanently installed systems in motor vehicles. Such sensors can be used particularly advantageously in the event of a short-term signal failure of a GNSS system, for example when driving through a tunnel.

Die Signalstärke der von Satelliten empfangbaren Signale nimmt Indoor, d.h. innerhalb von Gebäuden, schnell ab, so dass ein GNSS-System wie GPS zur Indoor-Positionsbestimmung in der Regel nicht einsetzbar ist. Zur Erhöhung der Signalverfügbarkeit eines GNSS-Systems ist der Einsatz sogenannter Pseudoliten bekannt, um die Satelliten zu ergänzen oder zu ersetzen. Ein Pseudolit ist ein am Boden angeordneter Sender, welcher Signale aussendet, die die Signale eines Satelliten nachahmen, so dass der GPS-Empfänger von einem Pseudoliten empfangene Signale so auswertet, als seien diese von einem Satelliten empfangen worden. Der Einsatz von Pseudoliten ist jedoch mit hohen Kosten verbunden, aufwendig und zudem aufgrund der Verwendung von für Satelliten reservierten Frequenzen problematisch.The signal strength of the signals that can be received from satellites decreases quickly indoors, i.e. inside buildings, so that a GNSS system such as GPS cannot usually be used for indoor position determination. In order to increase the signal availability of a GNSS system, the use of so-called pseudolites is known in order to supplement or replace the satellites. A pseudolite is a ground-based transmitter that emits signals that mimic the signals from a satellite, so that the GPS receiver interprets signals received from a pseudolite as if they had been received from a satellite. However, the use of pseudolites is associated with high costs, is complex and also problematic because of the use of frequencies reserved for satellites.

Es sind ferner WLAN-basierte Positionsbestimmungs-Systeme bekannt, wobei WLAN (Wireless Local Area Network) ein lokales Funknetz bezeichnet, insbesondere basierend auf dem Standard IEEE 802.11, bei welchem zur Signalübertragung hauptsächlich Frequenzen im 2,4 GHz-Band verwendet werden. Die Positionsbestimmung innerhalb eines WLAN-Netzes erfolgt typischerweise mittels Lateration, ähnlich wie in einem GPS-Positionsbestimmungs-System, wobei in diesem Fall die Entfernung zu Zugangspunkten des WLAN, im Folgenden auch als Access Point oder kurz AP bezeichnet, durch ein WLANfähiges Endgerät bestimmt wird. Dazu muss die Position der jeweiligen Access Points bekannt sein und es müssen von mindestens drei Access Points Signale durch das jeweilige Endgerät empfangbar sein, wenn eine dreidimensionale Position bestimmt werden soll. Auch bei WLAN-basierten Positionsbestimmungs-Systemen kann die Genauigkeit der Positionsbestimmung durch Ausnutzen einer Überbestimmung erhöht werden, wenn Signale von mehr als drei Access Points empfangen werden. Dieses Verfahren wird daher auch als Trilateration oder Multilateration bezeichnet.WLAN-based position determination systems are also known, with WLAN (Wireless Local Area Network) designating a local radio network, in particular based on the IEEE 802.11 standard, in which frequencies in the 2.4 GHz band are mainly used for signal transmission. Positioning within a WLAN network is typically determined by means of lateration, similar to a GPS positioning system, in which case the distance to access points of the WLAN, also referred to below as an access point or AP for short, is determined by a WLAN-enabled end device . To do this, the position of the respective access points must be known and the respective end device must be able to receive signals from at least three access points if a three-dimensional position is to be determined. Even with WLAN-based position determination systems, the accuracy of the position determination can be increased by using overdetermination when signals are received from more than three access points. This method is therefore also referred to as trilateration or multilateration.

Die Entfernung zu einem Access Point wird dabei durch das WLAN-fähige Endgerät typischerweise mittels der Signalstärke oder mittels Signallaufzeiten eines von dem Access Point empfangenen Signals abgeschätzt. Die empfangene Signalstärke wird auch als RSS (Received Signal Strength) bezeichnet und nimmt unter normalen Umständen mit zunehmender Entfernung zum Access Point ab. Die empfangene Signalstärke wird in der Regel als RSSI-Wert (Received Signal Strength Indicator) angegeben, wobei ein höherer Wert einer höheren empfangenen Signalstärke entspricht. Zum Bestimmen eines RSSI-Wertes werden durch das Endgerät typischerweise vom Access Point gesendete sogenannte Beacons ausgewertet, wobei die Sendeleistung eines Beacons empfangsseitig bekannt ist oder eine diesbezügliche Information im Beacon mitgesendet wird, so dass aus der empfangenen Signalstärke ein Maß für die Abschwächung des Signals ermittelt werden kann, welches wiederum ein Maß für die Entfernung darstellt. Die Auswertung von Beacons ermöglicht ein Bestimmen der empfangenen Signalstärke, ohne sich mit dem WLAN-Netzwerk zu verbinden. Typischerweise senden Access Points in zyklischen Zeitabständen Beacons mit der niedrigsten einstellbaren Sendeleistung, um sicherzustellen, dass bei Erhalt eines Beacons durch ein Endgerät mit diesem auch eine stabile Verbindung aufgebaut werden kann.The distance to an access point is typically estimated by the WLAN-capable end device using the signal strength or using the signal propagation times of a signal received from the access point. The received signal strength is also referred to as RSS (Received Signal Strength) and under normal circumstances decreases with increasing distance from the access point. Received signal strength is typically reported as a Received Signal Strength Indicator (RSSI) value, with a higher value corresponding to a higher received signal strength. To determine an RSSI value, so-called beacons typically sent by the access point are evaluated by the end device, with the transmission power of a beacon being known at the receiving end or relevant information being sent in the beacon, so that a measure of the weakening of the signal is determined from the received signal strength can be, which in turn represents a measure of the distance. The evaluation of beacons enables the received signal strength to be determined without connecting to the WLAN network. Access points typically send beacons at cyclic intervals with the lowest adjustable transmission power to ensure that when a beacon is received by a terminal device, a stable connection can be established with it.

Die zur Positionsbestimmung des Endgerätes benötigten Positionsinformationen der Access Points können beispielsweise in einer Datenbank oder Nachschlagetabelle hinterlegt sein, auf welche das Endgerät zugreifen kann, oder direkt in einem Speicher des Endgerätes hinterlegt sein.The position information of the access points required for determining the position of the terminal can be stored, for example, in a database or look-up table which the terminal can access, or can be stored directly in a memory of the terminal.

WLAN-basierte Positionsbestimmungs-Systeme können ferner auch zur Verbesserung der Genauigkeit einer mittels GPS ermittelten Position oder zum Schließen von Verfügbarkeitslücken bei GPS eingesetzt werden.WLAN-based position determination systems can also be used to improve the accuracy of a position determined using GPS or to close gaps in GPS availability.

Wenn die mit einem Ortungsverfahren gemessene geographische Koordinate direkt in das Koordinatensystem einer digitalen Karte abgebildet wird, so kann die wahre Position des Objektes in der Karte von der abgebildeten Position des Objektes in der Karte abweichen. Der Grund liegt zum einen in Messfehlern beim Ortungsverfahren, zum anderen in Ungenauigkeiten der Karte. Es ist bekannt, zum Ermitteln der wahren Position in der Karte einen auch als Map Matching bezeichneten Kartenabgleich durchzuführen, bei welchem die gemessene Position mit den Karteninformationen, insbesondere der Knoten-Kanten-Struktur eines Wegenetzes, abgeglichen wird, so dass die wahrscheinlichste Position des Objekts in der Karte ermittelt wird.If the geographic coordinates measured using a positioning method are mapped directly to the coordinate system of a digital map, the true position of the object can be on the map deviate from the depicted position of the object on the map. The reason lies on the one hand in measurement errors in the positioning process, on the other hand in inaccuracies in the map. It is known to carry out a map comparison, also referred to as map matching, to determine the true position on the map, in which the measured position is compared with the map information, in particular the node-edge structure of a road network, so that the most probable position of the object is determined in the map.

Vorteilhaft wird bei einem Map Matching eine gegebene Folge von mehreren in der Regel fehlerbehafteten Positionsmessungen eines bewegten Objekts, insbesondere eines bewegten Fahrzeuges, auf eine digitale Karte eingepasst.In the case of map matching, a given sequence of a plurality of position measurements of a moving object, in particular a moving vehicle, which are generally subject to errors, is advantageously fitted onto a digital map.

Aus DE 10 2004 034 060 A1 ist ferner ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeugposition in einem Fahrzeugnavigationssystem bekannt, wobei Signale ausgewertet werden, die den Absolutbetrag einer momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einer vom Fahrzeug zurückgelegten Strecke anzeigen, und wobei nach einem Stillstand des Fahrzeugs aus den Signalen errechnete mögliche Fahrzeugpositionen solange als mögliche Fahrzeugpositionen weiter verfolgt werden, bis durch Abgleich der weiter verfolgten Fahrzeugpositionen mit ein Verkehrswegenetz repräsentierenden Daten und/oder mit Positionsinformationen weiterer Positionsbestimmungsmittel eine der möglichen Fahrzeugpositionen als die korrekte Fahrzeugposition feststellbar ist.Out of DE 10 2004 034 060 A1 a method for determining a vehicle position in a vehicle navigation system is also known, with signals being evaluated which indicate the absolute value of a current vehicle speed and/or a distance covered by the vehicle, and with possible vehicle positions calculated from the signals after the vehicle has come to a standstill for as long as possible Vehicle positions are further tracked until one of the possible vehicle positions can be determined as the correct vehicle position by comparing the further tracked vehicle positions with data representing a traffic route network and/or with position information from other position determination means.

Aus DE 10 2015 206 342 A1 ist ein Verfahren zur Korrektur einer Position eines Fahrzeugs mit einem globalen Satellitennavigationssystem GNSS zum Bestimmen der Eigenposition bekannt, bei welchem zunächst eine erste Position des Fahrzeugs mittels GNSS ermittelt und durch Einpassen der ersten Position in eine Straße einer digitalen Karte eine zweite Position des Fahrzeugs ermittelt wird, wobei ein realer Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt im Umfeld des Fahrzeugs mittels eines Sensors des Fahrzeugs ermittelt und ein errechneter Abstand zwischen der zweiten Position und dem Objekt berechnet wird, wobei eine korrigierte Position des Fahrzeugs durch Minimieren der Abweichung des errechneten Abstands vom realen Abstand ermittelt wird.Out of DE 10 2015 206 342 A1 a method for correcting a position of a vehicle with a global satellite navigation system GNSS for determining one's own position is known, in which a first position of the vehicle is first determined using GNSS and a second position of the vehicle is determined by fitting the first position into a road on a digital map , wherein a real distance between the vehicle and an object in the vicinity of the vehicle is determined by means of a sensor of the vehicle and a calculated distance between the second position and the object is calculated, with a corrected position of the vehicle by minimizing the deviation of the calculated distance from the real distance is determined.

In DE 10 2008 012 655 A1 wird ein Verfahren zur Bestimmung einer relativen Position zwischen zwei Fahrzeugen beschrieben, bei welchem die Positionsdaten des benachbarten Fahrzeugs an das andere Fahrzeug übermittelt werden, beispielsweise durch direkte Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation. Auch in US 5,999,880 A wird ein Verfahren zur Bestimmung einer relativen Position zwischen zwei Fahrzeugen beschrieben, bei welchem eine direkte Kommunikation zwischen benachbarten Fahrzeugen erfolgt.In DE 10 2008 012 655 A1 describes a method for determining a relative position between two vehicles, in which the position data of the neighboring vehicle are transmitted to the other vehicle, for example by direct vehicle-to-vehicle communication. Also in US 5,999,880A describes a method for determining a relative position between two vehicles, in which there is direct communication between adjacent vehicles.

Aus US 2008/0243378 A1 ist ein System und ein Verfahren für Fahrzeugnavigation und -lenkung mit absoluten und relativen Koordinaten bekannt.Out of U.S. 2008/0243378 A1 a system and method for vehicle navigation and steering with absolute and relative coordinates is known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die Bestimmung der Position einer mobilen Vorrichtung auf einer digitalen Karte unter Einsatz eines Map Matching-Verfahrens verbessert werden kann, insbesondere auch für eine Positionsbestimmung innerhalb von Gebäuden.The invention is based on the object of demonstrating a way in which the determination of the position of a mobile device on a digital map can be improved using a map matching method, in particular also for determining a position inside buildings.

Ein Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, ein auf herkömmliche Weise für eine mobile Vorrichtung durchgeführtes Map Matching-Verfahren dadurch zu verbessern, dass in das Map Matching Positionsinformationen wenigstens einer weiteren mobilen Vorrichtung einbezogen werden, wobei zu diesem Zweck durch wenigstens eine Messung ein geometrischer Bezug der mobilen Vorrichtungen zueinander bestimmt wird.A core idea of the invention can be seen in improving a map matching method carried out in a conventional manner for a mobile device by including position information of at least one other mobile device in the map matching, with a geometric Relationship of the mobile devices to each other is determined.

Das oben genannte technische Problem wird zum einen durch die Verfahrensschritte des Anspruchs 1 gelöst.The technical problem mentioned above is solved on the one hand by the method steps of claim 1 .

Demnach wird ein Verfahren zur Positionsbestimmung einer mobilen Vorrichtung zur Verfügung gestellt, welches vorsieht, dass eine digitale Karte eines vorgegebenen Wegenetzes bereitgestellt wird, insbesondere in einem Speicher der mobilen Vorrichtung, wobei die Positionsbestimmung der Bestimmung einer Position in der Karte dient. Zu mehreren aufeinanderfolgenden ersten Bestimmungszeitpunkten werden jeweils erste Positionsinformationen der mobilen Vorrichtung bestimmt und gespeichert. Zusammen mit den ersten Positionsinformationen können vorteilhaft weitere Parameter wie zum Beispiel die Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung der mobilen Vorrichtung zu dem jeweiligen Bestimmungszeitpunkt bestimmt werden. Zusätzlich wird wenigstens eine zweite Positionsinformation wenigstens einer weiteren mobilen Vorrichtung bereitgestellt. Um die ersten und zweiten Positionsinformationen miteinander in Beziehung setzen zu können, sieht das Verfahren ferner vor, dass wenigstens eine dritte Positionsinformation der mobilen Vorrichtung relativ zu der wenigstens einen weiteren mobilen Vorrichtung zu wenigstens einem dritten Bestimmungszeitpunkt bestimmt wird. Mit diesen Informationen ermöglicht das Verfahren, eine zu einem der ersten Bestimmungszeitpunkte bestimmte erste Positionsinformation der mobilen Vorrichtung neu zu bestimmen, wobei das Neubestimmen einen Abgleich der ersten, zweiten und dritten Positionsinformationen mit der digitalen Karte umfasst. Durch die Mitberücksichtigung der Positionsinformationen der wenigstens einen weiteren mobilen Vorrichtung kann in der Regel die Genauigkeit der ersten Positionsinformation durch die Neubestimmung erhöht werden.Accordingly, a method for determining the position of a mobile device is made available, which provides that a digital map of a predetermined route network is provided, in particular in a memory of the mobile device, with the position determination being used to determine a position in the map. First position information of the mobile device is determined and stored at a number of successive first determination times. Further parameters such as the speed and/or direction of movement of the mobile device at the respective determination time can advantageously be determined together with the first position information. In addition, at least one second item of position information is provided to at least one further mobile device. In order to be able to relate the first and second position information to one another, the method also provides that at least one third position information of the mobile device is determined relative to the at least one other mobile device at at least a third determination time. With this information, the method makes it possible to re-determine first position information of the mobile device determined at one of the first determination times, the re-determination comprising a comparison of the first, second and third position information with the digital map. By taking into account the Position information of the at least one further mobile device can generally increase the accuracy of the first position information through the redetermination.

Vorteilhaft wird die wenigstens eine zweite Positionsinformation von der wenigstens einen weiteren mobilen Vorrichtung zu einem zugeordneten zweiten Bestimmungszeitpunkt bestimmt und gespeichert. Die gespeicherte zweite Positionsinformation wird dann vorzugsweise von der wenigstens einen weiteren mobilen Vorrichtung zu der mobilen Vorrichtung übertragen. The at least one second item of position information is advantageously determined and stored by the at least one further mobile device at an assigned second determination time. The stored second position information is then preferably transmitted from the at least one further mobile device to the mobile device.

Alternativ zu einer direkten Übertragung kann die wenigstens eine weitere mobile Vorrichtung gespeicherte zweite Positionsinformationen auch zu einer separaten Vorrichtung, zum Beispiel zu einem zentralen Server übertragen, von welchem die mobile Vorrichtung diese abrufen kann.As an alternative to a direct transmission, the at least one other mobile device can also transmit stored second position information to a separate device, for example to a central server, from which the mobile device can retrieve it.

Für den Abgleich ist es besonders vorteilhaft, wenn wenigstens ein erster, ein zweiter und ein dritter Bestimmungszeitpunkt im Wesentlichen identisch sind. Um die Bestimmungszeitpunkte als im Wesentlichen identisch zu kennzeichnen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die im Wesentlichen identischen ersten, zweiten und dritten Bestimmungszeitpunkte über eine gemeinsame Kennung miteinander verknüpft sind.It is particularly advantageous for the comparison if at least a first, a second and a third determination time are essentially identical. In order to characterize the determination times as essentially identical, provision can advantageously be made for the essentially identical first, second and third determination times to be linked to one another via a common identifier.

Die bereitgestellte digitale Karte kann insbesondere eine Karte eines Straßenverkehrswegenetzes oder eine Karte eines gebäudeinternen Wegenetzes sein.The digital map provided can in particular be a map of a road network or a map of a building-internal network of routes.

Die ersten und zweiten Positionsinformationen umfassen vorzugsweise jeweils Positionskoordinaten innerhalb eines vorgegebenen Koordinatensystems, sowie vorteilhaft eine zugeordnete Genauigkeit. Die dritte Positionsinformation umfasst vorzugsweise eine Abstandsinformation zwischen der mobilen Vorrichtung und der wenigstens einen weiteren mobilen Vorrichtung, sowie ebenfalls vorteilhaft eine zugeordnete Genauigkeit. Der Abstand der mobilen Vorrichtung zu einer weiteren mobilen Vorrichtung kann beispielsweise in an sich bekannter Weise durch Messung der Signalstärke eines zwischen den mobilen Vorrichtungen übertragenen Signals erfolgen.The first and second position information preferably each include position coordinates within a predetermined coordinate system, and advantageously an associated accuracy. The third piece of position information preferably includes distance information between the mobile device and the at least one other mobile device, and likewise advantageously an associated accuracy. The distance between the mobile device and another mobile device can be determined, for example, in a manner known per se by measuring the signal strength of a signal transmitted between the mobile devices.

Der Abgleich zum Neubestimmen der zu einem der ersten Bestimmungszeitpunkte bestimmten ersten Positionsinformation der mobilen Vorrichtung umfasst vorteilhaft das Durchführen einer Ausgleichungsrechnung, insbesondere in Form einer sogenannten Netzausgleichung.The comparison for redetermining the first position information of the mobile device determined at one of the first determination times advantageously includes carrying out an adjustment calculation, in particular in the form of a so-called network adjustment.

Prinzipiell wird durch das Verfahren ein gleichzeitiges Map Matching für wenigstens zwei mobile Vorrichtungen durchgeführt, wobei die ersten Positionsinformationen der mobilen Vorrichtung mit den zweiten Positionsinformationen einer weiteren mobilen Vorrichtung mittels der dritten Positionsinformation der mobilen Vorrichtung relativ zu der jeweiligen weiteren mobilen Vorrichtung in Beziehung gesetzt werden.In principle, the method performs simultaneous map matching for at least two mobile devices, with the first position information of the mobile device being related to the second position information of a further mobile device by means of the third position information of the mobile device relative to the respective further mobile device.

Bildlich gesprochen kann die Aufeinanderfolge von Positionen als eine Art Perlenkette angesehen werden, wobei jeweils bei Ermitteln einer Position eine Perle geworfen wird. Vorteilhaft werden die Zeitpunkte, zu denen jeweils die Position ermittelt wird, d.h. eine Perle geworfen wird, aufgrund eines vorgegebenen Algorithmus festgelegt, ein solcher Algorithmus wird im Folgenden auch als Perlwurf-Algorithmus bezeichnet.Figuratively speaking, the sequence of positions can be viewed as a kind of string of pearls, with a pearl being thrown each time a position is determined. Advantageously, the times at which the position is determined, i.e. a bead is thrown, are determined on the basis of a predetermined algorithm, such an algorithm is also referred to below as the bead throwing algorithm.

Über die wenigstens eine dritte Positionsinformation wird eine Perlenkette der mobilen Vorrichtung mit wenigstens einer Perle, vorzugsweise mit einer Perlenkette wenigstens einer weiteren mobilen Vorrichtung verknüpft und ein Map Matching für die so verknüpfte Perlenkette durchgeführt.A pearl chain of the mobile device is linked via the at least one piece of third position information to at least one pearl, preferably to a pearl chain of at least one other mobile device, and map matching is carried out for the pearl chain linked in this way.

Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die zweiten Positionsinformationen eine höhere Genauigkeit als die ersten Positionsinformationen aufweisen, da auf diese Weise die mobile Vorrichtung von der höheren Positionsbestimmungsgenauigkeit einer weiteren mobilen Vorrichtung profitieren kann.This is particularly advantageous if the second position information has a higher accuracy than the first position information, since in this way the mobile device can benefit from the higher position determination accuracy of another mobile device.

Die mobile Vorrichtung sowie die weiteren mobilen Vorrichtungen können jeweils beispielsweise als Smartphone, Notebook, oder als eine in einem Fahrzeug installierte Kommunikationseinrichtung oder dergleichen ausgebildet sein. Zur Positionsbestimmung ist in der mobilen Vorrichtung sowie in den weiteren mobilen Vorrichtungen vorteilhaft jeweils eine erste Positionsbestimmungseinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, Signale von einem Ortungssystem zu empfangen, um ihre Position bzw. diese Position beschreibende Positionsinformationen ermitteln zu können. Handelt es sich bei dem Ortungssystem beispielsweise um ein GPS-System, enthält die jeweilige erste Empfangseinrichtung einen GPS-Chip und eine Antenne und fungiert somit als GPS-Empfänger. Alternativ oder zusätzlich können die mobile Vorrichtung sowie die weiteren mobilen Vorrichtungen zur WLAN-basierten Positionsbestimmung ausgebildet sein, wobei zu diesem Zweck vorzugsweise jeweils eine WLAN-Funkschnittstelle zur drahtlosen Kommunikation mit Access Points vorgesehen ist.The mobile device and the other mobile devices can each be embodied, for example, as a smartphone, notebook, or as a communication device or the like installed in a vehicle. For position determination, a first position determination device is advantageously provided in the mobile device and in the other mobile devices, which is designed to receive signals from a positioning system in order to be able to determine its position or position information describing this position. If the positioning system is a GPS system, for example, the respective first receiving device contains a GPS chip and an antenna and thus acts as a GPS receiver. Alternatively or additionally, the mobile device and the other mobile devices can be designed for WLAN-based position determination, with a WLAN radio interface preferably being provided for wireless communication with access points for this purpose.

Um die ersten und zweiten Positionsinformationen mittels der dritten Positionsinformationen verknüpfen zu können, ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass wenigstens ein erster, ein zweiter und ein dritter Bestimmungszeitpunkt im Wesentlichen identisch sind. Mit anderen Worten sollten möglichst zum gleichen Zeitpunkt eine erste, zweite und dritte Positionsinformation bestimmt werden. Diese im Wesentlichen zeitgleich bestimmten ersten, zweiten und dritten Positionsinformation können, wie bereits oben beschrieben, vorteilhaft über eine gemeinsame Kennung verknüpft werden.In order to be able to link the first and second position information by means of the third position information, it is particularly advantageously provided that at least a first, a second and a third determination time essentially are identical. In other words, if possible, first, second and third position information should be determined at the same time. As already described above, this first, second and third position information determined essentially at the same time can advantageously be linked via a common identifier.

Ferner kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die mobile Vorrichtung und die wenigstens eine weitere mobile Vorrichtung zeitlich synchronisiert werden.Furthermore, it can advantageously be provided that the mobile device and the at least one further mobile device are synchronized in time.

Zur zeitlichen Synchronisation der mobilen Vorrichtungen können beispielsweise in den mobilen Vorrichtungen vorgesehene Zeitgeber zyklisch mit einem Zeitnormal wie zum Beispiel dem Zeitzeichensender DCF77 synchronisiert werden. Eine zeitliche Synchronisation kann auch durch eine wechselseitige Kommunikation zwischen den mobilen Vorrichtungen hergestellt werden.For the purpose of synchronizing the time of the mobile devices, for example, timers provided in the mobile devices can be cyclically synchronized with a time standard such as the time signal transmitter DCF77. Time synchronization can also be established through mutual communication between the mobile devices.

Die Synchronisation kann auch dadurch erzielt werden, dass bei zwei Gegenstellen die eine die verbindende Messung macht und den Zeitpunkt der erfolgten Messung an die Gegenstelle sendet, indem im einfachsten Fall eine Nachricht an die Gegenstelle gesendet wird und dann der Empfangszeitpunkt dieser Nachricht in erster Näherung als der Messzeitpunkt der Verbindungsmessung angenommen wird. Zu diesem Zeitpunkt sollten dann auch die unabhängigen Ortungsmessungen auf beiden Gegenstellen erfolgen und als Perlen abgespeichert werden. Eine Synchronisation der Uhrzeiten muss für eine gleichzeitiges Map Matching von zwei verbundenen Perlenketten nur für die Perlen erfolgen, die über die Zusatzmessungen beide Perlenketten miteinander verbinden. Für die anderen Perlen wird keine Zeitsynchronisation benötigt. Somit kann das Verfahren in der einfachsten Form auch ohne jegliche Zeitgeber arbeiten. Für das gleichzeitige Map Matching zweier verbundener Perlenketten müssen beide Perlenketten und alle Verbindungsmessungen und ihre Zuordnung zu Perlen der Auswertungsstelle des Map Matching vorliegen. Hierzu ist eine Übertragung der notwendigen Information notwendig. Zur Auswertung vorliegen muss auch die digitale Karteninformation des relevanten Gebietes.Synchronization can also be achieved if there are two remote stations, one of which makes the connecting measurement and sends the time of the measurement to the remote station, by sending a message to the remote station in the simplest case and then using the time of receipt of this message as a first approximation the measurement time of the connection measurement is assumed. At this point in time, the independent location measurements should also be carried out on both remote stations and saved as pearls. For a simultaneous map matching of two connected strings of pearls, the times only have to be synchronized for the pearls that connect both strings of pearls with each other via the additional measurements. No time synchronization is required for the other beads. Thus, in its simplest form, the method can also work without any timers. For the simultaneous map matching of two connected strings of pearls, both strings of pearls and all connection measurements and their assignment to pearls must be available to the map matching evaluation office. This requires the necessary information to be transmitted. The digital map information of the relevant area must also be available for evaluation.

Bei einer zeitlichen Synchronisation mittels Zeitgebern werden vorteilhaft die zweiten Positionsinformationen von der wenigstens einen weiteren mobilen Vorrichtung zu jeweils zugeordneten zweiten Bestimmungszeitpunkten bestimmt und gespeichert, wobei die weitere mobile Vorrichtung die gespeicherten zweiten Positionsinformationen mit Informationen zu den zugeordneten Bestimmungszeitpunkten zu der mobilen Vorrichtung überträgt.In the case of time synchronization using timers, the second position information is advantageously determined and stored by the at least one other mobile device at assigned second determination times, with the additional mobile device transmitting the stored second position information with information about the assigned determination times to the mobile device.

Die Übertragung der Informationen kann beispielsweise zyklisch erfolgen oder immer dann, wenn die weitere mobile Vorrichtung eine Positionsbestimmung vornimmt. Denkbar ist auch, dass die Übertragung durch ein Triggersignal von der mobilen Vorrichtung initiiert wird.The information can be transmitted cyclically, for example, or whenever the other mobile device determines a position. It is also conceivable that the transmission is initiated by a trigger signal from the mobile device.

Die ersten, zweiten und/oder dritten Bestimmungszeitpunkte können in vorgegebenen Zeitabständen zyklisch aufeinanderfolgen, wobei für die ersten, zweiten und/oder dritten Bestimmungszeitpunkte jeweils der gleiche, insbesondere synchronisierte Zyklus, oder aber auch unterschiedliche Zyklen vorgesehen sein können.The first, second and/or third determination times can follow one another cyclically at predetermined time intervals, with the same, in particular synchronized cycle or different cycles being able to be provided for the first, second and/or third determination times.

Besonders vorteilhaft werden die ersten und/oder zweiten Bestimmungszeitpunkte von der mobilen Vorrichtung bzw. der weiteren mobilen Vorrichtung in Abhängigkeit vorgegebener Bedingungen bezüglich des Wegenetzes gewählt.The first and/or second determination times are particularly advantageously selected by the mobile device or the additional mobile device as a function of predefined conditions with regard to the route network.

Insbesondere wird wenigstens ein erster Bestimmungszeitpunkt in Abhängigkeit davon festgelegt, ob eine aus wenigstens einer zu einem früheren ersten Bestimmungszeitpunkt bestimmten ersten Positionsinformation extrapolierte Positionsinformation eine vorgegebene Bedingung bezüglich des vorgegebenen Wegenetzes erfüllt. In analoger Weise kann auch wenigstens ein zweiter Bestimmungszeitpunkt durch eine weitere mobile Vorrichtung gewählt werden.In particular, at least one first determination time is defined as a function of whether position information extrapolated from at least one item of first position information determined at an earlier first determination time satisfies a specified condition with regard to the specified route network. In an analogous manner, at least one second determination time can also be selected by a further mobile device.

Die extrapolierte Positionsinformation kann beispielsweise mittels eines Beschleunigungssensors und in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der mobilen Vorrichtung zu dem früheren ersten Bestimmungszeitpunkt ermittelt werden. Eine vorgegebene Bedingung kann beispielsweise darin bestehen, dass die extrapolierte Position auf einem Weg des Wegenetzes oder in der Nähe einer Abbiegung liegt, oder dass die extrapolierte Position einen vorgegebenen Abstand zu der zuletzt bestimmten Position überschritten hat.The extrapolated position information can be determined, for example, by means of an acceleration sensor and as a function of the speed of the mobile device at the earlier, first determination time. A predetermined condition can consist, for example, in the fact that the extrapolated position is on a path in the road network or in the vicinity of a turn, or that the extrapolated position has exceeded a predetermined distance from the last determined position.

Ferner kann wenigstens eine erste, zweite oder dritte Positionsinformation durch Kommunikation, insbesondere durch Nahfeld-Kommunikation, mit einer stationären Kommunikationseinrichtung bestimmt werden. Bei der stationären Kommunikationseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine ortsfeste, drahtlose Kommunikationseinrichtung, wie z. B. ein NFC-RFID (Near Field Communication - Radio Frequency Identification Device), einen aktiven oder passiven NFC-Chip, oder einen BlueTooth-Chip.Furthermore, at least one first, second or third item of position information can be determined by communication, in particular by near-field communication, with a stationary communication device. The stationary communication device is preferably a stationary, wireless communication device, such as, e.g. B. an NFC-RFID (Near Field Communication - Radio Frequency Identification Device), an active or passive NFC chip, or a BlueTooth chip.

Eine ortsfest installierte NFC-Einrichtung mit integriertem RFID-Chip kann an die mobile Vorrichtung oder eine weitere mobile Vorrichtung eine hochgenaue Positionsinformation übermitteln.A stationary installed NFC device with an integrated RFID chip can transmit highly precise position information to the mobile device or to another mobile device.

Das oben genannte technische Problem wird auch gelöst durch eine mobile Vorrichtung, welche zum Ausführen des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Die mobile Vorrichtung umfasst einen Speicher mit einer darin gespeicherten digitalen Karte eines vorgegebenen Wegenetzes, eine erste Positionsbestimmungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, zu vorgegebenen ersten Bestimmungszeitpunkten erste Positionsinformationen der mobilen Vorrichtung zu ermitteln und zu speichern, eine Kommunikationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, wenigstens eine zweite Positionsinformation wenigstens einer weiteren mobilen Vorrichtung zu empfangen, eine zweite Positionsbestimmungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, zu vorgegebenen Zeitpunkten wenigstens eine dritte Positionsinformation der mobilen Vorrichtung relativ zu der wenigstens einen weiteren mobilen Vorrichtung zu bestimmen, und eine Bestimmungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine zu einem der ersten Bestimmungszeitpunkte bestimmten ersten Positionsinformation der mobilen Vorrichtung neu zu bestimmen, wobei die Neubestimmung einen Abgleich der ersten, zweiten und dritten Positionsinformationen mit der digitalen Karte umfasst.The technical problem mentioned above is also solved by a mobile device which is designed to carry out the method described above. The mobile device comprises a memory with a digital map of a predefined route network stored therein, a first position determination device which is designed to determine and store first position information of the mobile device at predefined first determination times, a communication device which is designed to second position information of at least one further mobile device, a second position determining device, which is designed to determine at predetermined times at least one piece of third position information of the mobile device relative to the at least one further mobile device, and a determining device, which is designed to to redetermine first position information of the mobile device determined at one of the first determination times, wherein the redetermination involves a comparison of the first, second and third position information information with the digital map.

Vorteilhaft umfasst die mobile Vorrichtung Mittel zur Durchführung der oben beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.The mobile device advantageously includes means for carrying out the advantageous configurations of a method according to the invention described above.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen gleiche oder ähnliche Teile.The invention is described in more detail below by way of example using preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings. The same reference symbols in the drawings designate the same or similar parts.

Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung mehrerer mobiler Vorrichtungen, welche dazu ausgebildet sind, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen,
2: eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer der in 1 dargestellten mobilen Vorrichtungen,
3: schematisch das Neubestimmen einer Positionsinformation durch die in 1 dargestellte mobile Vorrichtung.

Show it:

1 : a schematic representation of several mobile devices which are designed to carry out a method according to the invention,
2 : a schematic representation of a preferred embodiment of one of the 1 illustrated mobile devices,
3 : schematically the redetermination of a position information by the in 1 illustrated mobile device.

1 zeigt eine erste mobile Vorrichtung 501, deren schematischer beispielhafter Aufbau in 2 dargestellt ist, und die beispielhaft als Mobilfunktelefon, insbesondere als Smartphone, ausgebildet ist. Ferner sind beispielhaft zwei weitere mobile Vorrichtungen 502 und 503 dargestellt, welche identisch oder ähnlich ausgebildet sind wie die mobile Vorrichtung 501. 1 shows a first mobile device 501, whose schematic exemplary structure is shown in 2 is shown, and which is designed, for example, as a mobile phone, in particular as a smartphone. Two other mobile devices 502 and 503 are also shown as examples, which are designed identically or similarly to mobile device 501.

Das Smartphone 501 kann zur Kommunikation in einem drahtlosen Kommunikationsnetz 600, insbesondere einem Mobilfunknetz, eingesetzt werden. Zu diesem Zweck weist das Smartphone 501 eine Funknetz-Kommunikationsschnittstelle 570 auf, über die es über das Funknetz 600 mit den zwei weiteren, beispielsweise ebenfalls als Smartphone ausgebildeten mobilen Vorrichtungen 502 und 503, sowie mit weiteren, nicht dargestellten Kommunikationseinrichtungen kommunizieren kann.The smartphone 501 can be used for communication in a wireless communication network 600, in particular a mobile radio network. For this purpose, the smartphone 501 has a radio network communication interface 570, via which it can communicate via the radio network 600 with the two other mobile devices 502 and 503, for example also embodied as smartphones, and with other communication devices not shown.

Weiterhin weist das Smartphone 501 einen als programmierbare Steuereinrichtung ausgebildeten Mikroprozessor 510 auf. Der Mikroprozessor 510 ist dazu ausgebildet, das Smartphone 501 zu steuern, wobei der Mikroprozessor 510 zu diesem Zweck ein in dem Programmspeicher 520 gespeichertes Programm ausführt.Furthermore, the smartphone 501 has a microprocessor 510 designed as a programmable control device. The microprocessor 510 is designed to control the smartphone 501, the microprocessor 510 executing a program stored in the program memory 520 for this purpose.

In dem Datenspeicher 530 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine digitale Karte eines vorgegebenen Wegenetzes gespeichert.In the exemplary embodiment shown, a digital map of a predetermined route network is stored in the data memory 530 .

In der in 2 dargestellten Ausführungsform umfasst das Smartphone 501 ferner Messsensoren 560 zur Bestimmung seiner eigenen Position, welche beispielsweise zur Kommunikation mit einer außerhalb des Smartphones 501 angeordneten Einrichtung 700 ausgebildet sind. Zum Ermitteln der Position des Smartphones 501 können mehrere Sensoren, auch unterschiedliche Arten von Sensoren eingesetzt werden. Vorzugsweise ist jeder der eingesetzten Messsensoren dazu ausgebildet, zu einer ermittelten Positionsinformation deren Genauigkeit zu ermitteln. Bei Einsatz mehrerer Sensoren kann beispielsweise ein Mittelwert gebildet werden oder es können die Informationen des Sensors mit der jeweils höheren Genauigkeit verwendet werden oder es können bekannte Koppelortungsalgorithmen genutzt werden. Ferner können je nach Einsatzumgebung und Einsatzzweck unterschiedliche Arten von Messsensoren zur Positionsbestimmung eingesetzt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen die Messsensoren 560 zur Positionsbestimmung des Smartphones 501 einen GNSS (Global Navigation Satellite System)-fähigen Empfänger, welcher beispielsweise als herkömmlicher GPS-Empfänger ausgebildet ist. Der GPS-Empfänger ist zum Empfangen und Auswerten von Positionssignalen (Satellitenpositionen, Code und Phaseninformationen der Signale, atmosphärische Korrekturmodelle, Zeitinformationen, etc.) eines Satellitensystems 700 ausgebildet. Aus den Positionssignalen wird über ein Laterationsverfahren der ermittelten Pseudoranges eine Positionsinformation der Antenne des GPS-Empfängers gewonnen, die die Positionskoordinaten des Smartphones 501, die Genauigkeit dieser Positionskoordinaten und vorzugsweise noch einen Gültigkeitszeitpunkt enthält. Die Genauigkeit liegt in der Regel als Standardabweichung vor. Insbesondere werden mittels der Sensoren 560 zur Positionsbestimmung des Smartphones 501 Daten bezüglich eines übergeordneten Raumkoordinatensystems erzeugt, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel die Definition des übergeordneten Raumkoordinatensystems in dem Datenspeicher 530 gespeichert ist. Gegebenenfalls werden die ermittelten Positionskoordinaten des Smartphones 501 auf die im Datenspeicher 530 hinterlegte digitale Karte abgebildet.in the in 2 In the embodiment shown, the smartphone 501 also includes measurement sensors 560 for determining its own position, which are designed, for example, to communicate with a device 700 arranged outside of the smartphone 501 . A plurality of sensors, including different types of sensors, can be used to determine the position of the smartphone 501 . Each of the measuring sensors used is preferably designed to determine the accuracy of a determined piece of position information. If several sensors are used, an average value can be formed, for example, or the information from the sensor with the respectively higher accuracy can be used, or known dead reckoning algorithms can be used. Furthermore, depending on the operational environment and purpose of use, different types of measurement sensors can be used to determine the position. In the present exemplary embodiment, the measurement sensors 560 for determining the position of the smartphone 501 include a GNSS (Global Navigation Satellite System)-capable receiver, which is embodied as a conventional GPS receiver, for example. The GPS receiver is designed to receive and evaluate position signals (satellite positions, code and phase information of the signals, atmospheric correction models, time information, etc.) from a satellite system 700 . Position information of the antenna of the GPS receiver is obtained from the position signals via a lateration method of the determined pseudoranges, which information contains the position coordinates of the smartphone 501, the accuracy of these position coordinates and preferably also a validity time. Accuracy is generally off as standard deviance before. In particular, the sensors 560 for determining the position of the smartphone 501 generate data relating to a higher-level spatial coordinate system, with the definition of the higher-level spatial coordinate system being stored in the data memory 530 in the exemplary embodiment shown. If necessary, the determined position coordinates of the smartphone 501 are mapped onto the digital map stored in the data memory 530 .

Das Smartphone 501 ist dazu ausgebildet, zu mehreren aufeinanderfolgenden ersten Bestimmungszeitpunkten erste eigene Positionsinformationen zu bestimmen und im Datenspeicher 530 zu speichern. Ferner erhält das Smartphone 501 von wenigstens einem der Smartphones 502 oder 503 wenigstens eine zweite Positionsinformation des jeweiligen Smartphones 502 bzw. 503, zusammen mit einer Information über den jeweiligen zweiten Bestimmungszeitpunkt, zu dem die zweite Positionsinformation bestimmt wurde. Eine eindeutige Zeitinformation ist hierbei nur notwendig, wenn für diese Positionsinformation zum gleichen Zeitpunkt eine verbindende Messung von einer Perlenkette zu einer anderen Perlenkette genutzt wird. Diese eindeutige Zeitinformation kann auch nur aus einer beliebigen numerischen Kennung bestehen, mit der die zwei Perlen, die jeweils unterschiedlichen Perlenketten zugehören, eindeutig miteinander verknüpft werden und dieser Verknüpfung dann die Messung zwischen ihnen eindeutig zugewiesen werden kann, wobei die Messung zum Beispiel über die gleiche Kennung zugeordnet wird.The smartphone 501 is designed to determine its own first position information at a number of successive first determination times and to store it in the data memory 530 . Furthermore, the smartphone 501 receives from at least one of the smartphones 502 or 503 at least one second position information item of the respective smartphone 502 or 503, together with information about the respective second determination time at which the second position information item was determined. Clear time information is only necessary if a connecting measurement from one string of pearls to another string of pearls is used for this position information at the same time. This unique time information can also consist of just any numerical identifier with which the two beads, each belonging to different strings of beads, can be uniquely linked to one another and this link can then be used to uniquely assign the measurement between them, with the measurement being, for example, about the same identifier is assigned.

Zusätzlich umfasst das Smartphone 501 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kommunikationsschnittstelle 580 zum direkten Austauschen von Signalen mit den weiteren mobilen Vorrichtungen 502 bzw. 503, sowie gegebenenfalls weiteren, in 1 nicht dargestellten mobilen Vorrichtungen. Das Smartphone 501 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit eines von einer solchen weiteren mobilen Vorrichtung empfangenen Signals relative Ortsinformationen des Smartphones 501 relativ zu der jeweiligen weiteren mobilen Vorrichtung zu ermitteln, wobei die relativen Ortsinformationen insbesondere die Entfernung der beiden mobilen Vorrichtungen zueinander umfassen, d.h. in dem in 1 dargestellten Beispiel die Entfernung des Smartphones 501 zu dem Smartphone 502 bzw. die Entfernung des Smartphones 501 zu dem Smartphone 503. In der einfachsten Form wird die Ausprägung der Kommunikationsschnittstelle 580 nur für Streckenmessungen und zur Synchronisation des Messzeitpunktes benötigt, wenn gewährleistet ist, dass die zum Map Matching mindestens zweier verbundener Perlenketten benötigten zusätzlichen Informationen über einen Server und eine Kommunikationsschnittstelle 570 realisiert wird.In addition, the smartphone 501 in the illustrated embodiment includes a communication interface 580 for the direct exchange of signals with the other mobile devices 502 or 503, and possibly other, in 1 mobile devices not shown. The smartphone 501 is designed to determine relative location information of the smartphone 501 relative to the respective further mobile device as a function of a signal received from such a further mobile device, the relative location information including in particular the distance between the two mobile devices to one another, ie in the in 1 example shown, the distance from smartphone 501 to smartphone 502 or the distance from smartphone 501 to smartphone 503. In the simplest form, the form of communication interface 580 is only required for distance measurements and for synchronizing the time of measurement if it is ensured that the Map matching of at least two connected strings of beads required additional information via a server and a communication interface 570 is realized.

Das Signal zur Abstandsmessung kann beispielsweise ein Signal mit einer vorgegebenen Signalstärke sein, welches vom Smartphone 502 bzw. 503 als Broadcast-Signal im Wesentlichen in alle Raumrichtungen ausgestrahlt wird.The signal for measuring the distance can be, for example, a signal with a predetermined signal strength, which is emitted by the smartphone 502 or 503 as a broadcast signal essentially in all spatial directions.

Vorteilhaft kann das Signal zur Abstandsmessung ein moduliertes Signal mit darin enthalten Informationen sein, wobei das Signal auf der Empfängerseite, d.h. im Smartphone 501, demoduliert werden kann, um die enthaltenen Informationen zu empfangen. Die zweiten Positionsinformationen und die Informationen zu den jeweiligen zweiten Bestimmungszeitpunkten können somit auch im Signal zur Abstandsmessung übertragen werden.Advantageously, the signal for distance measurement can be a modulated signal with information contained therein, which signal can be demodulated on the receiver side, i.e. in the smartphone 501, in order to receive the information contained. The second position information and the information about the respective second determination times can thus also be transmitted in the signal for distance measurement.

Das Smartphone 501 bestimmt zu wenigstens einem dritten Bestimmungszeitpunkt wenigstens einen Abstand zu einem der Smartphones 502 bzw. 503 als dritte Positionsinformation des Smartphones 501 relativ zu wenigstens einem der weiteren Smartphones 502 bzw. 503 und führt eine Neubestimmung einer zu einem der ersten Bestimmungszeitpunkte bestimmten ersten Positionsinformation des Smartphones 501 durch, wobei ein Abgleich der ersten, zweiten und dritten Positionsinformationen mit der im Datenspeicher 530 gespeicherten digitalen Karte durchgeführt wird.At least at a third determination time, smartphone 501 determines at least one distance from one of smartphones 502 or 503 as third position information of smartphone 501 relative to at least one of the other smartphones 502 or 503 and redetermines first position information determined at one of the first determination times of the smartphone 501, the first, second and third position information being compared with the digital map stored in the data memory 530.

Die Entfernung kann im einfachsten Fall in Abhängigkeit der Signalstärke eines empfangenen Signals bestimmt werden. Alternativ kann zum Bestimmen der Entfernung auch die Laufzeit eines Signals zwischen dem Smartphone 501 und dem Smartphone 502 bzw. 503 bestimmt werden, wobei zu diesem Zweck das Smartphone 501, sowie auch die Smartphones 502 und 503, jeweils einen Zeitgeber 540 aufweisen.In the simplest case, the distance can be determined as a function of the signal strength of a received signal. Alternatively, the propagation time of a signal between the smartphone 501 and the smartphone 502 or 503 can also be determined to determine the distance, with the smartphone 501 and also the smartphones 502 and 503 each having a timer 540 for this purpose.

Vorteilhaft werden die Zeitgeber der Smartphones 501, 502 und 503 miteinander synchronisiert, beispielsweise durch Synchronisation mit dem gleichen externen Zeitnormal. Durch die Synchronisation wird ermöglicht, die ersten und zweiten Positionsinformationen mittels der dritten Positionsinformationen auf besonders vorteilhafte Weise verknüpfen zu können, wodurch besonders vorteilhaft eine höhere Genauigkeit für die neu bestimmte Positionsinformation erreichbar ist. Die Synchronisation von mehr als zwei Smartphones benötigt aber keine Uhren in den Smartphones, sondern es reicht in der einfachsten Ausprägung aus, dass zum Beispiel das Smartphone 501 eine zeitgleiche Messung zu den Smartphones 502 und 503 macht, zu diesem Zeitpunkt auch die davon unabhängigen Perlen über die Ortungsmodule in den Smartphones 501, 502 und 503 bestimmt werden, und diese Elemente über Kennungen eindeutig miteinander verknüpft werden. In den Fällen, in denen auf mehreren verschiedenen Smartphones gleichzeitig Messungen zu anderen erfolgen sollen, um eine besonders günstige Situation für stabile größere Messungsnetze und ihrer Perlenketten zu erzeugen, sind synchronisierte Uhren in den Smartphones von Vorteil, um nicht auf kompliziertere Verfahren der Synchronisation ohne Uhren zurückgreifen zu müssen, wie zum Beispiel dem bekannten Firing Squad Verfahren.The clocks of the smartphones 501, 502 and 503 are advantageously synchronized with one another, for example by synchronization with the same external time standard. The synchronization makes it possible to link the first and second position information by means of the third position information in a particularly advantageous manner, as a result of which greater accuracy for the newly determined position information can be achieved particularly advantageously. However, the synchronization of more than two smartphones does not require clocks in the smartphones; in the simplest form, it is sufficient for smartphone 501, for example, to make a measurement at the same time as smartphones 502 and 503, at this time also the independent beads the locating modules in the smartphones 501, 502 and 503 are determined, and these elements are clearly linked to one another via identifiers. In cases where measurements are taken on several different smartphones at the same time to others, in order to create a particularly favorable situation for stable larger measurement networks and their chains of pearls, synchronized clocks in smartphones are advantageous in order not to have to resort to more complicated methods of synchronization without clocks, such as the well-known Firing Squad method .

Auch bei Durchführen einer Laufzeitmessung zur Abstandsbestimmung ist eine zeitliche Synchronisation der Smartphones untereinander vorteilhaft, da dann nur ein Signal von einem der Smartphones 502 bzw. 503 zum Smartphone 501 übertragen werden muss, welches einen Zeitstempel umfasst.Time synchronization of the smartphones with one another is also advantageous when carrying out a transit time measurement to determine the distance, since only one signal then has to be transmitted from one of the smartphones 502 or 503 to the smartphone 501, which signal includes a time stamp.

Um eine mittels GPS ermittelte Positionsinformation extrapolieren zu können, umfasst das Smartphone 501 ferner Messsensoren 550, welche beispielsweise Inertialsensoren auf Basis von mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) oder Faserkreiseln umfassen. Es können aber auch andere geeignete Beschleunigungs- oder Drehsensoren eingesetzt werden. Bei Einsatz einer fest in einem mobilen Fahrzeug integrierten mobilen Vorrichtung können beispielsweise auch Radsensoren zum Messen der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen sein.In order to be able to extrapolate position information determined using GPS, the smartphone 501 also includes measurement sensors 550, which include, for example, inertial sensors based on microelectromechanical systems (MEMS) or fiber optic gyros. However, other suitable acceleration or rotation sensors can also be used. When using a mobile device permanently integrated in a mobile vehicle, wheel sensors for measuring the vehicle speed can also be provided, for example.

Es kann beispielsweise von einem der Smartphones 502 bzw. 503, jeweils nachdem von diesem eine zweite Positionsinformation bestimmt wurde, ein Beacon-Signal mit einer fest vorgegebenen Signalstärke ausgesandt werden, wobei in dem Beacon-Signal die zweite Positionsinformation, sowie gegebenenfalls zusätzlich frühere zweite Positionsinformationen, und deren zugeordnete zweite Bestimmungszeitpunkte zum Smartphone 501 übertragen werden. Aus der empfangenen Signalstärke kann das Smartphone 501 in Kenntnis der fest vorgegebenen Sendesignalstärke den Abstand zum Smartphone 502 bzw. 503 bestimmen. Zum Empfangszeitpunkt bestimmt das Smartphone 501 die eigene Position mittels des GPS-Empfängers 560 als erste Positionsinformation und bestimmt diese Position neu durch Abgleich der ermittelten eigenen Position, gespeicherter früherer eigener Positionen, der im Beacon-Signal empfangenen Informationen und dem aus dem Beacon-Signal ermittelten Abstand mit der im Datenspeicher 530 gespeicherten digitalen Karte.For example, one of the smartphones 502 or 503 can send out a beacon signal with a predetermined signal strength after a second position information item has been determined by it, with the second position information item and possibly also earlier second position information items being contained in the beacon signal , and their associated second determination times are transmitted to the smartphone 501 . From the signal strength received, the smartphone 501 can determine the distance to the smartphone 502 or 503, knowing the fixed transmission signal strength. At the time of reception, the smartphone 501 determines its own position using the GPS receiver 560 as first position information and redetermines this position by comparing its determined own position, saved previous own positions, the information received in the beacon signal and that determined from the beacon signal Distance with the digital map stored in the data store 530.

Nur der Einfachheit halber beschränkt sich die obige Beschreibung auf nur zwei weitere Smartphones 502 und 503. Es kann aber auch eine größere Anzahl weitere mobiler Vorrichtungen vorgesehen sein und deren Positionsinformationen in dem Verfahren berücksichtigt werden.For the sake of simplicity, the above description is limited to only two further smartphones 502 and 503. However, a larger number of further mobile devices can also be provided and their position information can be taken into account in the method.

Denkbar ist beispielsweise auch, dass in der mobilen Vorrichtung, d.h. im dargestellten Ausführungsbeispiel im Smartphone 501, jeweils wenigstens eine dritte Positionsinformation einer Mehrzahl weiterer mobiler Vorrichtungen bereitgestellt werden und in Abhängigkeit der bereitgestellten dritten Positionsinformationen wenigstens eine weitere mobile Vorrichtung aus der Mehrzahl weiterer mobiler Vorrichtungen ausgewählt wird, wobei in dem Abgleich mit der digitalen Karte nur zweite Positionsinformationen der ausgewählten weiteren mobilen Vorrichtungen berücksichtigt werden.It is also conceivable, for example, that in the mobile device, i.e. in the illustrated exemplary embodiment in smartphone 501, at least one piece of third position information from a plurality of other mobile devices is provided and, depending on the third piece of position information provided, at least one other mobile device is selected from the plurality of other mobile devices is, only second position information of the selected further mobile devices being considered in the comparison with the digital map.

In 3 ist ein Beispiel zur verbesserten Bestimmung einer Position auf einer digitalen Karte durch Neubestimmen einer Kartenposition mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.In 3 an example for improved determination of a position on a digital map by redetermining a map position using a method according to the invention is shown schematically.

In dem in 3 dargestellten Beispiel werden der einfacheren Darstellung halber nur Positionsinformationen von zwei mobilen Vorrichtungen berücksichtigt, beispielsweise den Smartphones 501 und 502.in the in 3 For the sake of simplicity, the example shown only considers position information from two mobile devices, for example smartphones 501 and 502.

Im dargestellten Beispiel befinden sich die Smartphones 501 und 502 jeweils in unterschiedlichen Fahrzeugen, welche sich innerhalb eines Straßensystems 400 bewegen. Eine digitale Karte des Straßensystems 400 ist jeweils in einem Speicher der Smartphones 501 und 502 gespeichert, wobei Straßen beispielsweise durch deren Spurmitte 410 repräsentiert werden, und wobei gegebenenfalls weitere Informationen wie Straßen- oder Spurbreite, sowie auch Informationen zur jeweiligen Genauigkeit der enthaltenen Karteninformationen in der digitalen Karte enthalten sein können.In the example shown, the smartphones 501 and 502 are each located in different vehicles that are moving within a road system 400 . A digital map of road system 400 is stored in a memory of smartphones 501 and 502, with roads being represented, for example, by their lane center 410, and with additional information such as road or lane width, as well as information on the respective accuracy of the map information contained in the digital map may be included.

Im dargestellten Beispiel ist eine zum aktuellen Zeitpunkt vom Smartphone 501 bestimmte eigene Position mit dem Kreuz 102 gekennzeichnet, während eine zu einem früheren Zeitpunkt bestimmte und gespeicherte Position mit dem Kreuz 101 gekennzeichnet ist. Der Einfachheit halber ist nur eine frühere Position dargestellt, typischerweise wird jedoch eine Mehrzahl früherer Positionen berücksichtigt. Die Positionen 101 und 102 wurden jeweils vom Smartphone 501 mittels GPS ermittelt, wobei auch die entsprechenden Fehlerellipsen 101g und 102g dargestellt sind.In the example shown, a current position determined by smartphone 501 is marked with a cross 102 , while a position determined and stored at an earlier point in time is marked with a cross 101 . Only one past position is shown for simplicity, but typically a plurality of past positions will be considered. The positions 101 and 102 were each determined by the smartphone 501 using GPS, with the corresponding error ellipses 101g and 102g also being shown.

Eine zum aktuellen Zeitpunkt vom Smartphone 502 bestimmte eigene Position ist mit dem Kreuz 203 gekennzeichnet, während zwei zu früheren Zeitpunkten bestimmte und gespeicherte Positionen mit den Kreuzen 201 und 202 gekennzeichnet sind, wobei wiederum auch die zugehörigen Fehlerellipsen 201g, 202g und 203g dargestellt sind.A current position determined by smartphone 502 is marked with a cross 203, while two positions determined and stored earlier are marked with crosses 201 and 202, with the associated error ellipses 201g, 202g and 203g also being shown.

Aufgrund der vom Smartphone 501 zum aktuellen Zeitpunkt und mittels GPS ermittelten Position 102 und deren Genauigkeit kann nicht eindeutig entschieden werden, ob sich das Fahrzeug mit dem Smartphone 501 auf der Straße 411 oder 412 befindet, auch dann nicht, wenn die frühere Position 101 in einem Map Matching mitberücksichtigt wird. Im dargestellten Fall würde bei Durchführung eines herkömmlichen Map Matching Verfahrens die Position 102 korrigiert werden zu Position 102a, wobei die Korrektur durch den Pfeil 102n dargestellt ist. Als Ergebnis des herkömmlichen Map Matching Verfahrens würde somit für das Fahrzeug mit dem Smartphone 501 eine Position auf der unteren der beiden in 3 links dargestellten schmalen einspurigen Einbahnstraßen ermittelt werden, d.h. auf der Straße 412. Ein entsprechendes herkömmliches Map Matching Verfahren würde für das Fahrzeug mit dem Smartphone 502 die Position 203 zu 203a korrigieren.Due to the position 102 determined by the smartphone 501 at the current time and using GPS and its accuracy, it cannot be unambiguous It is not possible to decide whether the vehicle with the smartphone 501 is on the street 411 or 412, even if the earlier position 101 is also taken into account in a map matching. In the case shown, if a conventional map matching method were carried out, position 102 would be corrected to position 102a, with the correction being shown by arrow 102n. As a result of the conventional map matching method, a position on the lower of the two in 3 narrow one-way streets shown on the left are determined, ie on the street 412. A corresponding conventional map matching method would correct the position 203 to 203a for the vehicle with the smartphone 502.

Wird jedoch zum aktuellen Zeitpunkt der Abstand zwischen dem Smartphone 501 und 502 bestimmt und ein kombiniertes Map Matching für alle Positionen 101, 102, 201, 202 und 203, die durch die zum aktuellen Zeitpunkt durchgeführte Abstandsmessung verknüpft werden, durchgeführt, so kann die Position des Smartphones 501 zum aktuellen Zeitpunkt mit deutlich erhöhter Genauigkeit durch Abgleich neu bestimmt werden und eindeutig entschieden werden, dass sich das Fahrzeug mit dem Smartphone 501 auf der Straße 411 befindet. Die Neubestimmung führt somit zu einer Korrektur der Position 102 zu Position 102', wobei die Korrektur durch den Pfeil 102n' dargestellt ist.However, if the distance between the smartphone 501 and 502 is determined at the current time and a combined map matching is carried out for all positions 101, 102, 201, 202 and 203, which are linked by the distance measurement carried out at the current time, the position of the Smartphones 501 are redetermined at the current time with significantly increased accuracy by comparison and it is clearly decided that the vehicle with the smartphone 501 is on the road 411 . The redetermination thus results in a correction of position 102 to position 102', the correction being represented by arrow 102n'.

Durch das herkömmliche Map Matching Verfahren würde somit eine Position auf der falschen Straße 412 ermittelt, während bei Einsatz eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine Position auf der richtigen Straße 411 ermittelt wird.A position on the wrong street 412 would thus be determined by the conventional map matching method, while a position on the correct street 411 is determined when a method according to the invention is used.

Nur zur Veranschaulichung und Plausibilisierung der erzielbaren Genauigkeitsverbesserung ist durch die gestrichelten Linien 301 und 302 ein Bereich angedeutet, in welchem die aktuelle Position des Smartphones 501 liegen sollte, nur ausgehend von der Position 203 des Smartphones 502 und deren durch die Fehlerellipse 203g angegebenen Genauigkeit und ausgehend von einem beispielhaft mit hoher Genauigkeit bestimmten, in 3 nicht dargestellten, Abstand zwischen den Smartphones 501 und 502.An area is indicated by the dashed lines 301 and 302 in which the current position of the smartphone 501 should lie, just to illustrate and check the plausibility of the improvement in accuracy that can be achieved, only starting from the position 203 of the smartphone 502 and its accuracy indicated by the error ellipse 203g and starting by an example determined with great precision, in 3 not shown, distance between the smartphones 501 and 502.

Bei Durchführen eines kombinierten Map Matching Verfahrens durch das Smartphone 502 erfolgt im dargestellten Beispiel eine Neubestimmung der Position, bei welcher die Position 203 zu Position 203' korrigiert wird, wobei die Korrektur durch den Pfeil 203n' dargestellt ist.When the smartphone 502 carries out a combined map matching method, the position is redetermined in the example shown, at which the position 203 is corrected to position 203′, the correction being represented by the arrow 203n′.

Ein erstes Map Matching beider unabhängiger Perlenketten noch ohne die verbindende Streckenmessung liefert (wegen hier strenger Korrektur der Position auf die Fahrbahnmitten der engen Einbahnstraßen) somit die Positionen 102a und 203a. Wird aber ein Map Matching unter Berücksichtigung der verbindenden Streckenmessung zeitgleich für beide Perlenketten (und abhängig voneinander) durchgeführt, so folgen die Positionen 102' und 203'.A first map matching of both independent strings of pearls without the connecting distance measurement (because of the strict correction of the position to the middle of the lane of the narrow one-way streets) thus provides the positions 102a and 203a. However, if map matching is carried out simultaneously for both strings of pearls (and dependent on one another), taking into account the connecting distance measurement, positions 102' and 203' follow.

Die Verbesserung auf 102' ist ein großer Positionssprung, da das Map Matching nun die parallele Straße als befahrene Straße detektiert. Die Position 203' stellt im dargestellten Beispiel im Vergleich zur Position 203a nur eine geringfügige Verbesserung dar, wobei aber auch hier ein Genauigkeitsgewinn erzielt wird.The improvement to 102' is a big jump in position as map matching now detects the parallel street as a busy street. In the example shown, position 203′ represents only a slight improvement compared to position 203a, although a gain in accuracy is also achieved here.

Wie die Fehlerellipsen von 102a, 102' und 203a oder 203' aussehen, hängt davon ab, wie die Gewichtung der Genauigkeiten der unterschiedlichen Messungen (z.B. GPS Position, verbindende Streckenmessung) und der Genauigkeiten der Straßenmitten im Map Matching zueinander gewählt sind. Im dargestellten Beispiel sind die Straßenmitten sehr hoch gewichtet, da die Straßen in Relation zu den Fahrzeugbreiten sehr schmal seien. Deswegen sind diese Fehlerellipsen der Positionen nach dem Map Matching in 3 nicht dargestellt.How the error ellipses of 102a, 102' and 203a or 203' look depends on how the weighting of the accuracies of the different measurements (eg GPS position, connecting distance measurement) and the accuracies of the middle of the streets in map matching are chosen to each other. In the example shown, the middle of the streets are weighted very highly, since the streets are very narrow in relation to the vehicle widths. Therefore, these error ellipses of positions after map matching are in 3 not shown.

Die vorliegende Erfindung geht über die bekannten Ansätze hinaus und verbindet das Map-Matching von mehreren unabhängig bewegten mobilen Einrichtungen miteinander, wobei vorausgesetzt wird, dass die mobilen Einrichtungen durch Messungen einen geometrischen Bezug zueinander bestimmt haben.The present invention goes beyond the known approaches and combines the map matching of several independently moving mobile devices with one another, it being assumed that the mobile devices have determined a geometric relationship to one another through measurements.

Das oben beschriebene Verfahren wird vorteilhaft vollautomatisch ausgeführt und dient beispielsweise zur Positionsbestimmung mindestens eines Smartphones, basierend auf dem Prinzip von Map-Matching Verfahren und basierend auf dem Prinzip des Perlwurf-Verfahrens. Beim Perlwurfverfahren werden für eine mobile positionierfähige Vorrichtung Perlen geworfen, d.h. Positionen zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bestimmt, und die so erhaltene Perlenkette wird nach vorgegebenen Kriterien auf eine Karte eingepasst, wobei die vorab bestimmte starre Geometrie der Perlenkette auf ein Wegenetz eingepasst wird, um damit die letzte Perle bzw. letzte Positionsbestimmung, gültig für den aktuellen oder letzten Zeitpunkt einer von der Vergangenheit unabhängigen Positionsbestimmung für die Vorrichtung, zu verbessern. Das Map-Matching ist ein Einpassungsverfahren der Perlenkette auf vorgegebene mögliche Aufenthaltsorte der Vorrichtung, definiert durch Positionsbereiche auf der Karte, wobei unter anderem auch die jeweiligen Fortbewegungsrichtungen und/oder Geschwindigkeiten der Vorrichtung zum Beispiel als Ausschlusskriterium Berücksichtigung finden können, sofern die vorab bekannte Karteninformation auch Informationen über Straßennetze und deren Straßenverbindungen oder Attribute wie zum Beispiel erlaubte Abbiegemöglichkeiten oder erlaubte Fahrrichtung von Einbahnstraßen enthält. Voraussetzung hierfür ist auch, dass mindestens eine der Perlen der Perlenkette nicht nur die Position der Einzelpositionsbestimmung unabhängig von der Vergangenheit enthält, sondern zusätzlich noch eine Angabe über eine weitere Information wie zum Beispiel der aktuellen Fortbewegungsrichtung oder Geschwindigkeit. Je älter die Perlen in einer Kette sind, desto geringer wird ihr Nutzen sein, weshalb vorteilhaft die Anzahl der Perlen und/oder deren Alter begrenzt wird, indem ungeeignete Perlen in der Perlenkette gelöscht werden.The method described above is advantageously carried out fully automatically and is used, for example, to determine the position of at least one smartphone, based on the principle of map matching methods and based on the principle of the bead throwing method. In the bead throwing method, beads are thrown for a mobile positionable device, i.e. positions are determined at successive points in time, and the string of beads thus obtained is fitted onto a map according to predetermined criteria, with the previously determined rigid geometry of the string of beads being fitted onto a network of paths in order to thus the last Pearl or last position determination, valid for the current or last point in time of a position determination independent of the past for the device. Map matching is a method of fitting the string of pearls to predetermined possible locations of the device, defined by position areas on the map, whereby, among other things, the respective directions of movement and/or speeds of the device can also be taken into account, for example, as an exclusion criterion, provided that the previously known map information also contains information about road networks and their road connections or attributes such as permitted turning possibilities or permitted driving direction of one-way streets. A prerequisite for this is that at least one of the beads in the string of beads not only contains the position of the individual position determination independent of the past, but also an indication of further information such as the current direction of travel or speed. The older the beads in a string, the less useful they will be, so it is advantageous to limit the number of beads and/or their age by deleting unsuitable beads in the string of beads.

Eine sogenannte Perlenkette besteht somit aus mehreren zeitlich sortierten Perlen, gültig zu diskreten Zeitpunkten, wobei die Perlen von einem sogenannten Perlwurf-Algorithmus bestimmt werden. Wann und mit welchen Zusatzinformationen zur Position aus der Einzelpositionsbestimmung eine Perle abgespeichert wird, hängt von der vorgegebenen Karteninformation ab, die beim Map-Matching berücksichtigt wird.A so-called chain of pearls thus consists of a number of pearls sorted in time, valid at discrete points in time, with the pearls being determined by a so-called pearl throwing algorithm. When and with which additional information on the position from the individual position determination a bead is saved depends on the given map information, which is taken into account during map matching.

Eine Perle wird mit ihrer Positionsinformation aber vorzugsweise immer auch dann bestimmt, wenn zu diesem Zeitpunkt eine verbindende Messung zu einer anderen Perlenkette und deren aktueller Perle erfolgen soll bzw. erfolgt. Zum aktuellen Zeitpunkt ist die aktuelle Position immer als letzte Perle definiert. Ob diese letzte Perle in Zukunft noch in der Perlenkette verbleibt, hängt von der Informationsgüte dieser Perle und allgemein den Perlenwurfkriterien des Algorithmus ab. Die Informationsgüte einer solchen ehemals letzten Perle ist potentiell besonders hoch, wenn es zu diesem Zeitpunkt auch eine verbindende Messung zu anderen Perlenketten gegeben hat.However, a bead is preferably always determined with its position information if a connecting measurement to another bead chain and its current bead is to be or is being carried out at this point in time. At the current time, the current position is always defined as the last bead. Whether this last bead will remain in the bead chain in the future depends on the information quality of this bead and, in general, on the algorithm's bead throwing criteria. The information quality of such a formerly last pearl is potentially particularly high if there was also a connecting measurement to other strings of pearls at this point in time.

Eine sogenannte Perlenkette enthält somit eine begrenzte Anzahl von Perlen, wobei jede Perle gegebenenfalls den Zeitstempel der Gültigkeit aber auf jeden Fall eine Kennung für die Reihenfolge der Erzeugung (für das Auffinden und Löschen von zu alten Perlen am Ende der Kette) und auf jeden Fall eine Kennung bezüglich einer vorliegenden verbindenden Messung enthält. Außerdem besitzt jede Perle der Kette eine Positionsangabe aus einer Einzelpositionsbestimmung ohne Berücksichtigung der Vergangenheit. Eine Perlenkette kann auch noch zusätzliche Informationen enthalten, die die einzelnen Perlen besser beschreiben (z.B. Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung) oder den Zusammenhang zu den zeitlichen Nachbarperlen beschreiben (z.B. zurückgelegte Wegstrecke).A so-called string of pearls thus contains a limited number of pearls, with each pearl possibly having the timestamp of validity but in any case an identifier for the order of creation (for finding and deleting pearls that are too old at the end of the chain) and in any case a Identifier relating to a present connecting measurement. In addition, each bead of the chain has a position indication from a single position determination without considering the past. A string of pearls can also contain additional information that describes the individual pearls better (e.g. speed and direction of movement) or describes the connection to the temporal neighboring pearls (e.g. distance covered).

Die Positionsangabe aus einer Einzelpositionsbestimmung enthält in der Regel auch eine Genauigkeitsangabe ihrer Bestimmung. Die Karteninformationen können neben den absoluten Werten auch Genauigkeitsangaben enthalten, so zum Beispiel die Genauigkeitsangaben zur Spurmitte und Spurbreite einer Straße.The position information from an individual position determination usually also contains an indication of the accuracy of its determination. In addition to the absolute values, the map information can also contain accuracy information, for example the accuracy information on the lane center and lane width of a road.

Beim Map-Matching Verfahren liefern nicht nur Positionen auf einer Straße, sondern auch die markanten Straßenverläufe, hier insbesondere die extreme Änderung von Verläufen, einen hohen Beitrag bei der Einpassung auf ein Straßennetz. Ein Perlwurfalgorithmus sollte somit vorteilhaft vorsehen, eine Perle an diesen Stellen zu werfen, d.h. zu erzeugen und abzuspeichern. Perlen können beispielsweise vorteilhaft geworfen werden, wenn sich die Richtung der Bewegung stark ändert, spätestens wenn eine vorgegebene Wegstrecke zurückgelegt wurde oder spätestens wenn eine Zeitdifferenz überschritten wurde, und vieles mehr. Auch kann vorteilhaft darauf geachtet werden, dass nicht zu viele Perlen geworfen werden, die in ihren Informationen zu hoch korreliert sind. Die Perlen können auch in Abhängigkeit einer bekannten Genauigkeit der Wegeinformation der digitalen Karte ermittelt und gespeichert oder gelöscht werden. So ist der Nutzen von Perlen auf einem großen Parkplatz ohne Fahrbahnstruktur geringer als auf einem Straßensystem mit häufigen Kreuzungen und vielen kleinen engen Straßen.With the map-matching method, not only positions on a street, but also the distinctive street courses, here in particular the extreme change of courses, make a high contribution to the adjustment to a road network. A bead throwing algorithm should thus advantageously provide for throwing, i.e. creating and storing, a bead at these locations. For example, pearls can be advantageously thrown when the direction of movement changes significantly, at the latest when a predetermined distance has been covered or at the latest when a time difference has been exceeded, and much more. Advantageously, it can also be ensured that not too many pearls are thrown, the information of which is too highly correlated. The beads can also be determined and stored or deleted depending on a known accuracy of the path information of the digital map. For example, the use of beads in a large parking lot with no lane structure is less than on a road system with frequent intersections and many small narrow streets.

Vorteilhaft werden zwei Perlenketten von zwei unabhängig bewegten mobilen Vorrichtungen voneinander abhängig auf die Karteninformation eingepasst. Als Beispiel sei hier eine fortlaufende Streckenmessung zwischen den zwei Vorrichtungen genannt, die zu einer Perle abgespeichert werden kann. Eine solche Zusatzmessung zwischen zwei Vorrichtungen hat dann den größten Nutzen, wenn zeitgleich zu der Zusatzmessung auch die Positionen der zwei Vorrichtungen mit Einzelpositionsbestimmungsverfahren bestimmt werden und als Perlen abgespeichert werden. Das bedeutet, dass in dem Verfahren ein Perlwurfzeitpunkt einer Vorrichtung vorteilhaft zusätzlich abhängig ist von anderen Vorrichtungen und den gemessenen geometrischen Informationen zu diesen. Vorteilhaft ist hierbei eine zeitliche Synchronisation zwischen den Vorrichtungen vorgesehen. Zu diesem Zweck können, wie oben beschrieben, beispielsweise Kennungen oder zeitlich synchronisierte Zeitgeber eingesetzt werden.Advantageously, two strings of pearls from two independently moving mobile devices are fitted to the card information as a function of one another. An example is a continuous distance measurement between the two devices that can be saved to a bead. Such an additional measurement between two devices is of the greatest benefit if the positions of the two devices are also determined with individual position determination methods at the same time as the additional measurement and are stored as beads. This means that in the method a bead throw time of a device is advantageously additionally dependent on other devices and the measured geometric information about them. Time synchronization between the devices is advantageously provided here. For this purpose, as described above, for example identifiers or time-synchronized timers can be used.

Welche und wie viele Vorrichtungen über Messungen zwischen ihnen verknüpft werden, kann vorab dadurch bestimmt werden, dass ihre jeweils letzten Positionen und Positionsgenauigkeiten abgefragt und ausgewertet werden und die potentielle Messgenauigkeit und Zusatzmessungen zwischen ihnen berücksichtigt werden, um die potentielle Genauigkeitsverbesserung durch die verknüpften Perlenketten für jede einzelne Vorrichtung vorab abschätzen zu können.Which and how many devices are linked via measurements between them can be determined in advance by querying and evaluating their last positions and position accuracies and taking into account the potential measurement accuracy and additional measurements between them in order to determine the potential To be able to estimate improvement in accuracy through the linked strings of beads for each individual device in advance.

Das erfindungsgemäße Verfahren bedingt Zusatzmessungen und vorzugsweise eine zusätzliche Zeitsynchronisation im Vergleich zu den bekannten Verfahren, aber insbesondere durch die Zusatzmessungen des aktuellen Zeitpunktes und der Berücksichtigung der Geometrie mehrerer Vorrichtungen zueinander - aktuell und in der nahen Vergangenheit - werden die einzelnen Perlenkettenlängen nur verkürzt benötigt und trotzdem sind in der Regel bessere Positionsinformationen für die aktuellen Positionen zu erwarten.The method according to the invention requires additional measurements and preferably an additional time synchronization compared to the known methods, but in particular due to the additional measurements of the current time and the consideration of the geometry of several devices to each other - currently and in the recent past - the individual pearl chain lengths are only required in shortened form and still usually better position information can be expected for the current positions.

Im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Nutzung der Zusatzmessungen zwischen mehreren mobilen Vorrichtungen flexibel in unterschiedlicher Art und Weise erfolgen. Es kann Netzausgleichung nur für den aktuellen Zeitpunkt erfolgen und deren ausgeglichene Positionsinformationen können als Perleninformation genutzt werden. Alternativ kann aber auch die Netzausgleichung über mehrere Zeitpunkte zeitgleich erfolgen, wenn die unterschiedlichen Zeitpunkte über Messungen wie zum Beispiel lineare Beschleunigungsmesser in den Vorrichtungen verbunden sind, wobei dann auch Perlenpositionen der Vergangenheit korrigiert werden können und somit bisherige Perlen korrigiert werden können.In the method according to the invention, the additional measurements can be used flexibly in different ways between a number of mobile devices. Network adjustment can be done only for the current time, and its adjusted position information can be used as bead information. Alternatively, however, the network adjustment can also be carried out simultaneously over several points in time if the different points in time are connected via measurements such as linear accelerometers in the devices, in which case bead positions of the past can then also be corrected and thus previous beads can be corrected.

Im vorliegend beschriebenen Verfahren wird insbesondere als primäres Ziel des Verfahrens nach der Durchführung des Map-Matching Verfahrens, die Position einer Vorrichtung des letzten Zeitpunktes korrigiert. Diese Positionsinformation gilt dann vorteilhaft auch für die potentielle Abspeicherung in einer Perlenkette. Da diese verbesserte Position aber nachträglich als doch falsch korrigierte erkannt werden könnte, zum Beispiel beim Start des Algorithmus mit sehr kurzen Perlenketten, wird die Position aus dem Einzelpositionsbestimmungsverfahren vorteilhaft auch immer für diesen Zeitpunkt aufgehoben und auch in der Perle abgespeichert.In the method described here, the position of a device at the last point in time is corrected, in particular as the primary goal of the method after the implementation of the map matching method. This position information then advantageously also applies to the potential storage in a string of pearls. However, since this improved position could subsequently be recognized as incorrectly corrected, for example when starting the algorithm with very short strings of pearls, the position from the individual position determination method is advantageously always kept for this point in time and also stored in the pearl.

Als mobile positionierfähige Vorrichtung sei als Beispiel auch ein Smartphone genannt, dass in einer festen Einrichtung fest mit einem PKW verbunden ist, der sich beispielsweise in einer Stadt bewegt.A smartphone that is permanently connected in a fixed facility to a car that is moving in a city, for example, can also be mentioned as an example of a mobile positioning-capable device.

Je schlechter eine Einzelpositionsbestimmung ohne Perlwurf- und ohne Map-Matching ist, umso vorteilhafter kann das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden.The worse an individual position determination is without bead throw and without map matching, the more advantageously the method according to the invention can be used.

Insbesondere im Indoor Bereich und der Anwendung der Positionsbestimmung eines Fußgängers mit einem Smartphone kann über die vorgegebenen nur möglichen Bewegungsmuster und/oder der Erkennung eines sehr nahen anderen Fußgängers, mittels Distanzmessung über Signalstärkemessung oder auch mittels NFC bei einer annähernd berührenden Distanz von unter etwa 4 cm, der das gleiche erfindungsgemäße Verfahren nutzt, eine wesentliche Verbesserung der Positionsbestimmungsgenauigkeit ermöglicht werden. Insbesondere im Indoor Bereich sollte jede Perle vorteilhaft außer der aktuellen Position ebenfalls einen Indikator besitzen, ob diese Perle auf einem Kartenweg geworfen wurde, d.h. beispielsweise nicht auf einer Großraumbürofläche liegt, da streng genommen nur die Perlen des Kartenweges im Map-Matching berücksichtigt werden. Im weiteren Sinne können aber auch Zwangspunkte wie ein Durchlasstor mit NFC-Kontakt als singulärer Kartenweg genutzt werden.Especially indoors and when using a smartphone to determine the position of a pedestrian, the only possible movement patterns and/or the detection of another pedestrian that is very close by, by means of distance measurement via signal strength measurement or also by means of NFC at an approximate touching distance of less than about 4 cm , which uses the same method according to the invention, a significant improvement in the position determination accuracy can be made possible. Especially in the indoor area, each bead should advantageously have an indicator in addition to the current position as well as an indicator as to whether this bead was thrown on a map path, i.e. not on an open-plan office area, for example, since strictly speaking only the beads on the map path are taken into account in map matching. In a broader sense, however, compulsory points such as a passage gate with NFC contact can also be used as a singular map path.

Eine Perlenkette besteht aus „geworfenen“ Perlen des Perlwurfalgorithmus. Jede Perle besteht aus ausgewählten Positionen, die zu verschiedenen Zeiten bestimmt wurden. Die Zeitpunkte sind der aktuelle letzte Zeitpunkt sowie vorherige Zeitpunkte, die aufgrund von vorgegebenen Kriterien bestimmt werden, wie z.B. maximale Zeitdauer zur vorherigen Perle, maximale Strecke zur vorherigen Perle, Richtungsänderung, oder ähnliches, wobei als maximale Strecke in der Regel die bewegte Strecke oder die kürzeste 3-D-Strecke verwendet wird. Diese Perlenketten können auf vorgegebene Wegekarten so eingepasst werden, dass jede Perle genau genug auf einem Weg liegt, wodurch die Bestimmungsgenauigkeit der aktuellen Position geprüft wird und verbessert werden kann.A pearl necklace consists of “thrown” pearls of the pearl throwing algorithm. Each bead consists of selected positions determined at different times. The points in time are the current last point in time and previous points in time, which are determined on the basis of specified criteria, such as maximum time to the previous bead, maximum distance to the previous bead, change of direction, or the like, with the maximum distance usually being the moved distance or the shortest 3D route is used. These strings of pearls can be fitted to given path maps in such a way that each pearl lies precisely enough on a path, whereby the determination accuracy of the current position can be checked and improved.

Ist eine Perle nicht auf einem Weg geworfen worden, so kann dieses nur durch sukzessives Ausschließen von Perlen im Map-Matching aufgedeckt werden, was aber den Berechnungsaufwand erhöht und die Bestimmungsgenauigkeit aufgrund der Verkürzung der Einpassinformation verringert. If a bead has not been thrown on a path, this can only be uncovered by successively excluding beads in map matching, which, however, increases the calculation effort and reduces the determination accuracy due to the shortening of the fitting information.

Es ist deswegen besser, eine Perle nur dann zu werfen, d.h. in die Perlenkette aufzunehmen, wenn nach einem Map-Matching entschieden wird, dass die Perle genau genug auf einem bekannten Weg liegt. Letzteres ist insbesondere Indoor mit vielen offenen begehbaren Räumen ohne klare Wege im Bereich von Großraumbüros oder Hallen zwischen nicht verlassbaren Wegen wie Übergängen zwischen zwei Gebäuden sehr hilfreich.It is therefore better to throw a bead, i.e. include it in the bead chain, only if, after map matching, it is decided that the bead lies accurately enough on a known path. The latter is particularly helpful indoors with many open, walk-in rooms without clear paths in the area of open-plan offices or halls between non-avoidable paths such as transitions between two buildings.

Claims

Method for determining the position of a mobile device, comprising the steps: - providing a digital map of a predetermined road network, - determining and storing first position information of the mobile device at a plurality of consecutive first determination times, - providing at least one second item of position information of at least one further mobile device, - determining at least one third item of position information of the mobile device relative to the at least one further mobile device at at least one third determination time, and - redetermining a first position information of the mobile device determined at one of the first determination times , comprising a comparison of the first, second and third position information with the digital map.

procedure after claim 1 , wherein the second position information is determined and stored by the at least one additional mobile device at respective second determination times, and wherein the stored second position information is transmitted from the at least one additional mobile device to the mobile device, and wherein at least a first, a second and a third determination time are essentially identical.

procedure after claim 2 , wherein the essentially identical first, second and third determination times are linked to one another via a common identifier.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the first and second position information each comprise position coordinates within a predetermined coordinate system and an associated accuracy.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the third position information comprises distance information between the mobile device and the at least one other mobile device and an associated accuracy.

Method according to one of the preceding claims, wherein the mobile device and the at least one other mobile device are synchronized in time, the at least one piece of second position information is assigned a second determination time, at least a first, a second and a third determination time are essentially identical, the second position information is determined and stored by the at least one other mobile device at the second determination times, and wherein the stored second position information is transmitted with information about the associated determination times from the at least one other mobile device to the mobile device.

Method according to one of the preceding claims, wherein the comparison for redetermining the first position information of the mobile device determined at one of the first determination times comprises carrying out an adjustment calculation.

Method according to one of the preceding claims, wherein the first determination times follow one another cyclically at predetermined time intervals.

Method according to one of the preceding claims, in which the first determination times are selected as a function of predetermined conditions relating to the road network.

Method according to one of the preceding claims, wherein at least one first determination time is determined depending on whether position information extrapolated from at least one item of first position information determined at an earlier first determination time satisfies a predetermined condition with regard to the predetermined route network.

Method according to one of the preceding claims, wherein at least one first, second or third item of position information is determined by communication, in particular by near-field communication, with a stationary communication device.

Method according to one of the preceding claims, wherein the digital map provided is a map of a road network or a map of a building-internal network of routes.

Mobile device, in particular designed to carry out a method according to one of Claims 1 until 12 , comprising a memory with a digital map of a predetermined route network stored therein, a first position determination device which is designed to determine and store first position information of the mobile device at predetermined first determination times, a communication device which is designed to receive at least one second piece of position information to receive at least one further mobile device, a second position determination device, which is designed to determine at least one piece of third position information of the mobile device relative to the at least one further mobile device at predetermined points in time, and an evaluation unit, which is designed to the first determination points in time to determine new position information of the mobile device, wherein the Redetermination includes a comparison of the first, second and third position information with the digital map.