DE102018220020A1 - Method for the satellite-based determination of a vehicle's own position, a method for providing a hybrid, three-dimensional environment model for the satellite-based localization of a vehicle, a computer program, a machine-readable storage medium and a vehicle - Google Patents
Method for the satellite-based determination of a vehicle's own position, a method for providing a hybrid, three-dimensional environment model for the satellite-based localization of a vehicle, a computer program, a machine-readable storage medium and a vehicle Download PDFInfo
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- G01S19/22—Multipath-related issues
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum satellitengestützten Ermitteln einer Eigenposition eines Fahrzeugs (1), umfassend zumindest folgende Schritte:a) Empfangen von Signalen (6) von Navigationssatelliten (2),b) Erfassen mindestens einer Information über mindestens ein mobiles Empfangshindernis (3) im Umfeld des Fahrzeugs (1),c) Ermitteln der Eigenposition des Fahrzeugs (1) unter Verwendung der in Schritt a) empfangenen Signale und der in Schritt b) erfassten Information.The invention relates to a method for satellite - based determination of a vehicle 's own position (1), comprising at least the following steps: a) receiving signals (6) from navigation satellites (2), b) detecting at least one item of information about at least one mobile reception obstacle (3) in the Environment of the vehicle (1), c) determining the own position of the vehicle (1) using the signals received in step a) and the information recorded in step b).
Description
Stand der TechnikState of the art
In Zukunft wird es eine Vielzahl von hoch- oder sogar vollautomatisierten Fahrfunktionen bei Fahrzeugen geben. Bei diesen Funktionen fährt das Auto automatisch, d.h. ein Fahrer muss nicht mehr die bzw. alle Fahroperationen steuern. Wichtig für hoch-/vollautomatisiertes Fahren ist die möglichst genaue Lokalisierung, vorzugsweise in einer detaillierten Karte, die zumindest in einem ersten Schritt über Signale aus globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS) geschieht. Hierbei wird über die Laufzeit von Funksignalen von Navigationssatelliten zum Empfänger im oder am Fahrzeug die globale (Eigen-) Position des Empfängers und damit des Fahrzeugs errechnet.In the future there will be a multitude of highly or even fully automated driving functions for vehicles. With these functions, the car drives automatically, i.e. a driver no longer has to control all or all of the driving operations. It is important for highly / fully automated driving that the localization is as accurate as possible, preferably in a detailed map, which is done at least in a first step via signals from global navigation satellite systems (GNSS). Here, the global (own) position of the receiver and thus of the vehicle is calculated over the duration of radio signals from navigation satellites to the receiver in or on the vehicle.
Neben atmosphärenbedingten Störungen wie Refraktion in der Ionosphäre sind heute sog. Multipath-Effekte (d.h. Effekte durch Mehrwegeausbreitung) eine der Hauptfehlerquellen in GNSS-basierten Lokalisierungssystemen. Schon länger bekannt ist der Effekt bei der GNSS-basierten Lokalisierung in Häuserschluchten, bei denen nur in einem kleinen Radialfeld direkte Signalwege möglich sind, wobei die meisten Satellitensignale hingegen nur nach mindestens einer Reflexion an einer Gebäudefassade oder anderen Hindernissen empfangen werden können. Um die durch Multipath-Effekte (hier auch als Mehrwegeausbreitungseffekte bezeichnet) entstehenden Fehler prädizieren und ggf. im Anschluss daran korrigieren zu können, wird eine möglichst genaue Schätzung und/oder Modellierung der für die Multipath-Effekte verantwortlichen Umgebung angestrebt.In addition to atmospheric disturbances such as refraction in the ionosphere, so-called multipath effects (i.e. effects from multipath propagation) are one of the main sources of error in GNSS-based localization systems. The effect of GNSS-based localization in house canyons, in which direct signal paths are only possible in a small radial field, has long been known, whereby most satellite signals can only be received after at least one reflection on a building facade or other obstacles. In order to be able to predict the errors resulting from multipath effects (also referred to here as multipath propagation effects) and, if necessary, to correct them subsequently, the most accurate possible estimation and / or modeling of the environment responsible for the multipath effects is sought.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Hier vorgeschlagen wird gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zum satellitengestützten Ermitteln einer Eigenposition eines Fahrzeugs, umfassend zumindest folgende Schritte:
- a) Empfangen von Signalen von Navigationssatelliten,
- b) Erfassen mindestens einer Information über mindestens ein mobiles Empfangshindernis im Umfeld des Fahrzeugs,
- c) Ermitteln der Eigenposition des Fahrzeugs unter Verwendung der in Schritt a) empfangenen Signale und der in Schritt b) erfassten Information.
- a) receiving signals from navigation satellites,
- b) capturing at least one piece of information about at least one mobile obstacle to reception in the vicinity of the vehicle,
- c) determining the vehicle's own position using the signals received in step a) and the information acquired in step b).
Die angegebene Reihenfolge der Schritte a), b) und c) kann sich bei einem regulären Betriebsablauf einstellen. Darüber hinaus können zumindest die Schritte a) und b) auch zumindest teilweise parallel oder sogar gleichzeitig durchgeführt werden.The specified sequence of steps a), b) and c) can occur in a regular operating procedure. In addition, at least steps a) and b) can also be carried out at least partially in parallel or even simultaneously.
Das Verfahren erlaubt in besonders vorteilhafter Weise, dass durch die erfasste Information über mindestens ein mobiles Empfangshindernis im Umfeld des Fahrzeugs möglichicherweise durch das mobile Empfangshindernis verursachte Mehrwegeausbreitungseffekte erkannt und ggf. berücksichtigt werden können. Es hat sich herausgestellt, dass neben statischen Hindernissen, wie etwa Gebäuden, insbesondere außerhalb städtischer Umgebungen oft dynamische Hindernisse (hier auch bezeichnet als mobile Empfangshindernisse), wie etwa andere Verkehrsteilnehmer verantwortlich für Multipath-Effekte (hier auch bezeichnet als Mehrwegeausbreitungseffekte) sind. Dies trifft nicht nur, aber insbesondere auf mehrspurige Straßen, Schnellstraßen und/oder Autobahnen zu, wo andere Verkehrsteilnehmer mit geringer Relativgeschwindigkeit über längere Zeit einen Teil des Empfangsfelds der GNSS-Antenne des Fahrzeugs verdecken können.The method allows in a particularly advantageous manner that the detected information about at least one mobile reception obstacle in the vicinity of the vehicle can be used to recognize and possibly take into account multipath propagation effects caused by the mobile reception obstacle. It has been found that, in addition to static obstacles, such as buildings, in particular outside urban environments, dynamic obstacles (also referred to here as mobile reception obstacles), such as other road users, are often responsible for multipath effects (also referred to here as multipath propagation effects). This applies not only, but in particular to multi-lane roads, expressways and / or motorways, where other road users with low relative speed can cover part of the reception field of the vehicle's GNSS antenna over a long period of time.
Mit anderen Worten ausgedrückt, dient das Verfahren insbesondere zur Ermittlung einer GNSS-basierten Fahrzeugposition des eigenen Fahrzeugs. Bei dem (eigenen) Fahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein autonomes Fahrzeug, insbesondere ein autonom operierendes Automobil. GNSS steht für globales Navigationssatellitensystem. GNSS ist ein System zur Positionsbestimmung und/oder Navigation auf der Erde und/oder in der Luft durch den Empfang der Signale von Navigationssatelliten, hier als Satellitendaten bezeichnet. GNSS ist dabei ein Sammelbegriff für die Verwendung bestehender und künftiger globaler Satellitensysteme, wie GPS (NAVSTRAR GPS), GLONASS, Beidou und Galileo.In other words, the method is used in particular to determine a GNSS-based vehicle position of one's own vehicle. The (own) vehicle is preferably an autonomous vehicle, in particular an autonomously operating automobile. GNSS stands for global navigation satellite system. GNSS is a system for position determination and / or navigation on earth and / or in the air by receiving the signals from navigation satellites, here referred to as satellite data. GNSS is a collective term for the use of existing and future global satellite systems such as GPS (NAVSTRAR GPS), GLONASS, Beidou and Galileo.
Das Verfahren kann zumindest teilweise von bzw. in einem GNSS-Sensor des Fahrzeugs durchgeführt werden. Bei dem GNSS-Sensor handelt es sich in der Regel um eine Sensorik, die geeignet ist Navigationssatellitendaten zu empfangen und zu verarbeiten, etwa auszuwerten. Vorzugsweise ist der GNSS-Sensor in der Lage, eine hochgenaue Fahrzeugposition mit Hilfe von Navigationssatellitendaten (GPS, GLONASS, Beidou, Galileo) zu ermitteln. GNSS-Daten sind insbesondere Daten, die von einem Navigationssatelliten empfangen werden, GNSS-Daten können auch als „Navigationssatellitendaten“ bezeichnet werden.The method can be carried out at least partially by or in a GNSS sensor of the vehicle. The GNSS sensor is usually a sensor system that is suitable for receiving and processing, for example evaluating, navigation satellite data. The GNSS sensor is preferably able to determine a highly precise vehicle position with the aid of navigation satellite data (GPS, GLONASS, Beidou, Galileo). GNSS data is, in particular, data that is received by a navigation satellite, GNSS data can also be referred to as “navigation satellite data”.
In Schritt a) erfolgt ein Empfangen von Signalen von Navigationssatelliten. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass in Schritt a) GNSS-Daten empfangen werden. Bevorzugt empfängt ein GNSS-Sensor des eigenen Fahrzeugs die GNSS-Satellitendaten von mindestens einer GNSS-Empfangseinheit (des Fahrzeugs), etwa einer insbesondere fahrzeugseitigen GNSS-Antenne, die ihrerseits (direkt) mit den Navigationssatelliten kommuniziert bzw. die Satellitensignale (direkt) empfängt.In step a), signals from navigation satellites are received. In other words, this means in particular that GNSS data are received in step a). A GNSS sensor of one's own vehicle preferably receives the GNSS satellite data from at least one GNSS receiver unit (of the vehicle), for example a GNSS antenna in particular on the vehicle, which in turn communicates (directly) with the navigation satellites or receives the satellite signals (directly).
In Schritt b) erfolgt ein Erfassen mindestens einer Information über mindestens ein mobiles Empfangshindernis im Umfeld des Fahrzeugs. Bei dem mindestens einen mobilen Empfangshindernis kann es sich beispielsweise um einen anderen Verkehrsteilnehmer, wie etwa ein anderes Fahrzeug handeln. Insbesondere kann es sich bei dem mobiles Empfangshindernis um einen Lastkraftwagen (kurz LKW) handeln. Unter mobilen Empfangshindernissen im Umfeld des Fahrzeugs werden hier insbesondere bewegliche, insbesondere bewegte Objekte verstanden, an denen Signale von Navigationssatelliten reflektiert worden sein könnten, bevor sie das Fahrzeug erreichen. Weiterhin können in Schritt b) auch Informationen über mehrere mobile Empfangshindernisse im Umfeld des Fahrzeugs erfasst werden. In step b), at least one piece of information about at least one mobile reception obstacle is recorded in the area surrounding the vehicle. The at least one mobile obstacle to reception can be, for example, another road user, such as another vehicle. In particular, the mobile obstacle to reception can be a truck (or truck for short). Mobile reception obstacles in the surroundings of the vehicle are understood here to mean, in particular, moving, in particular moving objects, on which signals from navigation satellites could have been reflected before they reach the vehicle. Furthermore, in step b), information about several mobile reception obstacles in the area of the vehicle can also be recorded.
In Schritt c) erfolgt ein Ermitteln der Eigenposition des Fahrzeugs unter Verwendung der in Schritt a) empfangenen Signale und der in Schritt b) erfassten Information. Dabei kann das Ermitteln beispielsweise mittels eines GNSS-Sensors des Fahrzeugs erfolgen. Insbesondere wird in Schritt c) eine Fahrzeugposition des eigenen Fahrzeugs mit den in Schritt a) empfangenen Signalen (GNSS-Daten) berechnet. Hierzu erfolgen in der Regel Laufzeitmessungen der Signale. Weiterhin kann die in Schritt b) erfasste Information in Schritt c) insbesondere derart verwendet werden, dass möglichicherweise durch das mobile Empfangshindernis verursachte Mehrwegeausbreitungseffekte erkannt und ggf. berücksichtigt, vorzugsweise kompensiert werden (können).In step c) the own position of the vehicle is determined using the signals received in step a) and the information acquired in step b). The determination can take place, for example, by means of a GNSS sensor of the vehicle. In particular, in step c) a vehicle position of the own vehicle is calculated with the signals (GNSS data) received in step a). For this purpose, runtime measurements of the signals are usually carried out. Furthermore, the information recorded in step b) can in particular be used in step c) in such a way that multipath effects caused by the mobile obstacle to reception may be recognized and possibly taken into account, preferably compensated.
Dabei kann die in Schritt b) erfasste Information beispielsweise direkt bei den Laufzeitmessungen berücksichtigt werden. So könnten zum Beispiel Lauzeitmessungen von Signalen, bei denen starke Mehrwegeausbreitungseffekte zu erwarten sind abgebrochen oder erst gar nicht begonnen werden. Dies kann beispielsweise so realisiert werden, dass Signale, die aus einer bestimmten Richtung bzw. bestimmten Richtungen einfallen nicht oder nur gering gewichtet berücksichtigt werden.The information recorded in step b) can, for example, be taken into account directly in the runtime measurements. For example, lukewarm measurements of signals where strong multipath effects can be expected could be stopped or not started at all. This can be implemented, for example, in such a way that signals that come from a certain direction or certain directions are not taken into account or are only weighted slightly.
Alternativ oder kumulativ kann die in Schritt b) erfasste Information beispielsweise zur Kompensation von Mehrwegeausbreitungseffekten bzw. zur Korrektur von durch Mehrwegeausbreitungseffekte verfälschter Positions-Ergebnisse genutzt werden. So können beispielsweise verfälschte Positions-Ergebnisse aus Signallaufzeiten, die aufgrund von Signal-Reflexionen an dem mobilen Empfangshindernis zu lang sind, (nachträglich) korrigiert werden.Alternatively or cumulatively, the information recorded in step b) can be used, for example, to compensate for multipath propagation effects or to correct position results falsified by multipath propagation effects. For example, falsified position results from signal propagation times that are too long due to signal reflections at the mobile reception obstacle can be corrected (subsequently).
Zusätzlich kann in Schritt b) auch ein Erfassen mindestens einer Information über mindestens ein statisches Empfangshindernis im Umfeld des Fahrzeugs erfolgen. Bei dem mindestens einen statischen Empfangshindernis kann es sich beispielsweise um ein Gebäude, wie etwa ein Hochhaus handeln. Unter statischen Empfangshindernissen im Umfeld des Fahrzeugs werden hier insbesondere unbewegliche, insbesondere ortsfeste Objekte verstanden, an denen Signale von Navigationssatelliten reflektiert worden sein könnten, bevor sie das Fahrzeug erreichen. Weiterhin können in Schritt b) auch Informationen über mehrere statische Empfangshindernisse im Umfeld des Fahrzeugs erfasst werden.In addition, in step b), at least one item of information about at least one static obstacle to reception can also be recorded in the surroundings of the vehicle. The at least one static obstacle to reception can be, for example, a building, such as a high-rise building. Static reception obstacles in the surroundings of the vehicle are understood here to mean, in particular, immobile, in particular stationary objects, on which signals from navigation satellites could have been reflected before they reach the vehicle. Furthermore, in step b), information about a number of static reception obstacles in the surroundings of the vehicle can also be recorded.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Information zumindest eine für Mehrwegeausbreitungseffekte relevante Eigenschaft beschreibt. Dies kann mit anderen Worten auch so ausgedrückt werden, dass die Information für Mehrwegeausbreitungseffekte charakteristisch ist.According to an advantageous embodiment, it is proposed that the information describes at least one property relevant for multipath propagation effects. In other words, this can also be expressed in such a way that the information is characteristic of multipath propagation effects.
Für Mehrwegeausbreitungseffekte relevante Eigenschaften können beispielsweise die (Relativ-)Position (relativ zum eigenen Fahrzeug), die (räumliche) Ausdehnung und/oder das Material eines Empfangshindernisses sein. Vorzugsweise beschreibt die Information mindestens zwei für Mehrwegeausbreitungseffekte relevante Eigenschaften, wie beispielsweise mindestens die Position und die Ausdehnung des Empfangshindernisses.Properties relevant for multipath propagation effects can be, for example, the (relative) position (relative to one's own vehicle), the (spatial) extent and / or the material of an obstacle to reception. The information preferably describes at least two properties relevant for multipath propagation effects, such as, for example, at least the position and the extent of the reception obstacle.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Erfassen in Schritt b) unter Verwendung mindestens eines Umfeldsensors des Fahrzeugs erfolgt. Bei dem Umfeldsensor kann es sich beispielsweise um eine Kamera, einen Ultraschall-Sensor, einen LIDAR-Sensor und/oder einen RADAR-Sensor handeln. Entsprechende Umfeldsensoren können in der Regel dazu beitragen einen Abstand zwischen dem eigenen Fahrzeug und einem Hindernis, eine Ausdehnung des Hindernisses und/oder das Material des Hindernisses zu bestimmen.According to a further advantageous embodiment, it is proposed that the detection in step b) takes place using at least one environmental sensor of the vehicle. The environment sensor can be, for example, a camera, an ultrasound sensor, a LIDAR sensor and / or a RADAR sensor. Corresponding environment sensors can generally help to determine a distance between your own vehicle and an obstacle, an expansion of the obstacle and / or the material of the obstacle.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Erfassen in Schritt b) unter Verwendung zumindest einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug- oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation erfolgt.According to a further advantageous embodiment, it is proposed that the detection in step b) be carried out using at least one vehicle-to-vehicle or vehicle-to-infrastructure communication.
Unter Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (engl.: Car-to-Car Communication, oder kurz: Car2Car oder C2C) wird der Austausch von Informationen und Daten zwischen (Kraft-) Fahrzeugen verstanden. Ziel dieses Datenaustausches ist es, dem Fahrer frühzeitig kritische und gefährliche Situationen zu melden. Die betreffenden Fahrzeuge sammeln Daten, wie ABS-Eingriffe, Lenkwinkel, Position, Richtung und Geschwindigkeit, und senden diese Daten über Funk (WLAN, UMTS, etc.) an die anderen Verkehrsteilnehmer. Dabei soll die „Sichtweite“ des Fahrers mit elektronischen Mitteln verlängert werden. Unter Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation (engl.: Car-to-Infrastructure, oder kurz: C2I) wird der Austausch von Daten zwischen einem Fahrzeug und der umliegenden Infrastruktur (z.B. Lichtzeichenanlagen) verstanden. Die genannten Technologien basieren auf dem Zusammenwirken von Sensoren der verschiedenen Verkehrspartner und verwenden neueste Verfahren der Kommunikationstechnologie zum Austausch dieser Informationen. Fahrzeug-zu-X ist hierbei ein Oberbegriff für die verschiedenen Kommunikationsverbindungen, wie Fahrzeug-zu-Fahrzeug und Fahrzeug-zu-Infrastruktur.Vehicle-to-vehicle communication (Car2Car or C2C) means the exchange of information and data between (motor) vehicles. The aim of this data exchange is to report critical and dangerous situations to the driver at an early stage. The vehicles in question collect data, such as ABS intervention, steering angle, position, direction and speed, and send this data to the other road users via radio (WLAN, UMTS, etc.). The driver's “visibility” should be extended electronically. Under car-to-infrastructure communication (or: C2I) the exchange of data between a vehicle and the surrounding infrastructure (eg light signal systems) understood. The technologies mentioned are based on the interaction of sensors from different transport partners and use the latest methods of communication technology to exchange this information. Vehicle-to-X is a generic term for the various communication links, such as vehicle-to-vehicle and vehicle-to-infrastructure.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass (in Schritt c)) unter Verwendung der in Schritt b) erfassten Information eine Kompensation mindestens eines Mehrwegeausbreitungseffekts erfolgt. Insbesondere kann dabei eine vor Erreichen des Fahrzeugs erfolgte Reflexion eines von einem Navigationssatelliten ausgesendeten Signales (die zu einer verlängerten Signallaufzeit und deswegen zu einem verfälschten Positions-Ergebnis führt) korrigiert werden. Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Verfahren zum Bereitstellen eines hybriden, dreidimensionalen Umfeldmodells für die satellitengestützte Eigenlokalisierung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, umfassend zumindest folgende Schritte:
- i) Empfangen von Informationen über statische Empfangshindernisse im Umfeld des Fahrzeugs,
- ii) Erfassen mindestens einer Information über mindestens ein mobiles Empfangshindernis im Umfeld des Fahrzeugs,
- iii) Fusionieren der in Schritt i) empfangenen Informationen und der in Schritt ii) erfassten Information zu dem hybriden, dreidimensionalen Umfeldmodell.
- i) receiving information about static reception obstacles in the vicinity of the vehicle,
- ii) capturing at least one piece of information about at least one mobile reception obstacle in the vicinity of the vehicle,
- iii) Fusion of the information received in step i) and the information acquired in step ii) into the hybrid, three-dimensional environment model.
Die angegebene Reihenfolge der Schritte i), ii) und iii) kann sich bei einem regulären Betriebsablauf einstellen. Darüber hinaus können zumindest die Schritte i) und ii) auch zumindest teilweise parallel oder sogar gleichzeitig durchgeführt werden.The specified sequence of steps i), ii) and iii) can occur in a normal operating procedure. In addition, at least steps i) and ii) can also be carried out at least partially in parallel or even simultaneously.
Das Umfeldmodell ist insbesondere derart gebildet, dass es Daten zur Erkennung, Modellierung und/oder Kompensation von Mehrwebeausbreitungseffekten (Multipath-Effekten) bereitstellt. Diese Daten können beispielsweise eine Navigationssystem und/oder einen Steuergerät für das automatische Fahren bereitgestellt und ggf. dort verwendet werden. The environment model is in particular formed in such a way that it provides data for the detection, modeling and / or compensation of multi-web propagation effects (multipath effects). This data can be provided, for example, by a navigation system and / or a control device for automatic driving and can be used there if necessary.
Grundsätzlich kann das Umfeldmodell (insbesondere der Anteil der statischen Empfangshindernisse) auf 3D-Modellen aus hochgenauen Karten basieren. Hierbei können statische Hindernisse, die beispielsweise in einer hochgenauen Karte als 3D-Körper hinterlegt sind, relativ zur geschätzten Fahrzeugposition in eine virtuelle Umgebung projiziert werden. Eine Lokalisierung relativ zur Karte kann dabei entweder mit Hilfe einer Groblokalisierung vor Auftreten der Multipath-Effekte, durch Odometrie-Extrapolation oder durch eine geeignete andere Lokalisierungsmethode erfolgen. Mit Hilfe der Satellitenpositionen sowie der virtuellen 3D-Umgebung können damit störende Multipath-Effekte prädiziert und infolgedessen kompensiert werden.Basically, the environment model (in particular the proportion of static reception obstacles) can be based on 3D models from highly precise maps. Static obstacles, which are stored in a high-precision map as a 3D body, can be projected into a virtual environment relative to the estimated vehicle position. Localization relative to the map can be done either with the help of a rough localization before the multipath effects occur, by odometry extrapolation or by a suitable other localization method. With the help of the satellite positions and the virtual 3D environment, disruptive multipath effects can be predicted and consequently compensated for.
Die hier vorgeschlagene Lösung erlaubt in vorteilhafter Weise, dass auch mobile Hindernisse, wie etwa andere Verkehrsteilnehmer relativ zur geschätzten Fahrzeugposition in eine virtuelle Umgebung projiziert werden können. Dies ermöglicht das Verfahren insbesondere durch das Erfassen mindestens einer Information über mindestens ein mobiles Empfangshindernis im Umfeld des Fahrzeugs.The solution proposed here advantageously allows mobile obstacles, such as other road users, to be projected into a virtual environment relative to the estimated vehicle position. The method makes this possible in particular by capturing at least one item of information about at least one mobile reception obstacle in the area surrounding the vehicle.
In Schritt i) erfolgt ein Empfangen von Informationen über statische Empfangshindernisse im Umfeld des Fahrzeugs. Bei den statischen Empfangshindernissen kann es sich beispielsweise um Gebäude, wie etwa eine Häuserschlucht bildende Hochhäuser handeln. Unter statischen Empfangshindernissen im Umfeld des Fahrzeugs werden hier insbesondere unbewegliche, insbesondere ortsfeste Objekte verstanden, an denen Signale von Navigationssatelliten reflektiert worden sein könnten, bevor sie das Fahrzeug erreichen.In step i) information about static reception obstacles in the environment of the vehicle is received. The static obstacles to reception can be, for example, buildings such as high-rise buildings forming a canyon. Static reception obstacles in the surroundings of the vehicle are understood here to mean, in particular, immobile, in particular stationary objects, on which signals from navigation satellites could have been reflected before they reach the vehicle.
In Schritt ii) erfolgt ein Erfassen mindestens einer Information über mindestens ein mobiles Empfangshindernis im Umfeld des Fahrzeugs. Bei dem mindestens einen mobilen Empfangshindernis kann es sich beispielsweise um einen anderen Verkehrsteilnehmer, wie etwa ein anderes Fahrzeug handeln. Insbesondere kann es sich bei dem mobiles Empfangshindernis um einen Lastkraftwagen (kurz LKW) handeln. Unter mobilen Empfangshindernissen im Umfeld des Fahrzeugs werden hier insbesondere bewegliche, insbesondere bewegte Objekte verstanden, an denen Signale von Navigationssatelliten reflektiert worden sein könnten, bevor sie das Fahrzeug erreichen. Weiterhin können in Schritt ii) auch Informationen über mehrere mobile Empfangshindernisse im Umfeld des Fahrzeugs erfasst werden.In step ii), at least one piece of information about at least one mobile reception obstacle is recorded in the area surrounding the vehicle. The at least one mobile obstacle to reception can be, for example, another road user, such as another vehicle. In particular, the mobile obstacle to reception can be a truck (or truck for short). Mobile reception obstacles in the surroundings of the vehicle are understood here to mean, in particular, moving, in particular moving objects, on which signals from navigation satellites could have been reflected before they reach the vehicle. Furthermore, in step ii), information about several mobile reception obstacles in the vehicle's surroundings can also be recorded.
In Schritt iii) erfolgt ein Fusionieren der in Schritt i) empfangenen Informationen und der in Schritt ii) erfassten Information zu dem hybriden, dreidimensionalen Umfeldmodell. Dabei können die in Schritt i) empfangenen Informationen und/oder auf Basis dieser Informationen ermittelte (künstliche bzw. digitale) Nachbildungen der statischen Empfangshindernisse relativ zu einer (zuvor) geschätzten Fahrzeugposition in eine virtuelle Umgebung (um das Fahrzeug) projiziert werden. Weiterhin kann die mindestens eine in Schritt ii) erfasste Information und/oder eine auf Basis dieser Informationen ermittelte (künstliche bzw. digitale) Nachbildungen des mindestens einen mobilen Empfangshindernisses relativ zu einer (zuvor) geschätzten Fahrzeugposition in eine virtuelle Umgebung (um das Fahrzeug) projiziert werden.In step iii) the information received in step i) is merged with the information acquired in step ii) to form the hybrid, three-dimensional environment model. The information received in step i) and / or (artificial or digital) replicas of the static reception obstacles determined on the basis of this information can be relative to a (previously) estimated vehicle position in a virtual environment (around the vehicle) can be projected. Furthermore, the at least one item of information recorded in step ii) and / or an (artificial or digital) replication of the at least one mobile reception obstacle determined on the basis of this information can be projected into a virtual environment (around the vehicle) relative to a (previously) estimated vehicle position will.
Dier hier vorgeschlagene Lösung erlaubt in vorteilhafter Weise ein hybrides 3D-Umfeldmodell bereitzustellen, das neben bisher bereits verwendeten, statischen 3D-Umfelddaten auch dynamische Hindernisse (mobile Empfangshindernisse) enthält. Dynamische Hindernisse bzw. mobile Empfangshindernisse sowie deren für Multipath-Effekte relevanten Eigenschaften (Position, Ausdehnung, Material, ...) können dabei beispielweise aus der insbesondere für Fahrassistenzfunktionen verwendeten Umgebungswahrnehmung stammen, aber auch via Fahrzeug-zu-Fahrzeug- oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation übermittelt werden.The solution proposed here advantageously makes it possible to provide a hybrid 3D environment model which, in addition to previously used static 3D environment data, also contains dynamic obstacles (mobile reception obstacles). Dynamic obstacles or mobile obstacles to reception as well as their properties relevant for multipath effects (position, extent, material, ...) can originate, for example, from the perception of the environment used in particular for driver assistance functions, but also via vehicle-to-vehicle or vehicle-to-vehicle - Infrastructure communication to be transmitted.
Im Gegensatz zu statischen Hindernissen können dynamische Hindernisse (mobile Empfangshindernisse), wenn diese aus der Umfeldwahrnehmung stammen, relativ zum zu lokalisierenden Fahrzeug statt - mit Lokalisierungsfehlern behaftet - in einem globalen Koordinatensystem modelliert werden. Darüber hinaus können dynamische Objekte sowie die Umgebungswahrnehmung statischer Objekte zur Lokalisierungsverbesserung in der statischen 3D-Umfeldkarte herangezogen werden. Im hybriden Umfeldmodell können Multipath-Effekte damit auch unter Berücksichtigung von dynamischen Hindernissen modelliert, prädiziert und/oder (schließlich) kompensiert werden.In contrast to static obstacles, dynamic obstacles (mobile reception obstacles), if these originate from the perception of the surroundings, can be modeled in a global coordinate system instead of - with localization errors - with localization errors. In addition, dynamic objects and the perception of the surroundings of static objects can be used to improve the localization in the static 3D environment map. In the hybrid environment model, multipath effects can thus be modeled, predicted and / or (finally) compensated for, taking dynamic obstacles into account.
Bei größeren Unsicherheiten über die Beschaffenheit der dynamischen Hindernisse (bspw. Unsicherheit in Bezug auf die Materialzusammensetzung) kann es vorkommen, dass die Modellierung zur Kompensation der Multipath-Effekte nicht genau genug möglich ist. In diesem Fall kann es aber immerhin möglich sein, mit Multipath-Effekten behaftete Signale zu detektieren und von der Lokalisierung auszuschließen.If there is greater uncertainty about the nature of the dynamic obstacles (e.g. uncertainty with regard to the material composition), it may happen that modeling to compensate for the multipath effects is not possible with sufficient accuracy. In this case, however, it may be possible to detect signals with multipath effects and to exclude them from the localization.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Informationen jeweils zumindest eine für Mehrwegeausbreitungseffekte relevante Eigenschaft beschreiben. Dies kann mit anderen Worten auch so ausgedrückt werden, dass die Informationen (jeweils) für Mehrwegeausbreitungseffekte charakteristisch sind.According to an advantageous embodiment, it is proposed that the information in each case describe at least one property relevant for multipath propagation effects. In other words, this can also be expressed in such a way that the information (in each case) is characteristic of multipath propagation effects.
Für Mehrwegeausbreitungseffekte relevante Eigenschaften können beispielsweise die (Relativ-)Position (relativ zum eigenen Fahrzeug), die (räumliche) Ausdehnung und/oder das Material eines Empfangshindernisses sein. Vorzugsweise beschreibt die Information mindestens zwei für Mehrwegeausbreitungseffekte relevante Eigenschaften, wie beispielsweise mindestens die Position und die Ausdehnung des Empfangshindernisses.Properties relevant for multipath propagation effects can be, for example, the (relative) position (relative to one's own vehicle), the (spatial) extent and / or the material of an obstacle to reception. The information preferably describes at least two properties relevant for multipath propagation effects, such as, for example, at least the position and the extent of the reception obstacle.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm(-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a computer program is also proposed which is set up to carry out a method presented here. In other words, this relates in particular to a computer program (product) comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out a method described here.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.According to a further aspect, a machine-readable storage medium on which the computer program is stored is also proposed. The machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Fahrzeug mit einem System vorgeschlagen, welches zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Fahrzeugs, das für einen automatischen bzw. autonomen Betrieb eingerichtet ist. Insbesondere ist das Fahrzeug ein autonomes Automobil. Bei dem System kann es sich beispielsweise um ein Navigationssystem und/oder ein Steuergerät des Fahrzeugs, insbesondere um ein Steuergerät für das automatische bzw. autonome Fahren des Fahrzeugs handeln. Das System kann beispielsweise ein hier vorgeschlagenes Speichermedium umfassen sowie einen Prozessor, der auf das Speichermedium zugreifen kann.According to a further aspect, a vehicle is also proposed with a system which is set up to carry out a method presented here. The vehicle is preferably a vehicle that is set up for automatic or autonomous operation. In particular, the vehicle is an autonomous automobile. The system can be, for example, a navigation system and / or a control unit of the vehicle, in particular a control unit for the automatic or autonomous driving of the vehicle. The system can include, for example, a storage medium proposed here and a processor that can access the storage medium.
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren zum satellitengestützten Ermitteln einer Eigenposition eines Fahrzeugs erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Verfahren zum Bereitstellen eines hybriden, dreidimensionalen Umfeldmodells für die satellitengestützte Eigenlokalisierung eines Fahrzeugs, dem Computerprogramm, dem Speichermedium und/oder dem Fahrzeug auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features and advantageous configurations discussed in connection with the method for satellite-based determination of a vehicle's own position can accordingly also be used in the method presented here for providing a hybrid, three-dimensional environment model for the satellite-based localization of a vehicle, the computer program, the storage medium and / or occur in the vehicle and vice versa. In this respect, full reference is made to the explanations given there for the more detailed characterization of the features.
Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch:
-
1 : einen beispielhaften Ablauf eines hier vorgestellten Verfahrens zum satellitengestützten Ermitteln einer Eigenposition eines Fahrzeugs, -
2 : eine beispielhafte Veranschaulichung eines hier vorgestellten Verfahrens zum satellitengestützten Ermitteln einer Eigenposition eines Fahrzeugs, -
3 : einen beispielhaften Ablauf eines hier vorgestellten Verfahrens zum Bereitstellen eines hybriden, dreidimensionalen Umfeldmodells für die satellitengestützte Eigenlokalisierung eines Fahrzeugs, und -
4 : eine beispielhafte Darstellung eines hier vorgeschlagenen Fahrzeugs.
-
1 an exemplary sequence of a method presented here for satellite-based determination of a vehicle's own position, -
2nd : an exemplary illustration of a method presented here for satellite-based determination of an own position of a vehicle, -
3rd : an exemplary sequence of a method presented here for providing a hybrid, three-dimensional environment model for the satellite-based localization of a vehicle, and -
4th : an exemplary representation of a vehicle proposed here.
In Block
Die in Schritt b) bzw. Block
Darüber hinaus erfolgt das Erfassen in Schritt b) hier beispielsweise unter Verwendung mindestens eines Umfeldsensors
Weiterhin kann in Schritt c) bzw. Block
Mit anderen Worten kann dies insbesondere auch wie folgt beschrieben werden: Das zu lokalisierende Fahrzeug
In Block
Bei dem beschriebenen Verfahrens zum Bereitstellen des hybriden, dreidimensionalen Umfeldmodells beschreiben die Informationen in der Regel jeweils zumindest eine für Mehrwegeausbreitungseffekte relevante Eigenschaft.In the described method for providing the hybrid, three-dimensional environment model, the information generally describes at least one property relevant for multipath propagation effects.
Die hier vorgeschlagene Lösung erlaubt insbesondere einen oder mehrere der nachstehenden Vorteile:
- • Nutzung von dynamischen Hindernissen zur Modellierung, Prädiktion und/oder Kompensation von Multipath-Effekten bei der GNSS-Lokalisierung.
- • Erweiterung eines statischen Umfeldmodells auf ein hybrides Umfeldmodell, z.B. durch Umfeldwahrnehmung oder Car2X-Kommunikation.
- • Use of dynamic obstacles for modeling, prediction and / or compensation of multipath effects in GNSS localization.
- • Extension of a static environment model to a hybrid environment model, for example through environment awareness or Car2X communication.
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