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Die Erfindung betrifft eine Technik zur Navigation eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Navigation des Kraftfahrzeugs bezüglich zweier unterschiedlicher Navigationskarten.
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An Bord eines Kraftfahrzeugs ist ein Navigationssystem zur Zielführung von einer aktuellen Position an eine vorbestimmte Zielposition vorgesehen. Das Navigationssystem verfügt über einen Speicher, in welchem Karteninformationen bezüglich eines vorbestimmten Gebiets vorgehalten sind. Das Gebiet kann dabei sehr weitläufig sein und beispielsweise eines oder mehrere Länder oder sogar einen oder mehrere Kontinente abdecken. Diese Informationen haben in der Regel eine Granularität auf Straßenebene und werden üblicherweise selten aktualisiert, beispielsweise im Abstand von mehreren Wochen oder Monaten.
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Ein System zum automatischen Steuern eines Kraftfahrzeugs erfordert ähnliche Daten, jedoch mit einer höheren Aktualität und einer höheren Auflösung. Derzeit wird an Systemen gearbeitet, die täglich aktualisiert werden und eine Auflösung in der Größenordnung der Breite einer Fahrspur oder weniger haben, also etwa im Bereich von ca. 1 - 2,5 m. Von den aktuelleren und höher aufgelösten Karteninformationen werden üblicherweise nur solche Teile im Kraftfahrzeug vorgehalten, die für eine vorbestimmte Navigationsaufgabe erforderlich sind. Aktualisierte oder fehlende Karteninformationen werden üblicherweise über eine drahtlose Schnittstelle geladen. Bei einer Langstreckenfahrt können diese Teile etwa einen Korridor mit vorbestimmter Breite entlang einer benutzten Autobahn umfassen.
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Fehlen ausreichend genaue und aktuelle Karteninformationen, kann eine Dienstqualität des automatischen Steuersystems verringert werden. Die hochgenauen und die weniger genauen Karteninformationen können aber nicht nebeneinander benutzt werden, da sie in der Regel unterschiedlichen geometrischen Verzerrungen oder Verschiebungen der Positionen der auf ihnen vermerkten realen Objekte unterliegen.
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Es besteht daher Bedarf an einer technischen Lösung, die es erlaubt, Karteninformationen aus unterschiedlichen Quellen parallel zueinander zu verwenden. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Nach einem ersten Aspekt umfasst ein System zur Navigation eine erste Navigationskarte, in der erste Navigationsknoten vermerkt sind; eine zweite Navigationskarte, in der zweite Navigationsknoten vermerkt sind; und eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Pfad entlang einer Reihe von vermerkten Navigationsknoten zu bestimmen. Dabei sind einige der ersten und zweiten Navigationsknoten jeweils Portalknoten und Portalknoten unterschiedlicher Navigationskarten sind einander paarweise zugeordnet. Die Verarbeitungseinrichtung ist dazu eingerichtet, die Reihe von Navigationsknoten so zu bestimmen, dass zwischen benachbarten Portalknoten in der Reihe ausschließlich Navigationsknoten der gleichen Navigationskarte liegen.
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Mittels des Systems können zwei Navigationskarten unterschiedlicher Qualitäten parallel zur Navigation verwendet werden, wobei ein nahtloser Übergang zwischen Navigationsknoten unterschiedlicher Navigationskarten realisiert werden kann. Die Navigation kann von unterschiedlichen Diensten oder zu unterschiedlichen Zwecken durchgeführt werden. Eine Anwendung, die beispielsweise nur auf Navigationsknoten einer der Navigationskarten vollständig unterstützt ist, kann im Fall von fehlenden Informationen dieser Navigationskarte die Bewegung des Kraftfahrzeugs auf Karteninformationen der anderen Navigationskarte zumindest verbessert nachvollziehen, sodass ein späteres Fortführen der Funktion, wenn die erforderlichen Informationen wieder vorliegen, leichter möglich ist. Eine andere Anwendung kann von Informationen unterschiedlicher Navigationskarten profitieren, wobei ein Übergang zwischen Informationen der unterschiedlichen Quellen verbessert erfolgen kann.
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Die Navigationskarten können sich in Abweichungen von geographischen Positionen ihrer Navigationsknoten von geographischen Positionen jeweils abgebildeter realer Objekte unterscheiden. Diese Abweichungen bestimmen eine absolute Genauigkeit der Navigationskarten, wobei die Genauigkeit hoch ist, wenn die Abweichungen gering sind. Eine der Navigationskarten kann eine hohe und die andere eine niedrige absolute Genauigkeit aufweisen. Durch die hier vorgestellte Technik können beispielsweise die Informationen der genaueren Navigationskarte bevorzugt genutzt werden wenn sie vorliegen, und die Informationen der anderen Navigationskarte ersatzweise.
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Eine geometrische Abbildung zwischen geographischen Orten von Navigationsknoten unterschiedlicher Navigationskarten kann nur innerhalb vorbestimmter Grenzen bekannt sein. Die geometrische Abbildung einer der Navigationskarten kann beispielsweise aufgrund von Mess-, Speicher- oder Verarbeitungsumständen abhängig sein.
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Eine geometrische Abbildung zwischen geographischen Orten von Navigationsknoten unterschiedlicher Navigationskarten kann lokal variieren. Derartige Effekte können beispielsweise durch die Verwendung eines lokalen Vermessungsnetzes oder eines falsch bestimmten lokalen Referenzpunkts auftreten.
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Die Navigationskarten können von unterschiedlichen Herstellern oder Dienstleistern bezogen werden, deren genaue Verarbeitungsmethoden im Allgemeinen unbekannt sind. Üblicherweise ist aber jeweils eine maximale Abweichung von der Realität angegeben. Dabei ist zu beachten, dass sich die Abweichungen von Positionen auf beiden Navigationskarten auch addieren können, sodass die maximale Abweichung zwischen Positionen unterschiedlicher Navigationskarten größer als die größte maximale Abweichung einer der Navigationskarten von der Realität sein können.
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Die Navigationskarten können sich in Abweichungen von geographischen Positionen ihrer jeweiligen Navigationsknoten voneinander, verglichen mit Abweichungen von geographischen Positionen der jeweils abgebildeten realen Objekte unterscheiden. Diese Abweichungen bestimmen eine relative Genauigkeit der Navigationskarten, wobei üblicherweise die relative Genauigkeit einer Navigationskarte höher als ihre absolute Genauigkeit ist. Die hohe relative Genauigkeit kann beim Folgen von Navigationsknoten einer der Navigationskarten ausgenutzt werden und ein möglicher Unterschied zwischen absoluten Positionen eines realen Objekts in den unterschiedlichen Karteninformationen kann mithilfe der Portalknoten weitestgehend kompensiert werden.
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Ein Portalknoten bildet bevorzugt eine Kreuzung zweier Fahrwege ab. Alternativ können auch Navigationsknoten als Portalknoten verwendet werden, die beispielsweise ein vorbestimmtes Attribut oder eine vorbestimmte Form aufweisen. So können besonders zur Navigation bevorzugte oder markante Objekte als Portalknoten ausgebildet sein. Ein Übergang zwischen Informationen der verschiedenen Navigationskarten an solchen Portalknoten kann erleichtert sein.
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Das System kann eine Zuordnungstabelle mit Zuordnungsinformationen jeweils zwischen Portalknoten unterschiedlicher Navigationskarten umfassen. Die Zuordnungstabelle kann beispielsweise als Hashtabelle ausgebildet sein, bei der eine Zugriffsgeschwindigkeit weitgehend unabhängig von ihrer Größe sein kann. Die Navigationskarten können in ihren Datenstrukturen erhalten sein. Ist ein Navigationsknoten nicht in der Zuordnungstabelle vermerkt, so kann es sich nicht um einen Portalknoten handeln.
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In einer weiteren Ausführungsform kann einem Portalknoten eine Übergangsrichtung zugeordnet sein, die angibt, von welcher Navigationskarte ein Navigationsknoten gewählt werden muss, der dem Portalknoten in der bestimmten Reihe folgt. Anders ausgedrückt kann einem einander zugeordneten Paar von Portalknoten auf unterschiedlichen Navigationskarten eine Übergangsrichtung zugeordnet sein. Der Pfad kann dann so bestimmt werden, dass diese Portalknoten nur in der vorbestimmten Übergangsrichtung aneinandergereiht werden.
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Die Navigationskarten können jeweils in Kacheln vorbestimmter Ausdehnungen unterteilt sein. Eine Kachel kann beispielsweise einen 1 km mal 1 km großen Bereich abdecken. An einem Übergang zwischen benachbarten Kacheln einer Navigationskarte kann jeweils wenigstens ein Portalknoten vorgesehen sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein Übergang von der einen auf die andere Navigationskarte möglich ist, falls eine Kachel derjenigen Navigationskarte fehlt, auf der gerade navigiert wird. Die beschriebene Reihe kann beispielsweise dynamisch während des Befahrens der die Reihe umfassenden Route durch das Kraftfahrzeug für einen noch nicht befahrenen Teil weiterbestimmt werden. Dabei kann auf der Basis einer bevorzugten Navigationskarte navigiert werden, von der eine Kachel an der aktuellen Position vorliegt. Wird eine angrenzende Kachel rechtzeitig bereitgestellt, so kann die Navigation auf dieser Navigationskarte weitergeführt werden, andernfalls kann an der Kachelgrenze auf die andere Navigationskarte gewechselt werden.
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Das System kann ferner eine Einrichtung zur Steuerung des Kraftfahrzeugs entlang der bestimmten Reihe von Navigationsknoten umfassen. Diese Einrichtung kann insbesondere eine automatische, hochautomatische oder autonome Steuerung des Kraftfahrzeugs realisieren. Dafür kann eine Voraussetzung sein, dass Navigationsinformationen einer vorbestimmten Qualität vorliegen. Diese kann von einer der Navigationskarten erfüllt werden, von der anderen aber nicht. Auch wenn die Steuerung des Kraftfahrzeugs nicht fortgeführt werden kann, wenn Informationen der vorbestimmten Navigationskarte fehlen, kann verbessert ein gradueller Übergang erfolgen, beispielsweise von einer fahrerunabhängigen Steuerung zu einer Fahrerunterstützung, beispielsweise in Form eines Assistenzsystems.
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Nach einem weiteren Aspekt umfasst ein Kraftfahrzeug ein hierin beschriebenes System.
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Nach noch einem Aspekt umfasst ein Verfahren zur Navigation Schritte des Erfassens einer ersten Navigationskarte, in der erste Navigationsknoten vermerkt sind; des Erfassens einer zweiten Navigationskarte, in der zweite Navigationsknoten vermerkt sind; wobei einige der ersten und zweiten Navigationsknoten jeweils Portalknoten sind und Portalknoten unterschiedlicher Navigationskarten einander paarweise zugeordnet sind; und des Bestimmens eines Pfads entlang einer Reihe von vermerkten Navigationsknoten derart, dass zwischen benachbarten Portalknoten in der Reihe ausschließlich Navigationsknoten der gleichen Navigationskarte liegen.
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Das Verfahren kann ganz oder in Teilen mittels eines hierin beschriebenen Systems und insbesondere mittels einer Verarbeitungseinrichtung des Systems umgesetzt werden. Dazu kann das Verfahren in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen und die Verarbeitungseinrichtung kann einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen.
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Merkmale oder Vorteile des Systems können auf das Verfahren übertragen werden und umgekehrt.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:
- 1 ein beispielhaftes System,
- 2 ein Ablaufdiagramm eines exemplarischen Verfahrens,
- 3 eine Illustration von Knotenpunkten auf unterschiedlichen Navigationskarten, und
- 4 eine Illustration einer Navigation bezüglich zweier Navigationskarten
zeigt.
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1 zeigt ein beispielhaftes System 100 an Bord eines Kraftfahrzeugs 105. Das System 100 umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 110 und eine Speichervorrichtung 115 zur Ablage von Karteninformationen. Ferner sind bevorzugt eine Positioniereinrichtung 120, eine erste Schnittstelle 125 zu einem weiteren System an Bord des Kraftfahrzeugs 105, eine zweite, drahtlose Schnittstelle 130 zur Kommunikation mit einer außerhalb des Kraftfahrzeugs 105 gelegenen Stelle oder eine Ausgabevorrichtung 135 vorgesehen, die beispielsweise optisch oder akustisch arbeitet.
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Die Speichervorrichtung 115 ist dazu eingerichtet, Karteninformationen von Navigationskarten aufzunehmen. Dabei können eine erste Navigationskarte 140 und eine zweite Navigationskarte 145 abgelegt sein, die sich beispielsweise hinsichtlich ihrer Genauigkeit, ihrer Auflösung, ihrer Aktualität oder ihres Detaillierungsgrads unterscheiden. In einer Ausführungsform sind die Informationen der zweiten Navigationskarte auf die der ersten bezogen, sodass eine Navigation entweder auf Basis der ersten oder auf Basis einer Kombination der ersten und zweiten Navigationskarte möglich ist. Die Positioniereinrichtung 120 kann insbesondere einen Empfänger eines satellitengestützen Navigationssystems umfassen. Andere Informationsquellen wie ein Kompass, ein Inertialsystem oder ein Raddrehzahlsensor können alternativ oder zusätzlich benutzt werden, um die Position des Kraftfahrzeugs 105 zu bestimmen. Die drahtlose Schnittstelle 130 ist bevorzugt dazu eingerichtet, in einem Mobilfunknetz oder einem anderen drahtlosen Netzwerk zu arbeiten. Eine über die drahtlose Schnittstelle 130 erreichbarer Stelle im Netzwerk kann insbesondere aktualisierte Karteninformationen zum Herunterladen anbieten. Die Stelle kann als Dienst in einer Cloud realisiert sein.
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Das System 100 ist zur Navigation des Kraftfahrzeugs 105 eingerichtet, also insbesondere zur Bestimmung einer aktuellen Position und/oder zur Bestimmung einer gewünschten Bewegung des Kraftfahrzeugs 105, beispielsweise bezüglich einer vorbestimmten Zielposition. Eine bestimmte Bewegung kann beispielsweise als Zielführung über die Ausgabevorrichtung 135 an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden. Es kann auch eine Beeinflussung der Längs- und/oder Querführung des Kraftfahrzeugs 105 mittels geeigneter Aktuatoren erfolgen, die bevorzugt über die Schnittstelle 125 angebunden sind.
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Es wird vorgeschlagen, eine erste und eine zweite Navigationskarte 140, 145 zu verwenden, die über Portalknoten miteinander verknüpft sind, sodass eine Navigationsanwendung die Navigationskarte 140, 145, auf deren Grundlage sie arbeitet, verbessert wechseln kann.
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2 zeigt eine Illustration von Navigationskarten 140, 145, die jeweils in Kacheln unterteilt sind, von denen eine erste Kachel 205 und eine zweite Kachel 210 dargestellt sind. Die Kacheln 205, 210 der Navigationskarten 140, 145 werden der Einfachheit halber vorliegend als deckungsgleich angenommen, in einer anderen Ausführungsform können aber auch unterschiedliche und insbesondere unterschiedlich große Kacheln 205, 210 für die Navigationskarten 140, 145 verwendet werden. Informationen der Navigationskarten 140, 145 sind in die gleiche Darstellung eingetragen.
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In der ersten Navigationskarte 140 sind erste Navigationsknoten 215 und in der zweiten Navigationskarte 145 zweite Navigationsknoten 220 eingetragen. Ein Teil der ersten Navigationsknoten 215 sind als erste Portalknoten 225, und ein Teil der zweiten Navigationsknoten 220 als zweite Portalknoten 230 ausgeführt, wobei jeweils ein erster Portalknoten 225 genau einem zweiten Portalknoten 230 zugeordnet ist und/oder umgekehrt. Eine Abbildung zwischen den Portalknoten 225, 230 ist bevorzugt bijektiv.
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Zwischen benachbarten ersten Navigationsknoten 215 kann eine erste Strecke 235 und zwischen benachbarten zweiten Navigationsknoten 220 eine zweite Strecke 240 als weitere Karteninformationen in der jeweiligen Navigationskarte 140, 145 abgelegt sein. Jede Strecke 235, 240 kann zu einer Fahrstraße korrespondieren, die das Kraftfahrzeug 105 benutzen kann.
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Ein Ergebnis einer Navigation für das Kraftfahrzeug 105 umfasst bevorzugt eine vorbestimmte Abfolge oder Reihe von Navigationsknoten 215, 220. Dabei kann ein Wechsel zwischen der Navigationskarte 140, 145, von der die Navigationsknoten 215, 220 entnommen werden, jeweils an einem Paar einander zugeordneter Portalknoten 225, 230 erfolgen. Innerhalb der Reihe kann eine Zielführung oder Steuerung des Kraftfahrzeugs 105 aufgrund von relativen Karteninformationen erfolgen, wobei beispielsweise ein Navigationsknoten 215, 220 in seiner Lage bezüglich eines anderen Navigationsknotens 200 bestimmt ist. Die Portalknoten 225, 230 können absolute Koordinaten aufweisen, insbesondere geographische Koordinaten, beispielsweise als Längen- und Breiteninformationen auf dem geodätischen System WGS84, die bei wobei einander zugeordneten Portalknoten 225, 230 auch um Beträge bis zu mehreren Metern voneinander abweichen können.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zur Navigation eines Kraftfahrzeugs 105. Dabei wird exemplarisch eine von mehreren möglichen Abläufen bei einer Navigation bezüglich zweier Navigationskarten 140, 145 beschrieben, andere Abläufe sind ebenfalls möglich. Im vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass die erste Navigationskarte 140 weniger genaue oder weniger aktuelle, dafür aber potentiell weitläufigere Informationen und die zweite Navigationskarte 145 genauere oder aktuellere, dafür aber potentiell weniger weitläufige Informationen umfasst. Insbesondere kann für eine bestehende Navigationsaufgabe nicht jede zweite Kachel 210 der zweiten Navigationskarte 145 aktuell vorliegen, die für eine Zielführung erforderlich ist. Die Informationen der ersten Navigationskarte 140 werden jedoch als komplett angenommen.
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In einem ersten Schritt 305 wird die erste Navigationskarte 140 erfasst und in einem Schritt 310 wird die zweite Navigationskarte 145 erfasst. Von der zweiten Navigationskarte 210 liege zumindest eine zweite Kachel 210 vor, die eine aktuelle Position des Kraftfahrzeugs 105 umfasst. Von dieser Position aus wird in einem Schritt 315 eine Navigation auf der Basis von Karteninformationen der zweiten Navigationskarte 305 durchgeführt. Das bedeutet, dass eine Reihe von zweiten Navigationsknoten 220 bestimmt wird, zwischen denen jeweils eine zweite Strecke 240 liegt und bei deren Abfahren das Kraftfahrzeug 105 einem vorbestimmten Ziel näher kommt.
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In einem Schritt 320 kann bestimmt werden, dass die Reihe nicht weiter in Richtung des vorbestimmten Ziels gebildet werden kann, da eine zweite Kachel 210 der zweiten Navigationskarte 145 nicht vorhanden ist, beispielsweise weil die drahtlose Schnittstelle 130 keine Verbindung zu einem Bereitsteller der erforderlichen Kachel 210 aufbauen kann. In diesem Fall kann in einem Schritt 325 an einem zweiten Portalknoten 230, der bevorzugt in der bestimmten Reihe liegt und weiter bevorzugt noch nicht vom Kraftfahrzeug 105 passiert wurde, ein Übergang auf einen zugeordneten ersten Portalknoten 225 erfolgen. Vom ersten Portalknoten 225 kann die Navigation in Richtung des Ziels fortgeführt werden. Liegt zu einem späteren Zeitpunkt oder an einer anderen Position des Kraftfahrzeugs 105 wieder eine Kachel 205, 210 der zweiten Navigationskarte 145 vor, so kann ein entsprechender Übergang von einem ersten Portalknoten 225 zu einem zweiten Portalknoten 230 erfolgen, um anschließend weiter auf der Basis der zweiten Navigationskarte 145 zu navigieren.
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4 zeigt eine Illustration einer Navigation bezüglich zweier Navigationskarten 140, 145. In einem linken Bereich sind Informationen der zweiten Navigationskarte 145 und im rechten Bereich Informationen der ersten Navigationskarte 140 dargestellt. Zusätzlich zu den Navigations- und Portalknoten 215 - 230 sind exemplarische erste und zweite Teil- oder Attributknoten 405, 410 dargestellt, die jeweils beispielsweise einen interessanten Ort („point of interest“, POI) oder eine Eigenschaftsangabe einer zugeordneten Strecke 235, 240 betreffen können.
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Eine Reihe 415, nach der das Kraftfahrzeug 105 gesteuert werden soll, beginnt im unteren Teil der Darstellung und basiert zunächst auf der ersten Navigationskarte 140, sodass sie nur erste Navigationsknoten 215 umfasst. Ein Übergang von der ersten Navigationskarte 140 zur zweiten Navigationskarte 145 erfolgt an zwei einander zugeordneten Portalknoten 225, 230 in Form eines ersten Übergangs 420. Danach wird die Reihe 415 nur mit zweiten Navigationsknoten 220 fortgesetzt, die der zweiten Navigationskarte 145 entnommen sind.
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Ein zweiter Übergang 425 von der zweiten Navigationskarte 145 zur ersten Navigationskarte 140 erfolgt an einem weiteren Paar einander zugeordneter Portalknoten 225, 230, beispielsweise weil keine zweiten Navigationsknoten 220 bestimmt werden können, die das Kraftfahrzeug 105 seinem Ziel näher bringen kann. Ein solcher Übergang ist üblicherweise erforderlich, wenn keine ausreichend aktuellen Karteninformationen der zweiten Navigationskarte 145 zwischen der Position des Kraftfahrzeugs 105 und dem Ziel vorliegen.
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Ein Wechsel der zu Grunde liegenden Navigationskarte 140, 145 ist immer nur an einem Portalknoten 225, 230 möglich, sodass innerhalb der Reihe 415 zwischen benachbarten Portalknoten 225, 230 immer nur entweder erste Navigationsknoten 215 oder zweite Navigationsknoten 220 liegen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- System
- 105
- Kraftfahrzeug
- 110
- Verarbeitungseinrichtung
- 115
- Speichervorrichtung
- 120
- Positioniereinrichtung
- 125
- erste Schnittstelle
- 130
- zweite Schnittstelle
- 135
- Ausgabevorrichtung
- 140
- erste Navigationskarte
- 145
- zweite Navigationskarte
- 205
- erste Kachel
- 210
- zweite Kachel
- 215
- erster Navigationsknoten
- 220
- zweiter Navigationsknoten
- 225
- erster Portalknoten
- 230
- zweiter Portalknoten
- 235
- erste Strecke
- 240
- zweite Strecke
- 300
- Verfahren
- 305
- erste Navigationskarte erfassen
- 310
- zweite Navigationskarte erfassen
- 315
- Bestimmen Pfad auf zweiter Navigationskarte
- 320
- Pfad nicht geschlossen?
- 325
- fehlenden Pfad zwischen Portalknoten auf erster Navigationskarte bestimmen
- 405
- erster Teilknoten
- 410
- zweiter Teilknoten
- 415
- Reihe
- 420
- erster Übergang erste -> zweite Navigationskarte
- 425
- zweiter Übergang zweite -> erste Navigationskarte
