DE102019216536A1 - Method and control device for vehicle navigation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Navigieren eines Fahrzeugs (10), mit den Schritten: Einlesen von einer vorbestimmten Bodenradarkarte, Einlesen von einer vorbestimmten semantischen Karte, welche mindestens eine Verkehrssysteminformation aufweist, Erfassen von einem Bodenradargramm mit einem an dem Fahrzeug (10) angebrachten Bodenradargerät, Einlesen von dem erfassten Bodenradargramm, Bestimmen von einer räumlichen Lage (9) des Fahrzeugs (10) basierend auf einem Korrelieren von dem erfassten und eingelesenen Bodenradargramm mit der vorbestimmten und eingelesenen Bodenradarkarte, und Festlegen von einer Fahrtrajektorie (11) basierend auf der bestimmten räumlichen Lage (9) des Fahrzeugs (10) und in Abhängigkeit von der eingelesenen semantischen Karte. Die Erfindung beschreibt zudem eine Steuereinrichtung (100) zum Durchführen eines derartigen Verfahrens. Die Erfindung beschreibt ferner ein Fahrzeug (10) mit einem Bodenradargerät und einer solchen Steuereinrichtung (100). The invention describes a method for navigating a vehicle (10), with the following steps: reading in a predetermined ground radar map, reading in a predetermined semantic map which has at least one piece of traffic system information, recording a ground radar gram with a ground radar device attached to the vehicle (10) , Reading in the recorded ground radargram, determining a spatial position (9) of the vehicle (10) based on a correlation of the recorded and read in ground radargram with the predetermined and read in ground radar map, and establishing a travel trajectory (11) based on the determined spatial Location (9) of the vehicle (10) and depending on the semantic map that has been read. The invention also describes a control device (100) for carrying out such a method. The invention also describes a vehicle (10) with a ground radar device and such a control device (100).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Navigieren eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft zudem eine Steuereinrichtung zum Navigieren eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug mit einer solchen Steuereinrichtung.The invention relates to a method for navigating a vehicle. The invention also relates to a control device for navigating a vehicle and a vehicle with such a control device.
Es ist bekannt, ein Radargerät an einem Fahrzeug anzubringen und Objekte im Umfeld des Fahrzeugs mit dem Radargerät zu erfassen. Zudem ist es bekannt, ein Radargerät über einen Boden zu bewegen, um Bodeneigenschaften zu erfassen.It is known to attach a radar device to a vehicle and to detect objects in the vicinity of the vehicle with the radar device. In addition, it is known to move a radar device over a ground in order to record ground properties.
Beispielsweise ist aus
Die Erfindung betrifft in einem Aspekt ein Verfahren zum Navigieren eines Fahrzeugs. Das Navigieren kann ein Steuern des Fahrzeugs entlang einer Fahrtrajektorie aufweisen, wobei eine Fahrdynamik des Fahrzeugs gesteuert werden kann. Hierfür weist das Verfahren ein Bestimmen von einer räumlichen Lage des Fahrzeugs auf. Das Fahrzeug kann als ein automatisiert betreibbares beziehungsweise autonomes Fahrzeug ausgebildet sein. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein nicht schienengebundenes Fahrzeug oder um ein schienengebundenes Fahrzeug handeln. Bei dem nicht schienengebundenen Fahrzeug kann es sich um ein Straßenfahrzeug, beispielsweise ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen, oder um ein Off-Highway-Fahrzeug, beispielsweise ein Baustellenfahrzeug oder ein Traktor, handeln.In one aspect, the invention relates to a method for navigating a vehicle. The navigation can include controlling the vehicle along a driving trajectory, wherein driving dynamics of the vehicle can be controlled. For this purpose, the method has a determination of a spatial position of the vehicle. The vehicle can be designed as an automated or autonomous vehicle. The vehicle can be a non-rail-bound vehicle or a rail-bound vehicle. The non-rail vehicle can be a road vehicle, for example a passenger car or a truck, or an off-highway vehicle, for example a construction site vehicle or a tractor.
Die räumliche Lage des Fahrzeugs kann eine räumliche Position des Fahrzeugs aufweisen, wobei die Position mindestens eine Koordinate in einem räumlichen Koordinatensystem aufweisen kann. Die räumliche Lage des Fahrzeugs kann alternativ oder zusätzlich zu der Position eine räumliche Orientierung des Fahrzeugs aufweisen, wobei die Orientierung mindestens eine Ausrichtung des Fahrzeugs bezüglich einer Koordinatenachse des räumlichen Koordinatensystems aufweisen kann.The spatial position of the vehicle can have a spatial position of the vehicle, wherein the position can have at least one coordinate in a spatial coordinate system. As an alternative or in addition to the position, the spatial position of the vehicle can have a spatial orientation of the vehicle, wherein the orientation can have at least one orientation of the vehicle with respect to a coordinate axis of the spatial coordinate system.
Das Verfahren weist als einen Schritt ein Einlesen von einer vorbestimmten Bodenradarkarte auf. Die Bodenradarkarte kann eine Vielzahl von Bodenradargrammen aufweisen. Die Vielzahl von Bodenradargrammen kann mit einem an einem Fahrzeug angebrachten Bodenradargerät vorerfasst worden sein. Bei dem Bodenradargerät kann es sich um ein Multifrequenz-Bodenradargerät handeln. Die vorerfassten Bodenradargramme können in einem Koordinatensystem der Bodenradarkarte vereinigt sein, das heißt bezüglich des Koordinatensystems gemeinsam kartiert sein. Die Bodenradarkarte kann eine dreidimensionale Bodenradarkarte sein. Bei der Bodenradarkarte kann es sich daher auch um eine Radarkartierung eines Bodens handeln. Das Bodenradargramm kann Rohdaten der Radarmessung aufweisen oder auf diesen basieren. Alternativ dazu kann die Bodenradarkarte vorverarbeitete beziehungsweise gefilterte Rohdaten der Radarmessung aufweisen. Beispielsweise kann die Bodenradarkarte eine voxelbasierte 3D-Interpolation von gemessenen Reflexionen aufweisen.The method has as a step reading in from a predetermined ground radar map. The ground penetrating radar map can have a variety of ground penetrating radar programs. The multiplicity of ground radar programs can have been prerecorded with a ground radar device attached to a vehicle. The ground penetrating radar device can be a multifrequency ground penetrating radar device. The pre-recorded ground radar programs can be combined in a coordinate system of the ground radar map, that is to say they can be mapped together with respect to the coordinate system. The ground radar map can be a three-dimensional ground radar map. The ground radar map can therefore also be a radar mapping of a ground. The ground penetrating radar can contain raw data from the radar measurement or be based on this. Alternatively, the ground penetrating radar map can have preprocessed or filtered raw data from the radar measurement. For example, the ground radar map can have a voxel-based 3D interpolation of measured reflections.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Einlesen einer vorbestimmten semantischen Karte auf. Die semantische Karte weist mindestens eine Verkehrssysteminformation auf. Die semantische Karte kann eine Information über ein Verkehrssystem aufweisen, welches das Fahrzeug nutzt oder welchem das Fahrzeug angehört. Das Verkehrssystem kann mindestens ein Verkehrsinfrastrukturobjekt aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Verkehrssystem mindestens ein Verkehrsmittel aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Verkehrssystem mindestens ein Verkehrsleitsystem aufweisen. Das Verkehrsleitsystem kann zum Koordinieren der Verkehrsmittel fungieren.As a further step, the method includes reading in a predetermined semantic map. The semantic map has at least one piece of traffic system information. The semantic map can have information about a traffic system which the vehicle uses or to which the vehicle belongs. The traffic system can have at least one traffic infrastructure object. Alternatively or additionally, the traffic system can have at least one means of transport. Alternatively or additionally, the traffic system can have at least one traffic control system. The traffic control system can function to coordinate the means of transport.
Die semantische Karte kann auch mindestens eine Straßenausstattungsinformation aufweist. Die semantische Karte kann somit mindestens eine Information über eine Stra-ßenausstattung aufweisen. Die Straßenausstattung kann eine Lichtzeichenanlage aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Straßenausstattung ein Verkehrszeichen aufweisen.The semantic map can also have at least one piece of street equipment information. The semantic map can thus have at least one piece of information about road equipment. The street equipment can have a traffic light system. Alternatively or additionally, the road equipment can have a traffic sign.
Bei der semantischen Karte kann es sich ferner um eine dynamische semantische Karte handeln, welche mindestens eine dynamische Straßenausstattungsinformation oder Verkehrsinformation aufweist. Die dynamische Straßenausstattungsinformation oder Verkehrsinformation kann mindestens eine entsprechende Zustandsveränderung in der Verkehrsinfrastruktur, von dem Verkehrsmittel, von dem Verkehrszeichen, von dem Verkehrsleitsystem oder von der Straßenausstattung aufweisen. Die dynamische semantische Karte kann auch mindestens zwei der beschriebenen Zustandsänderungen aufweisen.The semantic map can also be a dynamic semantic map which has at least one piece of dynamic road equipment information or traffic information. The dynamic road equipment information or traffic information can have at least one corresponding change in the state of the traffic infrastructure, of the means of transport, of the traffic sign, of the traffic control system or of the road equipment. The dynamic semantic map can also have at least two of the state changes described.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Erfassen von einem Bodenradargramm mit einem an dem Fahrzeug angebrachten Bodenradargerät auf. Bei dem Bodenradargramm kann es sich um ein Ergebnis von einer Bodenradarmessung mit dem Bodenradargerät handeln. Der im Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Begriff „Bodenradar“ kann auch als „Georadar“ oder als „Ground Penetrating Radar (GPR)“ verstanden werden.As a further step, the method has the acquisition of a ground radar gram with a ground radar device attached to the vehicle. The ground penetrating radar program can be a result of a ground penetrating radar measurement with the ground penetrating radar device. The term “ground radar” used in connection with the invention can also be understood as “ground penetrating radar” or as “ground penetrating radar (GPR)”.
Das Bodenradargramm kann ein Bodenradarbild aufweisen. Dabei kann es sich bei dem Bodenradargramm beziehungsweise dem Bodenradarbild um ein entsprechendes zweidimensionales oder dreidimensionales Ergebnis der Bodenradarmessung mit dem Bodenradargerät handeln. Das Bodenradargramm kann Reflexionen beziehungsweise Transmissionen von mit dem Bodenradargerät ausgesandten und wieder empfangenen elektromagnetischen Wellen aufweisen. Die Reflexionen können an reflektierten Objekten oder Grenzflächen im Boden entstanden sein. Eine Grenzfläche kann zwischen Bodenschichten mit unterschiedlichen Bodeneigenschaften oder zwischen Materialschichten mit unterschiedlichen Materialeigenschaften ausgebildet sein. Das Bodenradargramm kann daher Tiefenwerte von Bodenobjekten oder Bodengrenzflächen aufweisen. Die Tiefenwerte können auf einer erfassten Ausbreitungsgeschwindigkeit der ausgesandten, reflektierten und wieder empfangenen elektromagnetischen Wellen basieren.The ground penetrating radar program can have a ground penetrating radar image. The ground radar program or the ground radar image can be a corresponding two-dimensional or three-dimensional result of the ground radar measurement with the ground radar device. The ground penetrating radar can have reflections or transmissions of electromagnetic waves transmitted and received by the ground penetrating radar device. The reflections can be caused by reflected objects or boundary surfaces in the ground. An interface can be formed between soil layers with different soil properties or between material layers with different material properties. The ground radargram can therefore have depth values of ground objects or ground boundaries. The depth values can be based on a detected speed of propagation of the emitted, reflected and re-received electromagnetic waves.
Das Bodenradargerät kann einen Radartransceiver aufweisen. Das Aussenden und Empfangen der elektromagnetischen Wellen kann mit dem Radartransceiver durchgeführt werden. Das Bodenradargerät kann hierfür eine Vielzahl von Sende- und Empfangsantennen aufweisen. Bei dem Bodenradargerät kann es sich um ein sogenanntes „Ground Penetrating Radar (GPR)“-Gerät handeln. Das Bodenradargerät kann an einer Unterseite des Fahrzeugs beziehungsweise an einem Fahrzeugunterboden angebracht sein. Alternativ dazu kann das Bodenradargerät an einer Fahrzeugseite angebracht sein. Das Bodenradargerät kann ferner mindestens eine Hochfrequenzantenne und/oder mindestens eine Niedrigfrequenzantenne aufweisen. So können in vorteilhafter Weise verschiedene Eindringtiefen der elektromagnetischen Wellen in den Boden erreicht werden.The ground penetrating radar device can have a radar transceiver. The transmission and reception of the electromagnetic waves can be carried out with the radar transceiver. The ground penetrating radar device can have a large number of transmitting and receiving antennas for this purpose. The ground penetrating radar (GPR) device can be a so-called ground penetrating radar device. The ground radar device can be attached to an underside of the vehicle or to a vehicle underbody. Alternatively, the ground penetrating radar device can be attached to one side of the vehicle. The ground penetrating radar device can furthermore have at least one high-frequency antenna and / or at least one low-frequency antenna. In this way, different depths of penetration of the electromagnetic waves into the ground can be achieved in an advantageous manner.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Einlesen von dem erfassten Bodenradargramm auf. Dieser und alle weiteren Schritte des Verfahrens können von einer auf dem Fahrzeug vorgesehenen Steuereinrichtung durchgeführt werden.As a further step, the method includes reading in the recorded ground penetrating radar gram. This and all further steps of the method can be carried out by a control device provided on the vehicle.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Bestimmen von einer räumlichen Lage des Fahrzeugs basierend auf einem Korrelieren von einem erfassten und eingelesenen Bodenradargramm mit der vorbestimmten und eingelesenen Bodenradarkarte auf. Das Bodenradargramm kann in einem fahrzeugbezogenen Koordinatensystem erfasst werden. Bewegt sich das Fahrzeug entlang einer Trajektorie, können eine Vielzahl von Bodenradargrammen erfasst werden, welche sich jeweils auf das fahrzeugbezogene Koordinatensystem beziehen können. Eine Anbringungslage des Bodenradargeräts in dem fahrzeugbezogenen Koordinatensystem kann vordefiniert sein, um eine Beziehung zwischen einem erfassten Bodenradargramm und der von dem Fahrzeug gefahrenen Trajektorie herzustellen.As a further step, the method has a determination of a spatial position of the vehicle based on a correlation of a recorded and read-in ground radar gram with the predetermined and read-in ground radar map. The ground penetrating radar can be recorded in a vehicle-related coordinate system. If the vehicle moves along a trajectory, a large number of ground penetrating radargrams can be recorded, each of which can relate to the vehicle-related coordinate system. An attachment position of the ground penetrating radar device in the vehicle-related coordinate system can be predefined in order to establish a relationship between a detected ground radar program and the trajectory driven by the vehicle.
Bei dem Korrelieren kann es sich um ein mathematisches beziehungsweise geometrisches Korrelieren des Bodenradargramms mit der Bodenradarkarte handeln. Dabei können die mit dem Bodenradargramm erfassten Reflexionen im Boden mit den in der Bodenradarkarte enthaltenen vorbestimmten beziehungsweise vorerfassten Reflexionen verglichen und korreliert werden. Dies kann mittels Methoden der Mustererkennung oder mittels Matching-Algorithmen durchgeführt werden. Als Ergebnis des Korrelierens kann eine Lage des erfassten Bodenradargramms im Koordinatensystem der vorbestimmten Bodenradarkarte abgeleitet werden.The correlation can be a mathematical or geometric correlation of the ground penetrating radar gram with the ground penetrating radar map. The reflections in the ground recorded with the ground penetrating radar program can be compared and correlated with the predetermined or pre-recorded reflections contained in the ground penetrating radar map. This can be done using methods of pattern recognition or using matching algorithms. As a result of the correlation, a position of the detected ground radar gram in the coordinate system of the predetermined ground radar map can be derived.
Basierend auf der abgeleiteten Lage des Bodenradargramms in der Bodenradarkarte kann auf die räumliche Lage des Fahrzeugs geschlossen werden. Basis hierfür kann sein, dass die Lage des Bodenradargeräts in dem fahrzeugbezogenen Koordinatensystem vorbestimmt ist. Die räumliche Lage des Fahrzeugs kann somit in dem Koordinatensystem der vorbestimmten Bodenradarkarte bestimmt werden. Das Bestimmen der räumlichen Lage kann auf entsprechenden Koordinatentransformationen basieren. Bei dem Koordinatensystem der Bodenradarkarte kann es sich um ein globales Koordinatensystem, beispielsweise ein GNSS-Koordinatensystem, oder um ein lokales Koordinatensystem, beispielsweise ein Straßenkoordinatensystem oder ein Schienenkoordinatensystem, oder um jedes andere bekannte geodätische Koordinatensystem handeln.The spatial position of the vehicle can be deduced from the position derived from the ground penetrating radar gram in the ground penetrating radar map. The basis for this can be that the position of the ground penetrating radar device is predetermined in the vehicle-related coordinate system. The spatial position of the vehicle can thus be determined in the coordinate system of the predetermined ground radar map. The determination of the spatial position can be based on corresponding coordinate transformations. The coordinate system of the ground radar map can be a global coordinate system, for example a GNSS coordinate system, or a local coordinate system, for example a street coordinate system or a rail coordinate system, or any other known geodetic coordinate system.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Festlegen von einer Fahrtrajektorie basierend auf der bestimmten räumlichen Lage des Fahrzeugs und in Abhängigkeit von der eingelesenen semantischen Karte auf. Die Fahrtrajektorie kann mindestens ein Polygon aufweisen, welches die abzufahrende Trajektorie des Fahrzeugs beschreiben kann.As a further step, the method has the determination of a driving trajectory based on the determined spatial position of the vehicle and in Depending on the read semantic map. The driving trajectory can have at least one polygon which can describe the trajectory of the vehicle to be driven.
Die Fahrtrajektorie kann einen Fahrtweg des Fahrzeugs definieren. Die Fahrtrajektorie kann auch einen Fahrtverlauf des Fahrzeugs aufweisen. Zum Navigieren des Fahrzeugs kann das Fahrzeug entlang der festgelegten Fahrtrajektorie gesteuert werden. Dabei kann die Querdynamik des Fahrzeugs beziehungsweise eine Querdynamikkomponente des Fahrzeugs angesteuert werden, wobei das Fahrzeug entlang der Trajektorie gelenkt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Längsdynamik des Fahrzeugs beziehungsweise eine Längsdynamikkomponente des Fahrzeugs angesteuert werden, wobei das Fahrzeug beim Abfahren der Fahrtrajektorie abgebremst oder beschleunigt werden kann. Das Navigieren beziehungsweise Ansteuern des Fahrzeugs kann dabei in Abhängigkeit von der mindestens einen Verkehrssysteminformation und somit in Abhängigkeit von der eingelesenen semantischen Karte durchgeführt werden.The travel trajectory can define a travel path of the vehicle. The travel trajectory can also have a course of travel of the vehicle. To navigate the vehicle, the vehicle can be steered along the defined driving trajectory. The transverse dynamics of the vehicle or a transverse dynamics component of the vehicle can be controlled, with the vehicle being able to be steered along the trajectory. As an alternative or in addition, the longitudinal dynamics of the vehicle or a longitudinal dynamics component of the vehicle can also be activated, with the vehicle being able to be braked or accelerated when following the driving trajectory. Navigating or driving the vehicle can be carried out as a function of the at least one traffic system information item and thus as a function of the semantic map that has been read.
Im Rahmen der Erfindung kann somit die räumliche Lage eines sich bewegenden Fahrzeugs allein basierend auf Bodenradarmessungen beziehungsweise Reflexionen im Boden zum Navigieren des Fahrzeugs bestimmt werden. Das Bodenradargerät kann daher als ein dynamisches Bodenradar zum Navigieren eines Fahrzeugs ausgebildet sein. Das Fahrzeug kann daher mit dem Verfahren on-the-fly lokalisiert und navigiert werden. Das Verfahren kann somit auch zum radarbasierten Lokalisieren und Navigieren des Fahrzeugs durchgeführt werden. Das Verfahren kann daher unabhängig von einer satellitengestützten Navigation des Fahrzeugs durchgeführt werden. Oberirdische Umgebungseinflüsse und Störeinflüsse oberhalb des Boden können sich somit in vorteilhafter Weise nicht auf die unterirdische räumliche Lagebestimmung gemäß dem Verfahren auswirken, welche so robuster und zuverlässiger als andere oberirdische Navigationsverfahren ausgeführt werden kann.In the context of the invention, the spatial position of a moving vehicle can thus be determined solely on the basis of ground radar measurements or reflections in the ground for navigating the vehicle. The ground radar device can therefore be designed as a dynamic ground radar for navigating a vehicle. The vehicle can therefore be localized and navigated on-the-fly using the method. The method can thus also be carried out for radar-based localization and navigation of the vehicle. The method can therefore be carried out independently of satellite-based navigation of the vehicle. Above-ground environmental influences and disruptive influences above the ground can thus advantageously not have an effect on the underground spatial position determination according to the method, which can be carried out more robustly and reliably than other above-ground navigation methods.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist dieses als einen weiteren Schritt ein Einlesen von einer vorbestimmten semantischen Bodenkarte auf. Die semantische Bodenkarte weist keine für das Durchführen des Verfahrens notwendige Bodenradargramme auf. Die semantische Bodenkarte kann vielmehr Informationen über Bodenobjekte aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die semantische Bodenkarte Informationen über Bodengrenzflächen aufweisen. Die semantische Bodenkarte kann ferner Informationen über eine Objektart oder eine Bodenart beziehungsweise eine Bodenfeuchte aufweisen. Bei der semantischen Bodenkarte kann es sich somit um eine Karte handeln, welche neben einer bloßen koordinatenmäßigen Kartierung von Bodenobjekten mindestens eine Semantik der kartierten Bodenobjekte in Form von Zusatzinformationen über die kartierten Bodenobjekte aufweist. Auch die semantische Bodenkarte kann eine dreidimensionale Bodenkarte sein.According to one embodiment of the method, this has as a further step reading in a predetermined semantic soil map. The semantic ground map does not have any ground radargrams necessary for carrying out the method. Rather, the semantic soil map can contain information about soil objects. As an alternative or in addition, the semantic soil map can contain information about soil boundary surfaces. The semantic soil map can also have information about a type of object or a type of soil or soil moisture. The semantic soil map can thus be a map which, in addition to mere coordinate-based mapping of soil objects, has at least one semantic of the mapped soil objects in the form of additional information about the mapped soil objects. The semantic soil map can also be a three-dimensional soil map.
Ein Koordinatensystem der semantischen Bodenkarte kann mit dem Koordinatensystem der Bodenradarkarte übereinstimmen oder es kann ein räumlicher Bezug zwischen den Koordinatensystemen der beiden Karten vorbestimmt sein. Die semantische Bodenkarte kann ferner aus der vorbestimmten Bodenradarkarte abgeleitet worden sein.A coordinate system of the semantic ground map can coincide with the coordinate system of the ground radar map or a spatial reference between the coordinate systems of the two maps can be predetermined. The semantic ground map can also have been derived from the predetermined ground radar map.
Gemäß dieser Ausführungsform kann der Schritt des Erfassens von dem Bodenradargramm in Abhängigkeit von der vorbestimmten und eingelesenen semantischen Bodenkarte durchgeführt werden. Eine mit dem Bodenradargerät zum Erzeugen des Bodenradargramms ausgeführte Bodenradarmessung kann von der eingelesenen semantischen Bodenkarte abhängen. Dabei kann ein Kartenausschnitt der semantischen Bodenkarte berücksichtigt werden, welcher Informationen über Bodenobjekte oder Bodengrenzflächen aufweist, welche sich aktuell unter dem Fahrzeug befinden. Somit kann in Abhängigkeit von den sich aktuell unterhalb des Fahrzeugs befindlichen Bodenobjekten oder Grenzflächen mindestens ein Messparameter des Bodenradargeräts eingestellt werden. According to this embodiment, the step of acquiring from the ground radargram can be carried out as a function of the predetermined and read-in semantic ground map. A ground penetrating radar measurement carried out with the ground penetrating radar device to generate the ground penetrating radar gram can depend on the semantic ground map that has been read. A map section of the semantic soil map can be taken into account, which has information about soil objects or soil boundary surfaces which are currently located under the vehicle. In this way, at least one measurement parameter of the ground penetrating radar device can be set as a function of the ground objects or boundary surfaces currently located below the vehicle.
Die vorbestimmte und eingelesene semantische Bodenkarte kann Informationen über mindestens ein an oder im Boden verbautes Objekt aufweisen. Das Objekt kann ein Bauwerk, beispielsweise eine Straße, ein Tunnel, eine Brücke oder ein Fundament, oder mindestens ein Bauwerksteil, beispielsweise mindestens ein Bauwerksteil der zuvor exemplarisch genannten Bauwerke, sein. Bei den Objekten kann es sich ferner auch um Rohre, Leitungen oder Kanäle handeln. Die Objekte können auf oder unter der Bodenoberfläche liegen. Alternativ zu dem Objekt kann die semantische Bodenkarte auch Informationen über ein an oder im Boden vorhandenes natürliches Objekt aufweisen. Bei dem natürlichen Objekt kann es sich um eine Bodenschicht oder um eine Vegetation, beispielsweise eine Wurzel, handeln. Bei den Informationen der semantischen Bodenkarte handelt es sich jedoch nicht um Reflexionen von einer Bodenradarmessung, sondern um aus derartigen Reflexionen abgeleitete, modellierte oder simulierte Informationen über Bodenobjekte oder Bodengrenzflächen. Die Informationen können beispielsweise aus einem Radargramm, einem Bauplan oder einer Bauzeichnung abgeleitet worden sein.The predetermined and read-in semantic soil map can have information about at least one object installed on or in the soil. The object can be a structure, for example a road, a tunnel, a bridge or a foundation, or at least one structure part, for example at least one structure part of the structures mentioned above by way of example. The objects can also be pipes, lines or channels. The objects can lie on or under the surface of the ground. As an alternative to the object, the semantic soil map can also have information about a natural object present on or in the soil. The natural object can be a soil layer or vegetation, for example a root. The information on the semantic soil map is not, however, reflections from a ground penetrating radar measurement, but rather information about ground objects or ground boundary surfaces derived, modeled or simulated from such reflections. The information can, for example, have been derived from a radar program, a construction plan or a construction drawing.
Die vorbestimmte und eingelesene semantische Bodenkarte kann Informationen über einen Straßenaufbau aufweisen. Der Straßenaufbau kann aus einem Bauplan der von dem Fahrzeug befahrenen Straße abgeleitet worden sein. Alternativ dazu kann der Straßenaufbau auch aus vorerfassten Radargrammen der aktuell von dem Fahrzeug befahrenen Straße abgeleitet worden sein. Die Informationen über den Straßenaufbau können mindestens eine Information über einen Straßenoberbau oder eine Straßenoberfläche aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Informationen über den Straßenaufbau mindestens eine Information über einen Straßenunterbau aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Informationen über den Straßenaufbau mindestens eine Information über einen Straßenuntergrund aufweisen.The predetermined and read-in semantic soil map can contain information about a road structure. The road structure can have been derived from a construction plan of the road on which the vehicle is traveling. As an alternative to this, the road structure can also have been derived from pre-recorded radar programs of the road currently being traveled on by the vehicle. The information about the road structure can include at least one piece of information about a road superstructure or a road surface. Alternatively or additionally, the information about the road structure can have at least one piece of information about a road substructure. As an alternative or in addition, the information about the road structure can have at least one item of information about a road surface.
Der Straßenaufbau beziehungsweise der Straßenoberbau oder der Straßenunterbau kann mindestens eine Aufbauschicht aufweisen. Die mindestens eine Aufbauschicht kann eine Asphaltschicht aufweisen. Die mindestens eine Aufbauschicht kann auch eine Betonschicht aufweisen. Die mindestens eine Aufbauschicht kann auch eine Verbundschicht aufweisen. Die mindestens eine Aufbauschicht kann in einem weiteren Beispiel auch eine Kiesschicht aufweisen.The road structure or the road superstructure or the road substructure can have at least one building layer. The at least one building layer can have an asphalt layer. The at least one building layer can also have a concrete layer. The least a build-up layer can also have a composite layer. In a further example, the at least one build-up layer can also have a gravel layer.
Im Rahmen der Erfindung kann es sich bei dem Boden um einen Boden außerhalb von Gebäuden oder um einen Boden innerhalb beziehungsweise unterhalb eines Gebäudes handeln. Das Verfahren kann somit durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug außerhalb von Gebäuden beziehungsweise outdoor oder innerhalb eines Gebäudes beziehungsweise indoor fährt. Das Bodenradargramm kann somit beispielsweise auch Reflexionen in einer Gebäudedecke oder in einem Gebäudefundament aufweisen. Das Bodenradargramm kann ferner auch Reflexionen in einem Brückenbauwerk aufweisen, welches von dem Fahrzeug befahren wird.In the context of the invention, the floor can be a floor outside of buildings or a floor inside or below a building. The method can thus be carried out when the vehicle is driving outside of buildings or outdoors or inside a building or indoors. The ground penetrating radar can thus also have reflections in a building ceiling or in a building foundation, for example. The ground penetrating radar can also have reflections in a bridge structure that the vehicle is traveling on.
Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Festlegen von mindestens einer Frequenz von mit dem Bodenradargerät beim Erfassen von dem Bodenradargramm ausgesandten elektromagnetischen Wellen in Abhängigkeit von der eingelesenen semantischen Bodenkarte aufweisen. Handelt es sich bei dem Radargerät um ein Multifrequenz-Radargerät können eine Vielzahl von Frequenzen festgelegt werden. Bei der Frequenz kann es sich daher um eine selektive oder dynamische Frequenz handeln. Durch das Festlegen von der mindestens einen Frequenz kann eine Eindringtiefe der von dem Bodenradargerät ausgesandten elektromagnetischen Wellen verändert beziehungsweise eingestellt werden. Die Eindringtiefe der elektromagnetischen Wellen des Bodenradargeräts kann somit an eine Tiefenlage von an oder im Boden verbauten Objekten beziehungsweise dem Straßenaufbau angepasst werden. Die Tiefenlage der Objekte kann aus der semantischen Bodenkarte abgeleitet werden. Somit kann in Abhängigkeit von der Tiefenlage von den an oder im Boden verbauten Objekten oder von Grenzflächen des Straßenaufbaus die Frequenz und somit auch die Eindringtiefe der Bodenradarmessung mit dem Bodenradargerät festgelegt werden. Während einer Fahrt des Fahrzeugs kann eine Frequenz des Bodenradargeräts daher dynamisch an verschiedene Tiefenlagen von verschiedenen Objekten oder einem sich ändernden Straßenaufbau unterhalb des Fahrzeugs angepasst werden. Die Eindringtiefe der elektromagnetischen Wellen kann somit an vorhandene potentielle Reflexionsobjekte angepasst werden, womit die Bodenradarmessung zuverlässiger und genauer sein kann. As a further step, the method can have a stipulation of at least one frequency of electromagnetic waves emitted by the ground penetrating radar device during the detection of the ground penetrating radar gram as a function of the semantic ground map read in. If the radar device is a multi-frequency radar device, a large number of frequencies can be defined. The frequency can therefore be a selective or dynamic frequency. By defining the at least one frequency, a penetration depth of the electromagnetic waves emitted by the ground penetrating radar device can be changed or adjusted. The depth of penetration of the electromagnetic waves of the ground penetrating radar device can thus be adapted to a depth of objects built on or in the ground or to the road structure. The depth of the objects can be derived from the semantic soil map. Thus, depending on the depth of the objects built on or in the ground or of the boundary surfaces of the road structure, the frequency and thus also the depth of penetration of the ground penetrating radar measurement with the ground penetrating radar device can be determined. While the vehicle is in motion, a frequency of the ground radar device can therefore be dynamically adapted to different depths of different objects or a changing road structure below the vehicle. The penetration depth of the electromagnetic waves can thus be adapted to existing potential reflection objects, which means that the ground penetrating radar measurement can be more reliable and more accurate.
Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Festlegen von mindestens einem Frequenzband von mit dem Bodenradargerät beim Erfassen von dem Bodenradargramm ausgesandten elektromagnetischen Wellen aufweisen. Bei dem Frequenzband kann es sich daher um ein selektives oder dynamisches Frequenzband handeln. Bei dem Bodenradargerät kann es sich um ein Multifrequenz-Bodenradargerät handeln. Das Frequenzband kann eine Vielzahl von ausgesandten elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Frequenzen aufweisen. In Erfassungsbereichen mit Objekten oder Grenzflächen eines Straßenaufbaus in unterschiedlichen Tiefenlagen können auch eine Vielzahl von Frequenzbändern in Abhängigkeit der verschiedenen Tiefenlagen festgelegt werden. Somit kann auch in einem Übergang zwischen verschiedenen Verkehrswegen oder in einem Übergangsbereich unterschiedlicher Straßenaufbauten eine zuverlässige radarbasierte Erfassung der für das Korrelieren notwendiger Reflexionen gewährleistet werden. Bei dem Übergang kann es sich auch um einen Übergang von einer Outdoor-Umgebung zu einer Indoor-Umgebung oder andersherum handeln.The method can include, as a further step, defining at least one frequency band of electromagnetic waves emitted by the ground penetrating radar device when the ground penetrating radar gram is detected. The frequency band can therefore be a selective or dynamic frequency band. The ground penetrating radar device can be a multifrequency ground penetrating radar device. The frequency band can have a large number of emitted electromagnetic waves of different frequencies. In detection areas with objects or boundary surfaces of a road structure at different depths, a large number of frequency bands can also be defined depending on the different depths. Reliable radar-based detection of the reflections necessary for correlating can thus be ensured even in a transition between different traffic routes or in a transition area between different road structures. The transition can also be a transition from an outdoor environment to an indoor environment or vice versa.
Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Erfassen von einem meteorologischen Parameter im Umfeld des Fahrzeugs mit einem an dem Fahrzeug angebrachten Meteorologiesensor aufweisen. Bei dem Meteorologiesensor kann es sich um einen Niederschlagssensor, einen Luftfeuchtesensor, einen Bodenfeuchtesensor oder um einen Sonneneinstrahlungssensor handeln. Bei dem meteorologischen Parameter kann es sich daher um mindestens eines von einem Niederschlag, einer Luftfeuchte, einer Bodenfeuchte oder einer Sonneneinstrahlung handeln. Neben den bekannten Meteorologiesensoren kann es sich bei dem Meteorologiesensor auch um einen Radarsensor oder um eine Infrarotkamera handeln. Somit kann der meteorologische Parameter im Umfeld des Fahrzeugs direkt mit einem Radarsensor oder mit einer Infrarotkamera erfasst werden. Bei dem Radarsensor kann es sich in einer weiteren Ausführungsform um das Bodenradargerät handeln. Das Bodenradargerät kann daher auch als der Meteorologiesensor fungieren.As a further step, the method can include the acquisition of a meteorological parameter in the surroundings of the vehicle with a meteorological sensor attached to the vehicle. The meteorology sensor can be a precipitation sensor, an air humidity sensor, a soil moisture sensor or a solar radiation sensor. The meteorological parameter can therefore be at least one of precipitation, air humidity, soil moisture or solar radiation. In addition to the known meteorology sensors, the meteorology sensor can also be a radar sensor or an infrared camera. This means that the meteorological parameters in the vicinity of the vehicle can be recorded directly with a radar sensor or with an infrared camera. In a further embodiment, the radar sensor can be the ground radar device. The ground penetrating radar can therefore also function as the meteorological sensor.
Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Korrigieren des erfassten Bodenradargramms basierend auf dem erfassten mindestens einen meteorologischen Parameter aufweisen. Die gemessenen Reflexionen des Bodenradargramms und die damit verknüpften Tiefenwerte von Objekten oder Grenzflächen können somit basierend auf dem mindestens einen meteorologischen Parameter korrigiert werden. Hierfür kann aus dem erfassten meteorologischen Parameter beispielsweise eine Bodenfeuchte beziehungsweise ein Bodenwassergehalt abgeleitet werden, welche eine Auswirkung auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit der von dem Bodenradargerät ausgesandten elektromagnetischen Wellen haben kann. Die abgeleitete Bodenfeuchte kann somit zum Korrigieren des erfassten Bodenradargramms herangezogen werden kann.As a further step, the method can include correcting the recorded ground penetrating radar program based on the recorded at least one meteorological parameter. The measured reflections of the ground penetrating radar gram and the associated depth values of objects or interfaces can thus be corrected based on the at least one meteorological parameter. For this purpose, soil moisture or soil water content, for example, can be derived from the recorded meteorological parameters, which can have an effect on the propagation speed of the electromagnetic waves emitted by the ground penetrating radar device. The derived soil moisture can thus be used to correct the recorded ground radargram.
Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Erfassen von mindestens einer Bodeneigenschaft des Bodens im Umfeld des Fahrzeugs mit dem an dem Fahrzeug angebrachten Bodenradargerät basierend auf mit dem Bodenradargerät ausgesandten und empfangenen elektromagnetischen Wellen aufweisen. Aus dem Bodenradargramm kann somit, im Besonderen unter Berücksichtigung entsprechender Referenzwerte, eine Bodenart oder eine Bodenfeuchte abgeleitet werden. Gemäß dieser Ausführungsform kann das Verfahren als weiteren Schritt ein Korrigieren des erfassten Bodenradargramms basierend auf der mindestens einen erfassten Bodeneigenschaft aufweisen.As a further step, the method can include detecting at least one ground property of the ground in the vicinity of the vehicle with the ground penetrating radar device attached to the vehicle, based on electromagnetic waves transmitted and received by the ground penetrating radar device. A soil type or soil moisture can thus be derived from the soil radargram, especially taking into account corresponding reference values. According to this embodiment, the method can have, as a further step, correcting the recorded ground radargram based on the at least one recorded ground property.
Die Bodeneigenschaft kann eine physikalische Eigenschaft des Bodens aufweisen. Die Bodeneigenschaft kann beispielsweise einen Bodenwassergehalt, eine Bodenwasserbewegung beziehungsweise einen Bodenwasserfluss oder einen Bodenfeuchtegehalt aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Eigenschaft des Bodens einen Tongehalt des Bodens, eine Korngrößenzusammensetzung des Bodens, eine Lagerungsdichte des Bodens, einen Porengehalt des Bodens, einen Verdichtungsgrad des Bodens oder einen Bodenwiderstand aufweisen. Jede der mindestens einen Eigenschaft des Bodens kann direkt oder indirekt aus den empfangenen elektromagnetischen Wellen abgeleitet werden.The soil property can have a physical property of the soil. The soil property can for example have a soil water content, a soil water movement or a soil water flow or a soil moisture content. Alternatively or additionally, the at least one property of the soil can have a clay content of the soil, a grain size composition of the soil, a storage density of the soil, a pore content of the soil, a degree of compaction of the soil or a soil resistance. Each of the at least one property of the soil can be derived directly or indirectly from the received electromagnetic waves.
Der Schritt des Bestimmens von der räumlichen Lage des Fahrzeugs kann ein Ableiten von mindestens einem räumlichen Positionsparameter des Fahrzeugs und mindestens einem räumlichen Orientierungsparameter des Fahrzeugs aufweisen. Handelt es sich bei dem Koordinatensystem der Bodenradarkarte um ein dreidimensionales Koordinatensystem, können drei räumliche Positionsparameter und mindestens zwei räumliche Orientierungsparameter abgeleitet werden. Bei dem Positionsparameter kann es sich um eine Koordinatendifferenz beziehungsweise einen Translationsparameter handeln. The step of determining the spatial position of the vehicle can include deriving at least one spatial position parameter of the vehicle and at least one spatial orientation parameter of the vehicle. If the coordinate system of the ground penetrating radar map is a three-dimensional coordinate system, three spatial position parameters and at least two spatial orientation parameters can be derived. The position parameter can be a coordinate difference or a translation parameter.
Bei dem Orientierungsparameter kann es sich um eine Drehung um eine Koordinatenachse beziehungsweise um einen Rotationsparameter handeln. Das Bestimmen von der räumlichen Lage des Fahrzeugs kann ferner ein Ableiten von Transformationsparametern zwischen dem fahrzeugbezogenen Koordinatensystem und dem Koordinatensystem der Bodenradarkarte aufweisen. Dabei kann es sich um zweidimensionale oder dreidimensionale Transformationsparameter handeln. Die Transformationsparameter können den Positionsparameter und den Orientierungsparameter aufweisen.The orientation parameter can be a rotation about a coordinate axis or a rotation parameter. The determination of the spatial position of the vehicle can also include deriving transformation parameters between the vehicle-related coordinate system and the coordinate system of the ground radar map. This can be two-dimensional or three-dimensional transformation parameters. The transformation parameters can include the position parameter and the orientation parameter.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die mindestens eine Verkehrssysteminformation eine Information über ein Verkehrsinfrastrukturobjekt auf. Bei dem Verkehrsinfrastrukturobjekt kann es sich um einen Verkehrsweg handeln. In einem weiteren Beispiel handelt es sich bei dem Verkehrsinfrastrukturobjekt um ein Verkehrsbauwerk. Die Verkehrssysteminformation kann beispielsweise Informationen zu Fahrbahngrenzen, Fahrspurgrenzen, Fahrspurkreuzungen, Fußgängerüberwege oder Parkräumen aufweisen.According to a further embodiment of the method, the at least one traffic system information item has information about a traffic infrastructure object. The traffic infrastructure object can be a traffic route. In a further example, the traffic infrastructure object is a traffic structure. The traffic system information can include information on lane boundaries, lane boundaries, lane crossings, pedestrian crossings or parking spaces, for example.
Alternativ oder zusätzlich weist die mindestens eine Verkehrssysteminformation eine Information über ein Verkehrsmittel auf. Bei dem Verkehrsmittel kann es sich um ein Fahrzeug handeln. Bei dem Fahrzeug kann es sich um jedes Fahrzeug zum Bewegen von Personen oder Gütern handeln. Bei dem Fahrzeug kann es sich ferner um ein nicht schienengebundenes oder um ein schienengebundenes Fahrzeug handeln.Alternatively or additionally, the at least one traffic system information item has information about a means of transport. The means of transport can be a vehicle. The vehicle can be any vehicle for moving people or goods. The vehicle can also be a non-rail-bound vehicle or a rail-bound vehicle.
Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Verkehrssysteminformation eine Information über ein Verkehrszeichen aufweisen. Bei dem Verkehrszeichen kann es sich um ein Verkehrsschild handeln. Die Verkehrssysteminformation kann beispielsweise Informationen zu einem Stopp-Schild oder einem Vorfahrtsschild aufweisen. Bei dem Verkehrszeichen kann es sich ferner um ein dauerhaftes Verkehrszeichen oder um ein Wechselverkehrszeichen handeln.Alternatively or additionally, the at least one traffic system information item can have information about a traffic sign. The traffic sign can be a traffic sign. The traffic system information can include information on a stop sign or a right of way sign, for example. The traffic sign can also be a permanent traffic sign or a variable message sign.
Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Verkehrssysteminformation eine Information über ein Verkehrsleitsystem aufweisen. Bei dem Verkehrsleitsystem kann es sich um ein System zur automatisierten Lenkung des Verkehrs handeln. Bei dem Verkehrsleitsystem kann es sich ferner um ein Parkleitsystem handeln. Bei dem Verkehrsleitsystem kann es sich auch um eine Lichtzeichenanlage handeln. Bei den beschriebenen Informationen kann es sich um jeweilige Zustände, oder um Steuerbefehle einer Car-to-Car-Kommunikation (C2C) handeln. Die festgelegte Trajektorie kann somit in Abhängigkeit von mindestens einer der beschriebenen Informationen festgelegt werden.Alternatively or additionally, the at least one traffic system information item can have information about a traffic control system. The traffic control system can be a system for the automated control of traffic. The traffic guidance system can also be a parking guidance system. The traffic control system can also be a traffic light system. The information described can be relevant states or control commands for car-to-car communication (C2C). The established trajectory can thus be established as a function of at least one of the items of information described.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung kann somit darin gesehen werden, dass das Bestimmen der räumlichen Lage des Fahrzeugs unabhängig von Störeinflüssen innerhalb eines Verkehrssystems erfolgen kann. Verkehrsinfrastrukturobjekte, Verkehrsmittel, Verkehrszeichen und Anlagen eines Verkehrsleitsystems können das bodenradarbasierte Bestimmen der räumlichen Lage des Fahrzeugs nicht beeinflussen, da Messungen mit dem Bodenradargerät ausgehend von dem Fahrzeug lediglich in Richtung des Bodens durchgeführt werden können. Die beschriebenen Komponenten des Verkehrssystems befinden sich dagegen nicht im in den Boden verlaufenden Messweg des Bodenradargeräts. Messausfälle durch oberirdische Abschattungen können somit mit dem Verfahren in vorteilhafter Weise vermieden werden. Basierend auf einer derart robusten und zuverlässigen unterirdischen Lagebestimmung mit dem Bodenradargerät kann die Verkehrssysteminformation effizient zum Navigieren des Fahrzeugs herangezogen werden.A further advantage of the invention can thus be seen in the fact that the spatial position of the vehicle can be determined independently of disruptive influences within a traffic system. Traffic infrastructure objects, means of transport, traffic signs and systems of a traffic control system cannot influence the ground radar-based determination of the spatial position of the vehicle, since measurements with the ground radar device can only be carried out in the direction of the ground, starting from the vehicle. In contrast, the described components of the traffic system are not located in the ground penetrating measurement path of the ground penetrating radar device. Measurement failures due to above-ground shadowing can therefore can be avoided with the method in an advantageous manner. Based on such a robust and reliable underground position determination with the ground penetrating radar device, the traffic system information can be used efficiently to navigate the vehicle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die mindestens eine Verkehrssysteminformation eine vordefinierte Fahrtrajektorie für das Fahrzeug an einem Verkehrsknotenpunkt auf. Bei dem Verkehrsknotenpunkt kann es sich um eine in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorausliegende Kreuzung handeln. Bei der vordefinierten Fahrtrajektorie kann es sich um eine Fahrtrajektorie handeln, welche zumindest abschnittsweise nicht mit einer Mittenlinie einer Fahrspur übereinstimmt. Die vordefinierte Fahrtrajektorie kann somit ein Abbiegeverhalten des Fahrzeugs berücksichtigen. Bei der vordefinierten Fahrtrajektorie kann es sich daher um eine sogenannte „virtuelle“ Fahrtrajektorie handeln, welche unabhängig von Fahrspurmarkierungen oder Fahrbahnbegrenzungen vordefiniert sein kann.According to a further embodiment of the method, the at least one traffic system information item has a predefined travel trajectory for the vehicle at a traffic junction. The traffic junction can be an intersection lying ahead in the direction of travel of the vehicle. The predefined travel trajectory can be a travel trajectory which, at least in sections, does not coincide with a center line of a lane. The predefined driving trajectory can thus take into account a turning behavior of the vehicle. The predefined driving trajectory can therefore be a so-called “virtual” driving trajectory, which can be predefined independently of lane markings or lane boundaries.
Befindet sich das Fahrzeug in einer räumlichen Lage, welche einen lateralen Abstand zu der vordefinierten Fahrtrajektorie aufweist, kann im Schritt des Festlegens eine Fahrtrajektorie festgelegt werden, welche das Fahrzeug auf die vordefinierte Fahrtrajektorie führt. Bei der festgelegten Fahrtrajektorie kann es sich daher um eine Korrekturfahrt des Fahrzeugs handeln, um zu einem späteren Zeitpunkt wieder auf der vordefinierten Fahrtrajektorie zu fahren. Befindet sich das Fahrzeug dagegen bereits auf der vordefinierten Fahrtrajektorie, kann im Schritt des Festlegens auch die vordefinierte Fahrtrajektorie selbst festgelegt werden, um das Fahrzeug weiter auf dieser zu Navigieren.If the vehicle is in a spatial position which has a lateral distance from the predefined driving trajectory, a driving trajectory which guides the vehicle onto the predefined driving trajectory can be defined in the step of defining. The specified travel trajectory can therefore be a corrective travel of the vehicle in order to travel on the predefined travel trajectory again at a later point in time. If, on the other hand, the vehicle is already on the predefined driving trajectory, the predefined driving trajectory itself can also be defined in the step of defining in order to continue navigating the vehicle on it.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die mindestens eine Verkehrssysteminformation einen vordefinierten Fahrdynamikverlauf für das Fahrzeug auf. Der vordefinierten Fahrdynamikverlauf kann sich auf die vordefinierte Fahrtrajektorie beziehen. Der Fahrdynamikverlauf kann einen Längsdynamikverlauf aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Fahrdynamikverlauf einen Querdynamikverlauf aufweisen. Die Verkehrssysteminformation kann somit beispielsweise ein Abbiegeverhalten für das Fahrzeug bereithalten. Alternativ oder zusätzlich kann die Verkehrssysteminformation eine Geschwindigkeitsvorgabe, eine untere Geschwindigkeitsgrenze oder eine obere Geschwindigkeitsgrenze für die Fahrzeuggeschwindigkeit bereithalten. Bei dem vordefinierten Fahrdynamikverlauf kann es sich um eine Information über das beschriebene Verkehrsleitsystem handeln.According to a further embodiment of the method, the at least one traffic system information item has a predefined driving dynamics profile for the vehicle. The predefined driving dynamics course can relate to the predefined driving trajectory. The driving dynamics profile can have a longitudinal dynamics profile. Alternatively or additionally, the driving dynamics course can have a transverse dynamics course. The traffic system information can thus, for example, provide a turning behavior for the vehicle. As an alternative or in addition, the traffic system information can provide a speed specification, a lower speed limit or an upper speed limit for the vehicle speed. The predefined driving dynamics course can be information about the traffic control system described.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die mindestens eine Verkehrssysteminformation eine vordefinierte Fahrbetriebsvorgabe für das Fahrzeug auf. Die vordefinierte Fahrbetriebsvorgabe kann sich auf die vordefinierte Fahrtrajektorie beziehen. Bei der Fahrbetriebsvorgabe kann es sich beispielsweise um ein lokales Fahrverbot handeln. Bei der Fahrbetriebsvorgabe kann es sich in weiteren Beispielen um ein Überholverbot, eine Vorrangregelung gegenüber einem weiteren Fahrzeug, oder um eine Platooning-Vorgabe handeln. Bei der Fahrbetriebsvorgabe kann es sich ferner auch um ein Manöverprofil für das Fahrzeug handeln, welches beispielsweise unter Berücksichtigung eines Fahrzeugmodell einen Wendekreis oder eine Schleppkurve bei einer Kurvenfahrt berücksichtigt.According to a further embodiment of the method, the at least one traffic system information item has a predefined driving operation setting for the vehicle. The predefined driving operation specification can relate to the predefined driving trajectory. The driving operation specification can be, for example, a local driving ban. In further examples, the driving operation specification can be a prohibition of overtaking, a priority control over another vehicle, or a platooning specification. The driving mode specification can also be a maneuver profile for the vehicle, which takes into account a turning circle or a drag curve when cornering, for example, taking into account a vehicle model.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist dieses als einen weiteren Schritt ein Fusionieren der festgelegten Fahrtrajektorie mit einer weiteren Fahrtrajektorie auf, welche basierend auf einem SLAM-Algorithmus zum Navigieren des Fahrzeugs abgeleitet worden ist. Das Fahrzeug kann weitere Sensorik aufweisen. Beispielsweise kann das Fahrzeug einen Laserscanner zum Navigieren des Fahrzeugs basierend auf dem SLAM-Algorithmus aufweisen. Ferner kann das Fahrzeug auch bildbasierte Sensorik zum bildbasierten Navigieren des Fahrzeugs aufweisen. Ferner kann das Fahrzeug auch ein satellitengestütztes Navigationssystem oder ein Inertialmesssystem zum Navigieren des Fahrzeugs aufweisen. Aus verschiedener Sensorik abgeleitete Fahrtrajektorien können somit zur Steigerung der Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Navigierens fusioniert werden.According to a further embodiment of the method, this has, as a further step, a merging of the defined driving trajectory with a further driving trajectory which has been derived based on a SLAM algorithm for navigating the vehicle. The vehicle can have further sensors. For example, the vehicle can have a laser scanner for navigating the vehicle based on the SLAM algorithm. Furthermore, the vehicle can also have image-based sensors for image-based navigation of the vehicle. Furthermore, the vehicle can also have a satellite-based navigation system or an inertial measuring system for navigating the vehicle. Driving trajectories derived from various sensors can thus be merged to increase the reliability and accuracy of navigation.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist dieses als einen weiteren Schritt ein Erfassen von einer Position des Fahrzeugs mit einem an dem Fahrzeug angebrachten Positionserfassungssensor auf. Gemäß dieser Ausführungsform kann das Korrelieren in Abhängigkeit von der erfassten Position des Fahrzeugs durchgeführt werden. Bei dem Positionserfassungssensor kann es sich beispielsweise um eine an dem Fahrzeug angebrachte GNSS-Antenne oder um eine WLAN-Antenne handeln. Das Erfassen von der Position des Fahrzeugs kann zur Vorbestimmung oder Grobbestimmung von der räumlichen Lage des Fahrzeugs fungieren. Die Vorbestimmung oder Grobbestimmung kann basierend auf dem Schritt des Korrelierens verbessert oder verfeinert werden, wobei die bestimmte räumliche Lage basierend auf dem Schritt des Korrelierens zuverlässiger und genauer sein kann als die mit dem Positionserfassungssensor bestimmte räumliche Lage des Fahrzeugs. Somit kann die basierend auf dem Schritt des Korrelierens bestimmte räumliche Lage des Fahrzeugs robuster gegenüber der mit dem Positionserfassungssensor vorbestimmten räumlichen Lage sein. Durch das Erfassen der Position können ferner Mehrdeutigkeiten im Schritte des Korrelierens aufgelöst werden.According to a further embodiment of the method, this has as a further step a detection of a position of the vehicle with a position detection sensor attached to the vehicle. According to this embodiment, the correlation can be carried out as a function of the detected position of the vehicle. The position detection sensor can be, for example, a GNSS antenna attached to the vehicle or a WLAN antenna. The detection of the position of the vehicle can function for the predetermination or rough determination of the spatial position of the vehicle. The predetermination or rough determination can be improved or refined based on the step of correlating, wherein the spatial position determined based on the step of correlating can be more reliable and more precise than the spatial position of the vehicle determined with the position detection sensor. Thus, the spatial position of the vehicle determined based on the step of correlating can be more robust with respect to the spatial position predetermined with the position detection sensor. By detecting the position, ambiguities in the correlation step can also be resolved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist dieses als einen weiteren Schritt ein Kommunizieren von dem erfassten Bodenradargramm mit einem Karteninformationssystem auf. Bei dem Karteninformationssystem kann es sich um ein Geoinformationssystem (GIS) handeln. Das Karteninformationssystem kann die vorbestimmte Bodenradarkarte aufweisen. Somit kann die vorbestimmte Bodenradarkarte mit dem erfassten Bodenradargramm aktualisiert werden. Bei dem Kommunizieren kann es sich ferner um ein Car-to-X-Kommunizieren (C2X) handeln.According to a further embodiment of the method, the method has, as a further step, communication of the recorded ground radar program with a map information system. The map information system can be a geographic information system (GIS). The map information system can have the predetermined ground radar map. The predetermined ground radar map can thus be updated with the detected ground radar program. The communication can also be car-to-X communication (C2X).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist das Fahrzeug als automatisiert betreibbares Fahrzeug ausgebildet. Handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein autonomes Fahrzeug, kann somit in vorteilhafter Weise das Fahrzeug in einem Autonomiegrad zuverlässiger betrieben werden oder das Fahrzeug in einem höheren Autonomiegrad betrieben werden. Gemäß dieser Ausführungsform können die Schritte des Verfahrens zum automatisierten Betreiben von dem Fahrzeug automatisch durchgeführt werden.According to a further embodiment of the method, the vehicle is designed as an automatically operated vehicle. If the vehicle is an autonomous vehicle, the vehicle can thus advantageously be operated more reliably with one degree of autonomy or the vehicle can be operated with a higher degree of autonomy. According to this embodiment, the steps of the method for automated operation can be carried out automatically by the vehicle.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Steuereinrichtung zum Navigieren eines Fahrzeugs. Die Steuereinrichtung kann auf dem Fahrzeug angeordnet sein. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, um das Verfahren gemäß dem vorhergehenden Aspekt auszuführen.In a further aspect, the invention relates to a control device for navigating a vehicle. The control device can be arranged on the vehicle. The control device can be set up to carry out the method according to the preceding aspect.
Die Steuereinrichtung weist eine Schnittstelle zum Einlesen von einer vorbestimmten semantischen Karte auf, welche mindestens eine Verkehrssysteminformation aufweist. Die Steuereinrichtung weist auch eine Schnittstelle zum Einlesen von einem mit einem an dem Fahrzeug angebrachten bodenradargeräterfassten Bodenradargramm auf. Die Steuereinrichtung kann auch eine Schnittstelle zum Einlesen von einer vorbestimmten semantischen Bodenkarte aufweisen.The control device has an interface for reading in a predetermined semantic map which has at least one piece of traffic system information. The control device also has an interface for reading in a ground radar program recorded by a ground radar device attached to the vehicle. The control device can also have an interface for reading in a predetermined semantic soil map.
Jede dieser Schnittstellen kann als eine drahtgebundene Schnittstelle oder eine funkbasierte Schnittstelle ausgebildet sein. Handelt es sich bei der entsprechenden Schnittstelle um eine drahtgebundene Schnittstelle, kann die Bodenradarkarte beziehungsweise die semantische Bodenkarte von einem auf dem Fahrzeug vorgesehen Speicher abgerufen werden, welcher die Bodenradarkarte beziehungsweise die semantische Bodenkarte gespeichert vorhält. Handelt es sich bei der entsprechenden Schnittstelle um eine funkbasierte Schnittstelle, kann die Bodenradarkarte beziehungsweise die semantische Bodenkarte auch cloudbasiert beziehungsweise mobilfunkbasiert abgerufen werden.Each of these interfaces can be designed as a wired interface or a radio-based interface. If the corresponding interface is a wired interface, the ground radar map or the semantic ground map can be called up from a memory provided on the vehicle, which stores the ground radar map or the semantic ground map. If the interface in question is a radio-based interface, the ground radar map or the semantic ground map can also be called up in a cloud-based or mobile radio-based manner.
Die Steuereinrichtung weist eine Korrelationseinheit zum Korrelieren von dem eingelesenen Bodenradargramm mit der eingelesenen Bodenradarkarte auf. Die Korrelationseinheit des Bodenradargramms kann die Korrelation des Bodenradargramms mit der Bodenradarkarte automatisiert ausführen.The control device has a correlation unit for correlating the read in ground radar gram with the read ground radar map. The correlation unit of the ground penetrating radar gram can automatically perform the correlation of the ground penetrating radar gram with the ground penetrating radar map.
Die Steuereinrichtung weist auch eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen von einer räumlichen Lage des Fahrzeugs basierend auf einem Korrelationsergebnis des Korrelationseinheit auf. Das Korrelationsergebnis kann die räumliche Lage des Bodenradargramms in der Bodenradarkarte beziehungsweise entsprechende räumliche Lageparameter aufweisen. Die räumliche Lage des Fahrzeugs kann basierend auf dieser relativen Bodenradargrammlage wie beschrieben abgeleitet werden.The control device also has a determination unit for determining a spatial position of the vehicle based on a correlation result of the correlation unit. The correlation result can have the spatial position of the ground radargram in the ground radar map or corresponding spatial location parameters. The spatial position of the vehicle can be derived as described based on this relative ground radargram position.
Die Steuereinrichtung weist ferner eine Festlegungseinheit zum Festlegen von einer Fahrtrajektorie basierend auf der bestimmten räumlichen Lage des Fahrzeugs und in Abhängigkeit von der eingelesenen semantischen Karte auf.The control device also has a definition unit for defining a travel trajectory based on the determined spatial position of the vehicle and as a function of the semantic map that has been read.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Fahrzeug. Das Fahrzeug kann wie zu den vorhergehenden Aspekten beschrieben ausgebildet sein. An dem Fahrzeug ist ein Bodenradargerät angebracht. Das Fahrzeug weist eine Steuereinrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt zum Ansteuern des Bodenradargeräts und zum Navigieren des Fahrzeugs auf.In a further aspect, the invention relates to a vehicle. The vehicle can be designed as described for the preceding aspects. A ground radar device is attached to the vehicle. The vehicle has a control device according to the preceding aspect for controlling the ground radar device and for navigating the vehicle.
Das Verfahren kann auch basierend auf der bestimmen räumlichen Lage und der festgelegten Trajektorie zum Steuern der Fahrdynamik des Fahrzeugs entlang der Trajektorie durchgeführt werden.
-
1 zeigt ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Verkehrssituation mit einer in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorausliegender Kreuzung in einer Draufsicht. -
2 zeigt das Fahrzeug von1 mit einer Steuereinrichtung zum Bestimmen von einer räumlichen Lage des Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. -
3 zeigt dieSteuereinrichtung von 2 mit Einrichtungsschnittstellen und Einrichtungseinheiten. -
4 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Bestimmen von einer räumlichen Lage des Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
1 shows a vehicle according to an embodiment of the invention in a traffic situation with an intersection lying ahead in the direction of travel of the vehicle in a top view. -
2 shows the vehicle from1 with a control device for determining a spatial position of the vehicle according to an embodiment of the invention. -
3 shows the control device of2 with equipment interfaces and equipment units. -
4th FIG. 3 shows a flow chart to explain a method for determining a spatial position of the vehicle according to an embodiment of the invention.
Die Steuereinrichtung
Die von der Steuereinrichtung
Die in
Das Fahrzeug
Das Fahrzeug
Das Fahrzeug weist auch einen Meteorologiesensor
Das Fahrzeug
Die Steuereinrichtung
Das Kartensystem
Das Kartensystem
Das Kartensystem
Die Bestimmungseinheit
Die Auswerteeinheit
Die Steuereinrichtung
In einer Ausführungsform basiert der Fahrdynamiksteuerbefehl alternativ oder zusätzlich auf dem mit der Auswerteeinheit
In einem optionalen Schritt S0 erfolgt eine Positionserfassung. Im Schritt S0 wird mit dem Positionserfassungssensor
Das Kartensystem
In einem weiteren Schritt
In einem weiteren Schritt
In einem weiteren Schritt
In einem weiteren Schritt
Optional erfolgt in einem weiteren Schritt
In einer Ausführungsform weist das Kartensystem eine semantische Karte
Basierend auf dem Schritt
In einem weiteren Schritt
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 22
- Kreuzungcrossing
- 33
- StraßenausstattungseinrichtungRoad equipment facility
- 44th
- FahrbahnmarkierungRoad marking
- 55
- LichtzeichenanlageTraffic light system
- 66th
- FahrbahnrandEdge of the road
- 88th
- Positionposition
- 99
- räumliche Lagespatial location
- 1010
- Fahrzeugvehicle
- 1111
- FahrtrajektorieDriving trajectory
- 1212th
- BodenradargerätGround penetrating radar
- 1313th
- RadarerfassungsbereichRadar detection area
- 1414th
- bildgebender Sensorimaging sensor
- 1515th
- BilderfassungsbereichImage capture area
- 1616
- MeteorologiesensorMeteorology sensor
- 1818th
- PositionserfassungssensorPosition detection sensor
- 1919th
- FahrdynamikeinrichtungDriving dynamics device
- 2020th
- BodenradarkarteGround radar map
- 2121
- BodenradarkartensegmentGround radar map segment
- 2222nd
- BodenradargrammGround penetration radar
- 3030th
- semantische Kartesemantic card
- 3131
- KartensegmentCard segment
- 3232
- VerkehrssysteminformationTraffic system information
- 3434
- StraßenausstattungsinformationRoad equipment information
- 3535
- Zustand der StraßenausstattungseinrichtungState of the road equipment
- 4040
- semantische Bodenkartesemantic soil map
- 4141
- semantisches Bodenkartensegmentsemantic ground map segment
- 5050
- KartensystemCard system
- 100100
- SteuereinrichtungControl device
- 102102
- KartenschnittstelleCard interface
- 104104
- RadargerätschnittstelleRadar device interface
- 106106
- SensorschnittstelleSensor interface
- 108108
- AusgabeschnittstelleOutput interface
- 110110
- KorrelationseinheitCorrelation unit
- 112112
- KorrelationsergebnisCorrelation result
- 120120
- BestimmungseinheitDetermination unit
- 130130
- FestlegungseinheitDefinition unit
- 140140
- AuswerteeinheitEvaluation unit
- 150150
- FahrdynamiksteuereinrichtungDriving dynamics control device
- 5050
- PositionserfassungPosition detection
- S1S1
- Einlesen BodenradarkarteReading in ground radar map
- S2S2
- Einlesen semantische BodenkarteReading in semantic soil map
- S2aS2a
- Einlesen semantische KarteReading in semantic map
- S3S3
- BodenradargrammerfassungGround penetrating radar capture
- S3aS3a
- MeteorologieerfassungMeteorology recording
- S3bS3b
- RadargrammkorrekturRadar gram correction
- S4S4
- Einlesen BodenradargrammReading in ground radar gram
- S5S5
- Korrelationcorrelation
- S6S6
- LagebestimmungOrientation
- S7S7
- FahrtrajektorienfestlegungDetermination of driving trajectories
- S8S8
- ZustandserfassungCondition assessment
- S9S9
- Einlesen ZustandReading in state
- S10S10
- FahrzeugsteuerungVehicle control
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102015208364 A1 [0003]DE 102015208364 A1 [0003]
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019216536.2A DE102019216536A1 (en) | 2019-10-28 | 2019-10-28 | Method and control device for vehicle navigation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019216536.2A DE102019216536A1 (en) | 2019-10-28 | 2019-10-28 | Method and control device for vehicle navigation |
Publications (1)
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DE102019216536A1 true DE102019216536A1 (en) | 2021-04-29 |
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ID=75378800
Family Applications (1)
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DE102019216536.2A Withdrawn DE102019216536A1 (en) | 2019-10-28 | 2019-10-28 | Method and control device for vehicle navigation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Citations (5)
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-
2019
- 2019-10-28 DE DE102019216536.2A patent/DE102019216536A1/en not_active Withdrawn
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