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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Straßenklasse, eine Ausführungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein entsprechendes Com puterprogram m produkt.
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Bei der Positionsbestimmung mit Satelliten müssen vier Unbekannte ermittelt werden - die Koordinaten in den drei Raumrichtungen und die Uhrenabweichung zwischen Satellit und Empfänger. Stehen jedoch mehr als vier Satellitensignale zur Verfügung, können die zusätzlichen Signale verwendet werden, um die Messung zu validieren. Um einer bestimmten erfassten Position ein Integritätslevel, also eine bestimmte Vertrauenswürdigkeit, zuordnen zu können, werden alle erwartbaren bzw. möglichen Restfehler bestimmt oder berechnet, so dass man Informationen über die Messungenauigkeit erhält. Verfahren, die dieses Prinzip verwenden, lassen sich unter dem Oberbegriff RAIM (receiver autonomous integrity monitoring) zusammenfassen. Die ermittelte Messungenauigkeit lässt sich dann in einen gesicherten Positionsbereich übersetzen, der den geografischen Bereich um das Fahrzeug beschreibt, in dem sich gemäß Messung unter Berücksichtigung der Messungenauigkeit die tatsächliche Position des Fahrzeugs mit einer gewissen Sicherheit befinden muss.
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Bei Fahrzeugen, die in der Lage sind von einem fahrergesteuerten oder teilweise fahrergesteuerten Fahrmodus in einen vollautonomen Fahrmodus zu wechseln ist zu beachten, dass diese Übergabe vom Mensch an den Fahrcomputer nicht zu sicherheitskritischen Situationen führen darf, beispielsweise weil die aktuell befahrene Straße für den autonomen Fahrmodus nicht geeignet oder zumindest nicht zugelassen ist oder weil die augenblickliche Situation auf der Straße für die Initialisierung des autonomen Fahrmodus nicht geeignet ist. Es ist daher sinnvoll, die Aktivierbarkeit dieser Fahrzeugfunktion von der Fahrzeugposition abhängig zu machen.
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Um sicherzustellen, dass es nicht zu sicherheitskritischen Situationen kommt, wäre es demnach hilfreich, eine besonders zuverlässige Lokalisierung des Fahrzeugs vornehmen zu können. Die herkömmliche Satellitennavigation und die RAIM-Technologie zur Feststellung des Integritätslevels sind jedoch nicht immer ausreichend präzise und sicher. Insbesondere unter Anwendung der hohen Anforderungen einer ASIL-Klassifikation wird der gesicherte Positionsbereich so groß, dass er im ein- bis zweistelligen Meterbereich liegt und eine zweifelsfreie Zuordnung der Fahrzeugposition zu einer Straße nicht mehr möglich ist. So kann beispielsweise nicht sicher erkannt werden, ob sich das Fahrzeug auf einer bestimmten Straße befindet, da es sich auch auf einer Nachbarstraße daneben, darüber (Brücke) oder darunter (Unterführung) befinden könnte. Die Vergrößerung des gesicherten Positionsbereiches ist darauf zurückzuführen, dass das geforderte Vertrauensniveau höher ist. Der Bereich, in dem sich die tatsächliche Position des Fahrzeugs befinden muss, erstreckt sich entsprechend weiter als vorher, um dieser Anforderung gerecht werden zu können.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Erkennen einer Straßenklasse anzugeben, das auch einem hohen Vertrauensniveau bzw. einer hohen geforderten Integrität gerecht wird.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Durch ausdrückliche Bezugnahme werden die Ansprüche an dieser Stelle zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Es erscheint zunächst vielversprechend, zur Lösung des Problems mit Hilfe aufwändiger Technik zu versuchen, den gesicherten Positionsbereich zu verkleinern, also die Fehlerwahrscheinlichkeit abzusenken. Das erfindungsgemäße Verfahren verfolgt jedoch einen anderen Denkansatz, der eine deutlich unaufwändigere Umsetzung erlaubt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erkennen einer Straßenklasse das Ermitteln der Position des Fahrzeugs mittels eines Satellitennavigationssystems (GNSS). Dabei kann es sich beispielsweise um GPS, GLONASS, Galileo oder Beidou handeln. Zusätzlich kann die Positionsbestimmung in bekannter Weise beispielsweise mittels Odometrie- und / oder Inertialsensorik verfeinert werden.
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Weiterhin umfasst das Verfahren den Schritt der Bestimmung eines gesicherten Positionsbereiches, wobei der gesicherte Positionsbereich den geografischen Bereich um die tatsächliche Position des Fahrzeugs beschreibt, in dem sich die ermittelte Position gemäß einer festgelegten Mindestintegrität befinden muss. Der Begriff des gesicherten Positionsbereiches, der ebenso als Protection Limit bezeichnet werden kann, ist vorzugsweise auch mit dem Radius oder mittleren Radius dieses Bereichs gleichsetzbar bzw. kann so verstanden werden. Der gesicherte Positionsbereich basiert auf einer Mindestintegrität, also einem Vertrauensniveau, das beispielsweise durch eine bestimmte ASIL-Einstufung vorgegeben ist.
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Ein weiterer Verfahrensschritt betrifft das Abgleichen der ermittelten Position mit einer elektronisch gespeicherten Straßenkarte und eine entsprechende Zuordnung der ermittelten Position des Fahrzeugs zu einer Straße der Straßenkarte. Bei einer elektronisch gespeicherten Straßenkarte handelt es sich beispielsweise um einen digitalen Datensatz, der im Fall einer Vektorkarte mit Punkten verbundene Linien abbildet, die dem Straßennetz mit den Straßenverläufen entsprechen, wobei vorzugsweise auch Höhenangaben enthalten sind.
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Die Straßenkarte enthält außerdem Informationen über Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur, nachfolgend auch teilweise als Freifeld bezeichnet. Entsprechend wird nachfolgend ein Bereich der keine derartige Freifläche darstellt als befahrbare Infrastruktur bezeichnet, auch wenn nicht unbedingt sichergestellt ist, ob und für welche Fahrzeuge dieser Bereich wirklich befahrbar wäre. Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur sind vorzugsweise sämtliche geografische Bereiche, die mit einem Land- bzw. insbesondere mit einem Straßenfahrzeug nicht unmittelbar oder nur unter gewissem Aufwand befahrbar sind, beispielsweise weil sich an dieser Stelle ein Haus, Bäume, ein Fluss oder nur Luft befindet. Dabei ist zu beachten, dass die Informationen über Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur als gesicherte und unmittelbar abrufbare Daten vorliegen, also nicht, wie es bei herkömmlichen Karten möglich wäre, erst als der Teil einer Karte, der nicht als Straße markiert ist, aus der Karte extrahiert werden müssen. Da Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur über längere Zeit betrachtet Veränderungen, beispielsweise durch Baumaßnahmen, unterliegen, sollte die Straßenkarte vorzugsweise stets aktuell gehalten werden, um das geforderte Integritätsniveau auch hinsichtlich dieser Daten einhalten zu können.
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Des Weiteren enthält die Karte eine Zuordnung von Straßen nach Straßenklassen bzw. Straßenkategorien. Eine Kategorisierung der Straßen kann dabei beispielsweise nach Bundesautobahnen, Bundesstraßen, Landesstraßen, Kreisstraßen und Gemeindestraßen erfolgen, bevorzugt erfolgt die Kategorisierung jedoch nach Kriterien, die in erster Linie für das autonome Fahren von Bedeutung sind, bspw. ob eine bauliche Trennung von der Gegenfahrbahn vorliegt oder in welchem Zustand die Straße ist.
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Das Verfahren umfasst außerdem das Validieren der Straßenklasse der zugeordneten Straße gemäß Straßenkarte auf Basis des gesicherten Positionsbereiches sowie der in der Straßenkarte enthaltenen Informationen über Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur. Dabei wird der gesicherte Positionsbereich bevorzugt mittig auf die ermittelte Fahrzeugposition projiziert und überprüft, inwieweit dieser ganz oder teilweise die Straße, Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur und / oder Bereiche außerhalb der Freiflächen schneidet.
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Durch die erfindungsgemäße Ergänzung der in der Karte verzeichneten Straßen um laterale Freiraum informationen, ist es trotz eines großen gesicherten Positionsbereiches möglich, eine gesicherte Erkenntnis darüber zu gewinnen, auf welcher Straße und damit welcher Straßenklasse sich das Fahrzeug befindet.
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Umfasst der gesicherte Positionsbereich zu einem bestimmten Zeitpunkt beispielsweise sowohl die momentan der Fahrzeugposition zugeordnete Straße, als auch einen Bereich, der nicht als nicht befahrbare Infrastruktur, also als potenziell befahrbare Infrastruktur, gekennzeichnet ist, so lässt sich schlussfolgern, dass zu diesem Zeitpunkt keine gesicherte Erkenntnis über die aktuelle Straßenklasse vorliegt, weil nicht klar ist, ob sich das Fahrzeug beispielsweise auf einer gegenüber der eigentlich zugeordneten Straße parallel verlaufenden oder kreuzenden Straße bzw. Unter- oder Überführung befindet. Stattdessen kann in diesem Fall erst ein späterer Zeitpunkt diese Erkenntnis liefern. Enthält aber der von dem gesicherte Positionsbereich abgedeckte Kartenbereich nur die momentan der Fahrzeugposition zugeordnete Straße und keinen als befahrbare Infrastruktur gekennzeichneten Bereich, so kann zuverlässig davon ausgegangen werden, dass das Fahrzeug sich wirklich auf dieser Straße befindet und die entsprechende Straßenklasse zutrifft.
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Abhängig davon, ob eine Straßenklasse mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zuverlässig bestimmt, also positiv validiert wurde, kann abhängig von der für diese Straßenklasse hinterlegten Zulässigkeit eine Aktivierung eines autonomen Fahrmodus oder eine Aktivierung anderer Fahrzeugfunktionen freigeschaltet werden. Ist der gesicherte Positionsbereich vollständig außerhalb eines für die Aktivierung zulässigen Bereichs, so wird verhindert, dass eine Aktivierung erfolgen kann. Ist der gesicherte Positionsbereich weder vollständig im Bereich der Straße und deren benachbartem Freifeld, noch vollständig außerhalb, so kann das Ergebnis der Validierung als Zwischenzustand gewertet werden, bei dem die Straßenklasse nicht zweifelsfrei bestimmt oder ausgeschlossen werden kann. Vorzugsweise ist die Fahrzeugfunktion in diesem Fall nicht aktivierbar, sie muss jedoch auch nicht zwingend deaktiviert werden, falls sie gerade aktiv ist.
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Es ist bevorzugt, dass eine positive Validierung der Straßenklasse erfolgt, sofern der gesicherte Positionsbereich auf der Straßenkarte ausschließlich mit der Straße oder mit der Straße und einer Freifläche ohne befahrbare Infrastruktur überlappt.
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Außerdem ist es bevorzugt, dass eine negative Validierung der Straßenklasse erfolgt, sofern der gesicherte Positionsbereich auf der Straßenkarte nicht oder nur teilweise mit der Straße überlappt.
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Es entspricht einer bevorzugten Ausführungsform, dass im Fall einer positiven Validierung, eine Aktivierung einer Fahrzeugfunktion, insbesondere eines autonomen Fahrmodus, freigeschalten wird, sofern die Fahrzeugfunktion für die validierte Straßenklasse zuvor freigegeben worden ist. Unter einem autonomen bzw. automatisierten Fahrmodus wird bevorzugt verstanden, dass das Fahrzeug vollständig oder zumindest teilweise die Fahrzeugsteuerung, beispielsweise Lenk-, Blink-, Beschleunigungs- und Bremsmanöver längs- und quer der Fahrspur ohne menschliches Eingreifen übernimmt. Für verschiedene Straßenklassen können beispielsweise unterschiedliche Automationsstufen bzw. allgemein unterschiedliche Fahrzeugfunktionen zugelassen sein und auch der gesicherte Positionsbereich kann für diese unterschiedlich ausfallen.
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Es ist bevorzugt, dass die Informationen über Freiflächen beinhalten, bis zu welcher Entfernung senkrecht zu der zugeordneten Straße und auf welcher Länge parallel zu dem Straßenverlauf sich keine befahrbare Infrastruktur befindet. Die Informationen über Freiflächen beziehen sich also vorzugsweise auf den umliegenden Bereich der jeweiligen Straße.
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Für die Endabschnitte eines Freiflächenbereichs, der an einen anderen Freiflächenbereich angrenzt, ist es sinnvoll, wenn sich zur Sicherheit der schmalere Bereich durchsetzt. Es ist daher bevorzugt, dass auf der parallel zu der zugeordneten Straße bemessenen Länge des gesicherten Positionsbereiches die geringste Entfernung senkrecht zu der zugeordneten Straße maßgeblich für das Validieren der Straßenklasse ist. Die Endabschnitte entsprechen damit der Länge des gesicherten Positionsbereiches, bzw. seinem Radius, sofern der gesicherte Positionsbereich kreisförmig ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind in der Straßenkarte Zu- und Abfahrten verzeichnet, wobei das Validieren der Straßenklasse zwischen Zu- und / oder Abfahrten genau einmal durchgeführt wird. Vorzugsweise gilt hierfür die Bedingung, dass es sich um eine Straße mit baulicher Trennung zwischen den Fahrbahnen handeln muss. Da es nicht möglich sein sollte, dass das Fahrzeug zwischen zwei Abfahrten, mit denen die Straße verlassen werden könnte, die Straße wechselt, kann davon ausgegangen werden, dass die einmal validierte Straßenklasse bestehen bleibt. Indem das Verfahren nur einmal durchgeführt wird, kann der Rechenaufwand in Grenzen gehalten werden.
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Es ist bevorzugt, dass der gesicherte Positionsbereich einen gesicherten horizontalen Positionsbereich und einen gesicherten vertikalen Positionsbereich umfasst. Dabei entspricht die horizontale Richtung der Erdoberfläche unter Vernachlässigung ihrer Krümmung und die vertikale Richtung entspricht der Richtung senkrecht dazu bzw. entspricht der Hochachse des Fahrzeugs. Mit anderen Worten wird der gesicherte Positionsbereich räumlich gebildet, vorzugsweise separat für eine vertikale und für eine horizontale Richtung. Entsprechend ist bevorzugt, dass die Straßenkarte Informationen über Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur sowohl in einer horizontalen als auch in einer vertikalen Richtung umfasst, wobei die Validierung sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur benachbarte Straßen auf gleicher Ebene berücksichtigt werden, sondern auch darüber oder darunter gelegene Straßen, wie beispielsweise bei einem Autobahnkreuz oder bei Brücken oder Tunneln.
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Es ist bevorzugt, dass in einer durch eine Fahrzeugsensorik erfassbaren Umgebung um die Position des Fahrzeugs mittels der Fahrzeugsensorik, insbesondere Kamera, Radar, und / oder Lidar, eine Validierung der in der Straßenkarte enthaltenen Informationen über Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur erfolgt. Derartige Fahrzeugsensorik ist bei autonom betreibbaren Fahrzeugen oft ohnehin vorhanden. Sie kann in diesem Fall dazu genutzt werden, sicherzustellen, dass die Karteninformationen aktuell sind bzw. um die Karte aktuell zu halten.
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Es ist bevorzugt, dass die Informationen über Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur in der Straßenkarte als die Straße umgebende quaderförmige Körper modelliert sind. Entsprechend ist es bevorzugt, dass bei einer rein zweidimensionalen Betrachtung die Informationen über Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur in der Straßenkarte als Rechtecke modelliert sind. Dies verringert das Datenaufkommen. Alternativ können die Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur aber auch mit anderen Formen angenähert oder in vollständigen Details modelliert werden.
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Einer bevorzugten Ausführungsform entsprechend beschreibt der gesicherte Positionsbereich einen zylindrischen Raum oder einen zylindrischen Raum mit ovaler Grundfläche. Dies ergibt sich aus der Zusammenführung des horizontalen und des vertikalen gesicherten Positionsbereiches. Der vertikale gesicherte Positionsbereich erstreckt sich dabei von dem als Punkt modellierten Fahrzeug nach unten und nach oben jeweils mit der halben Zylinderhöhe.
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Es ist bevorzugt, dass zum Ermitteln der Position des Fahrzeugs eine GNSS-Antenne und / oder Odometrie- und / oder Inertialsensorik des Fahrzeugs verwendet wird. Die verschiedenen Messwerte können über einen geeigneten Fusionsfilter zu einer verbesserten Positionsinformation zusammengeführt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Ausführungsvorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf, wobei eines der angegebenen Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt ist und der Prozessor dazu ausgebildet ist, das Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.
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Es ist bevorzugt, dass das Computerprogramm Programmcodemittel umfasst, um alle Schritte des Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder der Ausführungsvorrichtung ausgeführt wird.
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Einem weiteren Aspekt der Erfindung nach umfasst ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
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Dabei zeigen in stark schematisierter Form
- 1 eine Darstellung eines horizontalen gesicherten Positionsbereiches,
- 2 eine mehrspurige Straße sowie Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur, wie in einer elektronisch gespeicherten Straßenkarte hinterlegt,
- 3 eine Straße sowie Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur und drei unterschiedlichen Fahrzeugpositionen,
- 4 eine Straße mit gesicherten Informationen zu einer potenziellen Abfahrt,
- 5 eine mehrspurige Straße sowie eine Freifläche ohne befahrbare Infrastruktur, wie in einer elektronisch gespeicherten Straßenkarte hinterlegt,
- 6 eine Straße zusammen mit Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur, wie in einer elektronisch gespeicherten Straßenkarte dreidimensional hinterlegt,
- 7 eine räumliche Darstellung eines gesicherten Positionsbereiches.
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In 1 ist eine mit einer gewissen Sicherheit ermittelte Position P eines Fahrzeugs als Punkt dargestellt. Die Ermittlung der Position P erfolgt in diesem Beispiel auf Basis von Satellitensignalen eines globalen Navigationssatellitensystems, auch GNSS genannt. Durch Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM) erfolgt dabei eine Berechnung möglicher Fehler und damit eine Bewertung der Integrität bzw. Messungenauigkeit der Positionsermittlung, die sich als Kreis, oder wie in 1 als Ellipse, um die ermittelte Position P darstellen lässt. Diese Darstellung der Messungenauigkeit wird auch als Protection Limit oder als gesicherter Positionsbereich PL bezeichnet, da damit der geografische Bereich um die tatsächliche Position des Fahrzeugs beschrieben wird, in dem sich die ermittelte Position P gemäß einer festgelegten Mindestintegrität befinden muss.
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Bei Verwendung von RAIM gilt im Allgemeinen: Mit steigender Integritätsanforderung, also gesteigerten Anforderungen an das Vertrauensniveau steigt auch die Größe des gesicherten Positionsbereiches PL, denn die Möglichkeit, dass die wirkliche Position des Fahrzeugs außerhalb des gesicherten Positionsbereiches PL liegt, muss mit noch größerer Sicherheit ausgeschlossen werden können.
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Dieser gesicherte Positionsbereich PL lässt sich mitsamt der ermittelten Position P des Fahrzeugs auf eine Straße S einer virtuellen bzw. elektronisch gespeicherten Straßenkarte übertragen. Solch eine Karte lässt sich zur Straßenklassen-Erkennung verwenden, ohne auf bildgebende Sensoren für das autonome Fahren angewiesen zu sein. Dazu werden Bereiche über Geokoordinaten definiert, in denen eine bestimmte Fahrfunktion aktivierbar sein soll, auch unter dem Begriff Geo-Fencing bekannt. Befindet sich der Empfänger innerhalb eines definierten Bereichs, ist eine bestimmte Funktion aktiviert oder aktivierbar. Befindet er sich außerhalb oder verlässt den Bereich, wird die Funktion deaktiviert bzw. ist nicht mehr aktivierbar.
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Um sicheres Geo-Fencing mit GNSS betreiben zu können, sind Vertrauensniveaus im Bereich von ASIL notwendig. Sobald das geforderte Integritätslevel ASIL erreicht, liegen die erreichbaren Radien der gesicherten Positionsbereiche PL im ein- bis zweistelligen Meterbereich. Damit liegt eventuell ein Teil des Messungenauigkeits-Umkreises außerhalb der befahrenen Straße S und das System kann nicht sicher die Straßenklasse, zum Beispiel Autobahn, bestimmen, denn es ist nicht sicher erkennbar, ob sich das Fahrzeug auf einer bestimmten Straße S befindet oder auf einer benachbarten Straße. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet für dieses Problem jedoch eine Lösung.
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In 2 ist ein entsprechender Kartenausschnitt mit einer mehrspurigen Straße S und der darauf projizierten Fahrzeugposition P mit dem gesicherten Positionsbereich PL dargestellt. Ein besonderer Vorteil entsteht dadurch, dass die Karte um zwei Kontextinformationen erweitert wird, die ebenfalls das geforderte Integritätslevel einhalten. Es versteht sich, dass die Kontextinformationen entsprechend korrekt sein und beispielsweise regelmäßig validiert werden sollten. Der zeitliche Abstand in dem eine erneute Kontrolle erfolgen sollte, kann beispielsweise von der Bebaubarkeit der die Straße S umgebenden Flächen sowie dem ortsüblichen Vorlauf und der Umsetzungszeit abhängen. Die erste Kontextinformation betrifft Zu- und Abfahrten E einer Straße S, deren Position gesichert in der Karte vermerkt ist. Darunter fallen neben Auf- und Abfahrten beispielsweise auch Raststätten, Not-Ausfahrten oder Ähnliches. Es kann sinnvoll sein, diese Kontextinformation nur für bestimmte Straßenklassen zu verwenden bzw. zu berücksichtigen, beispielsweise für Straßen mit einer baulichen Trennung, die einen Straßenwechsel jenseits der bekannten Zu- und Abfahrten E verhindert. Die erste Kontextinformation hat den Vorteil, dass sobald eine sichere, also validierte, Straßenklassenzuordnung erfolgt ist, diese Zuordnung ohne weitere Prüfung bis zur nächsten Zu- bzw. Abfahrt E beibehalten werden kann.
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Die zweite Kontextinformation betrifft das Umfeld der jeweiligen Straße S, sowohl horizontal als auch vertikal. Herkömmliche Straßenkarten haben in der Regel keinen Anspruch auf Vollständigkeit bezüglich des Straßennetzes, insbesondere hinsichtlich kleinerer bzw. nicht öffentlicher Straßen. In der Karte sind daher Freirauminformationen, also Informationen über Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur FS, abgelegt. Entsprechend befinden sich die erwähnten kleinen, nicht öffentlichen Straßen außerhalb dieser Bereiche. Die Informationen über Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur FS sind in 2 als schraffierte Flächen dargestellt. Sie geben Auskunft, wie viele Meter parallel zu der zu erkennenden Straße S horizontal frei von befahrbarer oder zumindest schnell befahrbarer Infrastruktur sind und ob über oder unter der zu erkennenden Straße S, also vertikal, weitere befahrbare Infrastruktur wie Brücken oder Unterführungen vorhanden sind.
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Somit kann bei der Positionsbestimmung mittels GNSS selbst bei einem großen gesicherten Positionsbereich PL die Straßenklasse sicher erkannt werden, indem anhand der Kontextinformationen erkannt wird, ob selbst unter Berücksichtigung des gesamten gesicherten Positionsbereiches PL keine andere Straßenklasse möglich sein kann.
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Die Bildung der Informationen über Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur FS erfolgt derartig, dass gesicherte Positionen auf der zuzuordnenden Straße S bestimmt werden. Für den Bereich zwischen zwei Punkten wird die geringste Distanz bis zu einer (ausreichend schnell) befahrbaren Infrastruktur angegeben, sowohl horizontal als auch vertikal. An Anfang und Ende eines Bereiches setzt sich, wie in 3 für die mittlere der drei eingezeichneten Fahrzeugpositionen P dargestellt, jeweils das kleinere Freifeld durch. Die Überdeckung C entspricht dabei in horizontaler und vertikaler Richtung der Ausdehnung des gesicherten Positionsbereiches PL an der ermittelten Fahrzeugposition P. Entsprechend ist der mittleren Fahrzeugposition P das schmalere der beiden Freifelder zugeordnet, selbst wenn entsprechend der Karte an dieser Stelle das breitere Freifeld vorläge.
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In 4 ist die Straße S aus größerer Entfernung bzw. als Linie dargestellt. Mit einem Kreuz ist die Position markiert, an der eine positiv validierte Strassenklasse ermittelt wurde, außerdem ist eine Zu- bzw. Abfahrt E als Punkt dargestellt. Da in diesem Beispiel von der Straße S bekannt ist, dass sie eine bauliche Trennung enthält, kann bis zur nächsten möglichen Zu- bzw. Abfahrt E angenommen werden, dass die einmal erkannte Straßenklasse sich nicht ändert.
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Ist die ermittelte Position P vollständig außerhalb des für eine bestimmte Fahrfunktion erlaubten Bereichs, beispielsweise einer Autobahn, so wird diese Fahrfunktion, sofern sie nur für diesen Bereich erlaubt ist, deaktiviert. Die 5 zeigt jedoch einen Fall, in dem die Situation weniger eindeutig ist. Der gesicherte Positionsbereich PL ist weder vollständig im Bereich der Straße S selbst und deren Freifeld, noch ist er vollständig außerhalb. Bei diesem Zwischenzustand kann die Straßenklasse nicht zweifelsfrei bestimmt oder ausgeschlossen werden. Eine nur für eine bestimmte Straßenklasse zugelassene Fahrzeugfunktion sollte in diesem Fall nicht aktivierbar sein, muss aber auch nicht zwingend deaktiviert werden, wenn sie zu diesem Zeitpunkt aktiv ist.
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Während es sich bei 1 bis 5 um zweidimensionale Darstellungen handelt, soll mit 6 deutlich gemacht werden, wie sich eine entsprechende dreidimensionale Ausbildung der Informationen über Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur FS zusammen mit einer Straße S in der Karte darstellt.
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Die entsprechende dreidimensionale Darstellung des gesicherten Positionsbereiches PL zeigt 7. Dabei wird die in diesem Fall kreisförmige horizontale Fläche des gesicherten Positionsbereiches HPL entsprechend nach oben und unten um einen vertikalen gesicherten Positionsbereich VPL erweitert.
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Mit Hilfe der Informationen über Freiflächen ohne befahrbare Infrastruktur FS kann gegebenenfalls zusätzlich eine Wahrscheinlichkeit für guten Mobilfunk-Empfang korreliert werden. Dies kann wiederum genutzt werden, um benötigte Daten rechtzeitig zu puffern.
