DE102020118620A1

DE102020118620A1 - Positionsbestimmung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102020118620A1
Application number: DE102020118620.7A
Authority: DE
Inventors: Pascal Minnerup; Markus Schurius; Bernhard Dehlink; Sebastian GRUENWEDEL; Daniel NIEHUES; Bernd Spanfelner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-01-20

Abstract

Ein Verfahren zum Bestimmen einer geographischen Position eines Fahrzeugs umfasst Schritte des Abtastens mehrerer Sensoren an Bord des Fahrzeugs; des Bestimmens der Position auf der Basis von Sensorwerten der Sensoren; und des Validierens der Position mittels Validatoren, die jeweils einem der Sensoren zugeordnet sind. Dabei erfolgt das Validieren bezüglich einer Validierungskarte im Bereich der bestimmten Position.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bestimmung einer geographischen Position eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung die Validierung einer bestimmten geographischen Position eines Fahrzeugs.
Ein Fahrzeug umfasst mehrere Sensoren, die jeweils zur Abtastung eines Umfelds eingerichtet sind. Ein Sensor kann beispielsweise einen Empfänger für Satellitensignale eines Navigationssatelliten umfassen. Ein anderer Sensor kann beispielsweise eine Fahrstrecke des Fahrzeugs anhand einer Drehrate eines Rads des Fahrzeugs bestimmen. Wieder ein anderer Sensor kann die Position des Fahrzeugs auf der Basis von Beschleunigungen oder Drehraten bestimmen.
Die geographische Position des Fahrzeugs wird bestimmt, indem Sensorsignale der Sensoren miteinander verarbeitet werden, sodass einzelne Bestimmungsfehler möglichst wenig ins Gewicht fallen. Dabei muss beachtet werden, dass einer der Sensoren falsche Informationen beisteuern kann, sodass eine bestimmte Position in ihrer Genauigkeit oder Zuverlässigkeit eingeschränkt sein kann. Die bestimmte Position kann mittels Validatoren validiert werden, die jeweils einem der verwendeten Sensoren zugeordnet sind. Jeder Validator kann bestimmen, ob ein Beitrag der Sensorwerte des zugeordneten Sensors zur bestimmten Position einen vorbestimmten Anspruch erfüllt oder nicht. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob die betreffenden Sensorsignale auf eine Position hinweisen, die weniger als eine vorbestimmte Distanz von der bestimmten Position entfernt liegt.
Fehlerwahrscheinlichkeiten der Validatoren können miteinander multipliziert werden, um eine Fehlerwahrscheinlichkeit oder Unsicherheit der bestimmten Position zu erhalten. Die einzelnen Fehlerwahrscheinlichkeiten sind üblicherweise bereits klein, sodass ihr Produkt sehr klein sein kann. Die bestimmte geographische Position kann dazu verwendet werden, das Fahrzeug zu steuern, beispielsweise entlang einer Fahrspur einer Autobahn.
Im praktischen Gebrauch kann das Fahrzeug trotzdem in eine Situation geraten, in der die bestimmte Position nicht von ausreichender Qualität ist, obwohl keiner der Validatoren die ihm zugeordneten Sensorsignale negativ validiert und so auf ein mögliches Problem hinweist.
Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Technik zur Validierung einer geographischen Position eines Fahrzeugs. Die Erfindung löst die Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen einer geographischen Position eines Fahrzeugs Schritte des Abtastens mehrerer Sensoren an Bord des Fahrzeugs; des Bestimmens der Position auf der Basis von Sensorwerten der Sensoren; und des Validierens der Position mittels Validatoren, die jeweils einem der Sensoren zugeordnet sind. Dazu wird vorgeschlagen, das Validieren wenigstens eines der Validatoren bezüglich einer Validierungskarte im Bereich der bestimmten Position durchzuführen.
Die Validierungskarte kann ortsbezogene Informationen bereitstellen, auf deren Basis die Validierung verbessert gelingen kann. Die bestimmte Position kann mit höherer Sicherheit korrekt validiert werden. Falsche positive wie falsche negative Validierungen können besser vermieden werden. Insgesamt kann die Position mit höherer Zuverlässigkeit bestimmt werden. Die Position kann dadurch verbessert für eine hochgenaue und/oder sicherheitsrelevante Funktion verwendet werden. Beispielsweise kann das Fahrzeug in Abhängigkeit der validierten Person gesteuert werden. Die Steuerung kann eine Längsbewegung und/oder eine Querbewegung des Fahrzeugs umfassen.
Im Folgenden werden verschiedene Ansätze vorgestellt, die eine verbesserte Validierung mittels einer Validierungskarte ermöglichen können.
In einer ersten Variante umfasst die Validierungskarte Hindernisse im Umfeld der Position und wenigstens einer der Sensoren ist zur Erfassung von Hindernissen im Umfeld des Fahrzeugs eingerichtet. Dabei kann die Position auf der Basis eines Vergleichs zwischen in der Validierungskarte verzeichneten und erfassten Hindernissen validiert werden.
Ein Hindernis kann praktisch jedes Objekt im Umfeld des Fahrzeugs umfassen, das mittels eines Sensors erfasst werden kann. Der Sensor kann beispielsweise einen Radarsensor oder einen LiDAR-Sensor umfassen; in anderen Ausführungsformen kann er beispielsweise auch eine Kamera oder einen Ultraschallsensor umfassen. Üblicherweise ist das Hindernis ortsfest, sodass es über einen längeren Zeitraum von beispielsweise Tagen, Monaten oder Jahren zur Orientierung verwendet werden kann, ohne die Validierungskarte sehr häufig zu ändern. Wegen seiner Unbeweglichkeit befindet sich das Hindernis üblicherweise nicht auf einer Fahrstraße, auf der das Fahrzeug fahren kann. In Abhängigkeit einer lokalen Topologie und einer Größe des Hindernisses kann das Hindernis bis in einen Abstand von mehreren Metern, mehreren 100 Metern oder mehreren Kilometern erfasst werden. Beispielhafte Hindernisse umfassen einen Baum, einen Hügel, einen Berg, ein Gebäude, eine Brücke, ein Verkehrsschild oder ein Gewässer. Das Hindernis kann punktförmig sein oder sich über einen vorbestimmten Bereich hinweg erstrecken. Eine Form des Hindernisses kann bestimmt werden. Es ist bevorzugt, dass das Hindernis anhand geometrischer Merkmale erkannt und seine Position möglichst genau bestimmt werden können, sodass ein Vergleich mit in der Validierungskarte vermerkten Eigenschaften erleichtert ist.
In einer weiteren Ausführungsform können Konstellationen von Hindernissen bestimmt und miteinander vergleichen werden. Zwei oder mehr Hindernisse können eine Konstellation bilden. Dabei sind sich die umfassten Hindernisse üblicherweise relativ nahe, ihr Abstand ist also meist kleiner als die Größe eines der Hindernisse. Die Hindernisse können zusammen mehr oder bessere geometrische Merkmale bereitstellen. Die Konstellation kann dadurch verbessert erkannt werden. Aus unterschiedlichen Richtungen kann die Konstellation in stärkerem Maß als ein einzelnes Hindernis unterschiedliche geometrische Merkmale zeigen, sodass auch eine Betrachtungsrichtung bestimmt werden kann. Diese Richtung kann bei der Validierung zusätzlich berücksichtigt werden. Beispielsweise kann eine Konstellation drei Bäume, einen Mast neben einer Kirche oder zwei benachbarte Hügel umfassen.
Es kann bestimmt werden, dass das Hindernis oder die Konstellation in einem Bereich um die Position unverwechselbar ist. Sollte sich in einem vorbestimmten Bereich um das Fahrzeug ein weiteres Hindernis oder eine weitere, ähnliche Konstellation befinden, so kann die Validierung auf der Basis des Hindernisses oder der Konstellation vorübergehend ausgesetzt werden. Dadurch kann verhindert werden, dass die Hindernisse oder Konstellationen miteinander verwechselt werden und eine signifikante Fehlvalidierung oder Fehlpositionierung des Fahrzeugs erfolgt. Bewegt sich das Fahrzeug gegenüber den Hindernissen, so kann es nur kurz im Bereich von einander ähnlichen Hindernissen oder Konstellationen liegen. Die Validierung kann daher nur kurz unterbrochen werden müssen.
Die Validierungskarte kann auf der Basis der Sensorwerte bestimmt werden. Insbesondere können an Bord des Fahrzeugs erfasste Sensorwerte akkumuliert werden, um eine Validierungskarte mit erfassten Hindernissen zu erstellen oder zu überprüfen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform können Sensorwerte von mehreren Fahrzeugen verarbeitet werden, um Hindernisse für die die Validierungskarte zu bestimmen. Die Fahrzeuge können Abtastungen von der gleichen Fahrstraße aus oder auf verschiedenen, bevorzugt innerhalb eines vorbestimmten Abstands liegenden Fahrstraßen aus vornehmen. In einer weiteren Ausführungsform kann eines der Fahrzeuge ein Messfahrzeug umfassen, das vornehmlich zum Zwecke des Bestimmens von Hindernissen unterwegs sein kann. Ein solches Fahrzeug kann mit besonders vielen und/oder besonders hochwertigen Sensoren ausgestattet sein und derart bewegt werden, dass Informationen für die Validierungskarte mit möglichst hoher Qualität bestimmt werden können.
Die Sensorwerte können insbesondere an einer zentralen Stelle gesammelt und verarbeitet werden. Die zentrale Stelle kann einen Server oder einen Dienst, beispielsweise in einer Cloud, umfassen. Eine von der zentralen Stelle bereitgestellte Validierungskarte kann an eines oder mehrere Fahrzeuge bereitgestellt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Validierungskarte an der zentralen Stelle verbleiben und die Stelle ist dazu eingerichtet, Informationen der Validierungskarte bezüglich einer bestimmten geographischen Position bereitzustellen. Ein Fahrzeug muss dann nicht die gesamte Validierungskarte mitführen, sondern kann seine geographische Position bestimmen und nur einen Teil der Karte von der zentralen Stelle beschaffen. In noch einer weiteren Ausführungsform können die an Bord eines Fahrzeugs bestimmten Sensorwerte an die Stelle übermittelt und dort mit der Validierungskarte abgeglichen werden. Ein Resultat kann an das Fahrzeug zurück übermittelt werden.
In einer zweiten Variante umfasst die Validierungskarte Hindernisse im Umfeld der Position und einer der Sensoren umfasst einen Empfänger für Satellitensignale von Satelliten. Dabei kann die Position auf der Basis eines Vergleichs zwischen Satelliten, deren Satellitensignale auf der Basis von in der Validierungskarte verzeichneten Hindernissen an der Position empfangbar sind, und Satelliten, deren Satellitensignale empfangen wurden, validiert werden.
Die Satelliten können jeweils Teil eines globalen satellitengestützten Navigationssystems (GNSS) wie GPS, GALILEO, GLONASS oder Beidou sein. Insbesondere wenn nicht geostationäre Satelliten verwendet werden, kann sich eine Konstellation von Satelliten, die an einer vorbestimmten Position ohne umgebende Hindernisse sichtbar sind, sich über die Zeit ändern.
Ein Satellit wird an einer geographischen Position sichtbar genannt, falls seine Satellitensignale an der Position ohne Berücksichtigung von Hindernissen empfangen werden könnten. Ein Satellit, der an der Position unterhalb des Horizonts liegt, ist beispielsweise nicht sichtbar.
Damit der Satellit auch empfangbar ist, muss bezüglich der übertragenen Signale eine ununterbrochene, direkte Verbindung zwischen dem Satelliten und einem Empfänger an Bord des Fahrzeugs bestehen. Die Signale weisen üblicherweise deutlich niedrigere Frequenzen als Licht auf, sodass beispielsweise ein Gebäude die Verbindung unterbrechen kann, Wolken oder Nebel hingegen eher nicht. Ein sichtbarer Satellit ist nur dann auch empfangbar, wenn seine Signale nicht von einem Hindernis auf der direkten Verbindung beeinflusst werden.
Eine Konstellation umfasst üblicherweise mehrere Satelliten, die an der Position jeweils unter einem vorbestimmten Elevationswinkel über dem Horizont und unter einem vorbestimmten Azimutalwinkel gegenüber der Erdachse erscheinen können. Welcher Satellit zu welchem Zeitpunkt wo sichtbar ist, kann auf der Basis von Bewegungs- oder Positionsdaten der Satelliten und der bestimmten Position des Fahrzeugs bestimmt werden. Bewegungsdaten eines Satelliten können beispielsweise in einer Navigationsnachricht von dem Satelliten selbst oder einem anderen Satelliten übertragen werden.
Auf der Basis der Validierungskarte kann bestimmt werden, welcher der sichtbaren Satelliten auch empfangbar ist und welcher an der bestimmten Position von einem Hindernis verschattet sein sollte. Werden beispielsweise Satellitensignale von mehr oder weniger Satelliten empfangen, als an der bestimmten Position empfangbar sein dürften oder sollten, so kann die bestimmte Position fehlerhaft sein.
In einer Ausführungsform wird eine DOP der empfangenen Satelliten mit einer DOP der als empfangbar bestimmten Satelliten verglichen. Die DOP (dilution of precision; auch GDOP: geometric dilution of precision) ist eine Kennzahl, die vom Kehrwert der Größe eines Volumens abhängig ist, das zwischen den empfangbaren Satelliten und dem Fahrzeug aufgespannt ist. Je größer dieses Volumen ist, desto besser ist die Konstellation aus geometrischen Gründen zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs geeignet.
Die bestmögliche DOP beträgt eins. Je größer die DOP ist, desto größer kann ein Fehler einer Position sein, die auf der Basis der betroffenen Satelliten bestimmt wird. Die DOP kann von einem Empfänger für Satellitensignale standardmäßig bestimmt und bereitgestellt werden, sodass ein Vergleich mit einer auf der Basis von bekannten Hindernissen bestimmten DOP einfach durchgeführt werden kann. Eine Abweichung zwischen den verschiedenen DOP kann auf eine falsche Positionsbestimmung hinweisen.
In einer weiteren Ausführungsform kann auf der Basis einer geplanten Trajektorie des Fahrzeugs eine Änderung der Empfangbarkeit von Satelliten vorhergesagt werden. Die Empfangbarkeit eines Satelliten kann sich beispielsweise ändern, wenn das Fahrzeug aus einem Empfangsschatten eines Gebäudes oder eines anderen Hindernisses heraustritt, sodass ein weiterer Satellit empfangen werden kann, der zuvor hinter dem Hindernis verborgen war. In entsprechender Weise kann eine Änderung eintreten, wenn das Fahrzeug in einen Empfangsschatten eines Hindernisses eintritt. Die Änderung kann beispielsweise auch erfolgen, wenn ein Satellit hinter dem Horizont auf- oder unter geht. Eine solche Änderung kann auch beobachtet werden, wenn das Fahrzeug stillsteht. Eine vorhergesagte Änderung der Empfangbarkeit kann mit einer bestimmten Änderung der Empfangbarkeit eines Satelliten verglichen werden. Ein Unterschied zwischen den Bestimmungen kann auf eine ungenau oder fehlerhaft bestimmte Position hinweisen.
Insbesondere kann vorhergesagt werden, zu welchem Zeitpunkt und/oder an welcher Position des Fahrzeugs eine Änderung der Empfangbarkeit beobachtbar sein sollte. Ist die Änderung nicht zum vorhergesagten Zeitpunkt oder nicht an der vorbestimmten Position zu beobachten, so kann dies auf eine ungenau bestimmte Position des Fahrzeugs hinweisen. Je größer die zeitliche beziehungsweise örtliche Abweichung ist, desto größer kann ein Positionierungsfehler sein.
In einer dritten Variante umfasst die die Validierungskarte einen Hinweis auf einen Validator, der zuvor im Bereich der bestimmten Position unzuverlässig gearbeitet hat. Dabei kann das Validieren mittels anderer als der hingewiesenen Validatoren erfolgen. Anders ausgedrückt können Validatoren, die in der Vergangenheit im Bereich der bestimmten Position fehlerhaft gearbeitet haben, nicht verwendet werden, um die bestimmte Position zu validieren.
So kann berücksichtigt werden, dass ein Sensor nicht immer gleich gute Sensorwerte zur Bestimmung der Position bereitstellen kann und der Validator in der Folge gelegentlich nicht zutreffende Ergebnisse liefert. Durch das Berücksichtigen von ortsbezogenen Erfahrungen mit den Validatoren kann verhindert werden, dass ein Bestimmungsfehler oder ein Validierungsfehler wiederholt wird. Die Position kann genauer und/oder zuverlässiger bestimmt werden. Eine Unsicherheit der bestimmten Position kann verringert sein. Eine Steuerung des Fahrzeugs auf der Basis der Position kann erhöhten Sicherheitsanforderungen entsprechen.
Der Hinweis kann eine Art von Sensor betreffen, und das Validieren kann mittels Validatoren erfolgen, die Sensoren zugeordnet sind, die eine andere als die hingewiesene Art aufweisen. Beispielsweise kann zwischen Arten von Sensoren bezüglich ihrer Reichweite, ihres Messprinzips oder eines vorbestimmten Qualitätsindexes unterschieden werden. So kann etwa zwischen aktiven und passiven; bildgebenden und nicht bildgebenden; oder zwischen Nahbereichs-, Mittelbereichs- und Fernbereichssensoren unterschieden werden. Bei einem aktiven Sensor kann zwischen verwendeten Signalen unterschieden werden, etwa Licht, Radarwellen oder Ultraschall. Bei Licht kann zwischen verschiedenen Bereichen von verwendeten Wellenlängen unterschieden werden.
Insgesamt kann durch die Einteilung von Sensoren in Arten leichter bestimmt werden, welche Sensoren in welchen geographischen Bereichen Schwierigkeiten haben. Eine bezüglich eines ersten Sensors bestimmte Ungenauigkeit kann auf einen zweiten Sensor der gleichen Art übertragen werden. Die Bestimmung eines Bereichs, an dem Validatoren beider Sensoren unter Umständen unzuverlässig arbeiten, kann erleichtert sein.
Zur Bestimmung, ob ein Validator unzuverlässig arbeitet, kann auf der Basis der Sensorwerte zunächst eine Position des Fahrzeugs bestimmt werden. Die bestimmte Position kann dann um einen vorbestimmten Betrag oder eine vorbestimmte Distanz abgeändert werden. Ein Validator kann als unzuverlässig arbeitend bestimmt werden, falls er die abgeänderte Position bezüglich der unveränderten Sensorwerte positiv validiert. Zu einer bestimmten Position kann eine Vielzahl abgeänderte Positionen bestimmt werden und das Akzeptanzverhalten eines Validators bezüglich der abgeänderten Positionen kann bestimmt werden. Es ist bevorzugt, dass diese Bestimmung mit ausreichend vielen Positionen erfolgt, um eine statistische Bewertung oder Einschätzung zuzulassen.
In einer weiteren Ausführungsform werden Zuverlässigkeitsbestimmungen bezüglich Sensorwerten an Bord von verschiedenen Fahrzeugen gesammelt und gemeinsam verarbeitet. Die Fahrzeuge können sich auf der gleichen oder auf verschiedenen Fahrstraßen befinden, wobei die Fahrstraßen bevorzugt innerhalb eines vorbestimmten Abstands zueinander oder innerhalb eines vorbestimmten geographischen Bereichs liegen.
Die Validierungskarte kann einen geographischen Bereich ausweisen, in welchem ein zugeordneter Validator zuvor unzuverlässig gearbeitet hat. Der Bereich kann auf der Basis zuvor erfasster Fehlbestimmungen bestimmt sein. Insbesondere kann der Bereich Häufungen von Fehlbestimmungen umfassen.
In einer Ausführungsform kann der Bereich auch auf der Basis physikalischer Überlegungen bestimmt sein. Beispielsweise kann ein erster Bereich bestimmt werden, an dem eine Positionsbestimmung mittels eines Empfängers für Satellitensignale eines Navigationssystems häufig unzuverlässig validiert wird. Der Bereich kann sich unter einer Hochspannungsleitung befinden und es kann gefolgert werden, dass ein zweiter Bereich, der sich unter einer vergleichbaren Hochspannungsleitung befindet, die gleichen Probleme verursachen könnte. In der Validierungskarte können beide Bereiche gleich behandelt werden, sodass in beiden Bereichen die Validierung einer Position bevorzugt nicht bezüglich des Validators für Satellitensignale erfolgt. Wird die Position beispielsweise auch auf der Basis von Sensorsignalen einer Kamera und einer Inertialplattform bestimmt, so können deren zugeordnete Validatoren weiter angewandt werden.
Es ist zu beachten, dass der Umstand, dass ein Validator unzuverlässig arbeitet, nicht gleichbedeutend damit ist, dass ein zugeordneter Sensor unzuverlässig arbeitet. In der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, dass die Bestimmung und die Validierung einer Position getrennt voneinander erfolgen. Trotzdem ist ein Validator üblicherweise genau einem Sensor zugeordnet. In der Regel sind so viele Validatoren wie Sensoren an Bord des Fahrzeugs vorgesehen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung an Bord eines Fahrzeugs zur Bestimmung einer geographischen Position des Fahrzeugs eingerichtet und umfasst mehrere Sensoren, die jeweils zur Bereitstellung von Sensorwerten eingerichtet sind; eine Einrichtung zur Bereitstellung von Informationen einer Validierungskarte, insbesondere bezüglich einer bestimmten Position; und eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung zur Bestimmung der Position auf der Basis der Sensorwerte der Sensoren eingerichtet; und dazu, die Position mittels Validatoren, die jeweils einem der Sensoren zugeordnet sind, bezüglich der Validierungskarte im Bereich der bestimmten Position zu validieren.
Die Einrichtung zur Bereitstellung von Informationen der Validierungskarte kann einen lokalen Speicher umfassen. Alternativ kann die Einrichtung eine Kommunikationseinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, nachgesuchte Informationen aus der Validierungskarte von einer externen Einrichtung abzufragen.
Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eines oder mehrere der hierin beschriebenen Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.
In einer ersten Variante umfasst die Validierungskarte Hindernisse im Umfeld der Position und einer der Sensoren ist zur Erfassung von Hindernissen im Umfeld des Fahrzeugs eingerichtet. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, die Position auf der Basis eines Vergleichs zwischen in der Validierungskarte verzeichneten und erfassten Hindernissen zu validieren.
In einer zweiten Variante umfasst die Validierungskarte Hindernisse im Umfeld der Position; und einer der Sensoren umfasst einen Empfänger für Satellitensignale von Satelliten. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, die Position auf der Basis eines Vergleichs zwischen Satelliten, deren Satellitensignale auf der Basis von in der Validierungskarte verzeichneten Hindernissen an der Position empfangbar sind, und Satelliten, deren Satellitensignale empfangen wurden, zu validieren.
In einer dritten Variante umfasst die Validierungskarte einen Hinweis auf einen Validator, der zuvor im Bereich der bestimmten Position unzuverlässig gearbeitet hat. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, die Position mittels anderen als eines hingewiesenen Validators zu validieren.
Die drei Varianten von Vorrichtungen können paarweise zu hierin beschriebenen Varianten von Verfahren korrespondieren. Eine Vorrichtung kann insbesondere zur Durchführung eines korrespondierenden Verfahrens eingerichtet sein.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine der hierin beschriebenen Vorrichtungen zur Bestimmung einer geographischen Position des Fahrzeugs. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Kraftfahrzeug umfassen, beispielsweise ein Kraftrad, einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder einen Bus. In einer anderen Ausführungsform kann das Fahrzeug auch antriebslos sein und beispielsweise ein Fahrrad umfassen.
Nach wieder einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein System ein hierin beschriebenes Fahrzeug und eine externe Stelle, an der eine Speichervorrichtung mit einer Validierungskarte vorgesehen ist. Dabei ist die externe Stelle bevorzugt dazu eingerichtet, in Antwort auf eine Anfrage, die eine bestimmte geographische Position umfasst, auf diese Position bezogene Informationen der Validierungskarte bereitzustellen. Das Fahrzeug und die externe Stelle können mittels zugeordneter Kommunikationseinrichtungen miteinander kommunizieren.
Die externe Stelle kann zusätzlich dazu eingerichtet sein, die Validierungskarte auf der Basis von Bestimmungen und/oder Sensorwerten zu bestimmen, die an Bord des Fahrzeugs oder einer Vielzahl solcher Fahrzeuge bestimmt oder erfasst wurden. Dazu können die Bestimmungen und/oder Sensorwerte vom Fahrzeug an die externe Stelle übermittelt werden.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:

1 ein System mit einem Fahrzeug und einer externen Stelle;
2 ein Fahrzeug, in dessen Umfeld sich Hindernisse befinden;
3 ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens;
4 ein Fahrzeug und eine Konstellation von Satelliten;
5 ein Ablaufdiagramm zweiten Verfahrens;
6 ein Fahrzeug, in dessen Umfeld nur bestimmte Validatoren zu verwenden sind; und
7 ein Ablaufdiagramm eines dritten Verfahrens

1 zeigt in einem oberen Bereich ein System 100, das ein Fahrzeug 105 und eine optionale, zum Fahrzeug 105 externe Stelle 110 umfasst. In einem unteren Bereich von 1 ist eine Bestimmung und Validierung der geographischen Position des Fahrzeug mittels der Vorrichtung 115 genauer dargestellt.
An Bord des Fahrzeugs 105 ist eine Vorrichtung 115 vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, eine geographische Position des Fahrzeugs 105 zu bestimmen und die bestimmte Position zu validieren. Die Vorrichtung 115 umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 120, die mit mehreren Sensoren 125 verbunden ist. Vorliegend sind drei Sensoren 125 vorgesehen, wobei beispielhaft ein erster Sensor 125.1 eine optische Kamera; ein zweiter Sensor 125.2 einen Empfänger für Signale eines satellitengestützten Navigationssystems und ein dritter Sensor 125.3 einen Radar- oder LiDAR-Sensor umfasst. Andere Sensoren 125, die Sensorsignale bereitstellen, auf deren Basis die geographische Position des Fahrzeugs 105 bestimmt oder verbessert werde kann, sind ebenfalls möglich. Beispielsweise können auch ein Beschleunigungssensor, ein Drehratensensor, ein Lenkwinkelsensor, ein Geschwindigkeitssensor oder ein Radsensor verwendet werden. Eine Anzahl Sensoren 125 ist prinzipiell nicht beschränkt; üblicherweise werden jedoch wenigstens zwei und praktisch meist weniger als ca. 30 Sensoren 125 verwendet.
Ferner kann die Vorrichtung 115 einen Speicher 130 umfassen, in welchem Informationen einer geographischen Validierungskarte abgelegt sind. Die Validierungskarte umfasst ortsbezogene Informationen, die eine Validierung einer bestimmten Position erlauben können. In einer Ausführungsform ist eine komplette Validierungskarte im Speicher 130 abgelegt.
Die Vorrichtung kann eine Kommunikationseinrichtung 135 umfassen, die dazu eingerichtet ist, eine Datenverbindung zur externen Stelle 110 herzustellen. Die externe Stelle 110 umfasst bevorzugt eine korrespondierende Kommunikationseinrichtung 140, eine Verarbeitungseinrichtung 145 und optional einen Speicher 150, in welchem Informationen einer geographischen Validierungskarte abgelegt sein können. Informationen der Validierungskarte können von der externen Stelle 110 bezogen werden, sodass der lokale Speicher 130 am Fahrzeug verkleinert ausgebildet sein oder entfallen kann.
Üblicherweise befindet sich die externe Stelle 110 außerhalb des Fahrzeugs 105. Die externe Stelle 110 kann ortsfest angebracht oder von ihrem Aufstellungsort unabhängig sein, beispielsweise durch eine Realisierung in einem Computernetzwerk oder einer Cloud.
Wie im unteren Bereich von 1 dargestellt ist, ist die Vorrichtung 115 bevorzugt dazu eingerichtet ist, auf der Basis von Sensorwerten der Sensoren 125 eine geographische Position des Fahrzeugs 105 zu bestimmen und zu validieren. Dabei erfolgt das Validieren getrennt vom Bestimmen der Position.
Sensorwerte der Sensoren 125 können zunächst mittels eines Positionierers 155 verarbeitet werden, um die geographische Position zu bestimmen. Der Positionierer 155 kann auch Nebeninformationen eines der Sensoren 125 berücksichtigen, der beispielsweise eine erzielte Genauigkeit, eine Zuverlässigkeit oder eine Konfidenz der Sensorsignale anzeigt.
Die bestimmte Position kann dann mittels einzelner Validatoren 160 überprüft werden. Bevorzugt ist jedem Sensor 125 genau ein Validator 160 zugeordnet. Jeder Validator 160 kann die bestimmte Position bezüglich der Sensorsignale des ihm zugeordneten Sensor 125 validieren.
Ein Bereitsteller 165 kann auf der Basis von Bestimmungen des Positionierers und der Validatoren 160 die bestimmte geographische Position bereitstellen oder verwerfen. Die bestimmte Position kann einer weiteren Steuerung zu Grunde gelegt werden. Beispielsweise kann eine Bewegung des Fahrzeugs 105 in Abhängigkeit der bestimmten Position gesteuert werden. So kann das Fahrzeug 105 beispielsweise auf einer vorbestimmten Fahrstraße oder einer darauf eingezeichneten Fahrspur gesteuert werden. Die Steuerung kann bezüglich einer Umgebungskarte erfolgen, die hinreichend genau und/oder aktuell sein sollte.
Es wird vorgeschlagen, für die Validierung Informationen der Validierungskarte zu berücksichtigen, wobei die Informationen auf die bestimmte geographische Position des Fahrzeugs 105 bezogen sind. Insbesondere kann die Validierungskarte ortsabhängige Informationen umfassen, auf deren Basis eine verbesserte Validierung einer bestimmten Position möglich ist. Optional kann die Validierungskarte auch Informationen umfassen, auf deren Basis eine Bestimmung der geographischen Position verbessert erfolgen kann.
In einer ersten Ausführungsform kann die Vorrichtung 115 Informationen der Validierungskarte aus dem lokalen Speicher 130 bestimmen. In einer zweiten Ausführungsform kann die Vorrichtung 115 eine Anfrage zur Bereitstellung von Informationen der Validierungskarte an die externe Stelle 110 senden. Diese kann die nachgesuchten Informationen aus ihrem Speicher 150 bestimmen und der Vorrichtung 115 bereitstellen. Die Anfrage kann die bestimmte geographische Position und/oder Sensorwerte umfassen, auf deren Basis die Position bestimmt werden kann.
Unabhängig von der Beschaffung von Informationen der Validierungskarte können von den Sensoren 125 abgetastete Sensorwerte sowie gegebenenfalls Ergebnisse von deren Verarbeitung an die externe Stelle 110 bereitgestellt werden, um einen Aufbau oder eine Überprüfung der Validierungskarte zu ermöglichen. In verschiedenen Varianten der vorliegenden Erfindung können in einer Validierungskarte verschiedene Informationen abgelegt sein.
2 zeigt ein System 200 mit einem Fahrzeug 105, an dessen Bord eine Vorrichtung 115 vorgesehen ist. Die externe Einrichtung 110 ist in 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Beispielhaft befindet sich das Fahrzeug 105 auf einer Fahrstraße 210. In einem Umfeld um das Fahrzeug 105 befinden sich verschiedene Hindernisse 210. Mehrere Hindernisse 210 können eine Konstellation 215 bilden. Beispielhaft bilden ein erstes Hindernis 210.1 und ein zweites Hindernis 210.2 eine erste Konstellation 215.1, und ein drittes Hindernis 210.3 und ein viertes Hindernis 210.4 bilden eine zweite Konstellation 215.2. In der dargestellten Ausführungsform können zwei Hindernisse 210 oder Konstellationen 215 verwechselt werden. Eine Verwechslungsgefahr von Hindernissen 210 oder Konstellationen 215 kann auf der Basis von Informationen der Validierungskarte oder auf der Basis bestimmter Hindernisse 210 oder Konstellationen 215 bestimmt werden. Besteht Verwechslungsgefahr, so können andere Hindernisse 210 oder Konstellationen 215 zur Validierung verwendet werden oder die Validierung auf der Basis von Hindernissen 210 oder Konstellationen 215 kann vorübergehend ausgesetzt werden.
Als Hindernis 210 kann praktisch jedes Objekt angesehen werden, das mittels eines Sensors 125 an Bord des Fahrzeugs 105 erfasst werden kann. Bevorzugt werden solche Objekte als Hindernisse 210 verwendet, die von anderen Objekten unterscheidbar sind und deren Position weiter bevorzugt bestimmt werden kann. Außerdem sollte das Hindernis 210 ortsfest und weiter bevorzugt dauerhaft zumindest innerhalb eines vorbestimmten Zeitbereichs sein, der beispielsweise im Bereich von Tagen, Wochen, Monaten oder Jahren liegen kann.
Für eine Unterscheidbarkeit kann bevorzugt sein, dass das Objekt eine Größe in einem vorbestimmten Bereich aufweist oder sich in einer Entfernung von der bestimmten Position in einem vorbestimmten Bereich befindet. Außerdem kann es eines oder mehrere Merkmale aufweisen, die mittels wenigstens eines der Sensoren 125 erfasst werden können. Ein solches Merkmal kann beispielsweise eine Form oder eine Beschaffenheit umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann das Merkmal auch beispielsweise eine lokale Beweglichkeit, eine Transparenz oder eine Farbe umfassen.
Informationen über Hindernisse 210 können von der Validierungskarte umfasst sein. Insbesondere kann zu einem verzeichneten Hindernis 210 eine geographische Position in der Validierungskarte angegeben sein. Außerdem können Merkmale des Hindernisses 210 verzeichnet sein, auf deren Basis das Hindernis 210 bestimmt oder erkannt werden kann.
Nicht jedes Hindernis 210 kann mittels jeden Sensors 125 bestimmt werden, und manche Hindernisse 210 können das Zusammenspiel mehrerer Sensoren 125 erfordern. Ein Fahrzeug 105 kann nicht über alle Sensoren 125 verfügen, die zur Bestimmung, Erkennung oder Positionsbestimmung eines Hindernisses 210 erforderlich sind. Es ist daher bevorzugt, dass die Validierungskarte Informationen über möglichst viele Hindernisse 210 umfasst, um einem breiten Spektrum von Fahrzeugen 105 mit unterschiedlichen Sensoren 125 passende Informationen bereitstellen zu können.
Eine Konstellation 215, die mehrere Hindernisse 210 umfasst, kann im Wesentlichen selbst wie ein Hindernis 210 behandelt werden, indem es erfassbare Merkmale umfasst, bestimmt und erkannt werden kann und indem seine Position bestimmt werden kann. Die Position des erfassten Hindernisses 210 wird bevorzugt relativ zur Position des Fahrzeugs 105 bestimmt, beispielsweise als Kombination aus Richtung und Entfernung. Eine Position einer Konstellation 215 kann als Bereich oder als vorbestimmter Punkt erfolgen, beispielsweise seiner geometrischen Mitte oder seines Schwerpunkts.
Es wird vorgeschlagen, bei der Validierung der bestimmten geographischen Position des Fahrzeugs 105 eines oder mehrere Hindernisse 210 oder eine oder mehrere Konstellationen 215 von Hindernissen 210 zu berücksichtigen, die sich im Umfeld des Fahrzeugs 105 befinden. Die Bestimmung der Position auf der Basis bekannter Hindernisse 210 kann mittels eines SLAM (simultaneous localization and mapping) Algorithmus erfolgen. Erfindungsgemäß wird auch die Validierung der bestimmten Position auf der Basis von Informationen über die Hindernisse 210 im Umfeld durchgeführt.
Insbesondere kann bestimmt werden, ob eine relative Position eines bestimmten Hindernisses 210 bezüglich der Position des Fahrzeugs 105 mit einer Position übereinstimmt, an der das Hindernis 210 in der Validierungskarte eingetragen ist. Ist eine Abweichung zwischen diesen Positionen größer als ein vorbestimmtes Maß, so kann von einer ungenau oder fehlerhaft bestimmten Position des Fahrzeugs 105 ausgegangen werden. Die Validierung der Position kann dann negativ sein, sodass die Position verworfen oder als unsicher markiert werden kann.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens 300 zur Bestimmung und Validierung einer geographischen Position eines Fahrzeugs 105.
Zu Beginn des Verfahrens 300 kann ein Umfeld des Fahrzeugs 105 mittels lokal vorhandener Sensoren 125 abgetastet werden. Mit Bezug auf 1 wird vorliegend beispielhaft von drei Sensoren 125 ausgegangen, sodass das Umfeld in einem Schritt 305 mittels des ersten Sensors 125.1, in einem Schritt 310 mittels des zweiten Sensors 125.2 und in einem Schritt 315 mittels des dritten Sensors 125.3 abgetastet werden kann. Für zusätzliche Sensoren 125 können zusätzliche Schritte eingefügt werden.
In einem Schritt 320 kann auf der Basis von in den Schritten 305 - 315 bereitgestellten Sensorsignalen eine geographische Position des Fahrzeugs 105 bestimmt werden. In einem Schritt 325 können in einem vorbestimmten Bereich um die bestimmte geographische Position Informationen der Validierungskarte beschafft werden. Eine Größe des Bereichs kann von einer Reichweite der verwendeten Sensoren 125 abhängig sein. In einem Schritt 330 können eines oder mehrere Hindernisse 210 bestimmt werden, die laut der Informationen der Validierungskarte in dem vorbestimmten Bereich liegen.
In einem Schritt 335 kann auf der Basis von Sensorsignalen wenigstens eines der Sensoren 125 ein Hindernis 210 in einem vorbestimmten Bereich um das Fahrzeug 105 bestimmt werden. Hindernisse 210, die auf der Basis eines Sensors 125 bestimmt wurden, können in einem Schritt 340 mit Hindernissen 210 verglichen werden, die auf der Basis der Informationen der Validierungskarte bestimmt wurden. Stimmen die bestimmten Hindernisse 210 paarweise überein, so kann die bestimmte geographische Position des Fahrzeugs 105 in einem Schritt 345 positiv validiert werden.
Weichen jedoch Positionen zweier einander zugeordneter Hindernisse 210, die mittels eines Sensors 125 und auf der Basis der Validierungskarte bestimmt wurden, um mehr als ein bestimmtes Maß voneinander ab, so kann die bestimmte Position im Schritt 345 negativ validiert werden. Die Position kann auch negativ validiert werden, wenn mittels des Sensors 210 ein Hindernis 210 bestimmt wurde, das nicht von den Informationen der Hinderniskarte umfasst ist oder umgekehrt.
In einer Ausführungsform kann im Schritt 340 bestimmt werden, ob im vorbestimmten Bereich um die bestimmte Position des Fahrzeugs 105 mehr als ein Hindernis 210 in der Validierungskarte verzeichnet ist, das mit einem der anderen Hindernisse 210 verwechselt werden kann. Ein solches Paar von Hindernissen 210 beziehungsweise Konstellationen 215 von Hindernissen 210 ist in 2 auf einander entgegen gesetzten Seiten des Fahrzeugs 105 dargestellt. Besteht Verwechslungsgefahr zwischen Hindernissen 210 im vorbestimmten Bereich, so können diese Hindernisse 210 für die Validierung der Position des Fahrzeugs 105 nicht berücksichtigt werden.
4 zeigt ein Fahrzeug 105 und beispielhafte eine Konstellation 400 von Satelliten 405. Die externe Stelle 110 ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Vorliegend umfasst die Konstellation 400 exemplarisch einen ersten Satelliten 405.1, einen zweiten Satelliten 405.2 und einen dritten Satelliten 405.3, die sich jeweils an vorbestimmten Orten bezüglich der Erde befinden. In einem realistischen Szenario beträgt die Zahl von Satelliten 405 üblicherweise wenigstens vier und kann Werte von 30 und mehr annehmen, wenn Satelliten 405 mehrerer Satellitensysteme berücksichtigt werden. Optional kann auch eine erdgebundene Sendestation berücksichtigt werden, die sich bezüglich der Positionsbestimmung im Wesentlichen wie ein Satellit verhält. Ferner können Fehlersignale berücksichtigt werden, die im Rahmen eines differentiellen Verfahrens für die einzelnen Satelliten bestimmt werden können (vergleiche DGPS: differential GPS).
Bezüglich einer festen geographischen Position verändert sich die Konstellation 400 von Satelliten 405 üblicherweise mit der Zeit, da die für Navigationssysteme verwendeten Satelliten in der Regel nicht geostationär sind. Bezüglich einer geographischen Position kann die relative Position eines Satelliten 405 als Kombination aus Elevation über dem Horizont und Azimut beispielsweise bezüglich der Rotationsachse der Erde angegeben werden. Ein Satellit 405 kann als von einer vorbestimmten Position aus sichtbar bezeichnet werden, falls seine Elevation einen vorbestimmten Wert übersteigt, der üblicherweise im Bereich von ca. 5 - 10° liegt. Allerdings kann der Satellit 405 nur dann an der Position empfangbar sein, wenn seine Satellitensignale nicht durch ein Hindernis 210 beeinträchtigt werden. Für die Empfangbarkeit ist üblicherweise eine freie gerade Verbindung für Satellitensignale zwischen dem Satelliten 405 und dem Empfänger 125.2 eine Voraussetzung. Ein Hindernis 210 kann beispielsweise einen Berg oder ein Gebäude umfassen.
In der Darstellung von 4 können Signale der Satelliten 405.1 und 405.2 am Fahrzeug empfangen werden; die Signale des Satelliten 405.3 werden jedoch durch ein Hindernis 210.5, das schematisch und beispielhaft als Haus dargestellt ist, verschattet.
Eine Konstellation 400 kann bezüglich einem vorbestimmten Zeitpunkt bestimmt werden, sodass die Sichtbarkeit von Satelliten 405 an einer vorbestimmten Position ebenfalls bestimmt werden kann. Es wird vorgeschlagen, zusätzlich Informationen der Validierungskarte, die Positionen und Ausdehnungen von Hindernissen 210 umfassen können, zu berücksichtigen, um eine bestimmte geographische Position des Fahrzeugs 105 zu validieren. Sollten Satellitensignale eines Satelliten 405 empfangen werden können, die an der bestimmten geographischen Position des Fahrzeugs 105 wegen mangelnder Sichtbarkeit des Satelliten 405 oder Verschattung durch ein Hindernis 210 nicht empfangbar sein sollten - oder umgekehrt - so kann die Validierung negativ verlaufen.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm zweiten Verfahrens 500 zur Bestimmung und Validierung einer Position eines Fahrzeugs 105. Das Verfahren 500 ist an das Verfahren 300 von 3 angelehnt und umfasst Schritte 505 bis 525, die paarweise den Schritten 305 bis 325 entsprechen.
In einem Schritt 530 können auf der Basis von Informationen der Validierungskarte eines oder mehrere Hindernisse 210 in einem vorbestimmten Bereich um die bestimmte Position des Fahrzeugs 105 bestimmt werden. Anschließend können in einem Schritt 535 empfangbare Satelliten 405 bestimmt werden, die an der bestimmten Position zur bestimmten Zeit sichtbar sind und deren Signale nicht durch eines der Hindernisse 210 der Validierungskarte verschattet sein sollten.
In einem Schritt 540 können auf der Basis von entsprechenden Sensorsignalen des Sensors 125.2 Satelliten 405 bestimmt werden, deren Signale tatsächlich an der Position des Fahrzeugs 105 empfangen wurden. In einem Schritt 545 können die theoretisch empfangbaren Satelliten 405 mit den praktisch empfangbaren Satelliten 405 verglichen werden. Unterschiede in den bestimmten Mengen können darauf hinweisen, dass die Position des Fahrzeugs 105 nicht mit der bestimmten geographischen Position übereinstimmt. In diesem Fall kann die bestimmte Position in einem Schritt 550 negativ validiert werden. Andernfalls, wenn die Mengen von empfangbaren und empfangenen Satelliten miteinander übereinstimmen, kann die bestimmte geographische Position im Schritt 550 positiv validiert werden.
6 zeigt ein Fahrzeug 105 auf einer Umgebungskarte 600, die eine graphische Repräsentation einer Validierungskarte in einer weiteren Ausführungsform umfassen kann. Die externe Stelle 110 ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Die Umgebungskarte 600 umfasst beispielhaft ein sechstes Hindernis 210.6, ein siebtes Hindernis 210.7 und ein achtes Hindernis 210.8, die jeweils beispielhaft als Gebäude dargestellt sind. Ein erster Bereich 605 bezeichnet ein geographisches Gebiet, in dem ein erster Validator 160 eines dem ersten Bereich 605 zugeordneten ersten Sensors 125.1 nicht verwendet werden soll. In entsprechender Weise bezeichnet ein zweiter Bereich 610 ein geographisches Gebiet, in dem ein zweiter Validator 160 eines dem zweiten Bereich 610 zugeordneten Sensors 125.2 nicht verwendet werden soll. In anderen Ausführungsformen können auch Bereiche 605, 610 für mehr oder weniger Sensoren 125 vorgesehen sein.
Die Bereiche 605, 610 können auf der Basis von zuvor beobachteten inkorrekten positiven oder negativen Validierungen eines Validators 160 bestimmt sein. Zur Bestimmung eines Bereichs 605, 610 kann eine geographische Position auf der Basis von Sensorsignalen mehrerer Sensoren 125 bestimmt werden. Die bestimmte Position kann dann um eine vorbestimmte Distanz in eine vorbestimmte Richtung abgeändert werden.
Die abgeänderte Position kann bezüglich der unveränderten Sensorsignale mittels der Validatoren 160 validiert werden. Ein Validator 160, der die abgeänderte Position positiv validiert, produziert ein falsches Ergebnis, sodass er an der bestimmten Position nicht als zuverlässig angesehen werden kann. Für unterschiedliche Validatoren 160 können unterschiedliche Bereiche 605, 610 bestimmt werden, die einander überlappen oder disjunkt sein können.
Liegt die bestimmte geographische Position des Fahrzeugs 105 innerhalb eines der Bereiche 605, 610, die in den Informationen der Validierungskarte vermerkt sind, so kann auf eine Verwendung des jeweils zugeordneten Validators 160 für diese Position verzichtet werden.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines dritten Verfahrens 700 zur Bestimmung und Validierung einer Position eines Fahrzeugs 105. Das Verfahren 700 ist an die Verfahren 300 von 3 und 500 von 5 angelehnt und umfasst Schritte 705 bis 725, die paarweise den Schritten 305 bis 325 beziehungsweise 505 bis 525 entsprechen.
In einem Schritt 730 kann ein Validator 160 bestimmt werden, der einem Bereich 605, 610 zugeordnet ist, in dem die bestimmte geographische Position des Fahrzeugs 105 liegt. Es ist zu beachten, dass die Position in mehreren Bereichen 605, 610 liegen kann; in diesem Fall können mehrere Validatoren 160 bestimmt werden, die jeweils einem der Bereiche 605, 610 zugeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform können auch mehrere Validatoren 160 einem Bereich 605, 610 zugeordnet sein.
In einem Schritt 735 können Validatoren 160 gewählt werden, die für die Validierung der bestimmten geographischen Position verwendet werden sollen. Diese Validatoren 160 umfassen bevorzugt die den verfügbaren Sensoren 125 jeweils zugeordneten Validatoren 160 außer den Validatoren 160, die im Schritt 730 als an der bestimmten Position unzuverlässig bestimmt wurden.
Bezugszeichenliste

100: System
105: Fahrzeug
110: externe Stelle
115: Vorrichtung
120: Verarbeitungseinrichtung
125: Sensor
125.1: erster Sensor (Kamera)
125.2: zweiter Sensor (Satellitenempfänger)
125.3: dritter Sensor (Radar- oder LiDAR-Sensor)
130: Speicher
135: Kommunikationseinrichtung
140: Kommunikationseinrichtung
145: Verarbeitungseinrichtung
150: Speicher
155: Positionierer
160: Validierer
165: Bereitsteller
200: System
205: Fahrstraße
210: Hindernis
210.1: erstes Hindernis
210.2: zweites Hindernis
210.3: drittes Hindernis
210.4: viertes Hindernis
210.5: fünftes Hindernis
210.6: sechstes Hindernis
210.7: siebtes Hindernis
210.8: achtes Hindernis
215: Konstellation (von Hindernissen)
300: erstes Verfahren
305: Umfeld abtasten (erster Sensor)
310: Umfeld abtasten (zweiter Sensor)
315: Umfeld abtasten (dritter Sensor)
320: Position bestimmen
325: Validierungskarte
330: Hindernisse bestimmen
335: Hindernisse erfassen
340: Hindernisse vergleichen
345: Position validieren
400: Konstellation (von Satelliten)
405: Satellit
405.1: erster Satellit
405.2: zweiter Satellit
405.3: dritter Satellit
500: zweites Verfahren
505: Umfeld abtasten (erster Sensor)
510: Umfeld abtasten (zweiter Sensor)
515: Umfeld abtasten (dritter Sensor)
520: Position bestimmen
525: Validierungskarte
530: Hindernisse bestimmen
535: empfangbare Satelliten bestimmen
540: empfangene Satelliten bestimmen
545: vergleichen
550: Position validieren
600: Umgebungskarte
605: erster Bereich
610: zweiter Bereich
700: drittes Verfahren
705: Umfeld abtasten (erster Sensor)
710: Umfeld abtasten (zweiter Sensor)
715: Umfeld abtasten (dritter Sensor)
720: Position bestimmen
725: Validierungskarte
730: unzuverlässigen Validator bestimmen
735: Validatoren wählen
740: Position validieren

Claims

Verfahren (300, 500, 700) zum Bestimmen einer geographischen Position eines Fahrzeugs (105), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Abtasten mehrerer Sensoren (125) an Bord des Fahrzeugs (105); - Bestimmen der Position auf der Basis von Sensorwerten der Sensoren (125); - Validieren der Position mittels Validatoren, die jeweils einem der Sensoren (125) zugeordnet sind; - wobei das Validieren bezüglich einer Validierungskarte im Bereich der bestimmten Position erfolgt.
Verfahren (300) nach Anspruch 1, wobei die Validierungskarte Hindernisse (210) im Umfeld der Position umfasst; wobei einer der Sensoren (125) zur Erfassung von Hindernissen (210) im Umfeld des Fahrzeugs (105) eingerichtet ist; und wobei die Position auf der Basis eines Vergleichs zwischen in der Validierungskarte verzeichneten und erfassten Hindernissen (210) validiert wird.
Verfahren (300) nach Anspruch 2, wobei Konstellationen (215) von Hindernissen (210) bestimmt und miteinander vergleichen werden.
Verfahren (300) nach Anspruch 2 oder 3, wobei bestimmt wird, dass das Hindernis (210) in einem Bereich um die Position unverwechselbar ist.
Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Validierungskarte auf der Basis der Sensorwerte bestimmt wird.
Verfahren (500) nach Anspruch 1, wobei die Validierungskarte Hindernisse (210) im Umfeld der Position umfasst; wobei einer der Sensoren (125) einen Empfänger (125.2) für Satellitensignale von Satelliten (405) umfasst; wobei die Position auf der Basis eines Vergleichs zwischen Satelliten (405), deren Satellitensignale auf der Basis von in der Validierungskarte verzeichneten Hindernissen (210) an der Position empfangbar sind, und Satelliten (405), deren Satellitensignale empfangen wurden, validiert wird.
Verfahren (500) nach Anspruch 6, wobei eine DOP der empfangenen Satelliten mit einer DOP der als empfangbar bestimmten Satelliten verglichen wird.
Verfahren (500) nach Anspruch 6 oder 7, wobei auf der Basis einer geplanten Trajektorie des Fahrzeugs (105) eine Änderung der Empfangbarkeit eines Satelliten (405) vorhergesagt wird; und wobei die Validierung auf der Basis eines Vergleichs der vorhergesagten Änderung mit einer bestimmten Änderung erfolgt.
Verfahren (500) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei ein Zeitpunkt vorhergesagt wird, zu dem sich die Empfangbarkeit eines Satelliten (405) ändern sollte; und wobei die Validierung auf der Basis eines Vergleichs des bestimmten Zeitpunkts mit einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem eine Änderung der Empfangbarkeit des Satelliten (405) bestimmt wird.
Verfahren (700) nach Anspruch 1, wobei die Validierungskarte einen Hinweis auf einen Validator (160) umfasst, der zuvor im Bereich der bestimmten Position unzuverlässig gearbeitet hat; und das Validieren mittels anderer als eines hingewiesenen Validatoren (160) erfolgt.
Verfahren (700) nach Anspruch 10, wobei der Hinweis eine Art von Sensor (125) betrifft, und das Validieren mittels Validatoren (160) erfolgt, die Sensoren (125) zugeordnet sind, die eine andere als die hingewiesene Art aufweisen.
Verfahren (700) nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine auf der Basis der Sensorwerte bestimmte Position um einen vorbestimmten Betrag abgeändert wird; und ein Validator (160) als unzuverlässig arbeitender Validator (160) bestimmt wird, wenn er die abgeänderte Position bezüglich der unveränderten Sensorwerte positiv validiert.
Verfahren (700) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Validierungskarte einen geographischen Bereich (605, 610) ausweist, in welchem ein zugeordneter Validator (160) zuvor unzuverlässig gearbeitet hat.
Vorrichtung (115) an Bord eines Fahrzeugs (105), wobei die Vorrichtung (115) zur Bestimmung einer geographischen Position des Fahrzeugs (105) eingerichtet ist und folgendes umfasst: - mehrere Sensoren (125), jeweils zur Bereitstellung von Sensorwerten; - eine Einrichtung (130, 135) zur Bereitstellung von Informationen einer Validierungskarte; - eine Verarbeitungseinrichtung (120) zur Bestimmung der Position auf der Basis der Sensorwerte der Sensoren (125); und um die Position mittels Validatoren (160), die jeweils einem der Sensoren (125) zugeordnet sind, bezüglich der Validierungskarte im Bereich der bestimmten Position zu validieren.
Fahrzeug (105), umfassend eine Vorrichtung (115) nach Anspruch 14 zur Bestimmung einer geographischen Position des Fahrzeugs (105).
System (100), umfassend ein Fahrzeug (105) nach Anspruch 15 und eine externe Stelle (110), an der eine Speichervorrichtung (150) mit einer Validierungskarte vorgesehen ist; wobei die externe Stelle (110) dazu eingerichtet ist, in Antwort auf eine Anfrage, die eine bestimmte geographische Position umfasst, auf diese Position bezogene Informationen der Validierungskarte bereitzustellen.