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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur präzisen Ortsbestimmung eines Kraftfahrzeuges.
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Derzeit werden fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS – Advanced Driver Assistance Systems) in Kraftfahrzeugen immer populärer. Eine Herausforderung ist es dabei, solche ADAS-Systeme für das autonome Fahren einzusetzen, da dabei weit höhere Anforderungen an die funktionale Sicherheit sowie an Fehlerraten gestellt werden. Solche Systeme erfordern nicht mehr das ständige eingreifbereite Überwachen durch den Fahrer des Kraftfahrzeuges und müssen daher alle möglicherweise auftretenden Situationen selbst beherrschen können. Solche Systeme bestehen aus einer Vielzahl an Software-Komponenten, welche jeweils unterschiedliche Aufgaben haben. Eine dieser Aufgaben besteht darin, ein Kraftfahrzeug präzise innerhalb einer Navigationskarte lokalisieren zu können, damit andere Komponenten einen gewünschten Ort sicher erreichen können. Dies ist insbesondere daher kritisch, da die in autonomen Kraftfahrzeugen verbauten Sensoren limitierte Erfassungsreichweiten aufweisen. Beispielsweise können die Erfassungsdaten einer Videokamera meist lediglich für eine Vorausschau von 60–70m genutzt werden.
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Kartendaten werden im Automobilbereich bereits weitläufig eingesetzt und gewinnen zunehmend an Bedeutung. Neben der klassischen Anwendung in Navigationssystemen sind vor allem hochgenaue Karten eine Grundvoraussetzung hochautomatisierten und autonomen Fahrens. Die digitalen Karten bilden dabei die Grundlage zur präzisen Bestimmung der aktuellen Position des Fahrzeuges. Beim Anwendungsbeispiel der hochgenauen Positionsbestimmung werden beispielsweise Ausgehend von der aktuellen Position Kartenausschnitte verarbeitet. Aufgrund der Dimension der Karten von oftmals mehreren hundert Metern bei gleichzeitig hoher Auflösung des Kartenmaterials ist die speicher- und zeiteffiziente Verwaltung der Daten im Arbeitsspeicher (RAM) eine kritische Voraussetzung für die praktische Anwendung im Automobilbereich.
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Dies liegt daran, dass die im Automobilbereich eingesetzten Embedded Systeme in der Regel über einen stark reduzierten Arbeitsspeicher gegenüber Desktop-Systemen verfügen. Die Größe des RAM-Speichers kann dabei häufig lediglich wenige hundert Kilobyte betragen.
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Ferner werden, abhängig von den Randbedingungen und der Größe der Karte, nicht selten mehrere Millionen Zugriffe auf die Kartendaten pro Sekunde benötigt, da Algorithmen zur Positionsbestimmung die Kartendaten hochfrequentiert abfragen können, um eine möglichst genaue und zeitnahe Bestimmung der aktuellen Position zu ermöglichen. Hinzu kommt, dass sich das Fahrzeug in der Regel in Bewegung befindet, wodurch eine möglichst hohe Aktualisierungsrate unabdingbar sein kann, um ein hochautonomes oder automatisiertes Fahren zu ermöglichen.
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Neben der Bereitstellung der Daten ist auch die Generierung der zu verwaltenden Datenstruktur ein wesentlicher Faktor, da die Kartenausschnitte oftmals nur für eine gewisse Zeit gültig sind. Sobald sich das Fahrzeug am Rande eines Kartenausschnitts befindet muss ein neuer Kartenausschnitt zeitnah zur Verfügung gestellt werden.
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Ferner erfordern die meisten Anwendungsfälle, dass die Kartendaten, abgesehen von einer Diskretisierung, weitestgehend verlustfrei der jeweiligen Applikation zur Verfügung gestellt werden können.
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Es existieren zwar Ansätze die Kartendaten vorzuhalten, jedoch ist kein Ansatz bekannt, welcher alle oben genannten Kriterien in Kombination bedient.
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Dabei existieren verschiedene Ansätze die räumlichen Daten / Kartendaten im Arbeitsspeicher oder auch auf einem persistenten Speichermedium vorzuhalten. Diese Datenstrukturen bedienen jedoch nicht zeitgleich die oben genannten Kriterien hinsichtlich der Speicher- und Zeiteffizienz. Sofern die Daten als Vektoren vorliegen, kann eine effiziente Speicherung einfach erzielt werden. Problematisch ist jedoch, dass Abfragen diskreter Punkte anhand der Vektordaten mit einem erheblichen Rechenaufwand verbunden sind.
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Rasterbasierte Ansätze hingegen, bringen schnelle Zugriffszeiten, jedoch auch einen sehr hohen Speicherverbrauch mit sich.
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Reine Kompressionsverfahren zeichnen sich durch eine starke Reduktion des Speicherverbrauchs aus, bieten jedoch keinen wahlfreien Zugriff auf die Daten. Daraus folgt eine signifikante Erhöhung der Zugriffszeit, da die komprimierten Daten zunächst entpackt werden müssen. Algorithmen zur Bildkompression entpacken daher sämtliche Daten vor der Verwendung, was zur Folge hat, dass sich die Daten in voller Größe im Arbeitsspeicher befinden. Dies macht die vorangegangene Kompression zur Laufzeit hinfällig.
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Verlustbehaftete Komprimierungen sind oftmals ein Kompromiss zwischen Speicherverbrauch und Zugriffszeit, bringen jedoch einen teils erheblichen Informationsverlust mit sich.
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Diese Ansätze sind im Allgemeinen somit nicht für den Einsatz in zeitkritischen Embedded-Systemen und der Verarbeitung von großen Datenmengen ausgelegt.
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Daher wäre es wünschenswert eine Möglichkeit bereitzustellen, welche es ermöglichen kann, eine präzise Positionsbestimmung eine Kraftfahrzeuges während der Fahrt vornehmen zu können.
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Es ist Ziel der Erfindung eine Möglichkeit vorzuschlagen, welche zumindest einen Teil der im Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet oder zumindest vermindert.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, mittels eines Verfahrens gemäß dem Hauptanspruch, sowie mittels eines Systems gemäß einem nebengeordneten Anspruch.
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Der Gegenstand des Hauptanspruches betrifft dabei ein Verfahren zur präzisen Ortsbestimmung eines Kraftfahrzeuges. Das Verfahren weist dabei auf: Empfangen einer aktuellen Fahrzeugposition des Kraftfahrzeuges, wobei die aktuelle Fahrzeugposition auf Empfangsdaten eines globalen Positionsermittlungssystems basiert. Empfangen von Umgebungsinformationen, wobei die Umgebungsinformationen auf Sensorinformationen von Sensoren des Kraftfahrzeuges basieren und indikativ für eine aktuelle Umgebung des Kraftfahrzeuges sind. Bereitstellen einer Navigationskarte, als eine präzise aktuelle Navigationskarte, aus einer Vielzahl an präzisen Navigationskarten, basierend auf der aktuellen Fahrzeugposition, wobei die Navigationskarte die aktuelle Fahrzeugposition aufweist. Ermitteln der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte, basierend auf den Empfangsdaten des globalen Positionsermittlungssystems. Abgleichen der Umgebungsinformationen mit einer Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte, derart, dass eine bestmögliche Überlagerung der Umgebungsinformationen mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte erfolgt. Und ermitteln einer präzisen aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte, basierend auf der bestmöglichen Überlagerung der Umgebungsinformationen mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte. Dabei erfolgt die Durchführung des Verfahrens in Echtzeit.
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Die Verfahrensschritte können dabei automatisiert ausgeführt werden.
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Eine präzise Ortsbestimmung im Sinne der Erfindung meint dabei eine Bestimmung der räumlichen Position eines Kraftfahrzeuges mit einer Genauigkeit, die wesentlich höher ist, als dies mit gängigen satellitengestützten Positionsbestimmungssystemen wie beispielsweise GPS, GLONASS, Galileo und Beidou derzeit möglich ist. Insbesondere meint eine präzise Ortsbestimmung die räumliche Bestimmung der Position des Kraftfahrzeuges mit einer Genauigkeit, die es ermöglicht, eine sichere autonome Fahrt entlang einer Straße zu ermöglichen, basierend auf dem präzise bestimmten Ort innerhalb einer präzisen Navigationskarte.
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Eine aktuelle Fahrzeugposition im Sinne der Erfindung meint dabei eine räumliche Position des Kraftfahrzeuges, wie sie mittels GPS ermittelbar ist.
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Umgebungsinformationen im Sinne der Erfindung meint dabei Informationen, die mittels fahrzeugeigener Sensoren ermittelt werden und zur Beschreibung der Umgebung des Fahrzeuges dienen.
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Sensorinformationen im Sinne der Erfindung meint dabei Informationen/Daten, die mittels fahrzeugeigener Sensoren ermittelt werden. Solche Sensoren können insbesondere auch bildgebende Sensoren sein, deren Informationen mittels geeigneter Computervisualistik und Mustererkennung die erfasste Fahrzeugumgebung auswerten und auf markante Informationen hin untersuchen. Solche markanten Informationen können beispielsweise Verkehrszeichen, Fahrbahnmarkierungen und auch weitere Fahrbahninformationen sein, wie beispielsweise die Information auf einem Kilometerstein, eine Straßenidentifikation, wie beispielsweise „Martinstraße‘‘, „B31‘‘ und dergleichen.
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Ein Sensor im Sinne der Erfindung kann dabei eine Vorrichtung und/oder ein System sein, dazu eingerichtet, um eine Fahrbahn unter und/oder vor dem Fahrzeug zu erfassen beziehungsweise zu scannen und/oder Fahrbahnmarkierungen, Fahrbahnrandmarkierungen, Fahrbahnbeschilderungen und dergleichen zu erfassen beziehungsweise zu scannen. Dies kann in Form von Radar-, Lidar-, Ultraschall-, Infrarotsensoren, Laserscannern und dergleichen und/oder optischen Sensoren, wie beispielsweise Videokameras erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das sensorische Scannen, also das Aufnehmen beziehungsweise das Abtasten der Fahrbahn beziehungsweise der Fahrbahnumgebung beziehungsweise von Teilen dieser Umgebung in einem Bereich vor dem scannenden Fahrzeug.
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Eine aktuelle Umgebung im Sinne der Erfindung meint dabei eine momentan, also aktuell, erfasste Umgebung des Kraftfahrzeuges.
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Eine präzise aktuelle Navigationskarte im Sinne der Erfindung meint dabei eine elektronische Karte, für eine Kraftfahrzeugnavigation, die eine Präzision im Bereich von 1m aufweist, vorzugsweise im Bereich von 50cm, besonders bevorzugt im Bereich von 20cm, insbesondere im Bereich von bis 10cm. Ferner weist solch eine präzise Navigationskarte Fahrbahnmarkierungen auf, sowie weitere besondere Identifikationsmerkmale, um mittels einer Umgebungsinformation präzise auf die Position in der Karte schließen zu können. Beispielsweise können solche besonderen Identifikationsmerkmale Straßenidentifikationsinformationen, Gebäudeinformationen, Straßenverkehrszeichen und weitere Informationen sein, die das statische Umfeld um, in der Navigationskarte enthaltene, Straßen wiedergeben, so dass eine präzise Lokalisation eines Kraftfahrzeuges, mittels dessen erfasster Umgebungsinformationen, in der Navigationskarte ermöglicht werden kann.
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Eine bestmögliche Überlagerung der Umgebungsinformationen mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte im Sinne der Erfindung meint diejenige Überlagerung, die sich aufgrund eines Abgleichens der Umgebungsinformation des Kraftfahrzeuges mit der Karteninformation ergibt, bei der die Abweichungen zur Kartenumgebung an der aktuellen Fahrzeugposition am geringsten ist. Beispielsweise kann diese Abweichung mit einem Solver minimiert werden. Auch kann ein Ergebnis einer Minimierung von Fehlerquadraten als geringstmögliche Abweichung und somit als bestmögliche Überlagerung angesehen werden.
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Dabei kann eine einmal bekannte präzise Position des Kraftfahrzeuges mittels fahrzeugeigener Sensorik weiter nachgehalten werden, so dass der Umgebungsinformationsabgleich mit der Navigationskarte äußerst schnell durchgeführt werden kann.
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Beispielsweise können zu der präzise bekannten letzten Fahrzeugposition die Informationen der aktuellen Fahrgeschwindigkeit und des Einschlagwinkels der Räder mit berücksichtigt werden, wodurch das Abgleichen der Umgebungsinformationen mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte mit einem wesentlich geringeren Kartenausschnitt auskommt und damit wesentlich beschleunigt sein kann.
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Eine präzise aktuelle Fahrzeugposition im Sinne der Erfindung meint dabei eine entsprechende genaue Lokalisation des Kraftfahrzeuges in der präzisen aktuellen Navigationskarte, derart, dass basierend auf dieser Lokalisation, eine sichere autonome Kraftfahrzeugnavigation ermöglicht werden kann.
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Echtzeit im Sinne der Erfindung meint dabei eine Verarbeitungsdauer von weniger als 1/15 Sekunde, bei einer Ortsungenauigkeit von 1m, für Fahrgeschwindigkeiten bis etwa 55km/h und eine Verarbeitungsgeschwindigkeit von maximal etwa 1/40 Sekunde, bei einer Ortsungenauigkeit von 1m, für Fahrgeschwindigkeiten von etwa 130km/h.
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Anhaltswerte für die maximale Verarbeitungsdauer des Verfahrens für unterschiedliche maximale Fahrgeschwindigkeiten bietet die nachfolgende Übersicht:
1/80s, für max. 1m Ortsungenauigkeit bei max. 288km/h
1/60s für max. 1m Ortsungenauigkeit bei max. 216km/h
1/50s für max. 1m Ortsungenauigkeit bei max. 180km/h
1/40s für max. 1m Ortsungenauigkeit bei max. 144km/h
1/15s für max. 1m Ortsungenauigkeit bei max. 054km/h
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Diese Verarbeitungsgeschwindigkeit kann bei Initialisierung der präzisen Position des Kraftfahrzeuges zu Fahrbeginn wesentlich langsamer ausfallen. Während einer Fahrt hingegen kann das Verfahren äußerst schnell durchlaufen werden, da die Navigationskarte beziehungsweise wesentliche Teile der Navigationskarte bereits bekannt und in einer Art und Weise verarbeitet sind, dass ein hochfrequenter Zugriff auf die Navigationskarte ermöglicht werden kann. Somit wird die präzise Positionsbestimmung des Kraftfahrzeuges nicht mehr vollständig erfolgen müssen, sondern lediglich als eine Art der Inkrementierung, da der Prozess des Fahrens ein stetiger Prozess ist, und die zuvor bekannte Position die präzise Positionsbestimmung maßgeblich vereinfacht. Somit kann die zuvor bekannte präzise Position des Kraftfahrzeuges, nach einer Initialen präzisen Positionsbestimmung des Kraftfahrzeuges, zur präzisen Positionsbestimmung mittels Abgleichens der Umgebungsinformation des Kraftfahrzeuges mit der Karteninformation, herangezogen werden.
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Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass eine hochgenaue Karte für eine Kraftfahrzeugnavigation, verwendet werden kann, um eine präzise aktuelle Positionsbestimmung des Kraftfahrzeuges, speicher- und zeiteffizient, verfügbar zu machen.
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Somit kann trotz einer Limitierung des Reichweite der verfügbaren Sensorinformationen eines Kraftfahrzeuges, mittels einer hochgenauen Navigationskarte, die für einen hochfrequenten Zugriff aufbereitet ist, ein sicheres autonomes Fahren ermöglicht werden. Solch eine Navigationskarte kann dabei eine Vorausschau von mehreren Kilometer ermöglichen, um damit trotz Reichweitenlimitierung brauchbarer Sensorinformationen des Kraftfahrzeuges, eine sichere autonome Fahrt des Kraftfahrzeuges ermöglichen zu können.
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Der Gegenstand eines nebengeordneten Anspruches betrifft dabei ein Verfahren für eine präzise automatisierte Fahrzeugsteuerung eines Kraftfahrzeuges. Das Verfahren weist dabei auf: Bereitstellen einer Navigationskarte, als eine präzise aktuelle Navigationskarte. Bereitstellen einer präzisen aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte, gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Ansteuern mindestens eines Aktors des Kraftfahrzeuges, basierend auf einem vordefinierten Fahrziel, der Navigationskarte und der präzisen aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte, wobei der mindestens eine Aktor dazu eingerichtet ist, zumindest Teile eines Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges anzusteuern.
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Ein Aktor im Sinne der Erfindung meint dabei eine fahrrelevante Komponente, wie beispielsweise einen Stellregler für ein Rad eines Kraftfahrzeuges, einen Beschleunigungsstellregler, einen Blinkauslöser und dergleichen.
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Ein Ansteuern des Aktors im Sinne der Erfindung meint dabei eine Ansteuerung, die eine signaltechnische Anweisung an einen Aktor einer fahrrelevanten Komponente des Kraftfahrzeuges zur Folge hat. Solch eine Ansteuerung kann dabei beispielsweise mittels einer elektrischen Spannung oder auch mittels eines elektrischen Stroms erfolgen. Beispielsweise kann solch eine Ansteuerung eine Spannungsgabe oder eine Stromgabe für eine Radauslenkungsvorrichtung eines Vorderrades sein, wobei beispielsweise die Höhe der Spannung oder des Stromes angibt, wie stark das Vorderrad ausgelenkt werden soll aus seiner Mittenstellung.
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Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass eine hochgenaue und sichere autonome Kraftfahrzeugsteuerung zur Fahrzeugfortbewegung bereitgestellt werden kann.
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Der Gegenstand eines weiteren nebengeordneten Anspruches betrifft dabei eine Vorrichtung zur präzisen Ortsbestimmung eines Kraftfahrzeuges. Die Vorrichtung weist dabei auf: Ein erstes Empfangsmittel, zum Empfangen einer aktuellen Fahrzeugposition des Kraftfahrzeuges, wobei die aktuelle Fahrzeugposition auf Empfangsdaten eines globalen Positionsermittlungssystems basiert. Ein zweites Empfangsmittel, zum Empfangen von Umgebungsinformationen, wobei die Umgebungsinformationen auf Sensorinformationen von Sensoren des Kraftfahrzeuges basieren und indikativ für eine aktuelle Umgebung des Kraftfahrzeuges sind. Ein drittes Empfangsmittel, zum Empfangen einer Navigationskarte, als eine präzise aktuelle Navigationskarte, wobei die Navigationskarte die aktuelle Fahrzeugposition aufweist. Ein erstes Ermittlungsmittel, zum Ermitteln der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte, basierend auf den Empfangsdaten des globalen Positionsermittlungssystems. Ein Abgleichungsmittel, zum Abgleichen der Umgebungsinformationen mit einer Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte, derart, dass eine bestmögliche Überlagerung der Umgebungsinformationen mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte erfolgt. Und ein zweites Ermittlungsmittel, zum Ermitteln einer präzisen aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte, basierend auf der bestmöglichen Überlagerung der Umgebungsinformationen mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte. Und dabei ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, die präzise aktuelle Fahrzeugposition in der Navigationskarte in Echtzeit zu ermitteln und ein Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
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Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass eine hochgenaue Karte für eine Kraftfahrzeugnavigation, verwendet werden kann, um eine präzise aktuelle Positionsbestimmung des Kraftfahrzeuges, speicher- und zeiteffizient, verfügbar zu machen.
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Somit kann trotz einer Limitierung des Reichweite der verfügbaren Sensorinformationen eines Kraftfahrzeuges, mittels einer hochgenauen Navigationskarte, die für einen hochfrequenten Zugriff aufbereitet ist, ein sicheres autonomes Fahren ermöglicht werden. Solch eine Navigationskarte kann dabei eine Vorausschau von mehreren Kilometer ermöglichen, um damit trotz Reichweitenlimitierung brauchbarer Sensorinformationen des Kraftfahrzeuges, eine sichere autonome Fahrt des Kraftfahrzeuges ermöglichen zu können.
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Der Gegenstand eines weiteren nebengeordneten Anspruches betrifft dabei ein System zur präzisen automatisierten Fahrzeugsteuerung eines Kraftfahrzeuges.
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Das System weist dabei auf: Eine Navigationsdatenvorrichtung, eine Navigationsdatenkonvertierungsvorrichtung, eine erfindungsgemäße Ortsbestimmungsvorrichtung und eine automatisierte Fahrzeugsteuerungsvorrichtung. Dabei weist die Navigationsdatenvorrichtung präzise Navigationskarten auf. Die Navigationsdatenvorrichtung ist dazu eingerichtet, eine Navigationskarte, als eine präzise aktuelle Navigationskarte, aus einer Vielzahl an präzisen Navigationskarten bereitzustellen, basierend auf einer Positionsangabe. Dabei weist die Navigationskarte die Positionsangabe auf. Die Navigationsdatenkonvertierungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, eine effiziente Indizierung räumlicher Positionsdaten der Navigationskarte vorzunehmen. Und dabei weist die Navigationsdatenkonvertierungsvorrichtung auf: Ein Übermittlungsmittel, zur Übermittlung einer Positionsangabe an die Navigationsdatenvorrichtung, wobei die Positionsangabe eine Fahrzeugposition des Kraftfahrzeuges aufweist. Ein Empfangsmittel, zum Empfangen der Navigationskarte. Ein Generierungsmittel, zum Generieren einer spatialen Datenstruktur, basierend auf einer Transformation räumlicher Positionsdaten der Navigationskarte, wobei die generierte spatiale Datenstruktur für einen hochfrequentierten Zugriff geeignet ist. Ein Bereitstellungsmittel, zum Bereitstellen der spatialen Datenstruktur. Die Ortsbestimmungsvorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, die Navigationskarte von der Navigationsdatenkonvertierungsvorrichtung als spatiale Datenstruktur für einen hochfrequentierten Zugriff zu empfangen und eine präzise aktuelle Fahrzeugposition in der Navigationskarte bereitzustellen. Und die automatisierte Fahrzeugsteuerungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, Aktoren des Kraftfahrzeuges anzusteuern, basierend auf einem vordefinierten Fahrziel, der Navigationskarte und der präzisen aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte. Dabei sind die Aktoren dazu eingerichtet, zumindest Teile eines Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges anzusteuern.
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Eine spatiale Datenstruktur im Sinne der Erfindung kann dabei eine Struktur sein, wie sie zur Organisation räumlicher Daten im Bereich der Computergrafik verwendet wird. Häufig werden solche Strukturen für mindestens zweidimensionale Raumdaten verwendet.
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Ein hochfrequentierter Zugriff im Sinne der Erfindung, kann dabei mindestens einhunderttausend Zugriffe pro Sekunde meinen, vorzugsweise mindestens eine Million Zugriffe pro Sekunde, besonders bevorzugt mindestens zehn Millionen Zugriffe pro Sekunde.
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Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass ein System bereitgestellt werden kann, um mittels einer für eine speicher- und zeiteffiziente Positionsbestimmung aufbereiteten Karte für eine Kraftfahrzeugnavigation, eine hochgenaue Positionsbestimmung eines Kraftfahrzeuges zu ermöglichen und somit eine präzise sichere autonome Fahrzeugsteuerung des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen.
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Der Gegenstand eines weiteren nebengeordneten Anspruches betrifft dabei ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen optischen, schalltechnischen und/oder funktechnischen Sensor, ein erfindungsgemäßes System.
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Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden kann, welches dazu eingerichtet ist, mittels einer für eine speicher- und zeiteffiziente Positionsbestimmung aufbereiteten Karte für eine Kraftfahrzeugnavigation, eine hochgenaue Positionsbestimmung des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen.
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Der Gegenstand eines weiteren nebengeordneten Anspruches betrifft dabei ein Computerprogrammprodukt für eine erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung und/oder das Kraftfahrzeug nach irgendeinem entsprechendem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass das Verfahren besonders effizient automatisiert ausgeführt werden kann.
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Der Gegenstand eines weiteren nebengeordneten Anspruches betrifft dabei einen Datenträger aufweisend ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt.
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Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass das Verfahren besonders effizient auf die das Verfahren ausführenden Vorrichtungen, Systeme und/oder Kraftfahrzeuge verteilt beziehungsweise vorgehalten werden kann.
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Bevor nachfolgend Ausgestaltungen der Erfindung eingehender beschrieben werden, ist zunächst festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Komponenten oder die beschriebenen Verfahrensschritte beschränkt ist. Weiterhin stellt auch die verwendete Terminologie keine Einschränkung dar, sondern hat lediglich beispielhaften Charakter. Soweit in der Beschreibung und den Ansprüchen der Singular verwendet wird ist dabei jeweils der Plural mit umfasst, soweit der Kontext dies nicht explizit ausschließt. Etwaige Verfahrensschritte können, soweit der Kontext dies nicht explizit ausschließt, automatisiert ausgeführt werden. Entsprechende Verfahrensabschnitte können zu entsprechenden Vorrichtungseigenschaften führen und umgekehrt, so dass, sofern der Kontext dies nicht explizit ausschließt, ein Wechsel eines Verfahrensmerkmales in ein Vorrichtungsmerkmal ermöglicht wird und umgekehrt.
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Nachfolgend werden weitere exemplarische Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
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Entsprechend einer ersten exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf, dass für das Abgleichen der Umgebungsinformationen mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte, nachfolgende Informationen der Umgebungsinformationen, welche auf Sensorinformationen von Sensoren des Kraftfahrzeuges basieren, zur Überlagerung der Umgebungsinformationen mit der Kartenumgebung verwendet werden: Eine Straßennameninformation der aktuell vom Kraftfahrzeug befahrenen Straße. Eine Straßenpositionsinformation, wobei die Straßenpositionsinformation indikativ ist, für eine aktuelle Distanz der aktuellen Umgebung des Fahrzeuges zu einem Anfang und/oder Ende der aktuell vom Kraftfahrzeug befahrenen Straße. Eine Verkehrszeicheninformation. Und eine Straßenmarkierungsinformation, wobei die Straßenmarkierungsinformation indikativ ist, für eine Fahrspur auf der sich das Kraftfahrzeug befindet.
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Ferner kann eine zuvor bekannte präzise Position des Kraftfahrzeuges, nach einer Initialen präzisen Positionsbestimmung des Kraftfahrzeuges, zur präzisen Positionsbestimmung mittels Abgleichens der Umgebungsinformation des Kraftfahrzeuges mit der Karteninformation, herangezogen werden.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die aktuelle Fahrzeugposition während der Fahrzeugnutzung aktuell und äußerst präzise in der Navigationskarte bestimmt werden kann.
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Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf, dass die bestmögliche Überlagerung der Umgebungsinformationen mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte basierend auf einem iterativen Überlagern der Informationen der Umgebungsinformationen mit der Kartenumgebung erfolgt.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die aktuelle Fahrzeugposition während der Fahrzeugnutzung noch schneller präzise in der Navigationskarte bestimmt werden kann.
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Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf, dass die bestmögliche Überlagerung der Umgebungsinformationen mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte basierend auf einem wahrscheinlichkeitsorientierten Ähnlichkeitsverfahren, vorzugsweise einem gaußverteilungsorientierten Ähnlichkeitsverfahren, erfolgt.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die aktuelle Fahrzeugposition während der Fahrzeugnutzung noch schneller präzise in der Navigationskarte bestimmt werden kann.
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Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf, dass die präzise aktuelle Fahrzeugposition eine erste Ungenauigkeit, in einer longitudinalen Richtung, von nicht wesentlich mehr als 3m aufweist, vorzugsweise nicht wesentlich mehr als 1m aufweist, besonders bevorzugt maximal 1m aufweist. Ferner weist die präzise aktuelle Fahrzeugposition eine zweite Ungenauigkeit auf, in einer lateralen Richtung, von nicht wesentlich mehr als 30cm, vorzugsweise nicht wesentlich mehr als 20cm, besonders bevorzugt nicht wesentlich mehr als 10cm. Dabei entspricht die longitudinale Richtung einer Richtung einer größten Länge des Kraftfahrzeuges, wohingegen die laterale Richtung einer Richtung einer Räderachse des Kraftfahrzeuges entspricht. Und die longitudinale Richtung und die laterale Richtung sind orthogonal zueinander angeordnet.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass eine Kartenungenauigkeit und insbesondere auch eine Ungenauigkeit einer Kraftfahrzeugsensorik für die Positionsbestimmung des Kraftfahrzeuges berücksichtigt werden kann.
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Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf, dass die Sensorinformationen von Sensoren des Kraftfahrzeuges auf Echtzeitinformationen einer fahrzeugeigenen Videokamera, Radarkamera und/oder Lidarkamera basieren.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die Positionsungenauigkeit bei einer präzisen Navigationskarte im Wesentlichen von den Toleranzen und Erkennungsfehlern der fahrzeugeigenen Sensorik bestimmt wird.
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Ein weiterer Vorteil der Ausgestaltung ist es, dass die Sensorinformationen komplexe Umgebungsinformationen in Echtzeit bereitstellen können, so dass eine sichere autonome Fahrgeschwindigkeit wesentlich von den Toleranzen der fahrzeugeigenen Sensoren abhängig sein kann.
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Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf, dass die Navigationskarte eine Fläche von mindestens 1km·1km aufweist, vorzugsweise eine Fläche von mindestens 5km·5km, besonders bevorzugt eine Fläche von mindestens 6km·6km.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass eine ausreichend hohe Vorausschau für die autonome Fahrt mittels der präzisen Navigationskarte auch bei höheren Geschwindigkeiten ermöglicht werden kann.
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Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf, dass die Navigationskarte eine Zugriffsgeschwindigkeit auf eine Positionsinformationsabfrage aufweist, die geringer ist als 10μs, vorzugsweise geringer ist als 5μs, besonders bevorzugt etwa 1μs beträgt.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass ein hochfrequenter Zugriff auf die Navigationskarte ermöglicht werden kann.
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Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das Verfahren, trotz einer recht hohen Kartengröße besonders schnell ausgeführt werden kann.
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Entsprechend einer ersten exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren für eine präzise automatisierte Fahrzeugsteuerung eines Kraftfahrzeuges ferner auf, dass der mindestens eine Aktor des Kraftfahrzeuges einen Aktor aus einer Aktorengruppe aufweist. Dabei weist die Aktorengruppe auf: Einen Lenkungsaktor, einen Radaktor, einen Bremsaktor, einen Antriebsaktor und einen elektrischen Energieaktor.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass eine noch umfangreichere autonome Fahrt realisiert werden kann.
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Die Erfindung erlaubt es somit, präzise Positionsbestimmungen von Kraftfahrzeugen Anhand von Navigationskarten zeit- und speichereffizient vorzunehmen.
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Dies kann beispielsweise erfolgen, indem zunächst Kartendaten als spatiale Datenstruktur aufbereitet werden. Die Kartendaten werden dabei gewöhnlich im Rohformat bereitgestellt. Dabei ist es üblich, dass die Daten als Vektoren zur Definition der Konturen von Objekten oder in einer diskretisierten Rasterdarstellung vorliegen. Im ersten Fall können die Vektordaten zunächst in eine diskretisierte Rasterdarstellung überführt werden. Vektorformate können dabei effizient über beispielsweise den Bresenham-Algorithmus in ein Rasterformat überführt werden.
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Alternativ können die Vektordaten auch direkt innerhalb einer spatialen Datenstruktur gespeichert werden. Die Vektoren werden dabei lediglich in den betreffenden Zellen gespeichert. Dadurch wird der Berechnungsaufwand von Punktabfragen signifikant reduziert, da nur potentielle Vektoren zur Berechnung herangezogen werden müssen.
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Die Informationen beziehungsweise Daten der spatialen Datenstruktur können dann unkomprimiert oder auch komprimiert bereitgestellt werden. In letzterem Fall kann eine on-the-fly Dekomprimierung der entsprechenden Daten bei Bedarf erfolgen.
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Als spatiale Datenstruktur kann dabei beispielsweise eine modifizierte Quadtree Datenstruktur verwendet werden.
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Die in der spatialen Datenstruktur aufbereiteten Daten der Navigationskarte können dann zur Positionsbestimmung genutzt werden.
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Nunmehr können fahrzeugeigene Sensorinformationen, welche die aktuelle Umgebung der Kraftfahrzeuges beschreiben, dazu genutzt werden, um die Position des Kraftfahrzeuges in der aktuellen präzisen Navigationskarte äußerst genau lokalisieren zu können.
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Diese Information kann dann dazu genutzt werden, um das Kraftfahrzeug autonom fahren zu können.
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Dabei ist es wichtig, dass die Kartendaten möglichst präzise und umfangreich bezüglich des Straßenumfeldes sind und die erfassten Umgebungsinformationen des Kraftfahrzeuges wichtige, statisch positionierte Informationen erfassen und mit den Karteninformationen abgleichen können, um die Position des Kraftfahrzeuges präzise bestimmen zu können. Dazu müssen sowohl der Kartenzugriff, die Umgebungserfassung die Auswertung der Daten und der Umgebungsinformationsabgleich möglichst schnell erfolgen, so dass das Verfahren in Echtzeit ausgeführt werden kann. Ansonsten kann eine Fehllokalisation des Kraftfahrzeuges möglicherweise nicht mehr ausreichend schnell erkannt und korrigiert werden, so dass es zu einem Unfall kommen kann. Je höher die Fahrgeschwindigkeit des autonomen Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges ist, desto schneller muss das gesamte Verfahren durchgeführt werden können.
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Hilfreich ist dabei, dass eine einmal bekannte präzise Position des Kraftfahrzeuges mittels fahrzeugeigener Sensorik weiter nachgehalten werden kann, so dass der Umgebungsinformationsabgleich mit der Navigationskarte äußerst schnell durchgeführt werden kann.
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Beispielsweise können zu der präzise bekannten letzten Fahrzeugposition die Informationen der aktuellen Fahrgeschwindigkeit und des Einschlagwinkels der Räder mit berücksichtigt werden, wodurch das Abgleichen der Umgebungsinformationen mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte mit einem wesentlich geringeren Kartenausschnitt auskommt und damit wesentlich beschleunigt sein kann.
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Das Aufbereiten einer Navigationskarte für einen hochfrequenten Zugriff kann dabei wie nachfolgend beschrieben erfolgen:
Die räumlichen Positionsdaten werden zunächst eingelesen und eine spatiale Datenstruktur wird generiert, basierend auf einer Transformation der räumlichen Positionsdaten. Dabei ist die generierte spatiale Datenstruktur für einen hochfrequentierten Zugriff geeignet. Der hochfrequentierte Zugriff kann dabei mindestens 100 Zugriffe pro Nanosekunde, vorzugsweise mindestens 130 Zugriffe pro Nanosekunde aufweisen. Dadurch können besonders hochfrequentierte Zugriffe auf die Kartendaten ermöglicht werden.
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Falls die räumlichen Positionsdaten kein Rasterformat mit fester Auflösung aufweisen, erfolgt ein Diskretisieren der räumlichen Positionsdaten in ein Rasterformat mit fester Auflösung. Dabei erfolgt das Generieren der spatialen Datenstruktur basierend auf einer Transformation der diskretisierten räumlichen Positionsdaten. Beim Diskretisieren der räumlichen Positionsdaten in ein Rasterformat mit fester Auflösung, kann die feste Auflösung aus einer Gruppe fester Auflösungen auswählbar sein, vorzugsweise kann die feste Auflösung frei wählbar sein. Dadurch kann die Verarbeitung des Kartenmaterials einfacher ermöglicht werden. Dadurch können je nach Hardwarearchitektur und/oder je nach Präzisionsbedarf der Positionsbestimmung jeweils unterschiedliche spatiale Datenstrukturen bereitgestellt werden. Diese können somit bedarfsgerecht jeweils unterschiedlich zeit- und speichereffizient sein.
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Dennoch kann es auch sinnvoll sein, beispielsweise im Falle, dass für das Kartenrohmaterial Vektordaten genutzt werden, diese direkt in die spatiale Struktur zu übernehmen, falls dies ohne größeren Aufwand möglich sein sollte, ohne diese Vektordaten zuvor in ein Rasterformat mit fester Auflösung zu überführen. Dies könnte zu einem weiter verringertem Speicheraufwand führen und ferner zu einer noch schnelleren Verarbeitungszeit, da der Zwischenschritt des Überführens in das Rasterformat entfällt. Jedoch kann sich dies aufgrund der Struktur des Kartenrohmaterials auch als schwierig erweisen. In einem solchen Fall, kann das Überführen der Rohdaten in ein Rasterformat mit fester Auflösung zu einem besseren Verarbeitungsergebnis führen. Der dabei zusätzliche Speicheraufwand kann dabei jedoch weiterhin wesentlich geringer ausfallen, als bei bislang bekannten Vorgehensweisen.
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Ferner kann die spatiale Datenstruktur einen wahlfreien Zugriff ermöglichen. Ein wahlfreier Zugriff im Sinne der Erfindung meint dabei die Möglichkeit, in konstanter beziehungsweise linearer Zeit einen lesenden und/oder schreibenden Speicherzugriff auf ein beliebiges Element eines Datenspeichers oder einer Datenstruktur durchführen zu können. Dadurch kann eine verbesserte Zeiteffizienz beim Lesen beziehungsweise Verarbeiten der benötigten Positionsdaten erreicht werden.
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Ferner kann eine Positionsungenauigkeit bezüglich der räumlichen Positionsdaten ermittelt werden. Dabei erfolgt das Generieren der spatialen Datenstruktur, zusätzlich basierend auf der Positionsungenauigkeit bezüglich der räumlichen Positionsdaten. Dabei kann die Positionsungenauigkeit durch das Kraftfahrzeug beziehungsweise durch die Sensorik des Kraftfahrzeuges vorgeben werden. Dadurch kann eine Kartenungenauigkeit und insbesondere auch eine Ungenauigkeit einer Kraftfahrzeugsensorik für die Positionsbestimmung des Kraftfahrzeuges berücksichtigt werden. Das auf der Positionsungenauigkeit der räumlichen Positionsdaten basierende Generieren der spatialen Datenstruktur kann mittels einer Gauß-Filterung erfolgen. Dadurch können Konturen, wie beispielsweise Fahrbahnbegrenzungen, verwischt werden, um die Positionsungenauigkeit direkt im aufbereiteten Kartenmaterial mit zu berücksichtigen beziehungsweise abzubilden. Dadurch kann die Positionsungenauigkeit direkt in der spatialen Datenstruktur berücksichtigt werden.
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Die spatiale Datenstruktur kann dabei auf einer Quadtree Datenstruktur basieren. Eine Quadtree Datenstruktur im Sinne der Erfindung meint dabei eine spezielle informationstechnische Baumstruktur, in der jeder innere Knoten genau vier Kinder hat. Die Wurzel des Baumes kann dabei eine quadratische Fläche repräsentieren. Diese kann rekursiv in je vier gleich große Quadranten zerlegt werden, bis die gewünschte Auflösung erreicht ist und die Rekursion in einem Blatt endet. Durch rekursive Anwendung dieser Zerteilung kann die vom Wurzelknoten repräsentierte Fläche beliebig fein aufgelöst werden. Die Quadtree Datenstruktur eignet sich besonders gut bei Navigationskarten, die planar, also auf zwei Raumdimensionen, abbilden. Unter anderem sind jedoch auch sogenannte Octree Datenstrukturen verwendbar. Diese eignen sich besonders gut bei Navigationskarten, die direkt dreidimensional, also nicht planar, abbilden. Mit der Quadtree Datenstruktur kann der Umstand zunutze gemacht werden, dass es sich bei den vorliegenden Daten um Fahrbahnmarkierungen beziehungsweise Fahrbahnbegrenzungen handelt. Somit sind diese vorliegenden Daten in der Regel sehr dünnbesetzt. Die Folge kann eine starke Komprimierung der Daten im Quadtree sein. Gleichzeitig können die Daten beispielsweise bei einer Punktabfrage mit logarithmischem Aufwand wieder aus der Datenstruktur extrahiert werden. Zudem können Freiflächen im Durchschnitt deutlich schneller festgestellt werden, da sich die entsprechenden Knoten zumeist oberhalb der maximalen Tiefe befinden. Die quadratische Fläche der Quadtree Datenstruktur kann dabei vorzugsweise eine Kachelgröße von mindestens 8 × 8 Kacheln aufweisen, besonders bevorzugt von mindestens 16 × 16 Kacheln. Insbesondere kann die maximale Kachelgröße 64 × 64 Kacheln aufweisen. Dadurch kann eine besonders speichereffiziente spatiale Datenstruktur zur Aufbereitung der Kartendaten verwendet werden. Die maximale Tiefe des Quadtrees kann dabei festlegbar sein. Eine maximale Tiefe des Quadtrees im Sinne der Erfindung meint dabei die maximale Anzahl an Rekursionen, bis die Rekursion in einem Blatt endet. Der Quadtree bietet weiter den Vorteil, dass
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Anforderungen angepasst werden kann. Der Quadtree kann die Auflösung frei wählbar und den jeweiligen
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somit je nach Anwendungsfall und der Beschaffenheit der Daten flexibel für verschiedene Auflösungsstufen angepasst werden. Dadurch kann der entstehende Overhead durch die Datenstruktur und damit das Gesamtdatenaufkommen drastisch verringert werden. Dies wird durch Festlegung einer Maximaltiefe bei der Erstellung der Datenstruktur erreicht. Dies hat zur Folge, dass die tiefsten Blätter des Baumes einen aufgespannten Raum größer als 1 × 1 Zellen definieren. Je nach Bedarf gibt es verschiedene Möglichkeiten wie diese Reduktion der Auflösung behandelt werden kann. Somit kann je nach Präzisionsbedarf der Positionsbestimmung eine andere Auflösung für das Kartenmaterial bereitgestellt werden. Dadurch kann das Verfahren noch zeit- und/oder speichereffizienter durchgeführt werden.
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Ferner kann das Verwalten von Datenelementen von Blattknoten des Quadtrees in einem Array, vorzugsweise einem linearen Array erfolgen. Das Verwalten der Datenelemente der Blattknoten des Quadtrees kann alternativ in einer Liste erfolgen. Dies ist ein verlustfreier Ansatz, bei dem alle Datenelemente in den Blattknoten in einer anderen Datenstruktur wie einem linearen Array oder einer Liste verwaltet werden. Gegebenenfalls müssen die einzelnen Datenpunkte um die Koordinate der spatialen Datenstruktur angereichert werden. Dadurch kann eine besonders einfache Struktur bereitgestellt werden, um die Datenelemente der spatialen Datenstruktur verwalten zu können. Ferner kann dadurch das Verfahren noch zeit- und/oder speichereffizienter durchgeführt werden.
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Ferner kann die spatiale Datenstruktur komprimiert werden. Das Komprimieren der spatialen Datenstruktur kann dabei verlustlos erfolgen, um weniger Speicherplatz auf dem entsprechenden Datenträger beziehungsweise in dem entsprechenden Speicher einzunehmen und dennoch die komprimierten Daten bei Bedarf vollständig wieder nutzbar herstellen, also dekomprimieren, zu können. Dabei kann die Verarbeitung der Daten in den Blattknoten durch ein zusätzliches Kompressionsverfahren erfolgen, was eine weitere Reduktion des Gesamtdatenaufkommens zur Folge hat. Dies geht zwar mit einem eventuellen Berechnungsaufwand bei der Dekomprimierung einher, je nach Auflösung und des verwendeten Kompressionsverfahrens kann dieser jedoch sehr gering ausfallen. Im Falle einer zusätzlichen Komprimierung der Daten in den Blattknoten können die Daten bei Bedarf on-the-fly dekomprimiert zur Verfügung gestellt werden. Dadurch kann für das Vorhalten der spatialen Datenstruktur weniger Speicherplatz benötigt werden. Ferner kann dadurch das Verfahren noch speichereffizienter durchgeführt werden.
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Auch können die räumlichen Positionsdaten Informationen über Fahrbahnmarkierungen und/oder Fahrbahnbegrenzungen aufweisen. Dadurch können reine Fahrbahninformationen zeit- und/oder speichereffizienter bereitgestellt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend eingehender an Hand der Figuren erläutert werden. In diesen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines ersten vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung eines weiteren vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung;
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3 eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Vorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung;
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4 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Systems gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung; und
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5 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Kraftfahrzeuges gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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Dabei zeigt 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur präzisen Ortsbestimmung eines Kraftfahrzeuges 100. Das Verfahren weist dabei auf: Empfangen 10 einer aktuellen Fahrzeugposition 102 des Kraftfahrzeuges 100, wobei die aktuelle Fahrzeugposition 102 auf Empfangsdaten eines globalen Positionsermittlungssystems basiert. Empfangen 20 von Umgebungsinformationen 112, wobei die Umgebungsinformationen 112 auf Sensorinformationen 122 von Sensoren 120 des Kraftfahrzeuges 100 basieren und indikativ für eine aktuelle Umgebung 110 des Kraftfahrzeuges 100 sind. Bereitstellen 30 einer Navigationskarte 132 als eine präzise aktuelle Navigationskarte, aus einer Vielzahl an präzisen Navigationskarten 130, basierend auf der aktuellen Fahrzeugposition 102, wobei die Navigationskarte 132 die aktuelle Fahrzeugposition 102 aufweist. Ermitteln 40 der aktuellen Fahrzeugposition 102 in der Navigationskarte 132, basierend auf den Empfangsdaten des globalen Positionsermittlungssystems. Abgleichen 50 der Umgebungsinformationen 112 mit einer Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition 102 in der Navigationskarte 132, derart, dass eine bestmögliche Überlagerung der Umgebungsinformationen 112 mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition 102 in der Navigationskarte 132 erfolgt. Und ermitteln 60 einer präzisen aktuellen Fahrzeugposition 104 in der Navigationskarte 132, basierend auf der bestmöglichen Überlagerung der Umgebungsinformationen 112 mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition 102 in der Navigationskarte 132. Dabei erfolgt die Durchführung des Verfahrens in Echtzeit.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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Dabei zeigt 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens für eine präzise automatisierte Fahrzeugsteuerung eines Kraftfahrzeuges 100. Das Verfahren weist dabei auf: Bereitstellen 30 einer Navigationskarte 132 als eine präzise aktuelle Navigationskarte 132. Bereitstellen 70 einer präzisen aktuellen Fahrzeugposition 104 in der Navigationskarte 132. Ansteuern 80 mindestens eines Aktors 140 des Kraftfahrzeuges 100, basierend auf einem vordefinierten Fahrziel, der Navigationskarte 132 und der präzisen aktuellen Fahrzeugposition 104 in der Navigationskarte 132. Dabei ist der mindestens eine Aktor 140 dazu eingerichtet, zumindest Teile eines Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges 100 anzusteuern.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Vorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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Dabei zeigt 3 eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Vorrichtung 200 zur präzisen Ortsbestimmung eines Kraftfahrzeuges 100. Die Vorrichtung 200 weist dabei auf: Ein erstes Empfangsmittel 210, zum Empfangen 10 einer aktuellen Fahrzeugposition 102 des Kraftfahrzeuges 100. Dabei basiert die aktuelle Fahrzeugposition 102 auf Empfangsdaten eines globalen Positionsermittlungssystems. Ein zweites Empfangsmittel 220, zum Empfangen 20 von Umgebungsinformationen 112. Dabei basieren die Umgebungsinformationen 112 auf Sensorinformationen 122 von Sensoren 120 des Kraftfahrzeuges 100 und sind indikativ für eine aktuelle Umgebung 110 des Kraftfahrzeuges 100. Ein drittes Empfangsmittel 230, zum Empfangen einer Navigationskarte 132, als eine präzise aktuelle Navigationskarte. Dabei weist die Navigationskarte 132 die aktuelle Fahrzeugposition 102 auf. Ein erstes Ermittlungsmittel 240, zum Ermitteln 40 der aktuellen Fahrzeugposition 102 in der Navigationskarte 132, basierend auf den Empfangsdaten des globalen Positionsermittlungssystems. Ein Abgleichungsmittel 250, zum Abgleichen 50 der Umgebungsinformationen 112 mit einer Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition 102 in der Navigationskarte 132, derart, dass eine bestmögliche Überlagerung der Umgebungsinformationen 112 mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition 102 in der Navigationskarte 132 erfolgt. Und ein zweites Ermittlungsmittel 260, zum Ermitteln 60 einer präzisen aktuellen Fahrzeugposition 104 in der Navigationskarte 132, basierend auf der bestmöglichen Überlagerung der Umgebungsinformationen 112 mit der Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition 102 in der Navigationskarte 132. Und dabei ist die Vorrichtung 200 dazu eingerichtet ist, die präzise aktuelle Fahrzeugposition 104 in der Navigationskarte 132 in Echtzeit zu ermitteln und ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Systems gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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Dabei zeigt 4 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Systems 300 zur präzisen automatisierten Fahrzeugsteuerung eines Kraftfahrzeuges 100. Das System 300 weist dabei auf: Eine Navigationsdatenvorrichtung 310, eine Navigationsdatenkonvertierungsvorrichtung 320, eine erfindungsgemäße Ortsbestimmungsvorrichtung 200 und eine automatisierte Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 340. Dabei weist die Navigationsdatenvorrichtung 310 präzise Navigationskarten 130 auf und ist dazu eingerichtet, eine Navigationskarte 132, als eine präzise aktuelle Navigationskarte, aus einer Vielzahl an präzisen Navigationskarten 130 bereitzustellen, basierend auf einer Positionsangabe, wobei die Navigationskarte 132 die Positionsangabe aufweist. Die Navigationsdatenkonvertierungsvorrichtung 320 ist dazu eingerichtet, eine effiziente Indizierung räumlicher Positionsdaten der Navigationskarte 132 vorzunehmen. Und die Navigationsdatenkonvertierungsvorrichtung 320 weist dabei auf: Ein Übermittlungsmittel 322, zur Übermittlung einer Positionsangabe an die Navigationsdatenvorrichtung 310, wobei die Positionsangabe eine Fahrzeugposition des Kraftfahrzeuges 100 aufweist. Ein Empfangsmittel 324, zum Empfangen der Navigationskarte 132. Ein Generierungsmittel 326, zum Generieren einer spatialen Datenstruktur, basierend auf einer Transformation räumlicher Positionsdaten der Navigationskarte 132, wobei die generierte spatiale Datenstruktur für einen hochfrequentierten Zugriff geeignet ist. Und ein Bereitstellungsmittel 328, zum Bereitstellen der spatialen Datenstruktur. Die Ortsbestimmungsvorrichtung 200 ist dazu eingerichtet, die Navigationskarte 132 von der Navigationsdatenkonvertierungsvorrichtung 320 als spatiale Datenstruktur für einen hochfrequentierten Zugriff zu empfangen und eine präzise aktuelle Fahrzeugposition 104 in der Navigationskarte 132 bereitzustellen. Und die automatisierte Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 240 ist dazu eingerichtet, Aktoren 140 des Kraftfahrzeuges 100 anzusteuern, basierend auf einem vordefinierten Fahrziel, der Navigationskarte 132 und der präzisen aktuellen Fahrzeugposition 104 in der Navigationskarte 132. Dabei sind die Aktoren 140 dazu eingerichtet, zumindest Teile eines Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges 100 anzusteuern.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Kraftfahrzeuges gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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Dabei zeigt 5 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges 100. Dabei weist das Kraftfahrzeug 100 einen optischen, schalltechnischen und/oder funktechnischen Sensor 120 und ein erfindungsgemäßes System 300 auf.
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Die Erfindungsidee kann wie folgt zusammengefasst werden. Es werden zwei Verfahren, eine diesbezügliche Vorrichtung, ein System und ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, wodurch es möglich werden kann, herkömmliche Navigationsdaten zeit- und speichereffizient als spatiale Datenstruktur aufzubereiten, um mit den darin hinterlegten Daten schnell und kostengünstig eine präzise Positionsbestimmung für ein Kraftfahrzeug zu ermöglichen und damit funktionssicher eine autonome Fahrt zu ermöglichen. Dadurch kann es möglich werden, Kraftfahrzeuge auf allen möglichen Straßen, allein aufgrund von hochgenauen Navigationsdaten und fahrzeugeigener Sensorerfassungsvorrichtungen, sicher hochautomatisiert oder autonom fahren zu lassen. Die fahrzeugeigene Sensorik kann dabei die Präzision der Positionsbestimmung erhöhen und damit die Möglichkeiten des autonomen Fahrens noch sicherer bereitstellen, auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten.
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Das dabei auftretende Problem der Notwendigkeit des Zugriffes auf hochpräzise Navigationsdaten in Echtzeit wird mittels der vorliegenden Erfindung gelöst.
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Solch hochpräzise Navigationskarten sind gewöhnlich mehrere Gigabyte groß und sind daher bislang nicht in Echtzeit mittels der im Kraftfahrzeug verbauten Rechenkapazität in der Head Unit nutzbar gewesen, da die Verteilung und der Datenzugriff aufgrund der hohen Datenmengen nicht in Echtzeit erfolgen konnten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Empfangen einer aktuellen Fahrzeugposition des Kraftfahrzeuges
- 20
- Empfangen von Umgebungsinformationen
- 30
- Bereitstellen einer Navigationskarte
- 40
- Ermitteln der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte
- 50
- Abgleichen der Umgebungsinformationen mit einer Kartenumgebung der aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte
- 60
- Ermitteln einer präzisen aktuellen Fahrzeugposition in der Navigationskarte
- 70
- Bereitstellen einer präzisen aktuellen Fahrzeugposition
- 80
- Ansteuern mindestens eines Aktors des Kraftfahrzeuges
- 100
- Kraftfahrzeug
- 102
- aktuelle Fahrzeugposition
- 104
- präzise aktuelle Fahrzeugposition
- 110
- aktuelle Umgebung des Kraftfahrzeuges
- 112
- Umgebungsinformationen
- 120
- Sensoren des Kraftfahrzeuges
- 122
- Sensorinformationen von Sensoren
- 130
- Vielzahl an präzisen Navigationskarten
- 132
- (präzise aktuelle) Navigationskarte
- 140
- Aktor
- 200
- Vorrichtung zur präzisen Ortsbestimmung eines Kraftfahrzeuges; Ortsbestimmungsvorrichtung
- 210
- erstes Empfangsmittel
- 220
- zweites Empfangsmittel
- 230
- drittes Empfangsmittel
- 240
- erstes Ermittlungsmittel
- 250
- Abgleichungsmittel
- 260
- zweites Ermittlungsmittel
- 300
- System zur präzisen automatisierten Fahrzeugsteuerung eines Kraftfahrzeuges
- 310
- Navigationsdatenvorrichtung
- 320
- Navigationsdatenkonvertierungsvorrichtung
- 322
- Übermittlungsmittel, zur Übermittlung einer Positionsangabe an die Navigationsdatenvorrichtung
- 324
- Empfangsmittel, zum Empfangen der Navigationskarte
- 326
- Generierungsmittel (326), zum Generieren einer spatialen Datenstruktur
- 328
- Bereitstellungsmittel, zum Bereitstellen der spatialen Datenstruktur
- 340
- automatisierte Fahrzeugsteuerungsvorrichtung
