DE102018000769A1

DE102018000769A1 - Method for determining and providing a correction signal

Info

Publication number: DE102018000769A1
Application number: DE102018000769.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Fischer; Peer SMUDA
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2018-08-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln und Bereitstellen eines Korrektursignals zur Berechnung von einer genauen Position aus satellitengestützten Positionsdaten. Dabei sind Positionsdaten von ortsfesten Objekten bekannt und Fahrzeuge (1.1) erfassen ihre Relativposition zu den ortsfesten Objekten. Aus den satellitengestützten Positionsdaten und der Relativposition zu den ortsfesten Objekten wird ein Korrektursignal errechnet, welches an weitere Fahrzeuge (1.1) gesendet wird.Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren gegenüber dem Stand der Technik anzugeben, bei dem eine noch genauere Positionsermittlung umgesetzt wird. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem als ortsfeste Objekte Ladesäulen (2) zur Energiebereitstellung für Fahrzeuge (1) genutzt werden, welche mit einem Fahrzeug (1) verbunden sind, wobei das Korrektursignal durch eine Verarbeitungseinheit (4) des Fahrzeuges (1) während eines Ladevorgangs ermittelt wird.The invention relates to a method for determining and providing a correction signal for calculating an exact position from satellite-based position data. In this case, position data of stationary objects are known and vehicles (1.1) detect their relative position to the stationary objects. From the satellite-based position data and the relative position to the stationary objects, a correction signal is calculated, which is sent to other vehicles (1.1). The object of the present invention is to provide an improved method over the prior art, in which an even more accurate position determination is implemented. This object is achieved by a method in which charging stations (2) for supplying energy for vehicles (1) are used as stationary objects, which are connected to a vehicle (1), wherein the correction signal is generated by a processing unit (4) of the vehicle (1 ) is determined during a charging process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln und Bereitstellen eines Korrektursignals zur Berechnung einer genauen Position aus satellitengestützten Positionsdaten, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a method for determining and providing a correction signal for calculating an exact position from satellite-based position data, according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.

Ursprünglich wurden satellitengestützte Navigationssysteme für eine militärische Nutzung entwickelt. Schrittweise wurden diese Verfahren für zivile Zwecke nutzbar. Dabei verfügen diese Navigationssysteme eine weitaus höhere Genauigkeit, um Positionen von Objekten zu bestimmen, als dies bei einer zivilen Nutzung ermöglicht wird. Eine präzisere Positionsbestimmung in diesem Rahmen, könnte jedoch vorteilhaft bei deren Anwendung sein.Originally, satellite-based navigation systems were developed for military use. Gradually, these methods were used for civilian purposes. These navigation systems have a much higher accuracy to determine positions of objects, as is possible in a civilian use. A more precise position determination in this context, however, could be advantageous in their application.

Den gattungsgemäßen Stand der Technik bildet die DE 10 2013 014 869 A1 . In dieser Schrift ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeuges beschrieben. Für die Positionsbestimmung empfängt eine Empfangseinheit des Fahrzeuges mehrere Satellitensignale. Anhand dieser wird über die Signallaufzeitlänge die Position errechnet. Dem Fahrzeug ist eine Sensorik angeordnet, die es erlaubt Abstände zu ortsfesten Objekten zu ermitteln. Die ortsfesten Objekte können dabei beispielsweise Verkehrsschilder sein, wobei dessen Referenzpositionsdaten bekannt und in einer digitalen Karte hinterlegt sind. Auf deren Basis wird mit den ermittelten Abständen eine Relativposition des Fahrzeuges zu den ortsfesten Objekten berechnet. In einem weiteren Schritt wird eine Referenzposition des Fahrzeuges, basierend auf der ermittelten Relativposition und der Referenzposition des ortsfesten Objektes, berechnet. Anhand der Referenzposition des Fahrzeuges und dem Abstand zu der Referenzposition ermittelt durch die Satelliten, wird ein Korrekturwert ermittelt. Dieser wird mit der durch die Satelliten ermittelten Referenzposition zum Fahrzeug verrechnet, wodurch dessen Position verfeinert wird. Der Korrekturwert lässt sich innerhalb einer Fahrzeugflotte durch beispielsweise Car-2-Car-Kommunikation an weitere Fahrzeuge weiterleiten.The generic state of the art forms the DE 10 2013 014 869 A1 , In this document, a method for determining the position of a vehicle is described. For determining the position, a receiving unit of the vehicle receives a plurality of satellite signals. Based on this, the position is calculated via the signal propagation time length. The vehicle is arranged a sensor that allows to determine distances to stationary objects. The stationary objects can be, for example, traffic signs, the reference position data of which are known and stored in a digital map. On the basis of this, a relative position of the vehicle with respect to the stationary objects is calculated with the determined distances. In a further step, a reference position of the vehicle is calculated, based on the determined relative position and the reference position of the stationary object. Based on the reference position of the vehicle and the distance to the reference position determined by the satellites, a correction value is determined. This is offset against the reference position determined by the satellites for the vehicle, which refines its position. The correction value can be forwarded within a vehicle fleet by, for example, car-2-car communication to other vehicles.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren gegenüber dem Stand der Technik anzugeben, bei dem eine noch genauere Positionsermittlung umgesetzt wird.The object of the present invention is to provide an improved method over the prior art, in which an even more accurate position determination is implemented.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen in Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by a method having the features in claim 1, and in particular in the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the method emerge from the subclaims dependent thereon.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Korrektursignal ermittelt und bereitgestellt. Das Korrektursignal dient zur Berechnung von einer genauen Position aus satellitengestützten Positionsdaten für Fahrzeuge, wobei Positionsdaten von ortsfesten Objekten bekannt sind und ein Fahrzeug seine Relativposition zu den ortsfesten Objekten erfasst und an weiter Fahrzeuge gesendet wird. Aus den satellitengestützten Positionsdaten der Fahrzeuge und der Relativposition zu den ortsfesten Objekten wird ein Korrektursignal errechnet. Erfindungsgemäß werden dabei als ortsfeste Objekte Ladesäulen zur Energiebereitstellung für Fahrzeuge genutzt. Diese sind mit dem Fahrzeug verbunden, wobei das Korrektursignal durch eine Verarbeitungseinheit des Fahrzeuges während eines Ladevorgangs ermittelt wird.In the method according to the invention, a correction signal is determined and provided. The correction signal is used to calculate a precise position from satellite-based position data for vehicles, where position data of stationary objects are known and a vehicle detects its relative position to the stationary objects and is sent to further vehicles. From the satellite-supported position data of the vehicles and the relative position to the stationary objects, a correction signal is calculated. According to the invention, charging stations for supplying energy for vehicles are used as stationary objects. These are connected to the vehicle, wherein the correction signal is determined by a processing unit of the vehicle during a charging process.

Als Position aus satellitengestützten Positionsdaten für Fahrzeuge, werden dabei Positionsdaten verstanden, die ein Objekt oder einen Punkt auf der Erdoberfläche in Form von Längen- und Breitengradangaben zweifelsfrei lokalisieren lassen. Die satellitengestützten Positionsdaten können dabei von einer Mehrzahl an Satelliten stammen, welche beispielsweise von dem GPS- oder Galileo-System bereitgestellt werden.As position of satellite-based position data for vehicles, position data are understood that can unambiguously locate an object or a point on the earth's surface in the form of longitude and latitude data. The satellite-based position data can come from a plurality of satellites, which are provided for example by the GPS or Galileo system.

Die ortsfesten Objekte können dabei in einer digitalen Karte oder in einer Referenzliste einer Datenbank aufgeführt sein, wobei diesen wiederum deren exakte Positionsdaten zugeordnet sind und an das Fahrzeug gesendet werden. Als Sende- und Empfangseinheit kann beispielsweise ein RFID-Chip an dem ortsfesten Objekt angebracht sein. Erfindungsgemäß handelt es sich bei den ortsfesten Objekten um Ladesäulen, die zur elektrischen Energiebereitstellung eines wenigstens teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeuges verwendet werden. Ein großer Vorteil bei der Verwendung von den Ladesäulen als Referenzpunkte ist, dass Fahrzeuge während einer Energiebetankung - wobei Standzeiten von bis zu mehreren Stunden entstehen - in dieser Zeit die Energie der Ladesäule verwenden können, um die Operationen zur Korrektursignalermittlung und -bereitstellung auszuführen. Des Weiteren werden in naher Zukunft im Zuge der Elektrifizierung von Fahrzeugen weitere Ladesäulen erbaut, wodurch das verfügbare Netz zur Bereitstellung der Korrektursignale dichter wird.The stationary objects can be listed in a digital map or in a reference list of a database, these in turn being associated with their exact position data and sent to the vehicle. As a transmitting and receiving unit, for example, an RFID chip can be attached to the stationary object. According to the invention, the stationary objects are charging stations which are used for the electrical energy supply of an at least partially electrically driven vehicle. A major advantage of using the charging columns as reference points is that during energy refueling - with up to several hours of service life - vehicles can use the energy of the charging station during this time to perform the corrective signal detection and provisioning operations. Furthermore, additional charging stations will be built in the near future as vehicles become electrified, making the available network more dense in providing corrective signals.

Eine Verbindung der Ladesäule mit dem Fahrzeug ist dabei auf zweierlei Arten denkbar, unter anderem mittels eines Ladekabels. Hier wäre der Vorteil, dass das Fahrzeug schneller mit der benötigten Energiemenge versorgt wird. Alternativ mittels einer drahtlosen Energieübertragung. Diese Variante ist für den Benutzer komfortabler, jedoch in der technischen Umsetzung aufwendiger.A connection of the charging station with the vehicle is conceivable in two ways, including by means of a charging cable. Here is the advantage that the vehicle is supplied faster with the required amount of energy. Alternatively by means of a wireless energy transmission. This variant is more comfortable for the user, but more complicated in the technical implementation.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird das Korrektursignal mittels einer Car-2-Car-Kommunikation an weitere Fahrzeuge gesendet. Das Fahrzeug welches mit der Ladesäule verbunden ist und das Korrektursignal berechnet, umfasst eine Sende- und Empfangseinheit die beispielsweise die Signale mittels Funksignal aussendet. Eine kostengünstige Weiterleitung des Korrektursignals ist innerhalb einer Fahrzeugflotte oder an autorisierte Fahrzeuge möglich, da üblicherweise moderne Fahrzeuge mit einer Technik zum Senden und Empfangen von Signalen - auch für andere Zwecke - ausgestattet sind. Die Weiterleitung des Signals erfolgt dabei direkt oder mittelbar an die ausgewählten Fahrzeuge.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the correction signal by means of a car-2-car communication on more vehicles sent. The vehicle which is connected to the charging station and calculates the correction signal comprises a transmitting and receiving unit which, for example, transmits the signals by means of a radio signal. An inexpensive transmission of the correction signal is possible within a vehicle fleet or to authorized vehicles, since usually modern vehicles are equipped with a technique for transmitting and receiving signals - even for other purposes. The forwarding of the signal takes place directly or indirectly to the selected vehicles.

In diesem Zusammenhang ist eine Vergrößerung der Sendereichweite des Korrektursignals vorstellbar. Dies könnte damit umgesetzt werden, indem Fahrzeuge das Signal empfangen und gleichzeitig dasselbe Signal wiederum aussenden und so den Signalradius mittelbar erweitern. Die weiteren Fahrzeuge agieren dabei ebenfalls als Sendeeinheiten. Des Weiteren ist ein Netz von Fahrzeugen vorstellbar, die an den Ladestationen jeweils ein Korrektursignal ermitteln. Ein mittelbares oder unmittelbares Versenden, würde dann von dem Fahrzeug mit den besten Sendeeigenschaften, wie beispielsweise die Signalstärke oder der Signalabstand, erfolgen.In this context, an increase in the transmission range of the correction signal is conceivable. This could be done by allowing vehicles to receive the signal and at the same time emit the same signal, thus indirectly expanding the signal radius. The other vehicles also act as transmitting units. Furthermore, a network of vehicles is conceivable which each determine a correction signal at the charging stations. Immediate or immediate transmission would then be from the vehicle having the best transmission characteristics, such as signal strength or signal spacing.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Korrektursignal über eine fahrzeugexterne Sendeeinheit an die weiteren Fahrzeuge zu senden. Vorstellbar sind dabei beispielsweise leistungsstarke Funkmasten oder eine Signalweiterleitung an einen Satelliten, der wiederum das Korrektursignal an die einzelnen Fahrzeuge übermittelt. Ebenso denkbar ist eine Antenne, die stationär beispielsweise an der Ladesäule angebracht ist und das Korrektursignal aussendet.A further advantageous embodiment of the invention provides to send the correction signal via an external transmission unit to the other vehicles. It is conceivable, for example, powerful radio masts or signal forwarding to a satellite, which in turn transmits the correction signal to the individual vehicles. Also conceivable is an antenna that is stationary, for example, attached to the charging station and emits the correction signal.

Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, die Verarbeitungseinheit des Fahrzeuges mit einer Sensorik zu verbinden, wobei damit eine Position relativ zu dem ortsfesten Objekt ermittelt wird. Als Sensorik sind beispielsweise Kameras, Lidar- und/oder Ultraschall-Sensoren vorstellbar. Vorteilhaft ist, den Abstand von einem Referenzpunkt im oder am Fahrzeug exakt zu einem Referenzpunkt an der Ladesäule zu bestimmen. Eine präzise Abstandsbestimmung zu der jeweiligen Ladesäule ist ausschlaggebend für die genaue Positionsbestimmung unter Verwendung des Korrektursignals. Allgemein werden bei der Positionsbestimmung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Toleranzwerte von wenigen Zentimetern angestrebt.A very advantageous embodiment of the method according to the invention provides to connect the processing unit of the vehicle with a sensor, whereby thus a position relative to the stationary object is determined. As a sensor, for example, cameras, lidar and / or ultrasonic sensors are conceivable. It is advantageous to determine the distance from a reference point in or on the vehicle exactly to a reference point at the charging station. A precise determination of the distance to the respective charging station is decisive for the exact position determination using the correction signal. In general, tolerance values of a few centimeters are sought in determining the position according to the method of the invention.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand eines exemplarischen Beispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt ist.Further advantageous embodiments of the method according to the invention will be apparent from an exemplary example, which is shown in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:

1 eine exemplarische Darstellung von einem Fahrzeug, das zur Energieaufladung mit einer Ladesäule verbunden ist und ein Korrektursignal bereitstellt; und
2 eine Fahrzeugflotte die satellitengestützte Positionsdaten von wenigstens einem Satelliten empfangen und gleichzeitig das Korrektursignal von einem Fahrzeug an einer Ladesäule empfangen.

Showing:

1 an exemplary representation of a vehicle that is connected to a charging station for energy charging and provides a correction signal; and
2 a vehicle fleet receiving satellite-based position data from at least one satellite and simultaneously receiving the correction signal from a vehicle at a charging station.

1 zeigt ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 1 mit Traktionsbatterie 8, das zur Energieaufladung mit einer Ladesäule 2 verbunden ist. Die Verbindung zu der Ladesäule 2 erfolgt dabei mittels einem Ladekabel 3. In der Ladesäule 2 sind in einer Datenbank 9 deren genaue Positionsdaten hinterlegt, die mit einem Breiten- und Längengrad den Standort auf wenigen Millimetern Toleranz definieren. Die Positionsdaten aus der Datenbank 9 werden dem Fahrzeug 1 auf Anfrage übermittelt. Denkbar ist auch, dass die Ladesäule 2 kontinuierlich deren Identität mit den jeweiligen Positionsdaten aussendet. 1 shows an electrically powered vehicle 1 with traction battery 8th for energy charging with a charging station 2 connected is. The connection to the charging station 2 takes place by means of a charging cable 3 , In the charging station 2 are in a database 9 their exact position data deposited, which define the location with a latitude and longitude to a few millimeters tolerance. The position data from the database 9 be the vehicle 1 transmitted on request. It is also conceivable that the charging station 2 continuously sends out their identity with the respective position data.

Im Zuge einer Umfeldanalyse wird die verbundene Ladesäule 2 mit deren Positionsdaten identifiziert und sendet an die Verarbeitungseinheit 4 des Fahrzeuges 1 deren Positionsdaten. Gleichzeitig empfängt das Fahrzeug 1 dessen satellitengestützte Positionsdaten über ein GPS-System 7. Es liegen zu diesem Zeitpunkt somit zwei Positionsdaten vor. Nämlich die genauen Positionsdaten der Ladesäule 2 aus der Datenbank 9 und die Positionsdaten des Fahrzeuges 1 aus dem GPS-System 7.As part of an environmental analysis, the connected charging station 2 with their positional data identified and sends to the processing unit 4 of the vehicle 1 their position data. At the same time the vehicle receives 1 its satellite-based position data via a GPS system 7 , There are thus two position data at this time. Namely the exact position data of the charging station 2 from the database 9 and the position data of the vehicle 1 from the GPS system 7 ,

Weiter umfasst das Fahrzeug 1 eine umfangreiche Sensorik, wobei mittig an der Windschutzscheibe 6 beispielsweise ein Lidar-Sensor 5 integriert ist. Während der Energieaufladung des Fahrzeuges 1 durch die Ladesäule 2, wird ein Korrektursignal ermittelt, welches auf Grundlage der beiden Positionsdaten, die satellitengestützten Positionsdaten noch genauer berechnet. Hierfür wird der Lidar-Sensor 5 durch die Verarbeitungseinheit 4 aktiviert, und der Abstand zu der vorausliegenden Ladesäule 2 über eine Laufzeitmessung des Lidar-Sensors 5 ermittelt. Das Signal des Lidar-Sensors 5 wird in einen Abstandswert umgerechnet, wodurch eine Relativposition zwischen Fahrzeug 1 und Ladesäule 2 bekannt wird. Aus der Relativposition zu der Ladesäule 2, wird eine neue Position des Fahrzeuges 1 berechnet. Durch einen Vergleich zwischen der neu berechneten Position und der erhaltenen Position aus den satellitengestützten Positionsdaten des GPS-Systems 7 wird deren Abweichung berechnet. Diese Abweichung bildet das Korrektursignal, welches beispielsweise mittels einer Car-2-Car-Kommunikation 10 an andere Fahrzeuge 1.1 übermittelt wird.Next includes the vehicle 1 an extensive sensor system, being centered on the windshield 6 for example, a lidar sensor 5 is integrated. During the energy charge of the vehicle 1 through the charging station 2 , a correction signal is determined, which calculates the satellite position data even more precisely based on the two position data. This is the Lidar sensor 5 through the processing unit 4 activated, and the distance to the nearest charging station 2 via a transit time measurement of the lidar sensor 5 determined. The signal of the lidar sensor 5 is converted into a distance value, whereby a relative position between the vehicle 1 and charging station 2 becomes known. From the relative position to the charging station 2 , will be a new position of the vehicle 1 calculated. By comparing the recalculated position with the obtained position from the satellite-based position data of the GPS system 7 their deviation is calculated. This deviation forms the correction signal, which for example by means of a car-2-car communication 10 to other vehicles 1.1 is transmitted.

Aus 2 ist eine Fahrzeugflotte ersichtlich, die satellitengestützte Positionsdaten von dem GPS-System 7, und gleichzeitig das Korrektursignal von dem Fahrzeug 1 an der Ladesäule 2 empfängt. Das Korrektursignal wird dabei von dem Fahrzeug 1, mittels einer Sende- und Empfangseinheit 11 und über die Car-2-Car-Kommunikation 10, an die Fahrzeuge 1.1 übermittelt. Dadurch ist es den Fahrzeugen 1.1 möglich, die satellitengestützten Positionsdaten des GPS-System 7 zu präzisieren und noch genauere Standortdaten zu ermitteln. Die Übermittlung des Korrektursignals mittels der Car-2-Car-Kommunikation 10 ermöglicht, den Senderadius um das Fahrzeug 1 zu erhöhen. Gleichzeitig ist diese Übermittlungsform kostengünstig und einfach umzusetzen. Out 2 is a fleet of vehicles, the satellite-based position data from the GPS system 7 , and at the same time the correction signal from the vehicle 1 at the charging station 2 receives. The correction signal is thereby from the vehicle 1 , by means of a transmitting and receiving unit 11 and via the car-2-car communication 10, to the vehicles 1.1 transmitted. This is the vehicles 1.1 possible, the satellite-based position data of the GPS system 7 to clarify and to find even more accurate location data. The transmission of the correction signal by means of the car-2-car communication 10 allows the transmitter radius around the vehicle 1 to increase. At the same time, this form of delivery is inexpensive and easy to implement.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013014869 A1 [0003]

Claims

Method for determining and providing a correction signal for calculating an exact position from satellite-based position data, position data of stationary objects being known, vehicles (1.1) detecting their relative position to the stationary objects, and a correction signal from the satellite-supported position data and the relative position to the stationary objects calculate, and the correction signal is sent to other vehicles (1.1), characterized in that are used as fixed objects charging stations (2) for energy supply for vehicles (1), which are connected to a vehicle (1), wherein the correction signal by a Processing unit (4) of the vehicle (1) is determined during a charging process.

Method according to Claim 1 , characterized in that the correction signal by means of a car-2-car communication (10) to the other vehicles (1.1) is sent.

Method according to one of Claims 1 to 2 , characterized in that the correction signal is sent via an external transmission unit to the other vehicles (1.1).

Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the processing unit (4) of the vehicle (1) is connected to a sensor, wherein a position relative to the stationary object is determined.