DE102019100563A1 - Gnss-lokalisierung unter verwendung von fahrzeugsensoren - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Bestimmen eines geografischen Standorts eines Fahrzeugs. Das durch das System ausgeführte Verfahren beinhaltet folgendes: Erhalten von geografischen Koordinaten des Fahrzeugs; Ermitteln einer seitlichen Bodenverschiebung innerhalb einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, Empfangen von geografischen Kartendaten, die eine oder mehrere Fahrbahnen einschließlich der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, beinhalten; Anpassen der geografischen Koordinaten des Fahrzeugs basierend auf der seitlichen Bodenverschiebung und den geografischen Kartendaten.

Description

  • EINLEITUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Anpassen der geografischen Koordinaten eines Fahrzeugs basierend auf Informationen, die von einem oder mehreren Fahrzeugsensoren erhalten werden.
  • Fahrzeuge beinhalten Hardware und Software, die in der Lage sind, verschiedene Informationen zu erhalten und zu verarbeiten, einschließlich Informationen, die von Fahrzeugsystemmodulen (VSMs) erhalten werden. Ein derartiges VSM ist ein globaler Navigationssatellitensystem-(GNSS)-Empfänger, der geografische Koordinaten des Fahrzeugs erhalten oder ermitteln kann. Die geografischen Koordinaten, die den Standort des Fahrzeugs repräsentieren, können zum Ausführen von autonomen oder teilautonomen Vorgängen des Fahrzeugs verwendet werden, wobei in diesen Fällen genaue geografische Koordinaten wünschenswert sind. Einige Länder (oder geopolitische Regionen) können jedoch zur Verbesserung der nationalen Sicherheit das Ausführen von bestimmten Vorgängen auf den festgelegten GNSS-Koordinaten erfordern. In einigen Ländern sind beispielsweise „Geoverschiebungen“ erforderlich, die unter anderem die Ausführung der von der Regierung entwickelten Geoverschiebungsanwendung auf GNSS-Empfängern beinhalten. Bei dieser Geoverschiebungsanwendung werden die geografischen Koordinaten um einen Zufallswert verschoben, sodass die Genauigkeit der geografischen Koordinaten reduziert wird. Dies kann sich negativ auf die Genauigkeit der Fahrzeugnavigation und anderer Fahrzeugfunktionen auswirken, die GNSS-Koordinaten verwenden.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen eines geografischen Standortes eines Fahrzeugs vorgesehen, wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: Erhalten von geografischen Koordinaten des Fahrzeugs; Ermitteln einer seitlichen Bodenverschiebung innerhalb einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, Empfangen von geografischen Kartendaten, die eine oder mehrere Fahrbahnen einschließlich der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, beinhalten; Anpassen der geografischen Koordinaten des Fahrzeugs basierend auf der seitlichen Bodenverschiebung und den geografischen Kartendaten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann dieses Verfahren eines oder mehrere der folgenden Merkmale in jeder technisch möglichen Kombination dieser Merkmale beinhalten:
    • • der Schritt zum Erhalten beinhaltet das Empfangen einer Vielzahl von globalen Navigationssatelliten-(GNSS)-Signalen von einer Vielzahl von GNSS-Satelliten und das Bestimmen eines geografischen Standorts basierend auf den empfangenen GNSS-Signalen;
    • • der Bestimmungsschritt beinhaltet: Erhalten von Bildern der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, unter Verwendung mindestens einer Kamera oder eines Lichtsensors, der als Teil der Fahrzeugelektronik im Fahrzeug installiert ist; und Verarbeiten der erhaltenen Bilder zum Bestimmen der seitlichen Bodenverschiebung des Fahrzeugs innerhalb der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt,
    • • die Fahrzeugelektronik eine Vielzahl von am Fahrzeug installierten Kameras beinhaltet, die zum Erhalten der Bilder der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, verwendet werden;
    • • Anwendung der Geoverschiebung auf die geografischen Koordinaten vor dem Anpassungsschritt;
    • • die Geoverschiebung wird durch eine Gerichtsbarkeit auferlegt, in der sich das Fahrzeug befindet,
    • • das Erhalten von Fahrdynamikinformationen einschließlich Fahrgeschwindigkeitsinformationen und Fahrzeugführungsinformationen, worin der Anpassungsschritt auf den Fahrdynamikinformationen beruht;
    • • die Fahrdynamikinformationen beinhalten ferner Fahrzeugbeschleunigungsinformationen, worin die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen auf einer Fahrzeugradgeschwindigkeit und/oder einer Fahrzeugquergeschwindigkeit basieren;
    • • der Anpassungsschritt beinhaltet die Verwendung eines erweiterten Kalman-Filters zum Berechnen neuer geografischer Koordinaten basierend auf den geografischen Koordinaten, den Fahrdynamikinformationen und der seitlichen Verschiebung des Fahrzeugs; und/oder
    • • Erhalten von geografischen Straßenkarteninformationen einer Region, die das Fahrzeug umgibt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bestimmen eines geografischen Standorts eines Fahrzeugs vorgesehen, wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: Bestimmen der geografischen Koordinaten des Fahrzeugs unter Verwendung eines im Fahrzeug integrierten globalen Navigationssatellitensystem-(GNSS)-Empfängers, wobei die geografischen Koordinaten durch Empfangen einer Vielzahl von GNSS-Signalen von einer Konstellation von GNSS-Satelliten bestimmt werden; Verschieben der geografischen Koordinaten unter Verwendung von Geoverschiebungstechniken unter Verwendung des GNSS-Empfängers; Bestimmen einer seitlichen Bodenverschiebung innerhalb einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, unter Verwendung mindestens einer am Fahrzeug installierten Kamera; Empfangen von geografischen Straßenkartendaten, die eine oder mehrere Fahrbahnen einschließlich der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, beinhalten; Erhalten von Fahrdynamikinformationen einschließlich einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahrzeugrichtung; und Anpassen der geografischen Koordinaten des Fahrzeugs basierend auf der seitlichen Bodenverschiebung und den geografischen Kartendaten, worin das Anpassen die Verwendung eines erweiterten Kalman-Filters beinhaltet, um neue geografische Koordinaten basierend auf den geografischen Koordinaten, den Fahrzeugdynamikinformationen und der seitlichen Verschiebung des Fahrzeugs zu berechnen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann dieses Verfahren eines oder mehrere der folgenden Merkmale in jeder technisch möglichen Kombination dieser Merkmale beinhalten:
    • • der Bestimmungsschritt beinhaltet: Erhalten von Bildern der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, unter Verwendung einer ersten der mindestens einen Kamera, der als Teil der Fahrzeugelektronik im Fahrzeug installiert ist; und Verarbeiten der erhaltenen Bilder zum Bestimmen der seitlichen Bodenverschiebung des Fahrzeugs innerhalb der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, worin das Verarbeiten das Identifizieren von Fahrbahnmarkierungen oder eines Randbereichs der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, beinhaltet;
    • • Anwenden der Geoverschiebung auf die geografischen Koordinaten vor dem Anpassungsschritt;
    • • die Geoverschiebung wird durch eine Gerichtsbarkeit auferlegt, in der sich das Fahrzeug befindet,
    • • das Erhalten von Fahrdynamikinformationen einschließlich Fahrgeschwindigkeitsinformationen und Fahrzeugführungsinformationen, worin der Anpassungsschritt auf den Fahrdynamikinformationen beruht;
    • • die Fahrdynamikinformationen beinhalten ferner Fahrzeugbeschleunigungsinformationen, worin die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen auf einer Fahrzeugradgeschwindigkeit und/oder einer Fahrzeugquergeschwindigkeit basieren;
    • • Senden der geografischen Koordinaten oder anderer geografischer Standortinformationen an einen entfernten Server; und/oder
    • • Empfangen von geografischen Straßenkartendaten vom entfernten Server.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeugelektroniksystem vorgesehen, das Folgendes beinhaltet: einen globalen Navigationssatellitensystem-(GNSS)-Empfänger, der konfiguriert ist, um GNSS-Signale von einer Konstellation von GNSS-Satelliten zu empfangen und geografische Koordinaten basierend auf den GNSS-Signalen zu bestimmen; mindestens eine Kamera, die konfiguriert ist, um Bilder der Fahrbahn aufzunehmen; eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die eine Verarbeitungsvorrichtung und einen Speicher beinhaltet, worin die drahtlose Kommunikationsvorrichtung konfiguriert ist, um geografische Straßenkartendaten von einer entfernten Einrichtung zu empfangen; worin das Fahrzeugelektroniksystem konfiguriert ist um: eine seitliche Bodenverschiebung innerhalb einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, durch Verarbeiten der aufgenommenen Bilder der Fahrbahn zu bestimmen; und die geografischen Koordinaten des Fahrzeugs basierend auf der seitlichen Bodenverschiebung und den geografischen Straßenkartendaten anzupassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann dieses System eines oder mehrere der folgenden Merkmale in jeder technisch möglichen Kombination dieser Merkmale beinhalten:
    • • das Fahrzeugelektroniksystem beinhaltet ferner ein Karosseriesteuermodul, das konfiguriert ist, um Fahrzeugdynamikinformationen von mindestens einem der folgenden zu empfangen: einem Raddrehzahlsensor, der mit einem Rad des Fahrzeugs gekoppelt ist, einem Lenkradwinkelsensor, einem Gierratensensor und/oder einem Drosselklappensensor; und worin das Fahrzeugelektroniksystem ferner konfiguriert ist, um die geografischen Koordinaten basierend auf den Fahrzeugdynamikinformationen anzupassen; und/oder
    • • der GNSS-Empfänger ist ferner konfiguriert, um Geoverschiebungstechniken an den geografischen Koordinaten durchzuführen, die durch eine Regierungsbehörde einer geopolitischen Region, in der sich das Fahrzeug befindet, auferlegt wurden.
  • Figurenliste
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei Folgendes gilt:
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Kommunikationssystems abbildet, das in der Lage ist, das hierin offenbarte Verfahren zu nutzen;
    • 2 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Bestimmen eines geografischen Standorts eines Fahrzeugs; und
    • 3 ist eine Darstellung des Standorts des Fahrzeugs, einschließlich der geografischen Koordinaten des Fahrzeugs und der geo-verschobenen geografischen Koordinaten.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Das nachfolgend beschriebene System und Verfahren ermöglicht es einem Fahrzeug, die geografischen Koordinaten des Fahrzeugs basierend auf Informationen, die von verschiedenen Fahrzeugsensoren erhalten wurden, zu bestimmen und anzupassen. Auf diese Weise kann das Fahrzeug seine aktuelle Position zur Verbesserung der Genauigkeit der Navigation selbst lokalisieren, was insbesondere für autonomes oder teilautonomes Fahren nützlich sein kann. So kann das Fahrzeug beispielsweise eine oder mehrere Kameras (oder andere Sensoren) verwenden, um eine seitliche Verschiebung des Fahrzeugs zwischen der Fahrbahn, auf der sich das Fahrzeug befindet, zu bestimmen. Darüber hinaus kann das Fahrzeug fahrdynamische Informationen, wie beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugrichtung, nutzen, um die zur Navigation verwendeten geografischen Koordinaten anzupassen. In einer Ausführungsform kann das Fahrzeug geografische Straßenkartendaten empfangen, geografische Koordinaten eines Fahrzeugs unter Verwendung einer Vielzahl von globalen Navigationssatellitensystem-(GNSS)-Signalen bestimmen, die seitliche Verschiebung und/oder Fahrzeugdynamikinformationen des Fahrzeugs erhalten und die geografischen Koordinaten basierend auf den erhaltenen Informationen anpassen. In einer bestimmten Ausführungsform kann der Anpassungsschritt unter Verwendung eines erweiterten Kalman-Filters (EKF) zumindest teilweise basierend auf der seitlichen Verschiebung des Fahrzeugs und/oder den Fahrzeugdynamikinformationen durchgeführt werden, wie im Folgenden näher erläutert wird. Und in einigen Ausführungsformen können die geografischen Koordinaten geografisch verschoben werden, sodass die Koordinaten nicht so präzise sind, wie es von den Regierungen einiger geopolitischer Regionen gefordert wird. Das nachstehende System und Verfahren kann das Bestimmen von geografischen Koordinaten des Fahrzeugs mit verbesserter Genauigkeit vorsehen, um die Auswirkungen von Geoverschiebungen und/oder anderen Faktoren, die dazu führen können, dass die geografischen Koordinaten ungenauer sind, wie beispielsweise Rauschen oder Bereiche mit schlechtem Empfang von globalen Navigationssatellitensignalen (GNSS), abzuschwächen.
  • Unter Bezugnahme auf 1, ist eine Betriebsumgebung dargestellt, die ein Kommunikationssystem 10 umfasst und die zum Implementieren des hierin offenbarten Verfahrens verwendet werden kann. Das Kommunikationssystem 10 beinhaltet im Allgemeinen ein Fahrzeug 12 mit einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 und VSMs 22-58 eine Konstellation von Satelliten des globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) 60, einem oder mehreren Drahtlosträgersystemen 70, einem Festnetz-Kommunikationsnetzwerk 76, einem Computer 78 und einer Fahrzeug-Backenddiensteinrichtung 80. Es versteht sich, dass das offenbarte Verfahren mit einer beliebigen Anzahl von unterschiedlichen Systemen verwendet werden kann und nicht speziell auf die hier gezeigte Betriebsumgebung eingeschränkt ist. Auch die Architektur, Konstruktion, Einrichtung und der allgemeine Betrieb des Systems 10 und seiner einzelnen Komponenten sind in der Technik allgemein bekannt. Somit stellen die folgenden Absätze lediglich einen kurzen Überblick über ein solches Kommunikationssystem 10 bereit; aber auch andere, hier nicht dargestellte Systeme könnten die offenbarten Verfahren einsetzen.
  • Das Drahtlosträgersystem 70 kann jedes geeignete Mobiltelefonsystem sein. Das Trägersystem 70 ist mit einem Mobilfunkmast 72 dargestellt; jedoch kann das Trägersystem 70 eine oder mehrere der folgenden Komponenten beinhalten (z. B. abhängig von der Mobilfunktechnologie): Mobilfunkmasten, Basisübertragungsstationen, Mobilvermittlungszentralen, Basisstationssteuerungen, entwickelte Knotenpunkte (z. B. eNodeBs), Mobilitätsmanagement-Einheiten (MMEs), Serving- und PGN-Gateways usw. sowie alle anderen Netzwerkkomponenten, die erforderlich sind, um das Drahtlosträgersystem 70 mit dem Festnetz 76 zu verbinden oder das Drahtlosträgersystem mit der Benutzerausrüstung (UEs, die z. B. die Telematikausrüstung im Fahrzeug 12 beinhalten können) zu verbinden. Das Trägersystem 70 kann jede geeignete Kommunikationstechnik realisieren, einschließlich GSM/GPRS-Technologie, CDMA- oder CDMA2000-Technologie, LTE-Technologie, usw. Im Allgemeinen sind Drahtlosträgersysteme 70, deren Komponenten, die Anordnung ihrer Komponenten, das Zusammenwirken der Komponenten usw. weitgehend im dem Stand der Technik bekannt.
  • Abgesehen vom Verwenden des Drahtlosträgersystems 70 kann ein unterschiedliches Drahtlosträgersystem in der Form von Satellitenkommunikation verwendet werden, um unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit dem Fahrzeug bereitzustellen. Dies kann unter Verwendung von einem oder mehreren Kommunikationssatelliten (nicht dargestellt) und einer aufwärts gerichteten Sendestation (nicht dargestellt) erfolgen. Die unidirektionale Kommunikation können beispielsweise Satellitenradiodienste sein, worin programmierte Inhaltsdaten (Nachrichten, Musik usw.) von der Uplink-Sendestation erhalten werden, für das Hochladen gepackt und anschließend zum Satelliten gesendet werden, der die Programmierung an die Teilnehmer sendet. Bidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitentelefoniedienste unter Verwendung der ein oder mehreren Kommunikationssatelliten sein, um Telefonkommunikationen zwischen dem Fahrzeug 12 und der Aufwärtssendestation weiterzugeben. Bei Verwendung kann diese Satellitentelefonie entweder zusätzlich oder anstatt des Drahtlosträgersystems 70 verwendet werden.
  • Das Festnetz 76 kann ein konventionelles landgebundenes Telekommunikationsnetzwerk sein, das mit einem oder mehreren Festnetztelefonen verbunden ist und das Drahtlosträgersystem 70 mit dem entfernten Standort 80 verbindet. So kann beispielsweise das Festnetz 76 ein Fernsprechnetz (PSTN) wie jenes sein, das verwendet wird, um festverdrahtetes Fernsprechen, paketvermittelte Datenkommunikationen und die Internetinfrastruktur bereitzustellen. Ein oder mehrere Segmente des Festnetzes 76 könnten durch die Verwendung eines Standard-Festnetzes, eines Glasfasernetzwerks oder eines anderen LWL-Netzwerks, eines Kabelnetzwerks, durch die Verwendung von Stromleitungen, anderer drahtloser Netzwerke, wie beispielsweise lokaler Drahtlosnetze (WLAN) oder von Netzwerken, die einen drahtlosen Breitbandzugang (BWA) oder eine beliebige Kombination davon bereitstellen, implementiert werden.
  • Die Computer 78 (nicht dargestellt) können einige von einer Anzahl an Computern sein, die über ein privates oder öffentliches Netzwerk, wie das Internet, zugänglich sind. Jeder dieser Computer 78 kann für einen oder mehrere Zwecke verwendet werden, wie beispielsweise einen Anbieter von geografischen Karten, der geografische Karten über das Internet bereitstellt. Bei anderen derartig zugänglichen Computern 78 kann es sich beispielsweise um Folgende handeln: ein Computer in einem Kundendienstzentrum, bei dem Diagnoseinformationen und andere Fahrzeugdaten vom Fahrzeug hochgeladen werden können; ein Clientcomputer, der von dem Fahrzeugbesitzer oder einem anderen Teilnehmer für derartige Zwecke, wie etwa das Zugreifen auf oder Empfangen von Fahrzeugdaten oder zum Einstellen oder Konfigurieren von Teilnehmerpräferenzen oder Steuern von Fahrzeugfunktionen verwendet wird; einen Carsharing-Server, der Reservierungen und/oder Registrierungen von mehreren Benutzern koordiniert, welche die Nutzung eines Fahrzeugs als Teil eines Carsharing-Dienstes beantragen; oder ein Speicherort eines Drittanbieters, dem oder von dem Fahrzeugdaten oder andere Informationen entweder durch Kommunizieren mit dem Fahrzeug 12 oder der entfernten Einrichtung 80 oder beiden bereitgestellt werden. Ein Computer 78 kann auch für das Bereitstellen von Internetkonnektivität, wie DNS-Dienste oder als ein Netzwerkadressenserver, verwendet werden, der DHCP oder ein anderes geeignetes Protokoll verwendet, um dem Fahrzeug 12 eine IP-Adresse zuzuweisen.
  • Die entfernte Einrichtung 80 kann so konzipiert sein, dass sie der Fahrzeugelektronik 20 eine Reihe von verschiedenen System-Backend-Funktionen unter Verwendung eines oder mehrerer elektronischer Server bereitstellt, und in vielen Fällen kann sie eine fahrzeugbezogene Backend-Serviceeinrichtung sein, die fahrzeugbezogene Backend-Funktionen bereitstellt. Die entfernte Einrichtung 80 beinhaltet Server (fahrzeugbezogene Backend-Dienstleistungsserver) 82 und Datenbanken 84, die auf einer Vielzahl von Speichervorrichtungen gespeichert werden können. Die entfernte Einrichtung 80 kann auch eine oder mehrere Netzwerkweichen, Live-Berater, ein automatisiertes Sprachausgabesystem (VRS) beinhalten, mit denen die Fachleute auf dem Gebiet vertraut sind. Die entfernte Einrichtung 80 kann eine oder alle der verschiedenen Komponenten beinhalten, wobei sämtliche der verschiedenen Komponenten vorzugsweise über ein drahtgebundenes oder drahtloses lokales Netzwerk miteinander gekoppelt sind. Die entfernte Einrichtung 80 empfängt und überträgt Daten über ein mit dem Festnetz 76 verbundenes Modem. Datenübertragungen können auch durch drahtlose Systeme, wie z. B. IEEE 802.11x, GPRS und dergleichen, erfolgen. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass, obwohl nur eine entfernte Einrichtung 80 und ein Computer 78 in der veranschaulichten Ausführungsform dargestellt sind, jedoch zahlreiche entfernte Einrichtungen 80 und/oder Computer 78 verwendet werden können.
  • Die Server 82 können Computer oder andere Computervorrichtungen sein, die mindestens einen Prozessor und einen Speicher beinhalten. Der Prozessor kann jede Art von Vorrichtung sein, die fähig ist elektronische Befehle zu verarbeiten, einschließlich Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, Hostprozessoren, Steuerungen, Fahrzeugkommunikationsprozessoren und anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs). Die Prozessoren können dedizierte Prozessoren sein, die nur für die Server 82 verwendet werden oder mit anderen Systemen gemeinsam genutzt werden können. Der mindestens eine Prozessor kann verschiedene Arten von digital gespeicherten Anweisungen ausführen, wie beispielsweise Software oder Firmware, die es den Servern 82 ermöglichen, eine Vielzahl von Diensten bereitzustellen. Diese Software kann in einem computerlesbaren Speicher gespeichert werden, wie beispielsweise in einem der verschiedenen Arten von RAM (Random Access Memory) oder ROM (Read Only Memory). Für die Netzwerkkommunikation (z. B. Intra-Netzwerk-Kommunikation, Inter-Netzwerk-Kommunikation einschließlich Internetverbindungen) können die Server eine oder mehrere Netzwerkschnittstellenkarten (NICs) (einschließlich drahtloser NICs (WNICs)) beinhalten, die für den Datentransport zu und von den Computern verwendet werden können. Diese NICs können es einem oder mehreren Servern 82 ermöglichen, sich untereinander, mit Datenbanken 84 oder anderen Netzwerkvorrichtungen, einschließlich Routern, Modems und/oder Switches, zu verbinden. In einer bestimmten Ausführungsform können die NICs (einschließlich WNICs) der Server 82 das Herstellen von SRWC-Verbindungen ermöglichen und/oder Ethernet-Ports (IEEE 802.3) beinhalten, an die Ethernet-Kabel angeschlossen werden können, die eine Datenverbindung zwischen zwei oder mehr Vorrichtungen vorsehen können. Die entfernte Einrichtung 80 kann eine Reihe von Routern, Modems, Switches oder anderen Netzwerkvorrichtungen beinhalten, die zum Bereitstellen von Netzwerkfunktionen verwendet werden können, wie beispielsweise die Verbindung mit dem Festnetz 76 und/oder dem Mobilfunkträgersystem 70.
  • Die Datenbanken 84 können auf einer Vielzahl von Speichern gespeichert werden, wie beispielsweise einem aktiven temporären Speicher oder einem geeigneten, nicht-flüchtigen, computerlesbaren Medium; diese beinhalten verschiedene Arten von RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory) und magnetischen oder optischen Speicherlaufwerken, die einen Teil oder die gesamte Software speichern, die zum Ausführen der verschiedenen hierin beschriebenen Funktionen der externen Vorrichtungen erforderlich ist. Eine oder mehrere Datenbanken in der entfernten Einrichtung können Kontoinformationen speichern, wie beispielsweise Teilnehmerauthentifizierungsinformationen der Fahrzeugdienste, Fahrzeugidentifikatoren, Fahrzeugtransaktionsinformationen, geografische Koordinaten des Fahrzeugs sowie andere Fahrzeuginformationen. Zudem kann eine Fahrzeuginformationsdatenbank integriert werden, die Informationen zu einem oder mehreren Fahrzeugen speichert. Darüber hinaus können die Datenbanken 84 in einer Ausführungsform geografische Karteninformationen einschließlich der geografischen Straßenkartendaten beinhalten, die digital geografische Bereiche einschließlich der Fahrbahnen auf der Erdoberfläche repräsentieren. Die Server 82 können verwendet werden, um diese geografischen Straßenkartendaten einer Vielzahl von Fahrzeugen, einschließlich des Fahrzeugs 12, zur Verfügung zu stellen, sodass die Fahrzeuge geografische Koordinaten (wie über den GNSS-Empfänger 22 erhalten) mit Straßen und anderen Merkmalen (z. B. Sehenswürdigkeiten, Adressen, Geschwindigkeitsbegrenzungen) korrelieren können. In einer bestimmten Ausführungsform kann das Fahrzeug 12 eine geografische Kartenanforderungsnachricht senden, die einen geografischen Standort oder eine Region des Fahrzeugs beinhaltet, und der Server 82 kann als Reaktion auf diese Nachricht die Datenbank 84 abfragen, um geografische Karteninformationen zu erhalten, die dem geografischen Standort oder der Region des Fahrzeugs entsprechen. Der Server 82 kann diese Informationen dann über das Festnetz 76 und/oder das Mobilfunk-Trägersystem 70 an das Fahrzeug 12 (und verschiedene andere Fahrzeuge) senden.
  • Das Fahrzeug 12 ist in der veranschaulichten Ausführungsform als ein Personenkraftwagen dargestellt, es sollte jedoch beachtet werden, dass jedes andere Fahrzeug, einschließlich Motorräder, Lastwagen, Geländewagen (SUV), Campingfahrzeuge (RV), Wasserfahrzeuge, Flugzeuge usw. ebenfalls verwendet werden kann. Einige Fahrzeugelektroniken 20 werden im Allgemeinen in 1 dargestellt und beinhalten einen globalen Navigationssatellitensytem-(GNSS)-Empfänger 22, ein Karosseriesteuermodul oder eine -einheit (BCM) 24, andere Fahrzeugsystemmodule (VSMs) 26, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30, Raddrehzahlsensoren 40, Lenkradwinkelsensor 42, Gierratensensor 44, Drosselklappensensor 46, Kameras 48 und Fahrzeug-Benutzeroberflächen 50-58. Ein Teil bzw. die gesamte Fahrzeugelektronik kann zur Kommunikation miteinander über eine oder mehrere Kommunikationsbusse, wie beispielsweise den Bus 28, verbunden werden. Der Kommunikationsbus 28 stellt der Fahrzeugelektronik unter Verwendung einer oder mehrerer Netzwerkprotokolle Netzwerkverbindungen bereit. Beispiele geeigneter Netzwerkverbindungen beinhalten ein Controller Area Network (CAN), einen medienorientierten Systemtransfer (MOST), ein lokales Kopplungsstrukturnetzwerk (LIN), ein lokales Netzwerk (LAN) und andere geeignete Verbindungen, wie z. B. Ethernet, oder andere, die u. a. den bekannten ISO-, SAE- und IEEE-Standards und -Spezifikationen entsprechen.
  • Das Fahrzeug 12 kann zahlreiche Fahrzeugsystemmodule (VSMs) als Teil der Fahrzeugelektroniken 20 beinhalten, wie beispielsweise den GNSS-Empfänger 22, das BCM 24, die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30, Raddrehzahlsensoren 40, Lenkradwinkelsensor 42, Gierratensensor 44, Drosselklappensensor 46, Kameras 48 und Fahrzeug-Benutzeroberflächen 52-58, wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird. Das Fahrzeug 12 kann auch andere VSMs 26 in Form von elektronischen Hardwarekomponenten beinhalten, die sich im gesamten Fahrzeug befinden und eine Eingabe von einem oder mehreren Sensoren empfangen und die erfassten Eingaben verwenden, um Diagnose-, Überwachungs-, Steuerungs-, Berichterstattungs- und/oder andere Funktionen auszuführen. Jedes der VSMs 26 ist vorzugsweise durch den Kommunikationsbus 28 mit den anderen VSMs sowie der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 verbunden und kann programmiert werden, um Fahrzeugsystem- und Subsystemdiagnosetests auszuführen. Ein oder mehrere VSMs 26 können ihre Software oder Firmware periodisch oder gelegentlich aktualisieren lassen und, in einigen Ausführungsformen können derartige Fahrzeug-Updates Over-the-Air-(OTA)-Updates sein, die von einem Computer 78 oder einer entfernten Einrichtung 80 über das Festnetz 76 und Kommunikationsvorrichtungen 30 empfangen werden. Fachleute auf dem Fachgebiet werden erkennen, dass es sich bei den vorgenannten VSMs nur um Beispiele von einigen der Module handelt, die im Fahrzeug 12 verwendet werden können, zahlreiche andere Module jedoch ebenfalls möglich sind.
  • Der globale Navigationssatellitensystem-(GNSS)-Empfänger 22 empfängt Funksignale von einer Konstellation von GNSS-Satelliten. Der GNSS-Empfänger 22 kann konfiguriert werden, um bestimmte Vorschriften oder Gesetze einer bestimmten geopolitischen Region (z. B. eines Landes) zu befolgen und/oder nach diesen zu verfahren. Der GNSS-Empfänger 22 kann zur Verwendung mit verschiedenen GNSS-Implementierungen konfiguriert werden, darunter das globale Positionierungssystem (GPS) für die Vereinigten Staaten, das BeiDou Navigationssatellitensystem (BDS) für China, das globale Navigationssatellitensystem (GLONASS) für Russland, Galileo für die Europäische Union sowie verschiedene andere Satellitennavigationssysteme.
  • Der GNSS-Empfänger 22 kann verwendet werden, um dem Fahrzeugführer Navigations- und sonstige positionsbezogene Dienste bereitzustellen. Navigationsinformationen können auf der Anzeige 58 (oder einer anderen Anzeige innerhalb des Fahrzeugs) dargestellt oder in verbaler Form präsentiert werden, wie es beispielsweise bei der Wegbeschreibungsnavigation der Fall ist. Die Navigationsdienste können unter Verwendung eines zugehörigen Fahrzeugnavigationsmoduls (das Teil des GNNS-Empfängers 22 sein kann und/oder als Teil der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 oder eines anderen VSM integriert ist) bereitgestellt werden, oder einige oder alle Navigationsdienste können über die im Fahrzeug installierte Kommunikationsvorrichtung (oder eine andere telematikfähige Vorrichtung) erfolgen, worin die Positionsinformationen zum Zweck des Ausstattens des Fahrzeugs mit Navigationskarten, Kartenanmerkungen (Sehenswürdigkeiten, Restaurants usw.), Routenberechnungen und dergleichen durchgeführt werden. Die Positionsinformationen können an den entfernten Standort 80 oder an ein anderes Remotecomputersystem, wie beispielsweise den Computer 78, für andere Zwecke, wie beispielsweise einen Carsharing-Dienst, übermittelt werden. Ebenso können neue oder aktualisierte Kartendaten, wie beispielsweise geografische Straßenkarteninformationen, die auf Datenbanken 84 gespeichert sind, über die Fahrzeugkommunikationsvorrichtung 30 von der entfernten Einrichtung 80 auf den GNSS-Empfänger 22 heruntergeladen werden.
  • In einer Ausführungsform kann der GNSS-Empfänger 22 ein GPS-Empfänger sein, der GPS-Signale von einer Konstellation von GPS-Satelliten 96 empfängt. Und in einer weiteren Ausführungsform kann der GNSS-Empfänger 22 ein BDS-Empfänger sein, der eine Vielzahl von GNSS-(oder BDS)-Signalen von einer Konstellation von GNSS-(oder BDS)-Satelliten 60 empfängt. In beiden Implementierungen beinhaltet der GNSS-Empfänger 22 mindestens einen Prozessor und Speicher, einschließlich eines nicht-flüchtigen computerlesbaren Speichers, der Anweisungen (Software) speichert, auf die der Prozessor zugreifen kann, um die vom Empfänger 22 ausgeführte Verarbeitung durchzuführen. Ein Teil dieser Verarbeitung kann auch das Anpassen der vom Empfänger 22 empfangenen/bestimmten geografischen Koordinaten beinhalten, bevor sie dem Rest des Fahrzeugs zur Verwendung in der Navigation bereitgestellt werden. Dies kann beispielsweise erfolgen, um die Genauigkeit von Fahrzeugen zu verbessern, die in bestimmten geopolitischen Regionen betrieben werden, die eine Anpassung der GNSS-Signale erfordern können, um die GNSS-Genauigkeit zu verringern und damit die nationale Sicherheit zu erhöhen. In einigen Ländern wird diese absichtliche Ungenauigkeit mit einer proprietären Geoverschiebungsanwendung eingeführt, was dazu führt, dass die abgeleiteten geografischen Koordinaten um eine Zufallszahl angepasst werden. Diese „Geoverschiebungs“-Anpassung führt zu geografischen Koordinaten mit reduzierter Genauigkeit, die für den autonomen oder teilautonomen Fahrzeugbetrieb problematisch sein können, sowie zu zahlreichen anderen Anwendungen, die zumindest teilweise auf den geografischen Koordinaten basieren oder diese erfordern. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Geoverschiebung“ auf die GNSS-Koordinatenverarbeitung, die zur Reduzierung der Genauigkeit der geografischen Koordinaten führt. Und, wie hierin verwendet, bezieht sich „geoverschobene Koordinaten“ auf diejenigen geografischen Koordinaten, die geoverschoben wurden. Die reduzierte Genauigkeit der geografischen Koordinaten kann durch das Verfahren 200 (2) und verschiedene andere Ausführungsformen des hierin behandelten Verfahrens gemindert werden, wie aus der folgenden Erläuterung ersichtlich wird.
  • Das Karosseriesteuermodul (BCM) 24 wird in der exemplarischen Ausführungsform aus 1 als mit dem Kommunikationsbus 28 elektrisch verbunden, dargestellt. In einigen Ausführungsformen kann das BCM 24 mit oder als Teil eines Mittelstapelmoduls (CSM) integriert werden und/oder kann mit der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 integriert werden. Oder das BCM kann eine getrennte Vorrichtung sein, die über den Bus 28 mit anderen VSMs verbunden ist. Das BCM 24 kann einen Prozessor und/oder Speicher beinhalten, der dem Prozessor 36 und dem Speicher 38 der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 ähnlich sein kann, wie nachfolgend erläutert wird. Das BCM 24 kann mit der drahtlosen Vorrichtung 30 und/oder einem oder mehreren Fahrzeugsystemmodulen, wie beispielsweise einem Motorsteuergerät (ECU) (nicht dargestellt), einem Raddrehzahlsensor 40, einem Lenkradwinkelsensor 42, einem Gierratensensor 44, einem Drosselklappensensor 46, Kameras 48, einem Audiosystem 54 oder anderen VSMs 26 kommunizieren. Das BCM 24 kann einen Prozessor und einen Speicher beinhalten, auf den der Prozessor zugreifen kann. Der geeignete Speicher kann einen nicht-flüchtigen computerlesbaren Speicher beinhalten, der verschiedene Formen von nicht-flüchtigem RAM und ROM beinhaltet. Die im Speicher gespeicherte und durch den Prozessor ausführbare Software ermöglicht es dem BCM, einen oder mehrere Fahrzeugvorgänge zu steuern, darunter beispielsweise auch das Steuern der Zentralverriegelung, der Klimaanlage, der elektrischen Spiegel, das Steuern des primären Antriebs des Fahrzeugs (z. B. Motor, primäres Antriebssystem) und/oder der Steuerung verschiedener anderer Fahrzeugmodule, steuern kann. So kann das BCM 24 beispielsweise Signale an andere VSMs senden, wie beispielsweise eine Anforderung von Sensorinformationen. Und das BCM 24 kann Daten von VSMs empfangen, einschließlich Raddrehzahlmessungen oder Sensordaten vom Raddrehzahlsensor 40, Lenkradwinkelmessungen oder Sensordaten vom Lenkradwinkelsensor 42, Gierratenmessungen oder Sensordaten vom Gierratensensor 44, Drosselklappenpositionsmessungen oder Sensordaten vom Drosselklappensensor 46 und Kameradaten von den Kameras 48.
  • Darüber hinaus kann das BCM 24 Fahrzeugzustandsinformationen bereitstellen, die dem Fahrzeugzustand oder bestimmten Fahrzeugkomponenten oder -systemen entsprechen. So kann beispielsweise das BCM der Vorrichtung 30 Informationen zur Verfügung stellen, die anzeigen, ob die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet ist, in welchem Gang sich das Fahrzeug gerade befindet (d. h. im Gangzustand) und/oder weitere Informationen bezüglich des Fahrzeugs. Das BCM 24 kann Informationen von einem oder mehreren anderen Fahrzeugmodulen abrufen, um diese Informationen zu erhalten.
  • Die Raddrehzahlsensoren 40 sind Sensoren, die jeweils mit einem Rad gekoppelt sind und die eine Drehzahl des jeweiligen Rades bestimmen können. Die Drehzahlen von verschiedenen Raddrehzahlsensoren können dann verwendet werden, um eine lineare oder transversale Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhalten. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen die Raddrehzahlsensoren 40 zum Bestimmen der Beschleunigung des Fahrzeugs verwendet werden. Die Raddrehzahlsensoren 40 können einen Geschwindigkeitsmesser beinhalten, der mit einem Fahrzeugrad und/oder einem anderen Drehelement gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen können Raddrehzahlsensoren 40 als Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren (VSS) bezeichnet werden und können Teil eines Antiblockiersystems (ABS) des Fahrzeugs 12 und/oder eines elektronischen Stabilitätskontrollprogramms sein. Wie im Folgenden näher erläutert, kann das elektronische Stabilitätskontrollprogramm in einer Computeranwendung oder einem Programm verkörpert sein, das auf einem nicht-flüchtigen, computerlesbaren Speicher (wie demjenigen, der im BCM 24 oder im Speicher 38 enthalten ist) gespeichert werden. Das elektronische Stabilitätskontrollprogramm kann mit einem Prozessor des BCM 24 (oder einem Prozessor 36 der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30) ausgeführt werden und kann verschiedene Sensormesswerte oder Daten von einer Vielzahl von Fahrzeugsensoren verwenden, einschließlich Raddrehzahlmessungen oder Sensordaten vom Raddrehzahlsensor 40, Lenkradwinkelmessungen oder Sensordaten vom Lenkradwinkelsensor 42, Gierratenmessungen oder Sensordaten vom Gierratensensor 44, Drosselklappenpositionsmessungen oder Sensordaten vom Drosselklappensensor 46 und Kameradaten von den Kameras 48.
  • Der Lenkradwinkelsensor (oder Lenkwinkelsensor) 42 ist ein Sensor, der mit einem Lenkrad des Fahrzeugs 12 oder einer Komponente des Lenkrads gekoppelt ist, einschließlich aller, die Teil der Lenksäule sind. Der Lenkradwinkelsensor 42 kann den Winkel erfassen, in dem ein Lenkrad gedreht wird, der dem Winkel eines oder mehrerer Fahrzeugräder zu einer von hinten nach vorne verlaufenden Längsachse des Fahrzeugs 12 entsprechen kann. Sensordaten und/oder Messwerte des Lenkradwinkelsensors 42 können in dem elektronischen Stabilitätskontrollprogramm verwendet werden, das auf einem Prozessor des BCM 24 oder Prozessor 36 ausgeführt werden kann.
  • Der Gierratensensor 44 erhält Fahrzeugwinkelgeschwindigkeitsinformationen in Bezug auf eine vertikale Achse des Fahrzeugs. Der Gierratensensor 44 kann gyroskopische Mechanismen beinhalten, welche die Gierrate und/oder den Schlupfwinkel bestimmen können. Es können verschiedene Arten von Gierratensensoren verwendet werden, darunter mikromechanische Gierratensensoren und piezoelektrische Gierratensensoren. Der Gierratensensor 42 kann verschiedene Sensordaten oder -messwerte (wie beispielsweise Gierratenmesswerte und/oder Schlupfwinkelmesswerte) erhalten, woraufhin diese Informationen an das BCM 24 (oder andere VSM) übermittelt und als Teil des elektronischen Stabilitätskontrollprogramms verwendet werden können.
  • Der Drosselklappensensor (TPS) 46 kann verwendet werden, um eine Stellung einer Drosselvorrichtung des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. So kann beispielsweise der Drosselklappenpositionssensor 46 mit einem elektronischen Drosselkörper oder -system gekoppelt werden, das von einem Stellglied (z. B. einem Gaspedal) über eine Drosselklappensteuerung gesteuert wird. TPS 46 kann die Drosselklappenposition auf verschiedene Weise messen, unter anderem durch die Verwendung eines Stiftes, der sich in Abhängigkeit von der Drosselklappenposition dreht (z. B. der Ausgang der Drosselklappensteuerung) und der eine Spannung über den Stift liest. Die Spannung durch den Stift kann aufgrund der Position des Stifts variieren, was den Widerstandswert der Schaltung und damit die Spannung variiert. Diese Spannungsdaten (oder andere daraus abgeleitete Daten) können an das BCM 24 gesendet werden, das diese Messwerte als Teil des elektronischen Stabilitätskontrollprogramms sowie verschiedener anderer Programme oder Anwendungen verwenden kann.
  • Die Kameras 48 können verwendet werden, um Fotos, Videos, und/oder andere Informationen bezüglich des Lichts zu erfassen. Die Kameras 48 können eine elektronische Digitalkamera sein, die durch die Verwendung einer Fahrzeugbatterie angetrieben wird. Die Kameras 48 können jeweils eine Speichervorrichtung und eine Vorrichtung zum Speichern und/oder Verarbeiten von Daten beinhalten, die sie erfasst oder anderweitig erhält. Die von den Kameras 48 erhaltenen Daten können an ein anderes Fahrzeugsystemmodul (VSM), wie beispielsweise die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 und/oder das BCM 24, gesendet werden. Die Kameras 48 können von jedem geeigneten Kameratyp sein (z. B. ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD), komplementärer Metalloxidhalbleiter (CMOS) usw.) und können jedes in der Technik bekannte geeignete Objektiv aufweisen. Einige nicht einschränkende Beispiele von potenziellen Ausführungsformen oder Funktionen, die mit Kamera 48 verwendet werden können, beinhalten: Infrarot-LEDs für Nachtsichtunterstützung; Weitwinkel- oder Fischaugenobjektiv; oberflächenmontierte, eingebaute, am Nummernschild montierte oder seitlich montierte Kameras; stereoskopische Anordnungen mit mehreren Kameras; in Rückleuchten, Bremsleuchten oder andere Bauteile am Fahrzeugheck integrierte Kameras; und verdrahtete oder drahtlose Kameras, um nur einige Möglichkeiten zu nennen.
  • Die Kameras 48 können am Fahrzeug 12 installiert und/oder montiert werden und können so konfiguriert sein, dass sie einem Bereich zur Seite des Fahrzeugs 12 zugewandt sein, wie beispielsweise einem Bereich, der den Boden in der Nähe von oder um Fahrzeugreifen beinhaltet. In einer derartigen Ausführungsform können Kameradaten durch die Verwendung der Kameras 48 zur Bilderfassung gewonnen werden, woraufhin Bildverarbeitungstechniken zum Erkennen oder Identifizieren von Fahrbahnmarkierungen und/oder anderen Fahrbahnmerkmalen verwendet werden können. Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann eine erste Kamera auf der linken Seite des Fahrzeugs 12 und eine zweite Kamera auf der rechten Seite des Fahrzeugs 12 montiert werden. Darüber hinaus oder alternativ kann eine dritte Kamera an der Vorderseite des Fahrzeugs (oder zumindest gegenüber dem Bereich vor dem Fahrzeug) und eine vierte Kamera an der Rückseite des Fahrzeugs (oder zumindest gegenüber dem Bereich hinter dem Fahrzeug) montiert werden. So können beispielsweise die erste und die zweite Kamera auf einem Seitenspiegel montiert und so angeordnet werden, dass sie einen Bereich der Fahrbahn erfassen. Die dritte Kamera kann auf dem Rückspiegel montiert werden und einem Bereich vor dem Fahrzeug zugewandt sein und/oder kann auf einem anderen Abschnitt der Vorderseite des Fahrzeugs montiert werden, einschließlich Bereichen an der Außenseite des Fahrzeugs. Die vierte Kamera kann an einem hinteren äußeren Abschnitt des Fahrzeugs 12 montiert werden, und in einigen Ausführungsformen kann die vierte Kamera als Backup-Kamera (oder Rückfahrkamera) verwendet werden, die bereits als Teil vieler Nutzfahrzeuge, einschließlich Pkw und Lkw, integriert ist oder die durch ein oder mehrere Gesetze oder Vorschriften erforderlich sein kann, einschließlich jener Vorschriften der National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), die vorschreiben, dass bestimmte Fahrzeuge eine Backup-Kamera beinhalten müssen. In einer Ausführungsform kann die Kamera 48 an oder in einen hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs 12, einen Kofferraum oder eine andere Hintertür des Fahrzeugs 12, eine Heckklappe (einschließlich derjenigen, die in Pickup-LKWs enthalten sind) des Fahrzeugs 12, einen Spoiler des Fahrzeugs 12 und/oder jede andere Stelle am Fahrzeug 12 montiert werden, die zum Anbringen oder Einbetten der Kamera 48 geeignet ist, sodass das Blickfeld einen Bereich hinter dem Fahrzeug 12 beinhaltet.
  • In vielen Ausführungsformen können mehrere Kameras 48 verwendet werden, von denen jede am Fahrzeug 12 angebracht und/oder installiert werden kann; in einigen Ausführungsformen kann jedoch auch eine einzige Kamera verwendet werden. In einer bestimmten Ausführungsform können mehrere Kameras auf der Außenseite des Fahrzeugs positioniert werden, die in rückwärtiger Richtung des Fahrzeugs ausgerichtet sind. Zwei oder mehrere Kameras können stereoskopisch so konfiguriert werden, dass Videodaten aus mehreren Perspektiven eines Bereichs erfasst werden, und wenn sie kombiniert und nach einem dreidimensionalen Rendering-Algorithmus verarbeitet werden, kann eine dreidimensionale Rekonstruktion des erfassten Bereichs durchgeführt werden. Dieses Rendering kann dann auf einer Anzeige, wie beispielsweise der Anzeige 58 angezeigt werden. Eine stereoskopische Ausrichtung bezieht sich auf eine Ausrichtung mehrerer Kameras, sodass ihre Sichtfelder überlappen, wodurch mehrere Perspektiven des Bereichs möglich sind, bei denen die jeweiligen Sichtfelder überlappen.
  • Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 ist in der Lage, Daten über die drahtlose Nahbereichskommunikation (SRWC) und/oder über die Mobilfunkkommunikation unter Verwendung eines Mobilfunk-Chipsatzes 34, wie in der veranschaulichten Ausführungsform dargestellt, zu übertragen. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 eine SRWC-Schaltung 32, einen Mobilfunk-Chipsatz 34, einen Prozessor 36, einen Speicher 38 und die Antennen 33 und 35. In einer Ausführungsform kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 ein selbständiges Modul sein oder die Vorrichtung 30 kann in anderen Ausführungsformen als Teil eines oder mehrerer anderer Fahrzeugsystemmodule integriert oder mit einbezogen werden, wie beispielsweise eines Center-Stack-Moduls (CSM), eines Bordnetzsteuergeräts (BCM) 24, eines Infotainment-Moduls, einer Kopfeinheit, und/oder eines Gateway-Moduls. In einigen Ausführungsformen, kann die Vorrichtung 30 als eine OEM-installierte (eingebettete) oder als eine Aftermarket-Vorrichtung, die in das Fahrzeug installiert wird, implementiert werden. In vielen Ausführungsformen ist die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 eine Telematikeinheit (oder Telematiksteuereinheit), die in der Lage ist, eine Mobilfunkkommunikation mit einem oder mehreren Mobilfunk-Trägersystemen 70 durchzuführen. Die Telematikeinheit kann mit dem GNSS-Empfänger 22 integriert werden, sodass beispielsweise der GNSS-Empfänger 22 und die drahtlose Kommunikationsvorrichtung (oder Telematikeinheit) 30 direkt miteinander verbunden sind, anstatt über den Kommunikationsbus 28 verbunden zu sein.
  • Darüber hinaus kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 in ein Navigationssystem integriert oder zumindest mit diesem verbunden sein, das geografische Karteninformationen einschließlich geografischer Straßenkarteninformationen beinhaltet. Das Navigationssystem kann kommunikativ mit dem GNSS-Empfänger 22 gekoppelt werden (entweder direkt oder über den Kommunikationsbus 28) und kann eine integrierte geografische Kartendatenbank beinhalten, die diese geografischen Karteninformationen speichert. Diese geografischen Karteninformationen können im Fahrzeug bereitgestellt und/oder über eine Fernverbindung zu einer geografischen Kartendatenbank/Server, wie beispielsweise dem Computer 78 und/oder der entfernten Einrichtung 80 (einschließlich den Servern 82 und Datenbanken 84), heruntergeladen werden. Die fahrzeugseitige geografische Kartendatenbank kann geografische Karteninformationen speichern, die einem Standort oder einer Region des Fahrzeugs entsprechen, sodass keine großen Datenmengen einbezogen werden, von denen viele höchstwahrscheinlich nie verwendet werden. Darüber hinaus kann das Fahrzeug, wenn das Fahrzeug in verschiedene Örtlichkeiten oder Regionen einfährt, die Backend-Serviceeinrichtung 80 des Fahrzeugs über den Standort des Fahrzeugs informieren (z. B. durch die Verwendung des GNSS-Empfängers 22) und die Server 82 können als Reaktion auf das Empfangen des neuen Standorts des Fahrzeugs die Datenbanken 84 nach den entsprechenden geografischen Karteninformationen abfragen, die dann an das Fahrzeug 12 gesendet werden können.
  • In einigen Ausführungsformen kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 für die drahtlose Kommunikation gemäß einem oder mehreren drahtlosen Protokollen, einschließlich drahtloser Nahbereichskommunikation (SRWC), wie beispielsweise eines der Wi-Fi™, WiMAX, Wi-Fi™ direkt oder andere IEEE 802.11-Protokolle, ZigBee™, Bluetooth™, Bluetooth Low Energy (BLE) oder Nahfeldkommunikation (NFC), konfiguriert sein. Wie hierin verwendet, bezieht sich Bluetooth™ auf jede der Bluetooth™-Technologien, wie beispielsweise Bluetooth™ Low Energy (BLE), Bluetooth™ 4.1, Bluetooth™ 4.2, Bluetooth™ 5.0 und andere Bluetooth™-Technologien, die entwickelt werden können. Wie hierin verwendet, bezieht sich Wi-Fi™ oder Wi-Fi™-Technologie auf jede der Wi-Fi™-Technologien, wie beispielsweise IEEE 802.11b/g/n/ac oder jede andere IEEE 802.11-Technologie. Die drahtlose Nahbereichskommunikations-(SRWC)-Schaltung 32 ermöglicht der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 das Senden und Empfangen von SRWC-Signalen, wie beispielsweise BLE-Signale. Die SRWC-Schaltung kann die Verbindung zwischen der Vorrichtung 30 und einer anderen SRWC-Vorrichtung ermöglichen. Darüber hinaus kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung in einigen Ausführungsformen einen Mobilfunk-Chipsatz 34 enthalten, wodurch der Vorrichtung ermöglicht wird, über ein oder mehrere Mobilfunkprotokolle zu kommunizieren, wie sie beispielsweise vom Mobilfunkträgersystem 70 verwendet werden.
  • Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 kann dem Fahrzeug 12 ermöglichen, über paketvermittelte Datenkommunikation mit einem oder mehreren entfernten Netzwerken (z. B. ein oder mehrere Netzwerke in der entfernten Einrichtung 80 oder Computer 78) verbunden sein. Diese paketvermittelte Datenkommunikation kann durch die Nutzung eines nicht fahrzeuggebundenen drahtlosen Zugangspunkts erfolgen, der über einen Router oder ein Modem mit einem Festnetz verbunden ist. Wenn die Datenübertragungsvorrichtung 30 für paketvermittelte Datenkommunikation, wie etwa TCP/IP, verwendet wird, kann sie mit einer statischen IP-Adresse konfiguriert oder eingerichtet werden, um eine zugewiesene IP-Adresse von einer anderen Vorrichtung im Netzwerk, wie z. B. einem Router oder einem Netzwerkadressenserver, automatisch zu empfangen.
  • Paketvermittelte Datenübertragungen können auch über die Verwendung eines Mobilfunknetzes durchgeführt werden, auf das die Vorrichtung 30 zugreifen kann. Die Kommunikationsvorrichtung 30 kann Daten mittels einem Mobilfunk-Chipsatz 34 über das Drahtlosträgersystem 70 übertragen. In einer derartigen Ausführungsform können Funkübertragungen dazu verwendet werden, einen Kommunikationskanal, wie beispielsweise einen Sprachkanal und/oder einen Datenkanal, mit dem Drahtlosträgersystem 70 einzurichten, sodass Sprach- und/oder Datenübertragungen über den Kanal gesendet und empfangen werden können. Daten können entweder über eine Datenverbindung, wie Paketdatenübertragung über einen Datenkanal oder über einen Sprachkanal, unter Verwendung von auf dem Fachgebiet bekannten Techniken gesendet werden. Für kombinierte Dienste, die sowohl Sprach- als auch Datenkommunikation einschließen, kann das System einen einzelnen Anruf über einen Sprachkanal verwenden und nach Bedarf zwischen Sprach- und Datenübertragung über den Sprachkanal umschalten, auch hier kommen Techniken zum Einsatz, die unter Fachleuten bekannt sind.
  • Der Prozessor 36 kann jede Geräteart sein, die fähig ist elektronische Befehle zu verarbeiten, einschließlich Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, Hostprozessoren, Steuerungen, Fahrzeugkommunikationsprozessoren und anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs). Er kann ein speziell für die Datenübertragungsvorrichtung 30 vorgesehener Prozessor sein oder er kann mit anderen Fahrzeugsystemen gemeinsam genutzt werden. Der Prozessor 36 führt verschiedene Arten von digital gespeicherten Befehlen aus, wie Software oder Firmwareprogramme, die im Speicher 38 gespeichert sind, welche dem Gerät 30 ermöglichen, eine große Vielfalt von Diensten bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Prozessor 36 Programme ausführen oder Daten verarbeiten, um mindestens einen Teil des Verfahrens auszuführen, das hierin beschrieben ist. Der Speicher 38 kann ein temporärer, mit Strom versorgter Speicher oder ein nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium sein; diese beinhalten verschiedene Arten von RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), die einen Teil oder die gesamte Software speichern, die zum Ausführen der verschiedenen hierin beschriebenen Funktionen der externen Vorrichtungen erforderlich ist. Ähnliche Komponenten wie die zuvor beschriebenen (der Prozessor 36 und/oder der Speicher 38 sowie die SRWC-Schaltung 32 und der Mobilfunk-Chipsatz 34) können in das Karosseriesteuermodul 24 und/oder verschiedene andere VSMs integriert werden, die typischerweise diese Verarbeitungs-/Speicherfunktionen beinhalten.
  • Die Fahrzeugelektroniken 20 beinhalten auch eine Anzahl an Fahrzeugbenutzeroberflächen, die Fahrzeuginsassen mit einem Mittel zum Bereitstellen und/oder das Empfangen von Informationen ausstattet, einschließlich Drucktaste(n) 52, Audiosystem 54, Mikrofon 56 und optische Anzeige 58. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „Fahrzeugbenutzeroberfläche“ weitgehend jede geeignete Form von elektronischer Vorrichtung, zu dem sowohl im Fahrzeug befindliche Hardware- als auch Softwarekomponenten gehören und einem Fahrzeugbenutzer wird ermöglicht, mit oder durch eine(r) Komponente des Fahrzeugs zu kommunizieren. Die Drucktaste(n) 52 ermöglichen eine manuelle Benutzereingabe in die Kommunikationsvorrichtung 30, um weitere Daten, Reaktionen oder Steuereingänge bereitzustellen. Das Audiosystem 54 stellt eine Audioausgabe an einen Fahrzeuginsassen bereit und kann ein zugehöriges selbstständiges System oder Teil des primären Fahrzeugaudiosystems sein. Gemäß der bestimmten Ausführungsform, die hier gezeigt ist, ist das Audiosystem 54 operativ sowohl mit dem Fahrzeugbus 28 als auch mit einem Entertainmentbus (nicht dargestellt) gekoppelt und kann AM-, FM- und Satellitenradio, CD-, DVD- und andere Multimediafunktionalität bereitstellen. Diese Funktionalität kann in Verbindung mit dem Infotainmentmodul oder davon unabhängig bereitgestellt werden. Das Mikrofon 56 stellt eine Audioeingabe an die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 bereit, um dem Fahrer oder anderen Insassen zu ermöglichen, Sprachsteuerungen bereitzustellen und Freisprechen über das Drahtlosträgersystem 70 auszuführen. Für diesen Zweck kann es mit einer integrierten automatischen Sprachverarbeitungseinheit verbunden sein, welche die unter Fachleuten auf dem Gebiet bekannte Mensch-Maschinen-Schnittstellen (HMI)-Technologie verwendet. Die optische Anzeige oder der Touchscreen 58 ist bevorzugt eine Grafikanzeige und kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Eingabe- und Ausgabefunktionen bereitzustellen. Die Anzeige 58 kann ein Touchscreen auf dem Armaturenbrett, ein Heads-up-Display, das von der Windschutzscheibe reflektiert wird, oder ein Projektor sein, der Grafiken zum Betrachten durch einen Fahrzeuginsassen projizieren kann. Eine oder mehrere dieser Fahrzeug-Benutzeroberflächen, die Eingaben von einem Benutzer empfangen können, können verwendet werden, um eine Fahrer-Übersteuerungsanforderung zu empfangen, das heißt, eine Anforderung, den Betrieb eines oder mehrerer VSMs als Teil der immersiven Medienerfahrung zu beenden. Verschiedene andere Fahrzeugbenutzeroberflächen können ebenfalls verwendet werden, denn die Schnittstellen von 1 dienen lediglich als Beispiel für eine bestimmte Implementierung.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Verfahren 200 zum Ermitteln eines geografischen Standorts eines Fahrzeugs dargestellt. Das Verfahren 200 kann durch die Fahrzeugelektronik 20 und in einigen Ausführungsformen durch die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 und/oder das BCM 24 ausgeführt werden. Im Allgemeinen kann das Verfahren 200 die Schritte des Empfangens von geografischen Straßenkartendaten, des Bestimmens von geografischen Koordinaten eines Fahrzeugs unter Verwendung einer Vielzahl von globalen Navigationssatellitensystem-(GNSS)-Signalen, des Erhaltens der seitlichen Verschiebung und/oder Fahrzeugdynamikinformationen und des Anpassens der geografischen Koordinaten basierend auf den erhaltenen Informationen beinhalten. Es existieren jedoch verschiedene andere Ausführungsformen, wie sich aus der folgenden Erläuterung im Hinblick auf die Erläuterung des vorstehend erwähnten Systems 10 ergeben wird.
  • In einer Ausführungsform kann das Verfahren 200 oder Teile davon in einem Computerprogrammprodukt (oder einer „Anwendung“) implementiert werden, das in einem computerlesbaren Medium verkörpert ist und Anweisungen beinhaltet, die von einem oder mehreren Prozessoren eines oder mehrerer Computer eines oder mehrerer Systeme verwendet werden können. Ein Computerprogramm kann ein oder mehrere aus Programmanweisungen in Quellcode, Objektcode, ausführbarem Code oder einem anderen Format bestehende Softwareprogramme; ein oder mehrere Firmwareprogramme; oder Dateien einer Hardwarebeschreibungssprache (HDL); und andere programmbezogene Daten beinhalten. Die Daten können Datenstrukturen, Wertetabellen oder Daten in einem anderen geeigneten Format beinhalten. Die Programmbefehle können Programmmodule, Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und/oder dergleichen beinhalten. Das Computerprogramm kann von einem oder mehreren Computern in Verbindung miteinander ausgeführt werden.
  • Das/die Programm(e) kann/können auf computerlesbaren Medien (wie beispielsweise dem Speicher 38 und/oder dem Speicher im BCM 24) verkörpert sein, die ggf. nicht-flüchtig sind und ein oder mehrere Speichergeräte, Herstellungsartikel oder dergleichen beinhalten. Zu den Beispielen für computerlesbare Medien gehören Systemspeicher von Computern, z.B. RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), ROM (Nur-Lese-Speicher); Halbleiterspeicher, z.B. EPROM (löschbarer, programmierbarer ROM), EEPROM (elektrisch löschbarer, programmierbarer ROM), Flash-Speicher; magnetische oder optische Platten oder Bänder; und/oder dergleichen. Ein computerlesbares Medium kann außerdem Verbindungen von Rechner zu Rechner beinhalten, wenn beispielsweise Daten über ein Netzwerk oder eine andere Kommunikationsverbindung (drahtgebunden, drahtlos oder in einer Kombination von beiden) übertragen oder bereitgestellt werden. Sämtliche Kombinationen aus den vorstehenden Beispielen fallen ebenfalls in den Umfang der computerlesbaren Medien. Es versteht sich daher, dass das Verfahren zumindest teilweise durch elektronische Artikel und/oder Geräte ausgeführt werden kann, die Anweisungen gemäß eines oder mehrerer Schritte des offenbarten Verfahrens ausführen können.
  • Das Verfahren 200 beginnt mit Schritt 210, wobei geografische Straßenkartendaten empfangen werden. Die geografischen Straßenkartendaten beinhalten Daten, die geografische Regionen darstellen, einschließlich Daten, die Straßen zwischen den geografischen Regionen darstellen. Die geografischen Straßenkartendaten können verschiedene Zusatzinformationen wie Fahrbahndimensionen, Fahrbahnattribute (z. B. Geschwindigkeitsbegrenzung, zulässige Fahrtrichtung, Fahrspurinformationen, Ampeldaten), Fahrbahnbedingungen (z. B. aktuelle oder geschätzte Verkehrsbedingungen, vorhergesagte und/oder beobachtete Wetterbedingungen im Fahrbahnbereich) und verschiedene andere Informationen beinhalten.
  • In vielen Ausführungsformen können die geografischen Straßenkartendaten über das Festnetz 76 und/oder das Mobilfunk-Trägersystem 70 empfangen werden. Die geografischen Straßenkartendaten können in einem oder mehreren Paketen gesendet und/oder zu verschiedenen Zeiten empfangen werden. In einer Ausführungsform können geografische Straßenkartendaten heruntergeladen werden, die einer Region entsprechen, in der das Fahrzeug 12 als betrieben geplant oder erwartet wird, wie beispielsweise einer Metropolregion einer Großstadt, in der das Fahrzeug gekauft und/oder ausgeliefert wird. Die geografischen Straßenkartendaten können auch regelmäßig aktualisiert und/oder heruntergeladen werden und können in einigen Ausführungsformen heruntergeladen werden, wenn das Fahrzeug in eine geografische Region einfährt oder sich ihr annähert, in der das Fahrzeug derzeit keine geografischen Straßenkartendaten vorweist. Auf diese Weise können geografische Straßenkartendaten je nach Fahrzeugstandort heruntergeladen werden, wodurch Downloadkosten und/oder Übertragungskosten eingespart werden. Wie bereits erwähnt bei der Einfahrt oder Annäherung des Fahrzeugs in eine neue geografische Region (d. h. eine geografische Region, in der das Fahrzeug keine geografischen Straßenkartendaten hält).
  • In einer Ausführungsform können die geografischen Straßenkartendaten in einer Datenbank 84 der entfernten Einrichtung 80 gespeichert werden, und nach dem Empfangen einer geografischen Straßenkartendatenanforderung vom Fahrzeug 12 können die geografischen Straßenkartendaten an das Fahrzeug 12 gesendet werden und können auf Fahrzeugstandortinformationen basieren, die in der geografischen Straßenkartendatenanforderung berücksichtigt werden. In einigen Ausführungsformen können die geografischen Straßenkartendaten in einer Datenbank gespeichert werden, die von einem Erstausrüster (OEM) des Fahrzeugs betrieben und/oder im Besitz eines Erstausrüsters ist, und/oder in einer Datenbank, die von einem Drittanbieter von geografischen Kartendaten betrieben und/oder im Besitz eines Drittanbieters ist. Nachdem die geografischen Straßenkartendaten empfangen wurden, fährt das Verfahren 200 mit Schritt 220 fort.
  • In Schritt 220 werden geografische Koordinaten des Fahrzeugs aus einer Vielzahl von globalen Navigationssatelliten-(GNSS)-Signalen ermittelt. Die geografischen Koordinaten können ein Längs- und ein Breitenkoordinatenpaar beinhalten, das den Standort des Fahrzeugs 12 repräsentiert. In einigen Ausführungsformen können die geografischen Koordinaten eine Höhe in Bezug auf den Meeresspiegel (oder einen anderen Bezugspunkt auf der Erde) beinhalten. Das Fahrzeug 12 beinhaltet einen GNSS-Empfänger 22, der eine Vielzahl von GNSS-Signalen von einer Konstellation von GNSS-Satelliten 60 empfängt. Der GNSS-Empfänger 22 kann eine zugehörige GNSS-Schaltung mit Verarbeitungsmöglichkeiten beinhalten, die speziell zum Ermitteln oder Erhalten von geografischen Koordinaten und/oder anderen verschiedenen Informationen, wie beispielsweise Zeit und Geschwindigkeit, aus den empfangenen GNSS-Signalen entwickelt wurden. In weiteren Ausführungsformen kann der GNSS-Empfänger 22 Hardwarekomponenten zum Empfangen und/oder Durchführen der Vorverarbeitung der GNSS-Signale beinhalten, wobei zusätzlich die geografischen Koordinaten durch Ausführen eines Softwareprogramms mit dem Prozessor 36 und/oder einer anderen Verarbeitungsvorrichtung des Fahrzeugs 12 ermittelt werden können. Wie vorstehend erwähnt, können die vom GNSS-Empfänger 20 verwendeten empfangenen GNSS-Signale von der geopolitischen Region abhängig sein, in der sich das Fahrzeug befindet; beispielsweise können, wenn sich das Fahrzeug in China befindet, die verwendeten GNSS-Signale BeiDou Navigation Satellite System-(BDS)-Signale sein und die GNSS-Satelliten 60 können BDS-Satelliten sein, und wenn sich das Fahrzeug in den Vereinigten Staaten befindet, können die GNSS-Signale globale Positionierungssystem-(GPS)-Signale sein und die GNSS-Satelliten 60 können GPS-Signale sein. Die GNSS-Signale können gespeichert und/oder an eine andere Vorrichtung oder einen anderen Standort über das Mobilfunk-Trägersystem 70 und/oder das Festnetz 76 gesendet werden. Das Verfahren 200 fährt mit Schritt 230 fort.
  • In Schritt 230 wird eine Geoverschiebung auf die geografischen Koordinaten angewendet. Die Geoverschiebung kann durch den GNSS-Empfänger (oder ein anderes VSM des Fahrzeugs 12) durchgeführt werden und kann in einigen Ausführungsformen durch lokale Gesetze oder Vorschriften der geopolitischen Region, in der sich das Fahrzeug befindet, festgelegt sein. Wie vorstehend erwähnt, ist beispielsweise in einigen Ländern die „Geoverschiebung“ von geografischen Koordinaten gesetzlich vorgeschrieben. Die Regierungen dieser Länder können eine proprietäre Geoverschiebungsanwendung bereitstellen, die auf allen handelsüblichen GNSS-Empfängern installiert sein muss (obwohl Ausnahmen möglich sind). Diese Geoverschiebungsanwendung bewirkt, dass die vom GNSS-Empfänger bestimmten geografischen Koordinaten entsprechend den zufällig erzeugten Werten angepasst werden, um die Genauigkeit der geografischen Koordinaten zu verringern und damit die nationale Sicherheit zu verbessern. So wird beispielsweise unter Bezugnahme auf 3 eine Darstellung des Fahrzeugstandorts 300 gezeigt, einschließlich der geografischen Koordinaten 310 und der geoverschobenen geografischen Koordinaten 320. Die geografischen Koordinaten 310 können die in Schritt 220 bestimmten Koordinaten sein und die geoverschobenen geografischen Koordinaten können die geografischen Koordinaten sein, die durch die Geoverschiebungstechniken verschoben wurden. Und in einigen Ausführungsformen muss die Geoverschiebung durchgeführt werden, bevor die geografischen Koordinaten an andere Vorrichtungen (andere Vorrichtungen als den GNSS-Empfänger 22) oder Module des Fahrzeugs gesendet werden.
  • In weiteren Ausführungsformen kann die Geoverschiebung nicht auf die geografischen Koordinaten angewendet werden; dennoch kann das Verfahren 200 weiterhin verwendet werden, um geografische Koordinaten mit verbesserter Genauigkeit zu erhalten und/oder die ermittelten geografischen Koordinaten zu bestätigen. Um die negativen Auswirkungen der Geoverschiebung zu überwinden, können jedoch zumindest in einigen Ausführungsformen fahrzeugseitige Selbstlokalisierungstechniken verwendet werden, um die Standortwahrnehmung des Fahrzeugs zu verbessern und dadurch den autonomen und teilautonomen Fahrzeugbetrieb sowie andere Fahrzeugfunktionen, die GNSS-Koordinaten verwenden, zu verbessern. Diese Techniken werden nachfolgend in den Schritten 240 bis 260 erläutert. Das Verfahren 200 fährt mit Schritt 240 fort.
  • In Schritt 240 werden Informationen in Bezug auf die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs erhalten. Wie hierin verwendet, handelt es sich bei den Informationen zur seitlichen Verschiebung des Fahrzeugs um Informationen oder Daten, die eine Position des Fahrzeugs auf der Fahrbahn darstellen, auf der sich das Fahrzeug befindet und/oder fährt. Die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs kann durch die Verwendung eines oder mehrerer Fahrzeugsystemmodule (VSMs), wie beispielsweise der Kameras 48, ermittelt werden. So kann beispielsweise die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs durch das Aufnehmen von Bildern eines Bereichs der Fahrbahn mit Kameras 48, wie beispielsweise eines Bereichs zur Seite des Fahrzeugs 12, das Verarbeiten der aufgenommenen Bilder durch Bildverarbeitungstechniken (z. B. Objekterkennungstechniken) und das anschließende Erhalten eines Abstands zwischen dem Fahrzeug und der Fahrbahn, auf der sich das Fahrzeug befindet, ermittelt werden.
  • In einer Ausführungsform kann eine erste Kamera auf einer linken Seite des Fahrzeugs 12 und gegenüber einem Bereich links vom Fahrzeug positioniert werden. Die erste Kamera 48 kann auf der Unterseite eines Seitenspiegels positioniert werden, der sich auf der linken Seite des Fahrzeugs 12 befindet und/oder an einer Stelle, um einen Bereich links vom Fahrzeug aufzunehmen. Wenn das Fahrzeug 12 beispielsweise entlang einer Fahrbahn fährt, kann die erste Kamera einen Bereich erfassen, der Fahrspurmarkierungen beinhalten kann. Das Fahrzeug 12 kann den Prozessor 36 (oder eine andere Verarbeitungsvorrichtung) verwenden, um Fahrbahnmarkierungen zu identifizieren. Danach kann das Fahrzeug 12 vorgegebene oder vordefinierte Informationen bezüglich der Konfiguration und/oder Positionierung der ersten Kamera in Verbindung mit den identifizierten Fahrbahnmarkierungen verwenden, um eine seitliche Verschiebung des Fahrzeugs zu ermitteln. Die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs kann als Abstand in Metern oder Fuß (oder eine andere lineare Entfernungsmessung) dargestellt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 12 eine Vielzahl von Kameras 48 zum Ermitteln der seitlichen Verschiebung des Fahrzeugs verwenden, und in mindestens einer Ausführungsform kann das Fahrzeug 12 eine erste seitliche Verschiebung des Fahrzeugs ermitteln, und danach kann das Fahrzeug aufgenommene Bilder (oder Daten) einer zweiten Kamera (und/oder einer dritten Kamera, einer vierten Kamera usw.) zum Bestätigen der berechneten seitlichen Verschiebung des Fahrzeugs verwenden. Verschiedene Implementierungen zum Berechnen der seitlichen Verschiebung des Fahrzeugs können verwendet werden, einschließlich Pixelzählverfahren (z. B. wenn Pixel zwischen einem Referenzpunkt und einem identifizierten Fahrbahnmerkmal, wie beispielsweise einer Fahrbahnmarkierung oder einem Fahrbahnrand, gezählt werden). Das Verfahren 200 fährt mit Schritt 250 fort.
  • In Schritt 250 werden Fahrzeugdynamikinformationen erhalten. Wie hierin verwendet, beziehen sich Fahrzeugdynamikinformationen auf Informationen bezüglich des Standorts und/oder der Bewegung des Fahrzeugs, einschließlich Informationen, die zum Ableiten oder Schätzen des Standorts und/oder der Bewegung des Fahrzeugs verwendet werden können, wie beispielsweise Fahrzeugkinematikinformationen. So beinhalten beispielsweise Fahrzeugdynamikinformationen Raddrehzahlen von einem oder mehreren Rädern (oder Reifen, Achsen usw.) des Fahrzeugs 12, wie sie durch die Raddrehzahlsensoren 40, den Lenkradwinkel eines Lenkrads des Fahrzeugs 12 (oder andere Informationen, die zum Ableiten einer Raddrehrichtung des Fahrzeugs oder einer Fahrzeugposition verwendet werden können), wie durch den Lenkradwinkelsensor 42 bestimmt, die Gierrate des Fahrzeugs 12, wie durch den Gierratensensor 44 bestimmt, und die Drosselposition oder Fahrzeugbeschleunigung, wie durch den Drosselpositionssensor 46 bestimmt. Neben oder anstelle dieser Sensoreingänge können verschiedene andere Fahrzeugdynamikinformationen verwendet werden, wie es für Fachleute offensichtlich ist.
  • In einer Ausführungsform kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit v basierend auf Informationen ermittelt werden, die von Raddrehzahlsensoren 40 erfasst werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit v kann anhand von Informationen berechnet werden, die von einem oder mehreren Raddrehzahlsensoren 40 empfangen werden, die als Teil des Fahrzeugs 12 einbezogen sind. Darüber hinaus können Gierrateninformationen und Lenkradwinkel verwendet werden, um die Gierrate des Fahrzeugs 12 sowie die Richtung des Fahrzeugs zu berechnen. Diese Informationen können dann in Verbindung mit Raddrehzahlinformationen zum Berechnen der Fahrzeuggeschwindigkeit v verwendet werden. Eine Fahrzeugrichtung oder -richtung kann berechnet oder anderweitig bestimmt und als Winkel von Norden (d. h. Norden ist 0°) dargestellt werden, der als α bezeichnet werden kann. Wie vorstehend erwähnt, können weitere Fahrzeugdynamikinformationen gewonnen und/oder bestimmt werden. Informationen können von den Sensoren 40-46 über den Kommunikationsbus 28 und an das BCM 24 und/oder die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 übertragen werden. Das BCM 24 und/oder die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 können verwendet werden, um Informationen von den Sensoren 40-48 zu empfangen und anschließend die Informationen zum Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der Richtung α sowie andere Fahrzeugdynamikinformationen zu verarbeiten. Das Verfahren 200 fährt mit Schritt 260 fort.
  • In Schritt 260 werden die geografischen Koordinaten basierend auf der seitlichen Verschiebung des Fahrzeugs (Schritt 240) und/oder den Fahrzeugdynamikinformationen (Schritt 250) angepasst. Die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs kann in Verbindung mit den geografischen Kartendaten verwendet werden, um die geografischen Koordinaten so anzupassen, dass das Fahrzeug auf der Fahrbahn ausgerichtet ist, wie es durch die geografischen Straßenkartendaten und die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs angezeigt wird. So kann das Fahrzeug beispielsweise aus den geoverschobenen Koordinaten (einschließlich einer Vielzahl von geoverschobenen Koordinatenpaaren) eine Straße bestimmen, auf der das Fahrzeug fährt. Danach kann das Fahrzeug die Fahrzeugrichtungsinformationen und/oder die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs verwenden, um die geografischen Koordinaten so anzupassen, dass eine genauere Position auf den geografischen Straßenkartendaten wiedergegeben wird. In einer Ausführungsform kann die Fahrzeugrichtung verwendet werden, um zu bestimmen, auf welcher Seite der Straße das Fahrzeug fährt, und darüber hinaus können die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs und andere beobachtete Informationen verwendet werden, um zu bestimmen, auf welcher Spur sich das Fahrzeug befindet, sowie ein seitlicher Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem oder mehreren Straßenmerkmalen, einschließlich eines Straßenrandes und/oder Fahrbahnmarkierungen. Gemäß mindestens einer Ausführungsform können die Fahrzeugdynamikinformationen verwendet werden, um die vordere und hintere Position der geografischen Koordinaten anzupassen (in Bezug auf die Fahrzeugrichtung ist die vordere und hintere Seite der Bereich hinter und vor dem Fahrzeug). Und in einigen Ausführungsformen kann die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs verwendet werden, um die seitliche Position der geografischen Koordinaten anzupassen (in Bezug auf die Fahrzeugrichtung ist die seitliche Position der Bereich zu den Seiten des Fahrzeugs).
  • In einer Ausführungsform kann das Fahrzeug einen erweiterten Kalman-Filter (EKF) verwenden, der einen Raumvektor xk+n des Fahrzeugs, eine x-Position (z. B. x-Koordinate) x des Fahrzeugs, eine y-Position (z. B. y-Koordinate) y des Fahrzeugs, einen Fahrtwinkel α des Fahrzeugs, eine Fahrzeuggeschwindigkeit v des Fahrzeugs und eine Änderung des Fahrtwinkels αΔ bestimmen kann. Als Ausgangspunkt (xk ) kann der Vektor Werte verwenden, die vom GNSS-Empfänger 22 bestimmt und in Abhängigkeit von der seitlichen Verschiebung des Fahrzeugs und/oder den Fahrzeugdynamikinformationen angepasst werden. Der Eingangsvektor kann dargestellt werden als: x k = [ x y α ν α Δ ]
    Figure DE102019100563A1_0001
    wobei xk den Zustandsraumvektor des Fahrzeugs darstellt, wie durch die Variablen x, y, a, v und aΔ definiert. Die Gleichung 1 stellt einen Zustandsraumvektor dar, so wie viele andere verwendet werden können.
  • Um den nächsten Zustandsraumvektor xk+1 des Fahrzeugs, wie er durch die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs und/oder die Fahrzeugdynamikinformationen angepasst ist, zu lösen, kann die folgende Gleichung verwendet werden: x k + 1 = g ( x k , u ) = [ x + ν α Δ ( − sin ( α ) + sin ( T α Δ + α ) ) x + ν α Δ ( cos ( α ) − cos ( T α Δ + α ) ) T α Δ + α ν α Δ ]
    Figure DE102019100563A1_0002
    wobei T die Zeit zwischen dem Zustandsraumvektor des Fahrzeugs bei xk und xk+1 ist. Dieser adaptiv erweiterte Kalman-Filter kann zum Berechnen eines Zustandsraumvektors des Fahrzeugs verwendet werden, was zu einer x-Koordinate und einer y-Koordinate mit verbesserter Genauigkeit führt, da die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs und die Fahrzeugdynamikinformationen berücksichtigt werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Fehlerkovarianz Pk+1 in Zeiten vorhergesagt werden, in denen die GNSS-Koordinaten nicht präzise aus den GNSS-Signalen ermittelt werden können, wie beispielsweise in Zeiten, in denen sich das Fahrzeug in einem Tunnel oder in einem anderen Bereich befindet, in dem GNSS-Signale nicht empfangen werden können. Diese Fehlerkovarianz Pk+1 kann unter Verwendung der Kovarianz des Messrauschens R berechnet werden, die basierend auf dem Standort des Fahrzeugs, der vorhergesagten oder beobachteten GNSS-Signalstärke oder dem Empfang (z. B. Bereiche mit einer höheren Standardabweichung als beim normalen Empfang des GNSS-Empfängers) und/oder verschiedenen anderen Informationen, einschließlich der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Fahrtrichtung, aktualisiert werden kann. Angesichts der Kenntnis des aktuellen Fahrzeugstandorts in Bezug auf die Tunnel oder andere problematische Bereiche des GNSS-Signals kann die Kovarianz des Messrauschens R angepasst werden, um die tatsächliche Standardabweichung der Messung besser widerzuspiegeln, wodurch das EKF so verwendet werden kann, dass die relativen Gewichtungen (oder Werte) der Zustandsschätzungen und Messungen (z. B. die Eingänge des Zustandsraumvektors) angepasst werden. Die Fehlerkovarianz Pk+1 kann dann verwendet werden, um den Zustandsraumvektor des Fahrzeugs zu aktualisieren. So kann beispielsweise die projizierte Fehlerkovarianz Pk+1 unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden: P k + 1 = J A P k J A T + Q
    Figure DE102019100563A1_0003
    wobei Pk+1 die Fehlerkovarianz an der Zeitschleife k+1 ist, wobei JA die Jacobimatrix der dynamischen Matrix in Bezug auf den Zustandsvektor xk ist, wobei Pk die Fehlerkovarianz der vorherigen Iteration (oder eines Anfangswerts) in der Zeitschleife k ist, wobei JA T is die Transpose-Matrix von JA ist, und wobei Q die Kovarianzmatrix ist. In vielen Ausführungsformen werden die Werte der Variablen aus Gleichung 3 in Form einer Matrix dargestellt.
  • Nachdem die Fehlerkovarianz projiziert wurde, kann diese Fehlerkovarianz xk+1 (nun xk ) verwendet werden, um die Kalman-Verstärkung Kk zu errechnen oder zu berechnen, was beispielsweise unter Verwendung der folgenden Gleichung durchgeführt werden kann: K k = P k J H T ( J H P k J H T + R ) − 1
    Figure DE102019100563A1_0004
    wobei JH T die Transpose-Matrix von JH ist, JH die Jacobi-Matrix der Messfunktion ist, und R die Messrausch-Kovarianz ist. Wie vorstehend erwähnt, kann die Messrausch-Kovarianz R basierend auf dem Standort des Fahrzeugs sowie den GNSS-Bedingungen einschließlich des GNSS-Empfangs abgestimmt und/oder angepasst werden.
  • Nachdem die Kalman-Verstärkung Kk berechnet wurde, kann der Raumvektor xk basierend auf der Kalman-Verstärkung Kk aktualisiert werden. So kann beispielsweise die folgende Gleichung zum Aktualisieren des Raumvektors xk verwendet werden: x k = x k + K k ( z k − h ( x k ) )
    Figure DE102019100563A1_0005
    wobei zk die Messmatrix und h(xk) das Beobachtungsmodell ist, das den wahren Zustandsraum in den beobachteten Raum abbildet. Darüber hinaus kann die Fehlerkovarianz unter Verwendung der folgenden Gleichung aktualisiert werden: P k = ( I − K k J H ) P k
    Figure DE102019100563A1_0006
  • Fachkundige werden verstehen, dass verschiedene Ableitungen der vorstehenden Gleichungen 1 bis 6 existieren und zum Aktualisieren oder Anpassen der Raumvektoren xk+n verwendet werden können. Darüber hinaus stellen viele der Variablen eine Matrix dar, wie es von Fachleuten geschätzt wird. Nachdem der Raumvektor berechnet und anschließend unter Verwendung der projizierten oder geschätzten Fehlerkovarianz aktualisiert wurde, endet das Verfahren 200. Die Schritte 210-260 des Verfahrens 200 können für eine Vielzahl von nachfolgenden Iterationen erneut ausgeführt werden. In einigen Ausführungsformen können bei zukünftigen Iterationen bestimmte Schritte übersprungen werden, wenn die dem Fahrzeug bekannten Informationen bereits zum Durchführen der nachfolgenden Iterationen ausreichend sind. So kann beispielsweise Schritt 210 in nachfolgenden Iterationen übersprungen werden, wenn das Fahrzeug 12 bereits die geografischen Straßenkartendaten des Bereichs um das Fahrzeug 12 beinhaltet. Und in einigen Ausführungsformen können die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs und/oder die Fahrzeugdynamikinformationen für eine oder mehrere Iterationen von Schritt 260 verwendet werden (z. B. zur Verwendung im angepassten EKF, wie vorstehend erläutert).
  • Es versteht sich, dass das Vorstehende eine Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung ist. Die Erfindung ist nicht auf die besondere(n) hierin offenbarte(n) Ausführungsform(en) beschränkt, sondern ausschließlich durch die folgenden Patentansprüche definiert. Darüber hinaus beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung gemachten Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definition der in den Patentansprüchen verwendeten Begriffe zu verstehen, außer dort, wo ein Begriff oder Ausdruck ausdrücklich vorstehend definiert wurde. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen an der/den ausgewiesenen Ausführungsform(en) sind für Fachleute offensichtlich. Alle diese anderen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen sollten im Geltungsbereich der angehängten Patentansprüche verstanden werden.
  • Wie in dieser Spezifikation und den Patentansprüchen verwendet, sind die Begriffe „z. B“, „beispielsweise“, „zum Beispiel“, „wie z. B.“ und „wie“ und die Verben „umfassend“, „einschließend“ „aufweisend“ und deren andere Verbformen, wenn sie in Verbindung mit einer Auflistung von einer oder mehreren Komponenten oder anderen Elementen verwendet werden, jeweils als offen auszulegen, was bedeutet, dass die Auflistung andere zusätzliche Komponenten oder Elemente nicht ausschließt. Andere Begriffe sind in deren weitesten vernünftigen Sinn auszulegen, es sei denn, diese werden in einem Kontext verwendet, der eine andere Auslegung erfordert. Zusätzlich versteht sich der Ausdruck „und/oder“ als ein inklusives ODER. Somit ist der Ausdruck „A, B, und/oder C“ so zu verstehen, dass die folgenden Möglichkeiten abgedeckt werden: „A“; „B“; „C“; „A und B“; „A und C“; „B und C“ und „A, Bund C“.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bestimmen eines geografischen Standorts eines Fahrzeugs, das Verfahren Folgendes umfasst: Erhalten von geografischen Koordinaten des Fahrzeugs; Bestimmen einer seitlichen Bodenverschiebung innerhalb einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt; Empfangen von geografischen Kartendaten, die eine oder mehrere Fahrbahnen beinhalten, einschließlich der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, und das Anpassen der geografischen Koordinaten des Fahrzeugs basierend auf der seitlichen Bodenverschiebung und den geografischen Kartendaten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt zum Erhalten das Empfangen einer Vielzahl von globalen Navigationssatelliten-(GNSS)-Signalen von einer Vielzahl von GNSS-Satelliten und das Bestimmen eines geografischen Standorts basierend auf den empfangenen GNSS-Signalen beinhaltet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Bestimmungsschritt Folgendes beinhaltet: Erhalten von Bildern der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, unter Verwendung mindestens einer Kamera oder eines Lichtsensors, der als Teil der Fahrzeugelektronik am Fahrzeug installiert ist; und Verarbeiten der erhaltenen Bilder, um die seitliche Bodenverschiebung des Fahrzeugs innerhalb der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, zu bestimmen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Fahrzeugelektronik eine Vielzahl von am Fahrzeug installierten Kameras beinhaltet, die zum Erhalten der Bilder der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, verwendet werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Anwendungsschritt der Geoverschiebung zu den geografischen Koordinaten vor dem Anpassungsschritt, worin die Geoverschiebung durch eine Gerichtsbarkeit auferlegt wird, in der sich das Fahrzeug befindet.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Erhaltens von Fahrzeugdynamikinformationen einschließlich Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen und Fahrzeugrichtungsinformationen, worin der Anpassungsschritt auf den Fahrzeugdynamikinformationen basiert.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, worin die Fahrzeugdynamikinformationen ferner Fahrzeugbeschleunigungsinformationen beinhalten, worin die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen auf einer Fahrzeugradgeschwindigkeit und/oder einer Fahrzeugquergeschwindigkeit basieren, und worin der Anpassungsschritt das Verwenden eines erweiterten Kalman-Filters zum Berechnen neuer geografischer Koordinaten basierend auf den geografischen Koordinaten, den Fahrzeugdynamikinformationen und der seitlichen Verschiebung des Fahrzeugs beinhaltet.
  8. Verfahren zum Bestimmen eines geografischen Standorts eines Fahrzeugs, das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen von geografischen Koordinaten des Fahrzeugs unter Verwendung eines im Fahrzeug enthaltenen globalen Navigationssatellitensystem-(GNSS)-Empfängers, worin die geografischen Koordinaten durch Empfangen einer Vielzahl von GNSS-Signalen von einer Konstellation von GNSS-Satelliten bestimmt werden; Verschieben der geografischen Koordinaten mittels Geoverschiebungstechniken unter Verwendung des GNSS-Empfängers; Bestimmen einer seitlichen Bodenverschiebung innerhalb einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, unter Verwendung mindestens einer am Fahrzeug installierten Kamera; Empfangen von geografischen Straßenkartendaten, die eine oder mehrere Fahrbahnen einschließlich der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, beinhalten; Erhalten von Fahrzeugdynamikinformationen einschließlich einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahrzeugrichtung; und Anpassen der geografischen Koordinaten des Fahrzeugs basierend auf der seitlichen Bodenverschiebung und den geografischen Kartendaten, worin das Anpassen das Verwenden eines erweiterten Kalman-Filters beinhaltet, um neue geografische Koordinaten basierend auf den geografischen Koordinaten, den Fahrzeugdynamikinformationen und der seitlichen Verschiebung des Fahrzeugs zu berechnen.
  9. Fahrzeugelektroniksystem, umfassend: einen globalen Navigationssatellitensystem-(GNSS)-Empfänger, der konfiguriert ist, um GNSS-Signale von einer Konstellation von GNSS-Satelliten zu empfangen und geografische Koordinaten basierend auf den GNSS-Signalen zu bestimmen; zumindest eine Kamera, die konfiguriert ist, um Bilder der Fahrbahn aufzunehmen; eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die eine Verarbeitungsvorrichtung und einen Speicher beinhaltet, worin die drahtlose Kommunikationsvorrichtung konfiguriert ist, um geografische Straßenkartendaten von einer entfernten Einrichtung zu empfangen; worin das Fahrzeugelektroniksystem konfiguriert ist, zum: Bestimmen einer seitlichen Bodenverschiebung innerhalb einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, durch Verarbeiten der aufgenommenen Bilder der Fahrbahn; und das Anpassen der geografischen Koordinaten des Fahrzeugs basierend auf der seitlichen Bodenverschiebung und den geografischen Straßenkartendaten.
  10. Fahrzeugelektroniksystem nach Anspruch 9, ferner umfassend ein Karosseriesteuermodul, das konfiguriert ist, um Fahrzeugdynamikinformationen von mindestens einem der folgenden zu empfangen: einem Raddrehzahlsensor, der mit einem Rad des Fahrzeugs gekoppelt ist, einem Lenkradwinkelsensor, einem Gierratensensor und/oder einem Drosselklappensensor; und worin das Fahrzeugelektroniksystem ferner konfiguriert ist, um die geografischen Koordinaten basierend auf den Fahrzeugdynamikinformationen anzupassen.
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