DE102019211684A1

DE102019211684A1 - Verfahren zur genauen Ortsbestimmung

Info

Publication number: DE102019211684A1
Application number: DE102019211684.1A
Authority: DE
Inventors: Andrei Son
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2019-08-05
Publication date: 2020-03-12
Also published as: EP3623834A1

Abstract

Es wird ein Ortsbestimmungssystem (200) für ein Fahrzeug (100) bereitgestellt, umfassend: ein Positionsbestimmungssystem (207), das so konfiguriert ist, dass es die Position des Fahrzeuges bestimmt; eine Kommunikationsvorrichtung (205), die so konfiguriert ist, dass sie mit einem anderen Fahrzeug (101, 102) kommuniziert und Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten aus dem anderen Fahrzeug (101, 102) empfängt; ein Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten-Sensornetzwerk, das so konfiguriert ist, dass es Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten des anderen Fahrzeuges (101, 102) sensiert; und eine Steuereinheit (201), die so konfiguriert ist, dass sie die Position des Fahrzeuges (100) auf der Grundlage der Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten aus dem Sensornetzwerk (202) und der aus dem anderen Fahrzeug (101, 102) empfangenen Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten korrigiert.

Description

Es wird ein Verfahren zur genauen Ortsbestimmung unter Verwendung von Verkehrsteilnehmern bereitgestellt.
Herkömmlicherweise beinhalten Mechanismen zur genauen Ortsbestimmung globale Navigationssatellitensysteme (GNSS), wie zum Beispiel GPS, Galileo oder GLONASS, und Koppelnavigationstechnologien. Die Verfügbarkeit und Genauigkeit einer GNSS-Position hängt jedoch von der Sichtbarkeit von Satelliten, ihrer Sichtbarkeitsgeometrie und von anderen Faktoren, hauptsächlich Wellenübertragung, ab, so dass für Fahrzeuge Sensoren des Autos die Positionsbestimmung unterstützen. So kann zum Beispiel, ausgehend von einer verlässlichen Position, die Position unter Verwendung der gemessenen Geschwindigkeit, Beschleunigung usw. übertragen werden. Das ist besonders hilfreich, wenn das Fahrzeug durch einen Tunnel fährt. Außerdem verwenden so genannte Map-Matching-Technologien gespeicherte Karten, um die Position des Fahrzeuges zur Straße abzugleichen. Da die Position dennoch um bis zu mehrere Meter abweichen kann, so dass es zum Beispiel nicht möglich ist, die Fahrspur, auf der ein Fahrzeug fährt, zu identifizieren, werden Umgebungsmodelle um das Fahrzeug herum, erzeugt durch Fahrerassistenzsysteme (ADAS) in Echtzeit, in Korrelation mit einer hochauflösenden Karte zur Bereitstellung einer besseren Positionsbestimmung eines Fahrzeuges auf dieser Karte verwendet. Aktuelle Mechanismen zur genauen Ortsbestimmung stützen sich außerdem auf in der Karte gespeicherte und durch ADAS-Sensorsysteme erfasste lokale eindeutig identifizierte Orientierungspunkte, die eine sehr feine Korrektur der anfangs durch GPS und die bei der Koppelnavigation verwendete Fahrdynamik angegebenen Position des eigenen Fahrzeuges erbringen.
Jedoch sind zum Beispiel eindeutig identifizierbare Orientierungspunkte nicht immer verfügbar. Somit ist ein Ortsbestimmungssystem erwünscht, das die Genauigkeit der Ortsbestimmung verbessert, ohne sich auf lokale eindeutig identifizierte Orientierungspunkte zu stützen.
Die Aufgabe wird durch ein Ortsbestimmungssystem und ein Verfahren, beschrieben in Ausführungsformen der Erfindung, gelöst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Ortsbestimmungssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, umfassend

- ein Positionsbestimmungssystem, das so konfiguriert ist, dass es die Position des Fahrzeuges bestimmt;
- eine Kommunikationsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie mit einem anderen Fahrzeug kommuniziert und Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten aus dem anderen Fahrzeug empfängt;
- ein Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und
-bewegungsdaten-Sensornetzwerk, das so konfiguriert ist, dass es Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten des anderen Fahrzeuges sensiert;
- eine Steuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Position des Fahrzeuges auf der Grundlage der Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten aus dem Sensornetzwerk und der aus dem anderen Fahrzeug empfangenen Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und
-bewegungsdaten korrigiert.

Das heißt, dass einerseits die Positionsbestimmungs- und -bewegungsdaten anderer Fahrzeuge durch das eigene Fahrzeug gemessen werden und andererseits das andere Fahrzeug selbst die gleichen Parameter bereitstellt. Auf der Grundlage dieser beiden Datenmengen kann eine Korrektur der Position bestimmt werden.
Diese beiden Mengen werden miteinander verglichen, was von dem Fahrzeug selbst aus und dem anderen Fahrzeug aus gesehen zu einer Abweichung der Position des anderen Fahrzeuges führt. Diese Abweichung wird als eine Korrektur der durch das Positionsbestimmungssystem bestimmten Position verwendet.
Angenommen, dass in Zukunft eine lokale Hochgeschwindigkeitskommunikation mit 5G+ auf den Hauptverkehrsstraßen verfügbar sein wird, können die Fahrzeuge ihre eigenen Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten (TPPMD) und die TPPMD aller erfassten Verkehrsteilnehmer um sie herum rundsenden.
Die rundgesendeten TPPMDs können ferner durch jedes Fahrzeug verwendet werden, das diese Daten empfängt, um ihre genaue Ortsbestimmung durch Mapping der empfangenen TPPMDs mit den erfassten Verkehrsteilnehmern bei dem spezifizierten Zeitstempel zu korrigieren.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten des Ortsbestimmungssystems:

- Mittelpunkt der Position des Autos;
- Autoabmessungen;
- Winkel der Bewegung;
- Geschwindigkeit;
- Beschleunigung; und
- Zeitstempel

Mit dieser Datenmenge kann die Position des anderen Autos zum Beispiel mit dem Mittelpunkt des Autos in Beziehung gebracht werden und die Position in einen einzigen Bezugszeitraum für die empfangenen und sensierten Messungen übertragen werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Fahrzeug des Ortsbestimmungssystems ein Sensorsystem, das so konfiguriert ist, dass es Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten des Fahrzeuges erfasst; wobei die Kommunikationsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie die Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten des Fahrzeuges rundsendet.
Auf diese Weise stellt das eigene Fahrzeug seine eigenen TPPMD-Daten anderen Fahrzeugen bereit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Korrektur der Position des Fahrzeuges das Vergleichen von Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten einer Mehrzahl von anderen Fahrzeugen mit Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten des Fahrzeuges.
Mit anderen Worten werden die beiden TPPMD-Mengen für jedes der anderen Fahrzeuge miteinander verglichen, was zu einer Abweichung zwischen der gemessenen Position und der empfangenen Position für jedes der anderen Fahrzeuge führt. Diese Abweichungen für jedes der Fahrzeuge können auf bestimmte Weise kombiniert werden, und die resultierende kombinierte Abweichung kann als eine Korrektur der Position, die durch das Positionsbestimmungssystem des Fahrzeuges bestimmt wurde, verwendet werden.
Gemäß einem Aspekt wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Ortsbestimmungssystem, wie oben beschrieben, umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Bestimmung des Ortes eines Fahrzeuges bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:

- Bestimmen der Position des Fahrzeuges;
- Sensieren von Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und
-bewegungsdaten eines anderen Fahrzeuges;
- Empfangen von Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und
-bewegungsdaten aus dem anderen Fahrzeug;
- Korrigieren der Position des Fahrzeuges auf der Grundlage der sensierten Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und
-bewegungsdaten und der aus dem anderen Fahrzeug empfangenen Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten.

Das Verfahren entspricht dem oben beschriebenen Ortsbestimmungssystem.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Programmelement bereitgestellt, das, wenn es durch eine Steuereinheit eines Fahrzeuges ausgeführt wird, das Fahrzeug anweist, die Schritte des oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein maschinenlesbares Medium bereitgestellt, auf dem ein Programmelement, wie oben beschrieben, gespeichert ist.
Die folgenden Figuren zeigen Ausführungsformen und Beispiele, die der ausführlicheren Erklärung der Erfindung dienen.

1 zeigt ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt ein Ortsbestimmungssystem gemäß einer Ausführungsform.
3 zeigt ein beispielhaftes Szenario gemäß einer Ausführungsform.
4 zeigt ein Blockschaltbild gemäß einer Ausführungsform.
5 zeigt ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform.

1 zeigt ein Fahrzeug 100, das ein Ortsbestimmungssystem 200 umfasst. Das Fahrzeug 100 ist von anderen Fahrzeugen 101, 102 umgeben, von denen jedes Sensor- und Kommunikationssysteme 200, 210, 220 umfasst, die dazu in der Lage sind, ihre eigene Position, ihre Geschwindigkeit, ihre Beschleunigung und ihren Winkel der Bewegung einzeln zu messen, und die diese Informationen zusammen mit einem Zeitstempel der Messungen und den gespeicherten Abmessungen des Fahrzeuges 100, 101, 102 rundsenden. Die Kommunikationseinheiten der Fahrzeuge 100, 101, 102, die Teil der Ortsbestimmungssysteme 200, 210, 220 sind, führen eine Rundsendung dieser Informationen durch, und die Empfänger des Ortsbestimmungssystems 200, 210, 220 des Fahrzeuges 100 empfangen die rundgesendeten Daten. Die folgende Beschreibung veranschaulicht den Fall, in dem das Fahrzeug 100 die Daten aus den anderen Fahrzeugen 101, 102 empfängt, und dementsprechend wird das Ortsbestimmungssystem des Fahrzeuges 100 beschrieben.
Ein Beispiel des Ortsbestimmungssystems 200 wird in 2 gezeigt. Das Ortsbestimmungssystem umfasst eine Kommunikationseinheit 205, die die Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten eines oder mehrerer anderer Fahrzeuge 101, 102 empfängt. Außerdem umfasst es Sensoren 206, 207 zur Erfassung seiner eigenen Position, wie zum+ Beispiel einen GNSS-Sensor 207. Die mittels GNSS erhaltene Position ist eine grobe Position, wobei die Genauigkeit unter Verwendung der weiteren Sensoren 206 erhöht werden kann. Daher kann das System zur Ortsbestimmung optional zusätzlich zum Beispiel Kilometerzähler, Beschleunigungsmesser und Karten umfassen (in 2 als Block 206 gezeigt). Diese Sensoren 206 ermöglichen die Unterstützung der Positionsbestimmung unter Verwendung von Verfahren wie zum Beispiel Koppelnavigation, Map Matching oder anderen Positionsübertragungstechniken, die aus dem Bereich der Navigation bekannt sind. Außerdem können Fahrerassistenzdienstsensoren 202 und Kameras 203 die Positionsbestimmung durch Sensieren zum Beispiel der Umgebung in Kombination mit einer hochauflösenden Karte 204 unterstützen. Gleichwohl kann die somit erhaltene Position immer noch grob sein und kann durch zusätzliche Informationen, die durch die Kommunikationseinheit 205 empfangen werden, weiter verfeinert werden. Optional umfasst das Kommunikationsmodul ein Rundsendemodul zum Senden der Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten des Fahrzeuges 100 an andere Fahrzeuge 101, 102.
3 zeigt ein beispielhaftes Szenario 300, bei dem das Ortsbestimmungssystem 200 angewandt werden kann. Ein Fahrzeug 100, das auch eigenes Fahrzeug genannt wird und das dasselbe wie das Fahrzeug 100 in 1 sein kann, empfängt Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten aus dem Fahrzeug 101, das dasselbe Fahrzeug wie das Fahrzeug 101 in 1 sein kann. Andere Fahrzeuge 301, 302 und 303 empfangen ebenfalls die Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten des Fahrzeuges 101. Die Fahrzeuge fahren auf Fahrspuren 310, 311 und 312, die in einer Richtung einer Straße 320 verlaufen. Der Winkel der Bewegung der Fahrzeuge kann unterschiedlich sein. Bei diesem Szenario empfängt und verwendet das Fahrzeug 100 nur die durch das Fahrzeug 101 rundgesendeten Daten. Falls jedoch weitere Fahrzeuge verfügbar sind, die ihre Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten senden, können diese Informationen auch dazu verwendet werden, zum Beispiel einen einzigen kombinierten Positionsversatz zu erhalten, indem die Deltapositionen für jedes dieser Fahrzeuge bestimmt werden und die Ergebnisse kombiniert werden, zum Beispiel durch Bestimmen eines Mittelwertes oder eines gewichteten Mittelwertes oder unter Verwendung eines spezifischen Algorithmus.
4 zeigt eine mit einem Blockdiagramm veranschaulichte Ausführungsform. Zuerst wird in Block 401 ein GNSS-Signal sensiert und eine erste grobe Position wird erhalten, indem das GNSS-Signal mit anderen Navigationsinformationen, wie zum Beispiel Geschwindigkeit und Beschleunigung, aus Sensoren des Fahrzeuges unterstützt wird. Die grobe Position 402 wird an den genauen Ortsbestimmungs- und Positionsalgorithmus 403 geliefert. Ein sich im Inneren des Fahrzeuges 100 befindliches oder am Fahrzeug 100 angebrachtes ADAS-Sensornetzwerk 404 liefert Umgebungsinformationen, wie zum Beispiel Orientierungspunkte oder spezifische Verkehrszeichen, die dazu verwendet werden können, in Kombination mit einer hochdichten Karte 405 eine Abweichung einer erwarteten Position, zum Beispiel der Orientierungspunkte oder Zeichen, durch Anwenden eines statischen Umgebungsmodells 406 zu finden. Außerdem erfasst das ADAS-Sensornetzwerk zumindest Teile der Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdatenmenge anderer Fahrzeuge, wie zum Beispiel ihre Position und Geschwindigkeit. Weitere Daten, die zur Vervollständigung einer solchen Datenmenge benötigt werden, wie zum Beispiel die Abmessungen des anderen Fahrzeuges, können bei Erkennen des Typs oder Modells des Fahrzeuges sensiert oder aus einer Datenbank abgerufen werden.
Die hochdichte Karte 405 kann aus einem Backend-Server 407 im Inneren des Fahrzeuges 100 oder über eine drahtlose Schnittstelle abgerufen werden.
Der genaue Ortsbestimmungs- und Positionsalgorithmus 403 verwendet das statische Umgebungsmodell 406, die HD-Karte 405, die grobe Position 402 und Korrekturdaten aus einer Rückkopplungsschleife 409, um eine genaue Position 410 zu berechnen. Die genaue Position 410 und die weiteren Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten 408 des Fahrzeuges 100 selbst oder anderer sensierter Fahrzeuge 101, 102 einschließlich, zum Beispiel, Autoabmessungen und Zeitstempel, werden in dem TPPMD-Rundsender 411 gesammelt und zum Beispiel über das mit 5G+ betriebene Connected-Automated-Driving-Netz 413 für andere Fahrzeuge 101, 102 rundgesendet.
TPPMDs aus anderen Fahrzeugen 101, 102 werden in dem TPPMD-Empfänger 415 empfangen und an den Positionskorrekturalgorithmus auf der Grundlage dynamischer TPPMDs geliefert 416. Der Positionskorrekturalgorithmus berechnet die Positionskorrektur, zum Beispiel durch Vergleichen der TPPMD der anderen Fahrzeuge 101, 102 mit seinen eigenen TPPMD, und sendet die Positionskorrektur 409 an den genauen Ortsbestimmungs- und Positionsalgorithmus, der die aus dem GNSS und durch Koppelnavigation und, falls verfügbar, aus dem statischen Umgebungsmodell erhaltene grobe Position korrigiert.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform. In 501 wird die ungenaue Position des Fahrzeuges bestimmt. In 502 werden die Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten eines anderen Fahrzeuges sensiert. In 503 werden die Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten aus einem anderen Fahrzeug empfangen; und in 504 wird die Position des Fahrzeuges auf der Grundlage der sensierten Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten und der aus dem anderen Fahrzeug empfangenen Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten korrigiert.

Claims

Ortsbestimmungssystem (200) für ein Fahrzeug (100), umfassend: - ein Positionsbestimmungssystem (207), das so konfiguriert ist, dass es die Position des Fahrzeuges bestimmt; - eine Kommunikationsvorrichtung (205), die so konfiguriert ist, dass sie mit einem anderen Fahrzeug (101, 102) kommuniziert und Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten aus dem anderen Fahrzeug (101, 102) empfängt; - ein Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten-Sensornetzwerk, das so konfiguriert ist, dass es Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten des anderen Fahrzeuges (101, 102) sensiert; - eine Steuereinheit (201) , die so konfiguriert ist, dass sie die Position des Fahrzeuges (100) auf der Grundlage der Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten aus dem Sensornetzwerk (202) und der aus dem anderen Fahrzeug (101, 102) empfangenen Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten korrigiert.
Ortsbestimmungssystem (200) nach Anspruch 1, wobei die Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten umfassen: - Mittelpunkt der Position des Autos; - Autoabmessungen; - Winkel der Bewegung; - Geschwindigkeit; - Beschleunigung; und - Zeitstempel
Ortsbestimmungssystem (200) nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug (100) ein Sensorsystem umfasst, das so konfiguriert ist, dass es die Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten des Fahrzeuges (100) erfasst; wobei die Kommunikationsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie die Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten des Fahrzeuges (100) rundsendet.
Ortsbestimmungssystem (200) nach Anspruch 3, wobei die Korrektur der Position des Fahrzeuges (100) das Vergleichen der empfangenen Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten einer Mehrzahl von anderen Fahrzeugen (101, 102) mit den Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten aus dem Sensornetzwerk (202) der anderen Fahrzeuge (100) umfasst.
Fahrzeug (100), umfassend ein Ortsbestimmungssystem (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Verfahren zur Bestimmung des Ortes eines Fahrzeuges (100), umfassend die folgenden Schritte: - Bestimmen (501) der Position des Fahrzeuges (100); - Sensieren (502) von Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten (408) eines anderen Fahrzeuges (101); - Empfangen (503) von Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten (416) aus einem anderen Fahrzeug (101); - Korrigieren (504) der Position des Fahrzeuges (100) auf der Grundlage der sensierten Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten (408) und der aus dem anderen Fahrzeug (101) empfangenen Verkehrsteilnehmerpositionsbestimmungs- und -bewegungsdaten (416) .
Programmelement, das, wenn es durch die Steuereinheit (201) eines Fahrzeuges (100) ausgeführt wird, das Fahrzeug (100) anweist, die Schritte von Anspruch 6 durchzuführen.
Maschinenlesbares Medium, auf dem ein Programmelement nach Anspruch 7 gespeichert ist.