DE102020118628A1 - Method and device for determining a position of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren (200) zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs (105), umfassend die Schritte: Schätzen (210) der Position des Fahrzeugs (105); und Validieren (220) der geschätzten Position anhand von Informationen, die von mehreren Quellen (115, 1151, 1152) aus einer Gesamtheit von Quellen (115, 1151, 1152) bereitgestellt werden, wobei die Gesamtheit von Quellen (115, 1151, 1152) einen ersten Sensor (1151) und einen zweiten Sensor (1152) umfasst, und wobei erste Informationen, die von dem ersten Sensor (1151) bereitgestellt werden, in Abhängigkeit von zweiten Informationen, die von dem zweiten Sensor (1152) bereitgestellt werden, zum Validieren (220) der geschätzten Position verwendet werden.One aspect of the invention relates to a method (200) for determining a position of a vehicle (105), comprising the steps of: estimating (210) the position of the vehicle (105); and validating (220) the estimated position against information provided by a plurality of sources (115, 1151, 1152) from a pool of sources (115, 1151, 1152), the pool of sources (115, 1151, 1152) a first sensor (1151) and a second sensor (1152), and wherein first information provided by the first sensor (1151) is dependent on second information provided by the second sensor (1152) for validation (220) of the estimated position can be used.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung die Absicherung der Bestimmung gegen mögliche Fehler. In dieser Hinsicht wird auch auf die deutsche Patentanmeldung 10 2019 133 316.4 Bezug genommen, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.The invention relates to a method and a device for determining a position of a vehicle, and a vehicle with such a device. In particular, the invention relates to safeguarding the determination against possible errors. In this regard, reference is also made to the German patent application 10 2019 133 316.4 Reference is made to the content of which is hereby incorporated into this application.

Ein Fahrzeug kann einen Fahrassistenten aufweisen, der dazu eingerichtet ist, eine Längs- oder Quersteuerung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Beispielsweise kann ein Fahrspurassistent dazu eingerichtet sein, das Fahrzeug zwischen Fahrbahnmarkierungen zu halten. Die Markierungen können z.B. mittels einer Kamera abgetastet und automatisch erkannt werden.A vehicle can have a driving assistant that is set up to influence a longitudinal or lateral control of the vehicle. For example, a lane assistant can be set up to keep the vehicle between lane markings. The markings can, for example, be scanned by a camera and recognized automatically.

Viele Fahrassistenten erfordern die Kenntnis einer genauen Position des Fahrzeugs. Die Position kann in Längs- und/oder Querrichtung bestimmt und bezüglich eines vorbestimmten Referenzpunkts ausgedrückt werden. Eine absolute geographische Position kann beispielsweise bezüglich eines vorbestimmten geodätischen Referenzsystems wie dem WGS84 bestimmt werden. Eine relative Position des Fahrzeugs kann beispielsweise in Querrichtung bezüglich einer erkannten Fahrspurmarkierung angegeben werden.Many driving assistants require knowledge of an exact position of the vehicle. The position can be determined in the longitudinal and/or transverse direction and expressed with respect to a predetermined reference point. An absolute geographic position can be determined, for example, with respect to a predetermined geodetic reference system such as the WGS84. A relative position of the vehicle can be specified, for example, in the transverse direction with respect to a recognized lane marking.

Die Bestimmung der Position des Fahrzeugs unterliegt üblicherweise einer Reihe von Fehlern und Ungenauigkeiten. Sensoren stellen beispielsweise verrauschte und/oder verfälschte Informationen bereit oder können gelegentlich ganz ausfallen. Unterschiedliche Messbedingungen oder komplexe Verarbeitungsheuristiken führen zu unterschiedlich genauen oder verlässlichen Bestimmungen. Wird das Fahrzeug auf der Basis einer solchermaßen bestimmten Position gesteuert, kann die Sicherheit des Fahrzeugs oder eines Insassen gefährdet sein.The determination of the position of the vehicle is usually subject to a number of errors and inaccuracies. For example, sensors provide noisy and/or corrupted information, or may occasionally fail altogether. Different measurement conditions or complex processing heuristics lead to different degrees of accuracy or reliability. If the vehicle is controlled based on such a determined position, the safety of the vehicle or an occupant may be compromised.

Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Positionsbestimmung für ein Fahrzeug bereitzustellen. Die Erfindung löst die Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.One of the objects on which the invention is based is to provide improved position determination for a vehicle. The invention solves the problem by means of the subject matter of the independent claims. Subclaims reflect preferred embodiments.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by the features of the independent patent claims. Advantageous embodiments are described in the dependent claims.

Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.It is pointed out that additional features of a patent claim dependent on an independent patent claim without the features of the independent patent claim or only in combination with a subset of the features of the independent patent claim can form a separate invention independent of the combination of all features of the independent patent claim, which can be made the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to the technical teachings described in the description, which can form an invention independent of the features of the independent patent claims.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs die Schritte: Schätzen der Position des Fahrzeugs; und Validieren der geschätzten Position anhand von Informationen, die von mehreren Quellen aus einer Gesamtheit von Quellen bereitgestellt werden, wobei die Gesamtheit von Quellen einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor umfasst. Dabei werden erste Informationen, die von dem ersten Sensor bereitgestellt werden, in Abhängigkeit von zweiten Informationen, die von dem zweiten Sensor bereitgestellt werden, zum Validieren der geschätzten Position verwendet.According to a first aspect of the present invention, a method for determining a position of a vehicle comprises the steps of: estimating the position of the vehicle; and validating the estimated position based on information provided by multiple sources from a pool of sources, the pool of sources including a first sensor and a second sensor. In this case, first information provided by the first sensor is used depending on second information provided by the second sensor for validating the estimated position.

Das Schätzen der Fahrzeugposition kann beispielsweise in Bezug auf Karteninformationen erfolgen, d.h. es kann z.B. geschätzt werden, an welcher Kartenposition sich das Fahrzeug befindet.Estimating the vehicle position can be done, for example, in relation to map information, i.e. it can be estimated, for example, at which map position the vehicle is located.

Beispielsweise kann das Schätzen der Fahrzeugposition unter Verwendung von Daten eines Satellitennavigationssystems (z.B. GPS oder DGPS) erfolgen. Zusätzlich oder alternativ können dabei auch Sensordaten herangezogen werden, die z.B. von einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Die Umfeldsensorik kann z.B. einen oder mehrere Radar- und/oder LiDAR-Sensoren und/oder eine oder mehrere Kameras umfassen.For example, the vehicle position may be estimated using data from a satellite navigation system (e.g., GPS or DGPS). In addition or as an alternative, sensor data can also be used, which is provided, for example, by an environment sensor system of the vehicle. The environment sensors can include, for example, one or more radar and/or LiDAR sensors and/or one or more cameras.

Die Positionsschätzung kann insbesondere relativ zu einer oder mehreren Fahrspurbegrenzungen erfolgen und z.B. eine Aussage darüber treffen, auf welcher von mehreren Fahrspuren das Fahrzeug fährt.In particular, the position can be estimated relative to one or more lane boundaries and, for example, make a statement about which of several lanes the vehicle is traveling in.

Um beispielsweise beim autonomen oder hochautomatisierten Fahren eine hinreichende Sicherheit gewährleisten zu können, ist es nämlich erforderlich, dass die Fahrzeugposition relativ zu den umgebenden Fahrspuren zuverlässig bestimmt wird. Es ist also im Rahmen eines Gesamtsicherheitskonzepts erstrebenswert, mit einer sehr hohen statistischen Zuverlässigkeit festzustellen, auf welcher Fahrspur sich das Fahrzeug befindet. Mit anderen Worten ist eine hohe Lokalisierungssicherheit, insbesondere bezüglich der Fahrspur, wünschenswert.In order to be able to ensure adequate safety, for example in autonomous or highly automated driving, it is necessary for the vehicle position to be reliably determined relative to the surrounding lanes. It is therefore desirable within the framework of an overall safety concept to determine with a very high statistical reliability which lane the vehicle is in. In other words, a high level of localization certainty, particularly with regard to the lane, is desirable.

Um die Integrität der Fahrzeugpositionsschätzung zu gewährleisten, wird diese validiert. Dabei erfolgt das Validieren anhand von Informationen, die von mehreren Quellen aus einer Gesamtheit von zur Verfügung stehenden Quellen bereitgestellt werden.To ensure the integrity of the vehicle position estimate, it is validated. The validation is based on information that is provided by a number of sources from a total of available sources.

Dabei umfasst die Gesamtheit von Quellen bevorzugt mehrere verschiedenartige und/oder statistisch unabhängige Quellen, wie beispielsweise verschiedenartige Sensoren (z.B. einen oder mehrere LiDAR-Sensoren und/oder einen oder mehrere RADAR-Sensoren und/oder einen oder mehrere optische Kameras).The totality of sources preferably includes a number of different and/or statistically independent sources, such as different types of sensors (e.g. one or more LiDAR sensors and/or one or more RADAR sensors and/or one or more optical cameras).

Verfahrensgemäß umfasst die Gesamtheit von Quellen, die als Informationsquellen für die Validierung zur Verfügung stehen, einen ersten Sensor (z.B. in Form eines LiDAR-Sensors) und einen zweiten Sensor (z.B. in Form einer, insbesondere optischen, Kamera).According to the method, the totality of sources that are available as information sources for the validation includes a first sensor (e.g. in the form of a LiDAR sensor) and a second sensor (e.g. in the form of a camera, in particular an optical one).

Das Validieren kann mittels einer Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden. Den jeweiligen für die Validierung verwendeten Quellen können dabei auf einer logischen bzw. datentechnischen Verarbeitungsebene z.B. mehrere als „Validatoren“ (Englisch: validator) bezeichnete Softwarekomponenten zugeordnet sein.The validation can be performed by a processing device. The respective sources used for the validation can be assigned to a logical or data processing level, e.g. several software components called "validators".

Eine zuverlässige laterale Lokalisierung, einschließlich einer Bestimmung, auf welcher Fahrspur das Fahrzeug fährt, ist im Allgemeinen besonders wichtig. Dies kann z.B. mittels eines oder mehrerer sogenannter Validatoren überprüft werden.Reliable lateral localization, including a determination of which lane the vehicle is traveling in, is generally particularly important. This can be checked, for example, using one or more so-called validators.

Ein derartiger Validator, der eine laterale Lokalisierung validiert, kann z.B. außerdem auch eine longitudinale Lokalisierung überprüfen (ggf. mit niedrigerer Genauigkeitsanforderung im Vergleich zu der lateralen Lokalisierung).Such a validator, which validates a lateral localization, can, for example, also check a longitudinal localization (possibly with lower accuracy requirements compared to the lateral localization).

Es können z.B. auch ein oder mehrere Validatoren vorgesehen sein, welche prüfen, dass das Fahrzeug überhaupt auf der richtigen Straße ist.For example, one or more validators can also be provided, which check that the vehicle is actually on the right road.

Allgemein ist bevorzugt, dass mehrere unterschiedliche Validatoren überprüfen, ob jeweils zugeordnete Sensordaten eine geschätzte Position bestätigen oder nicht. Beispielsweise kann ein erster Validator basierend auf LiDAR-Daten eine Aussage darüber treffen, ob das Fahrzeug sich entsprechend der geschätzten Position in einer bestimmten Fahrspur befindet. Zusätzlich kann ein zweiter Validator z.B. auf Basis einer Kameraspurerkennung eine entsprechende Bewertung der Positionsschätzung abgeben. Falls beide Validatoren die Positionsschätzung bestätigen, ist im Allgemeinen eine höhere Sicherheit gegeben, dass die Positionsschätzung richtig ist, im Vergleich zu einer Situation, in der nur die Bestätigung durch einen Validator vorliegt oder im Vergleich zu einer Situation, in welcher sogar einer oder gar beide Validatoren die Positionsschätzung ausdrücklich nicht bestätigen. Eine Nicht-Bestätigung der Positionsschätzung durch einen Validator kann z.B. in Fällen eintreten, in denen die dem Validator zur Verfügung stehenden Daten nicht ausreichen, um die Position verlässlich zu bestätigen und/oder wenn eine tatsächliche Abweichung hinsichtlich der Position festgestellt wird.In general, it is preferred that a number of different validators check whether assigned sensor data confirm an estimated position or not. For example, based on LiDAR data, a first validator can make a statement as to whether the vehicle is in a specific lane according to the estimated position. In addition, a second validator, e.g. based on camera track detection, can provide a corresponding evaluation of the position estimate. In general, if both validators confirm the position estimate, there is a higher certainty that the position estimate is correct, compared to a situation in which there is only confirmation by one validator, or in comparison to a situation in which even one or even both Validators expressly do not confirm the position estimate. A non-confirmation of the position estimate by a validator can occur, for example, in cases where the data available to the validator is insufficient to reliably confirm the position and/or when an actual deviation in the position is detected.

Das Validierungskonzept beruht demnach bei vorteilhaften Ausführungsformen auf einer Reihe vorzugsweise statistisch unabhängiger Validatoren, die eine Positionsschätzung bestätigen können. Wenn genügend Validatoren eine Schätzung bestätigen, gilt die Positionsschätzung als sicher.In advantageous embodiments, the validation concept is therefore based on a number of preferably statistically independent validators that can confirm a position estimate. When enough validators confirm an estimate, the position estimate is considered secure.

Durch ein solches Validierungskonzept kann die bestimmte Position des Fahrzeugs prinzipiell beliebig sicher in einem vorbestimmten Fehlerbereich liegen. Wird die Position des Fahrzeugs etwa auf der Basis dreier Validatoren validiert, und sind Wahrscheinlichkeiten für eine fehlerhafte Validierung durch die einzelnen Validatoren derart bestimmt, dass jeweils in nur einem von 100 Fällen eine fehlerhafte Validierung durch einen Validator erfolgt, so kann eine mit positivem Ergebnis validierte Position des Fahrzeugs in nur einem von 100 * 100 * 100 = 1 000 000 Fällen dennoch falsch sein. Für diese Bestimmung wurde angenommen, dass die Validatoren voneinander unabhängig sind. Insgesamt kann die Wahrscheinlichkeit für eine unbemerkte Fehlbestimmung der Fahrzeugposition so unwahrscheinlich gemacht werden, dass die Position mit einer Sicherheit bestimmt werden kann, die einer geforderten Gebrauchssicherheit genügt.With such a validation concept, the determined position of the vehicle can, in principle, be arbitrarily safely within a predetermined error range. If the position of the vehicle is validated on the basis of three validators, and the probabilities of an incorrect validation by the individual validators are determined in such a way that only one in 100 cases is incorrectly validated by a validator, then a validated with a positive result can be validated The position of the vehicle can still be wrong in only one out of 100 * 100 * 100 = 1,000,000 cases. For this determination it was assumed that the validators are independent of each other. Overall, the probability of an unnoticed erroneous determination of the vehicle position can be made so improbable that the position can be determined with a degree of certainty that satisfies a required safety in use.

Entsprechend dem Vorstehenden ist es prinzipiell wünschenswert, dass die einzelnen Validatoren so selten wie möglich scheitern. Scheitern kann in diesem Zusammenhang insbesondere bedeuten, dass ein Validator eine Positionsschätzung bestätigt, die eigentlich falsch ist. So könnte es z.B. zu einer sicherheitskritischen Situation führen, wenn beispielsweise ein LiDAR-basierter Validator, ggf. zusammen mit weiteren Validatoren, fälschlicherweise zu dem Ergebnis kommt, dass eine Positionsschätzung korrekt ist.According to the above, it is in principle desirable that the individual validators fail as rarely as possible. In this context, failure can mean in particular that a validator confirms a position estimate that is actually incorrect. For example, a safety-critical situation could result if, for example, a LiDAR-based validator, possibly together with other validators, incorrectly comes to the conclusion that a position estimate is correct.

Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass erste Informationen, die von dem ersten Sensor bereitgestellt werden, in Abhängigkeit von zweiten Informationen, die von dem zweiten Sensor bereitgestellt werden, zum Validieren der geschätzten Position verwendet werden (oder nicht).According to the invention it is therefore provided that first information provided by the first sensor is used (or not) depending on second information provided by the second sensor for validating the estimated position.

Die Formulierung, dass das Verwenden der ersten Informationen beim Validieren in Abhängigkeit von den zweiten Informationen erfolgt, ist dabei in der Weise zu verstehen, dass davon insbesondere auch die Möglichkeit umfasst ist, dass die ersten Informationen (je nach den vorliegenden zweiten Informationen) nicht beim Validieren verwendet werden.The formulation that the first information is used during validation depending on the second information is in to be understood in such a way that this also includes in particular the possibility that the first information (depending on the second information available) is not used in the validation.

Die zweiten Informationen können dabei gemäß einer bevorzugten Ausführungsform insbesondere auf eine Zuverlässigkeit eines Validierens der geschätzten Position anhand der ersten Informationen hinweisen.According to a preferred embodiment, the second information can indicate in particular the reliability of validating the estimated position using the first information.

Hierbei geht die Erfindung von dem Gedanken aus, dass es beispielsweise in bestimmten Situationen möglich ist, mittels der zweiten Informationen von dem zweiten Sensor (z.B. einer Kamera) vorherzusagen, dass ein Validator, der auf der Grundlage der ersten Informationen von dem ersten Sensor (z.B. ein LiDAR-Sensor) arbeitet, wahrscheinlich scheitern wird.The invention is based on the idea that it is possible in certain situations, for example, to use the second information from the second sensor (e.g. a camera) to predict that a validator, which is based on the first information from the first sensor (e.g a LiDAR sensor) will probably fail.

Eine solche Vorhersage kann z.B. im Rahmen einer Softwarekomponente implementiert sein, die auch als „Prädiktor“ (Englisch: predictor) bezeichnet werden kann. Wenn der Prädiktor ein solches Scheitern vorhersagt, kann z.B. eine Bestätigung der geschätzten Fahrzeugposition durch den LiDAR-basierten Validator als weniger zuverlässig gelten. Es kann in diesem Fall sinnvoll sein, die ersten Informationen (d.h. die LiDAR-Daten) gar nicht erst zur Validierung der geschätzten Position heranzuziehen.Such a prediction can be implemented, for example, as part of a software component that can also be referred to as a "predictor". If the predictor predicts such a failure, e.g. a confirmation of the estimated vehicle position by the LiDAR-based validator can be considered less reliable. In this case, it can make sense not to use the first information (i.e. the LiDAR data) to validate the estimated position at all.

Gemäß einer Ausführungsform beruht eine Vorhersage hinsichtlich der zu erwartenden Zuverlässigkeit eines LiDAR-basierten Validators auf Kameradaten, d.h. der erste Sensor ist in diesem Fall ein LiDAR-Sensor und der zweite Sensor ist eine (optische) Kamera.According to one embodiment, a prediction regarding the expected reliability of a LiDAR-based validator is based on camera data, i.e. the first sensor in this case is a LiDAR sensor and the second sensor is an (optical) camera.

Eine Prädiktion eines Scheiterns des LiDAR-basierten Validators kann dabei z.B. wie folgt ablaufen: Beispielsweise können mittels der Kamera im Fahrzeugumfeld bestimmte Pflanzenarten erkannt werden, die ihr Erscheinungsbild (Form, Farbe) im Laufe der Zeit stark verändern können. Dies kann z.B. Laubbäume betreffen, die entsprechend den Jahreszeiten ihr Erscheinungsbild stark ändern. In einem solchen Fall kann der kamerabasierte Prädiktor bestimmen, dass der LiDAR-basierte Validator wahrscheinlich scheitern wird, da er eine erwartete Landmarke in Form eines Laubaumes nicht erkennen wird. Es ist auch denkbar, dass mittels der Kamera erkannt wird, dass ein Busch am Straßenrand zurückgeschnitten worden ist und demzufolge seine Form verändert hat, sodass der LiDAR-basierte Validator wahrscheinlich Probleme haben wird, den Busch als Landmarke zu erkennen. Alternativ oder zusätzlich kann mittels der Kamera z.B. ein Lkw erkannt werden, der neben der Autobahn parkt, mit der Folge, dass der LiDAR-basierte Validator fälschlicherweise von einer Leitplanke ausgehen könnte.A prediction of a failure of the LiDAR-based validator can, for example, proceed as follows: For example, the camera can be used to recognize certain types of plants in the vehicle environment, which can change their appearance (shape, color) significantly over time. This can affect deciduous trees, for example, which change their appearance significantly with the seasons. In such a case, the camera-based predictor can determine that the LiDAR-based validator is likely to fail because it will not detect an expected landmark in the shape of a leafy tree. It is also conceivable that the camera will detect that a roadside bush has been cut back and consequently changed shape, so the LiDAR-based validator will likely have trouble recognizing the bush as a landmark. Alternatively or additionally, the camera can be used, for example, to detect a truck parked next to the freeway, with the result that the LiDAR-based validator could incorrectly assume a crash barrier.

Derartige Aspekte, die durch den Prädiktor erkannt und ausgewertet werden können, müssen gemäß einigen vorteilhaften Ausführungsformen nicht unbedingt im Vorhinein bekannt und z.B. in einem Datenspeicher im Sinne einer expliziten Auflistung hinterlegt sein. Vielmehr können sie auch durch einen datenbasierten Ansatz mittels maschinellem Lernen ermittelt werden. So muss einem Entwickler, der eine erfindungsgemäße Vorrichtung konfiguriert, nicht bewusst sein, dass z.B. junge Laubbäume für den LiDAR-basierten Validator ein Problem darstellen können, alte Nadelbäume hingegen u.U. nicht.According to some advantageous embodiments, such aspects that can be recognized and evaluated by the predictor do not necessarily have to be known in advance and, for example, stored in a data memory in the sense of an explicit listing. Rather, they can also be determined using a data-based approach using machine learning. Thus, a developer who configures a device according to the invention does not have to be aware that, for example, young deciduous trees can pose a problem for the LiDAR-based validator, while old conifers may not.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Art und/oder die Anzahl der übrigen Quellen (d.h. der Quellen außer dem ersten Sensor), deren Informationen zum Validieren verwendet werden, in Abhängigkeit von den zweiten Informationen festgelegt. Beispielsweise kann im Falle eines prädizierten Scheiterns eines LiDAR-basierten Validators an Stelle des LiDAR-basierten Validators ein anderer Validator herangezogen werden. Es ist auch denkbar, dass in diesem Fall ein insgesamt größerer Satz von Validatoren erforderlich ist, um eine Positionsschätzung dennoch als sicher zu betrachten.In an advantageous embodiment, the type and/or the number of the remaining sources (i.e. the sources other than the first sensor) whose information is used for validation are determined depending on the second information. For example, in the event of a predicted failure of a LiDAR-based validator, another validator can be used instead of the LiDAR-based validator. It is also conceivable that in this case a larger set of validators is required overall in order to nevertheless consider a position estimate to be secure.

Der LiDAR-basierte Validator und der kamerabasierte Prädiktor können zusammen konzeptionell auch als ein einziger robusterer Validator betrachtet werden.The LiDAR-based validator and the camera-based predictor together can also be considered conceptually as a single more robust validator.

Es sollte beachtet werden, dass der Validator, der mit den ersten Informationen arbeitet (z.B. der LiDAR-Validator), vorzugsweise für die Validierung an sich zunächst nur die ersten Informationen verwendet, da er möglichst unabhängig von den weiteren Validatoren sein soll. Eine erfindungsgemäße Idee ist es aber nun gerade, gezielt einen bestimmten Querbezug zwischen den an sich möglichst separierten Validatoren, die auf zwei unabhängigen Sensoren beruhen, einzuführen - nämlich in der Weise, dass die erste Informationen (von dem ersten Sensor) in Abhängigkeit von zweiten Informationen (von dem zweiten Sensor, z.B. eine Kamera) bei der Validierung herangezogen werden.It should be noted that the validator that works with the first information (e.g. the LiDAR validator) preferably only uses the first information for the validation itself, since it should be as independent as possible from the other validators. An idea according to the invention, however, is precisely to introduce a specific cross-reference between the validators, which are as separate as possible and are based on two independent sensors - namely in such a way that the first information (from the first sensor) depends on the second information (from the second sensor, eg a camera) are used in the validation.

Im Einklang mit den vorstehend beschriebenen Beispielen umfasst der Verfahren gemäß einer Ausführungsform die folgenden Schritte: Bestimmen, in Abhängigkeit von den zweiten Informationen, ob ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Informationen möglich ist; Validieren der geschätzten Position unter Verwendung der ersten Informationen, falls das Bestimmen ergibt, dass ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Information möglich ist; Validieren der geschätzten Position ohne Verwendung der ersten Informationen, falls das Bestimmen ergibt, dass ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Information nicht möglich ist.In accordance with the examples described above, the method according to an embodiment comprises the following steps: determining, depending on the second information, whether the estimated position can be validated with sufficient reliability based on the first information; validating the estimated position using the first information if the determining indicates that a sufficiently reliable the estimated position can be casually validated based on the first information; Validating the estimated position without using the first information if the determination reveals that a sufficiently reliable validation of the estimated position based on the first information is not possible.

Dabei kann das Bestimmen, in Abhängigkeit von den zweiten Informationen, ob ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Informationen möglich ist, auch ein z.B. wahrscheinlichkeitsbasiertes Schätzen sein, d.h. das Bestimmen muss nicht in jedem Fall ein zutreffendes Ergebnis liefern.Depending on the second information, the determination of whether a sufficiently reliable validation of the estimated position is possible using the first information can also be a probability-based estimate, for example, i.e. the determination does not have to deliver an accurate result in every case.

Dabei kann optional ferner der folgende Schritt vorgesehen sein: Falls das Bestimmen ergibt, dass ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Information nicht möglich ist, Validieren der geschätzten Position unter Verwendung von Informationen wenigstens eines oder mehrerer zusätzlicher Quellen (außer dem ersten Sensor) aus der Gesamtheit von Quellen.The following step can optionally also be provided: If the determination shows that a sufficiently reliable validation of the estimated position based on the first information is not possible, validating the estimated position using information from at least one or more additional sources (apart from the first sensor ) from the totality of sources.

Beispielsweise kann so insgesamt eine gewünschte Genauigkeit erreicht werden, die z.B. von einer Anzahl der verwendeten statistisch unabhängigen Quellen abhängen kann.For example, a desired level of accuracy can be achieved in this way, which can depend, for example, on a number of statistically independent sources used.

Das Bestimmen der Position des Fahrzeugs kann z.B. wenigstens teilweise mittels maschinellem Lernen ausgeführt werden. Beispielsweise kann das Schätzen der Position und/oder das Validieren der Position mittels eines künstlichen neuronalen Netzwerks oder eines anderen maschinell lernfähigen Systems erfolgen. Obwohl die Positionsbestimmung in diesem Fall nicht unbedingt formal validiert werden kann, kann die Erfindung eine Absicherung gegen Fehlbestimmung ermöglichen, welche den Einsatz des maschinellen Lernens auch in einem sicherheitsrelevanten Umfeld ermöglicht.For example, determining the position of the vehicle may be performed at least in part using machine learning. For example, the position can be estimated and/or the position validated using an artificial neural network or another machine-learning-capable system. Although the position determination cannot necessarily be formally validated in this case, the invention can enable protection against erroneous determination, which also enables machine learning to be used in a safety-relevant environment.

Insbesondere können Verfahren des maschinellen Lernens verwendet werden, um in Abhängigkeit von den zweiten Informationen, zu bestimmen, ob ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Informationen möglich ist. Alternativ können aber auch klassische Methoden, die ohne maschinelles Lernen auskommen, implementiert werden.In particular, machine learning methods can be used to determine, depending on the second information, whether the estimated position can be validated sufficiently reliably using the first information. Alternatively, classic methods that do not require machine learning can also be implemented.

Wenn maschinelles Lernen verwendet wird, ist für eine gute Absicherung eine ausreichende Datenbasis und eine geeignete „Ground Truth“ erforderlich. Als Datensatz können z.B. die Daten von Testfahrten mit Millionen von Kilometern benutzt werden. Diese Daten können z.B. absichtlich mit gefälschten Positionsschätzungen verknüpft werden, die der LiDAR-basierte Validator zurückweisen muss, sowie mit (z.B. von einem Referenz-DGPS-Sensor empfangenen) Ground-Truth-Positionen, die der Validator als richtig bestätigen muss. Bestätigt der LiDAR-basierte Validator fälschlicherweise eine gefälschte Positionsschätzung für eine Datenstichprobe, so gilt der Validator als fehlerhaft. In diesem Fall muss der Prädiktor vorhersagen, dass der Validator fehlschlägt.If machine learning is used, a sufficient database and suitable ground truth are required for good validation. For example, the data from test drives covering millions of kilometers can be used as a data set. This data can e.g. be intentionally linked to fake position estimates that the LiDAR-based validator has to reject, as well as to ground truth positions (e.g. received from a reference DGPS sensor) that the validator has to confirm as correct. If the LiDAR-based validator incorrectly confirms a falsified position estimate for a data sample, the validator is considered faulty. In this case, the predictor must predict that the validator will fail.

Das Verfahren kann weiter verbessert werden, indem eine Pose des Fahrzeugs bestimmt, d.h. in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Weise geschätzt und validiert, wird. Eine Pose umfasst zusätzlich zu der Position des Fahrzeugs eine Ausrichtung des Fahrzeugs (z.B. eine Ausrichtung relativ zu einer oder mehreren Fahrspurbegrenzungen). Die Position kann dabei beispielsweise in kartesischen Koordinaten entlang eines Rechtssystems zweier oder dreier Achsen angegeben werden und die Ausrichtung als Drehwinkel um diese Achsen.The method can be further improved by determining a pose of the vehicle, i.e. estimating and validating it in the manner proposed by the invention. A pose includes an orientation of the vehicle (e.g., orientation relative to one or more lane boundaries) in addition to the position of the vehicle. The position can be specified, for example, in Cartesian coordinates along a right-hand system of two or three axes, and the orientation as an angle of rotation around these axes.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Fahrzeugs: Einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor; und eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die folgenden Schritte auszuführen: Schätzen der Position des Fahrzeugs; und Validieren der geschätzten Position anhand von Informationen, die von mehreren Quellen aus einer Gesamtheit von Quellen bereitgestellt werden, wobei die Gesamtheit von Quellen den ersten Sensor und den zweiten Sensor umfasst, und wobei erste Informationen, die von dem ersten Sensor bereitgestellt werden, in Abhängigkeit von zweiten Informationen, die von dem zweiten Sensor bereitgestellt werden, zum Validieren der geschätzten Position verwendet werden.According to a second aspect of the invention, an apparatus for determining a position of a vehicle comprises: a first sensor and a second sensor; and a processing device arranged to carry out the following steps: estimating the position of the vehicle; and validating the estimated position based on information provided by multiple sources from a pool of sources, the pool of sources including the first sensor and the second sensor, and wherein first information provided by the first sensor is dependent of second information provided by the second sensor to validate the estimated position.

Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein hierin beschriebenes 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.The processing device can be set up to carry out a method described herein in whole or in part. For this purpose, the processing device can comprise a programmable microcomputer or microcontroller and the method can be present in the form of a computer program product with program code means. The computer program product can also be stored on a computer-readable data carrier. Features or advantages of the method can be transferred to the device or vice versa.

Es können auch unterschiedliche Verarbeitungseinrichtungen verwendet werden, etwa eine dedizierte Verarbeitungseinrichtung zum Schätzen der Position und eine weitere Verarbeitungseinrichtung zum Validieren der Position.Different processors may also be used, such as a dedicated processor to estimate the position and another processor to validate the position.

Im Allgemeinen sind der erste Sensor und der zweite Sensor sowie optional eine oder mehrere weitere Quellen aus der Gesamtheit der Quellen dazu eingerichtet, Informationen bezüglich des Umfelds des Fahrzeugs zu erheben und bereitzustellen. Die genannten Sensoren und ggf. eine oder mehrere weitere Quellen können insbesondere eine Kamera, eine Tiefenkamera, einen Radarsensor, einen LiDAR-Sensor, einen Empfänger eines satellitengestützten Navigationssystems oder einen ähnlichen Sensor umfassen. Ein derartiger Sensor arbeitet bevorzugt berührungslos, beispielsweise mittels Detektion von elektromagnetischen Wellen oder Ultraschallwellen, und kann bildgebend sein.In general, the first sensor and the second sensor and optionally one or more other sources set up from the totality of sources to collect and provide information about the environment of the vehicle. The sensors mentioned and possibly one or more other sources can in particular include a camera, a depth camera, a radar sensor, a LiDAR sensor, a receiver of a satellite-based navigation system or a similar sensor. Such a sensor preferably works without contact, for example by means of detection of electromagnetic waves or ultrasonic waves, and can be imaging.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Sensor ein LiDAR-Sensor.In a preferred embodiment, the first sensor is a LiDAR sensor.

Der zweite Sensor ist bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Kamera, insbesondere eine optische Kamera.In a preferred embodiment, the second sensor is a camera, in particular an optical camera.

Beispielsweise können der erste Sensor und/oder der zweite Sensor und/oder eine oder mehrere weitere Quellen aus der Gesamtheit von Quellen Informationen über eine (z.B. optisch oder mittels LiDAR) erkannte Fahrspurbegrenzung, einen (z.B. optisch oder mittels LiDAR) erkannten Orientierungspunkt oder ein (z.B. optisch oder mittels LiDAR erkanntes) Objekt bereitstellen.For example, the first sensor and/or the second sensor and/or one or more other sources from the totality of sources can provide information about a lane boundary detected (e.g. optically or using LiDAR), an orientation point detected (e.g. optically or using LiDAR) or a ( For example, provide an object recognized optically or by means of LiDAR.

Entsprechend dem Vorstehenden kann beispielsweise eine Kamera und/oder ein LiDAR-Sensor zur Abtastung eines Umfelds des Fahrzeugs vorgesehen sein. In einem von der Kamera und/oder von dem LiDAR-Sensor bereitgestellten Bild kann z.B. eine Fahrspurbegrenzung und/oder ein Orientierungspunkt und/oder ein Objekt im Fahrzeugumfeld erkannt werden.In accordance with the above, a camera and/or a LiDAR sensor can be provided for scanning an area surrounding the vehicle, for example. In an image provided by the camera and/or by the LiDAR sensor, a lane boundary and/or an orientation point and/or an object in the vehicle environment can be detected, for example.

Gemäß einer Ausführungsform stellt eine der Quellen Informationen auf der Basis von empfangenen Signalen eines satellitengestützten Navigationssystems bereit. Beispielsweise kann die Vorrichtung eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen von Signalen eines satellitengestützten Navigationssystems umfassen, wobei das Schätzen und/oder das Validieren der Position unter Verwendung der empfangenen Signale erfolgt.According to one embodiment, one of the sources provides information based on received signals from a satellite-based navigation system. For example, the device can include a receiving device for receiving signals from a satellite-supported navigation system, with the estimation and/or validation of the position taking place using the received signals.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung einen Kartenspeicher zur Bereitstellung von Kartendaten, wobei das Schätzen und/oder das Validieren der Position unter Verwendung der Kartendaten erfolgt. Die Kartendaten können insbesondere eine Position oder Ausrichtung eines Objekts, eines Orientierungspunkts (auch Landmarke genannt) und/oder einer Fahrstraße umfassen, auf der das Fahrzeug fahren kann.The device preferably includes a map memory for providing map data, with the estimation and/or the validation of the position taking place using the map data. The map data can in particular include a position or orientation of an object, a point of orientation (also called a landmark) and/or a route on which the vehicle can drive.

Die Kartendaten können dabei z.B. wenigstens teilweise auf sensorisch erfassten Daten beruhen, welche bei einer oder mehreren Erkundungsfahrten eines Erkundungsfahrzeugs aufgezeichnet wurden. Eine dabei eingesetzte Umfeldsensorik kann beispielsweise einen Empfänger eines globalen Satellitennavigationssystems (z.B. GPS oder DGPS), eine oder mehrere optische Kameras, einen oder mehrere RADAR-Sensoren und/oder einen oder mehrere LiDAR-Sensoren umfassen.The map data can be based, for example, at least in part on data recorded by sensors during one or more reconnaissance trips by a reconnaissance vehicle. An environment sensor system used here can include, for example, a receiver of a global satellite navigation system (e.g. GPS or DGPS), one or more optical cameras, one or more RADAR sensors and/or one or more LiDAR sensors.

Dementsprechend kann eine in dem Kartenspeicher gespeicherte digitale Karte mehrere Schichten enthalten, wobei z.B. eine Schicht auf Daten eines globalen Satellitennavigationssystems beruht, eine weitere Schicht auf optischen Kameradaten beruht und eine weitere Schicht auf LiDAR-Daten beruht. Die verschiedenen Schichten können Features enthalten, die mittels der jeweiligen Sensorik erkannt werden können.Accordingly, a digital map stored in the map memory may contain multiple layers, e.g., where one layer is based on data from a global navigation satellite system, another layer is based on optical camera data, and another layer is based on LiDAR data. The different layers can contain features that can be recognized by the respective sensors.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Odometer zur Bereitstellung von Odometriedaten, wobei das Schätzen und/oder das Validieren der Position unter Verwendung der Odometriedaten erfolgt. Die Odometriedaten können z.B. eine erfolgte Bewegung bezüglich eines früher eingenommenen Punkts ausdrücken und beispielsweise auf der Basis von Signalen bestimmt werden, die von Drehratensensoren an Rädern des Fahrzeugs bereitgestellt werden.According to one embodiment, the device comprises an odometer for providing odometry data, with the estimation and/or the validation of the position taking place using the odometry data. The odometry data can, for example, express a movement that has taken place in relation to a previously occupied point and can be determined, for example, on the basis of signals which are provided by yaw rate sensors on the vehicle's wheels.

Nach einem weiteren Aspekt umfasst ein Fahrzeug eine hierin beschriebene Vorrichtung. Das Fahrzeug umfasst bevorzugt einen Antriebsmotor und ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein straßengebundenes Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug kann in Längsrichtung zum Beispiel durch Beeinflussen des Antriebsmotors oder einer Bremseinrichtung gesteuert werden.According to another aspect, a vehicle includes a device as described herein. The vehicle preferably includes a drive motor and is a motor vehicle, in particular a road-bound motor vehicle. The motor vehicle can be controlled in the longitudinal direction, for example by influencing the drive motor or a braking device.

Bevorzugt ist das Fahrzeug zum wenigstens teilweise automatisierten Fahren, bis hin zum hochautomatisierten oder sogar autonomen Fahren eingerichtet.The vehicle is preferably set up for at least partially automated driving, up to highly automated or even autonomous driving.

Beispielsweise kann eine Fahrfunktion des Fahrzeugs in Abhängigkeit der bestimmten Position gesteuert werden. Die Fahrfunktion kann insbesondere eine Längs- und/oder Quersteuerung des Fahrzeugs bewirken, etwa in Form eines Geschwindigkeitsassistenten oder eines Spurhalteassistenten. Die bestimmte Position kann dabei ein sicherheitsrelevanter Parameter des Fahrzeugs sein und sich z.B. in Längs- und/oder Querrichtung des Fahrzeugs bemessen.For example, a driving function of the vehicle can be controlled depending on the determined position. In particular, the driving function can bring about a longitudinal and/or lateral control of the vehicle, for example in the form of a speed assistant or a lane departure warning system. The determined position can be a safety-relevant parameter of the vehicle and can be measured, for example, in the longitudinal and/or transverse direction of the vehicle.

Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen den in der Beschreibung oder in den Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt.The above statements on the method according to the invention according to the first aspect of the invention also apply in a corresponding manner to the device according to the invention according to the second aspect of the invention. At this point and advantageous exemplary embodiments of the device according to the invention that are not explicitly described in the patent claims correspond to the advantageous exemplary embodiments of the method according to the invention described in the description or in the patent claims, and vice versa.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:

  • 1A-C jeweils schematisch und beispielhaft ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Position des Fahrzeugs; und
  • 2A-B jeweils ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs.
The invention is described below on the basis of exemplary embodiments with the aid of the accompanying drawings. In these show:
  • 1A-C in each case, schematically and by way of example, a vehicle with a device for determining a position of the vehicle; and
  • 2A-B each shows a schematic flow chart of a method for determining a position of a vehicle.

Die 1A-C veranschaulichen schematisch (d.h. insbesondere nicht notwendigerweise maßstabsgetreu) einige Beispielszenarien, in welchen eine Position eines Kraftfahrzeugs 105 anhand unterschiedlicher Landmarken 3, 4, 5 bestimmt wird.the 1A-C illustrate schematically (ie in particular not necessarily true to scale) some example scenarios in which a position of a motor vehicle 105 is determined using different landmarks 3, 4, 5.

Im Folgenden wird die Erfindung exemplarisch anhand dieser Beispielszenarien erläutert, wobei sogleich auch auf die 2A und 2B Bezug genommen wird, die schematische Ablaufdiagramme von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen.In the following, the invention is explained by way of example using these example scenarios, with reference also being made immediately to the 2A and 2 B Reference is made which show schematic flowcharts of embodiments of a method according to the invention.

Das Fahrzeug 105 ist mit einer Vorrichtung 110 zur Bestimmung einer Position eines Fahrzeugs 105 ausgestattet. Mit anderen Worten ist in den 1A-C also jeweils ein System 100 dargestellt, welches das Fahrzeug 105 und die Vorrichtung 110 umfasst.The vehicle 105 is equipped with a device 110 for determining a position of a vehicle 105 . In other words is in the 1A-C So in each case a system 100 is shown, which comprises the vehicle 105 and the device 110 .

Die Vorrichtung 110 umfasst mehrere Quellen 115 zur Bereitstellung von Informationen, wobei unter den Quellen insbesondere ein erster Sensor 1151 sowie ein zweiter Sensor 1152 ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste Sensor 1151 ein LiDAR-Sensor, und der zweite Sensor 1152 ist eine Kamera.The device 110 comprises a plurality of sources 115 for providing information, with a first sensor 1151 and a second sensor 1152 being among the sources in particular. In the present embodiment, the first sensor 1151 is a LiDAR sensor and the second sensor 1152 is a camera.

Neben den in den 1A-C ausdrücklich dargestellten Quellen 115 können zusätzlich auch eine oder mehrere weitere Quellen vorgesehen sein, die insgesamt eine Gesamtheit von Informationsquellen bilden, die für die Bestimmung der Position des Fahrzeugs 105 zur Verfügung stehen. So können z.B. eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen von Signalen eines satellitengestützten Navigationssystems (z.B. DGPS) und/oder ein Odometer zur Bereitstellung von Odometriedaten als weitere Quellen der Gesamtheit von Quellen 115 vorgesehen sein. Ferner können z.B. ein oder mehrere RADAR-Sensoren als weitere Quelle(n) bereitgestellt sein.Next to the in the 1A-C Sources 115 that are explicitly illustrated can also be provided in addition to one or more other sources, which together form a total of information sources that are available for determining the position of vehicle 105 . For example, a receiving device for receiving signals from a satellite-based navigation system (eg DGPS) and/or an odometer for providing odometry data can be provided as further sources of the totality of sources 115 . Furthermore, for example, one or more RADAR sensors can be provided as additional source(s).

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 110 ferner einen Kartenspeicher 125 zur Bereitstellung von Kartendaten, welcher ebenfalls als eine Informationsquelle, die Teil der Gesamtheit von Quellen 115 ist, angesehen werden kann. In the present exemplary embodiment, the device 110 further comprises a map memory 125 for providing map data, which can also be viewed as an information source that is part of the set of sources 115 .

Im Allgemeinen sind der erste Sensor 1151 und der zweite Sensor 1152 sowie optional eine oder mehrere weitere Quellen aus der Gesamtheit der Quellen 115 dazu eingerichtet, Informationen bezüglich des Umfelds des Fahrzeugs 105 zu erheben und bereitzustellen. Beispielsweise können der erste Sensor 1151 und/oder der zweite Sensor 1152 und/oder eine oder mehrere weitere Quellen 115 aus der Gesamtheit von Quellen Informationen über eine erkannte Fahrspurbegrenzung, einen Orientierungspunkt 3, 4, 5 und/oder ein erkanntes Objekt 3, 4, 5 bereitstellen.In general, the first sensor 1151 and the second sensor 1152 and optionally one or more other sources from all of the sources 115 are set up to collect and provide information relating to the environment of the vehicle 105 . For example, the first sensor 1151 and/or the second sensor 1152 and/or one or more further sources 115 from the totality of sources can receive information about a recognized lane boundary, a landmark 3, 4, 5 and/or a recognized object 3, 4, 5 deploy.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kamera 1152 und der LiDAR-Sensor 1151 zur Erfassung bzw. Abtastung des Umfelds des Fahrzeugs 105 ausgebildet. In einem von der Kamera 1152 und/oder von dem LiDAR-Sensor 1151 bereitgestellten Bild können z.B. eine oder mehrere Fahrspurbegrenzungen und/oder ein Orientierungspunkt in Form eine Gebäudes 3 (vgl. 1A), eines Baums 4 (vgl. 1B) erkannt werden.In the present exemplary embodiment, the camera 1152 and the LiDAR sensor 1151 are designed to capture or scan the surroundings of the vehicle 105 . One or more lane boundaries and/or an orientation point in the form of a building 3 (cf. 1A) , of a tree 4 (cf. 1B) be recognized.

Weiterhin umfasst die Vorrichtung 110 eine Verarbeitungseinrichtung 120, die dazu eingerichtet ist, die folgenden in 2A schematisch dargestellten Schritte auszuführen: Schätzen 210 einer Position des Fahrzeugs 105; und Validieren 220 der geschätzten Position anhand von Informationen, die von mehreren Quellen aus der Gesamtheit von Quellen 115 bereitgestellt werden.Furthermore, the device 110 comprises a processing device 120, which is set up to perform the following in 2A carry out the steps shown schematically: estimating 210 a position of the vehicle 105; and validating 220 the estimated position against information provided by multiple sources in the set of sources 115 .

Das Schätzen 210 und/oder das Validieren 220 der Position des Fahrzeugs kann z.B. unter Verwendung empfangener Signale eines satellitengestützten Navigationssystems und/oder unter Verwendung von Odometriedaten und/oder unter Verwendung von Kartendaten aus dem Kartenspeicher 125 erfolgen.Estimating 210 and/or validating 220 the position of the vehicle can be done, for example, using received signals from a satellite-based navigation system and/or using odometry data and/or using map data from the map memory 125 .

Das Validieren 220 der geschätzten Position kann z.B. mittels mehrerer statistisch unabhängiger Validatoren erfolgen, welche bestimmte sensorisch erfasste Landmarken zu der geschätzten Position in Bezug setzen.The validation 220 of the estimated position can be done, for example, by means of a number of statistically independent validators, which relate certain landmarks detected by sensors to the estimated position.

Beispielsweise kann in der in 1A dargestellten Situation die Positionsschätzung 210 zutreffend ergeben, dass das Fahrzeug 105 wie eingezeichnet sich auf der rechten Fahrspur befindet. Diese Schätzung kann sodann z.B. mittels eines LiDAR-basierten Validators, der Daten von dem LiDAR-Sensor 1151 verwendet, und mittels eines kamerabasierten Validators, der Daten von der Kamera 1152 verwendet, bestätigt werden. Dies kann auf z.B. auf der Basis eines erfolgreichen Erkennens des (in der Karte und/oder in anderen, sensorspezifischen Referenzdaten enthaltenen) Gebäudes 3 sowohl mittels des LiDAR-Sensors 1151 als auch mittels der Kamera 1152 erfolgen.For example, in the in 1A illustrated situation, the position estimate 210 correctly result in that the vehicle 105 as turned on stands out on the right lane. This estimate may then be validated using, for example, a LiDAR-based validator using data from the LiDAR sensor 1151 and a camera-based validator using data from the camera 1152 . This can be done, for example, on the basis of a successful detection of the building 3 (contained in the map and/or in other sensor-specific reference data) both by means of the LiDAR sensor 1151 and by means of the camera 1152 .

Es wird nun vorgeschlagen, dass erste Informationen, die von dem ersten Sensor 1151 (LiDAR) bereitgestellt werden, in Abhängigkeit von zweiten Informationen, die von dem zweiten Sensor 1152 (Kamera) bereitgestellt werden, zum Validieren 220 der geschätzten Position verwendet werden. Dabei weisen die zweiten Informationen vorzugsweise auf eine Zuverlässigkeit eines Validierens der geschätzten Position anhand der ersten Informationen hin.It is now proposed that first information provided by the first sensor 1151 (LiDAR) is used to validate 220 the estimated position depending on second information provided by the second sensor 1152 (camera). In this case, the second information preferably indicates the reliability of validating the estimated position using the first information.

Mit Bezug auf das vorliegende Ausführungsbeispiel ist es auf diese Weise z.B. möglich, in bestimmten Situationen mittels der zweiten, von der Kamera 1152 bereitgestellten Informationen vorherzusagen, dass ein Validator, der auf der Grundlage der ersten, von dem von dem LiDAR-Sensor 1151 bereitgestellten Informationen arbeitet, wahrscheinlich scheitern wird.In this way, with reference to the present exemplary embodiment, it is possible, for example, to use the second information provided by the camera 1152 to predict in certain situations that a validator, based on the first information provided by the LiDAR sensor 1151 works, will probably fail.

Eine solche Vorhersage kann z.B. im Rahmen einer von der Verarbeitungseinrichtung 120 ausführbaren Softwarekomponente implementiert sein, die auch als „Prädiktor“ (Englisch: predictor) bezeichnet werden kann. Wenn der Prädiktor ein solches Scheitern vorhersagt, kann z.B. eine Bestätigung der geschätzten Fahrzeugposition durch den LIDAR-basierten Validator als weniger zuverlässig gelten. Es kann in diesem Fall sinnvoll sein, die ersten Informationen (d.h. die LiDAR-Daten) gar nicht erst zur Validierung der geschätzten Position heranzuziehen.Such a prediction can be implemented, for example, as part of a software component that can be executed by the processing device 120, which can also be referred to as a “predictor”. If the predictor predicts such a failure, e.g. a confirmation of the estimated vehicle position by the LIDAR-based validator can be considered less reliable. In this case, it can make sense not to use the first information (i.e. the LiDAR data) to validate the estimated position at all.

Eine Prädiktion eines Scheiterns des LiDAR-basierten Validators soll nun exemplarisch anhand der in den 1B-C gezeigten Beispielsituationen verdeutlicht werden.A prediction of a failure of the LiDAR-based validator should now be carried out as an example based on the 1B-C illustrated example situations.

Mittels der Kamera 1152 können z.B. im Fahrzeugumfeld bestimmte Pflanzenarten erkannt werden, die ihr Erscheinungsbild (Form, Farbe) im Laufe der Zeit stark verändern. Dies kann z.B., wie in 1B dargestellt, Laubbäume 4 betreffen, welche ihr Erscheinungsbild entsprechend den Jahreszeiten stark ändern können.The camera 1152 can be used, for example, to identify specific types of plants in the area surrounding the vehicle, which change their appearance (shape, color) significantly over time. This can e.g. as in 1B shown, concern deciduous trees 4, which can change their appearance greatly according to the seasons.

Es kann z.B. sein, dass der LiDAR-Sensor 1151 bestimmte Aspekte eines Laubbaumes 4 nicht oder nur eingeschränkt erkennen kann. Dies betrifft insbesondere die Farben des Laubbaumes 4. Eine kamerabasierte Detektion kann insoweit bestimmte Schwächen des LiDAR-Sensors 1151 ausgleichen. Mittels der Kamera 1152 können nämlich Aspekte wie z.B. die Farben oder auch das Alter des Laubbaumes 4 besser erkannt werden bzw. kann ein Laubbaum 4 überhaupt als ein solcher erkannt werden. Wie weiter oben bereits erwähnt, kann z.B. maschinelles Lernen eingesetzt werden, sodass diese konkreten Aspekte bei der Entwicklung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 nicht im Vorhinein festgelegt werden müssen.For example, the LiDAR sensor 1151 may not be able to detect certain aspects of a deciduous tree 4, or only to a limited extent. This relates in particular to the colors of the deciduous tree 4. In this respect, camera-based detection can compensate for certain weaknesses of the LiDAR sensor 1151. Aspects such as the colors or also the age of the deciduous tree 4 can be better recognized by means of the camera 1152 or a deciduous tree 4 can be recognized as such at all. As already mentioned above, machine learning can be used, for example, so that these specific aspects do not have to be determined in advance when developing a device 110 according to the invention.

In einem solchen Fall kann der kamerabasierte Prädiktor z.B. bestimmen, dass der LiDAR-basierte Validator wahrscheinlich scheitern wird, da er eine erwartete Landmarke in Form eines Laubaumes 4 nicht zuverlässig erkennen und bei der Validierung 220 berücksichtigen wird. Dabei ist es z.B. auch denkbar, dass mittels der Kamera 1152 erkannt wird, dass ein Busch am Straßenrand zurückgeschnitten und demzufolge seine Form verändert hat, sodass der LiDAR-basierte Validator wahrscheinlich Probleme haben wird, den Busch als Landmarke zu erkennenIn such a case, the camera-based predictor can determine, for example, that the LiDAR-based validator will probably fail because it will not reliably detect an expected landmark in the form of a leafy tree 4 and will not take it into account in the validation 220 . It is also conceivable, for example, for the camera 1152 to recognize that a roadside bush has been cut back and has consequently changed its shape, so that the LiDAR-based validator will probably have problems recognizing the bush as a landmark

Bezugnehmend auf 1C kann in einer anderen Beispielsituation mittels der Kamera 1152 ein Lkw 5 erkannt werden, der neben der Autobahn parkt, mit der Folge, dass der LiDAR-basierte Validator fälschlicherweise von einer Leitplanke ausgehen könnte. Daher könnte der LiDAR-basierte Validator z.B. annehmen, dass eine zutreffend geschätzte laterale Position (wonach das Fahrzeug 105 sich in etwa mittig auf der rechten Fahrspur befindet, wie eingezeichnet) falsch ist, da er das Fahrzeug 105 z.B. näher an der vermeintlichen linken Leitplanke (dem Lkw 5) und demzufolge wenigstens teilweise auf der linken Fahrspur verortet. Der LiDAR-basierte Validator kann demnach in der 1C gezeigten Situation mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit scheitern. So kann es z.B. dazu kommen, dass der LiDAR-basierte Validator eine zutreffende Positionsschätzung nicht bestätigt oder aber - was potenziell ein größeres Problem für die Sicherheit darstellt - eine nicht zutreffende Positionsschätzung bestätigt. Es kann daher vorteilhaft sein, den LiDAR-basierten Validator beim Validieren 220 der geschätzten Position gar nicht erst heranzuziehen, wenn der kamerabasierte Prädiktor annimmt, dass der LiDAR-basierte Validator wahrscheinlich scheitern wird.Referring to 1C In another example situation, a truck 5 parked next to the freeway can be detected by the camera 1152, with the result that the LiDAR-based validator could incorrectly assume a crash barrier. Therefore, the LiDAR-based validator could assume, for example, that a correctly estimated lateral position (according to which the vehicle 105 is located approximately in the middle of the right lane, as shown) is wrong, since it places the vehicle 105 closer to the supposed left guardrail ( the truck 5) and is therefore located at least partially in the left lane. The LiDAR-based validator can therefore be used in the 1C shown situation will fail with a certain probability. For example, the LiDAR-based validator may not confirm an accurate position estimate or, potentially posing a greater security concern, may confirm an inaccurate position estimate. Therefore, it may be advantageous not to use the LiDAR-based validator to validate 220 the estimated position in the first place if the camera-based predictor assumes that the LiDAR-based validator is likely to fail.

Beispielsweise kann im Falle eines prädizierten Scheiterns eines LiDAR-basierten Validators an dessen Stelle wenigstens ein anderer Validator herangezogen werden. Es ist auch denkbar, dass in diesem Fall ein insgesamt größerer Satz von Validatoren herangezogen wird, um die Positionsschätzung dennoch als sicher zu betrachten zu können.For example, in the case of a predicted failure of a LiDAR-based validator, at least one other validator can be used instead. It is also conceivable that in this case an overall larger set of validators is used in order to still be able to consider the position estimate to be reliable.

Im Einklang mit den vorstehend beschriebenen Beispielen umfasst der Verfahren gemäß einer Ausführungsform zusätzlich zu dem Schätzen 210 der Position die folgenden Schritte, die schematisch in 2B veranschaulicht sind: Bestimmen 215, in Abhängigkeit von den zweiten Informationen, ob ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Informationen möglich ist; Validieren 220a der geschätzten Position unter Verwendung der ersten Informationen, falls das Bestimmen 215 ergibt, dass ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Information möglich ist; und Validieren 220b der geschätzten Position ohne Verwendung der ersten Informationen, falls das Bestimmen 215 ergibt, dass ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Information nicht möglich ist.In accordance with the examples described above, in addition to estimating 210 the position, the method according to one embodiment comprises the following steps, which are schematically illustrated in 2 B illustrated are: determining 215, depending on the second information, whether a sufficiently reliable validation of the estimated position based on the first information is possible; Validating 220a the estimated position using the first information if the determination 215 shows that a sufficiently reliable validation of the estimated position is possible using the first information; and validating 220b the estimated position without using the first information if the determination 215 shows that a sufficiently reliable validation of the estimated position based on the first information is not possible.

Dabei kann optional ferner der folgende (in 2B nicht dargestellte) Schritt vorgesehen sein: falls das Bestimmen 215 ergibt, dass ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Information nicht möglich ist, Validieren 220b der geschätzten Position unter Verwendung von Informationen wenigstens eines oder mehrerer zusätzlicher Quellen (außer dem ersten Sensor 1151) aus der Gesamtheit von Quellen 115.Optionally, the following (in 2 B not shown) step can be provided: if the determination 215 shows that a sufficiently reliable validation of the estimated position based on the first information is not possible, validating 220b the estimated position using information from at least one or more additional sources (apart from the first sensor 1151 ) from the totality of sources 115.

Auf diese Weise kann z.B. insgesamt eine gewünschte Genauigkeit erreicht werden, die z.B. von einer Anzahl der verwendeten statistisch unabhängigen Quellen abhängen kann.In this way, for example, a desired accuracy can be achieved overall, which can depend, for example, on a number of the statistically independent sources used.

BezugszeichenlisteReference List

100100
Systemsystem
105105
Kraftfahrzeugmotor vehicle
110110
Vorrichtungcontraption
115115
Quellen, InformationsquellenSources, sources of information
11511151
Erster Sensor; LiDARfirst sensor; LiDAR
11521152
Zweiter Sensor; Kamerasecond sensor; camera
120120
Verarbeitungseinrichtungprocessing facility
125125
Kartenspeicher map storage
200200
Verfahrenproceedings
210210
Position schätzenestimate position
215215
Zuverlässigkeit erster Informationen (LiDAR-Daten) bestimmenDetermine the reliability of initial information (LiDAR data).
220220
Position validierenValidate position
220a220a
Position validieren unter Verwendung der ersten InformationenValidate position using first information
220b220b
Position validieren ohne Verwendung der ersten Informationen Validate position without using the first information
33
Gebäudebuilding
44
Laubbäumedeciduous trees
55
Lastkraftwagentruck

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102019133316 [0001]DE 102019133316 [0001]

Claims (11)

Verfahren (200) zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs (105), wobei das Verfahren (200) folgende Schritte umfasst: - Schätzen (210) der Position des Fahrzeugs (105); und - Validieren (220) der geschätzten Position anhand von Informationen, die von mehreren Quellen (1151, 1152, 125) aus einer Gesamtheit von Quellen (115) bereitgestellt werden, wobei die Gesamtheit von Quellen (115) einen ersten Sensor (1151) und einen zweiten Sensor (1152) umfasst, und wobei erste Informationen, die von dem ersten Sensor (1151) bereitgestellt werden, in Abhängigkeit von zweiten Informationen, die von dem zweiten Sensor (1152) bereitgestellt werden, zum Validieren (220) der geschätzten Position verwendet werden.Method (200) for determining a position of a vehicle (105), the method (200) comprising the following steps: - estimating (210) the position of the vehicle (105); and - validating (220) the estimated position using information provided by a plurality of sources (1151, 1152, 125) from a set of sources (115), the set of sources (115) comprising a first sensor (1151) and a second sensor (1152), and wherein first information provided by the first sensor (1151) is used in dependence on second information provided by the second sensor (1152) to validate (220) the estimated position . Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei Art und/oder Anzahl der übrigen Quellen (115), außer dem ersten Sensor (1151), deren Informationen zum Validieren (220) verwendet werden, in Abhängigkeit von den zweiten Informationen festgelegt werden.Method (200) according to claim 1 , wherein the type and/or number of the other sources (115), apart from the first sensor (1151), whose information is used for validation (220), are defined as a function of the second information. Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweiten Informationen auf eine Zuverlässigkeit eines Validierens der geschätzten Position anhand der ersten Informationen hinweisen.Method (200) according to any one of the preceding claims, wherein the second information indicates a reliability of validating the estimated position based on the first information. Verfahren (200) nach Anspruch 3, umfassend: - Bestimmen (215), in Abhängigkeit von den zweiten Informationen, ob ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Informationen möglich ist; - Validieren (220a) der geschätzten Position unter Verwendung der ersten Informationen, falls das Bestimmen (215) ergibt, dass ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Information möglich ist; - Validieren (220b) der geschätzten Position ohne Verwendung der ersten Informationen, falls das Bestimmen (215) ergibt, dass ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Information nicht möglich ist.Method (200) according to claim 3 , comprising: - determining (215), depending on the second information, whether a sufficiently reliable validation of the estimated position is possible on the basis of the first information; - Validating (220a) the estimated position using the first information if the determination (215) shows that a sufficiently reliable validation of the estimated position using the first information is possible; - validating (220b) the estimated position without using the first information if the determination (215) shows that a sufficiently reliable validation of the estimated position based on the first information is not possible. Verfahren (200) nach Anspruch 4, ferner umfassend: - falls das Bestimmen (215) ergibt, dass ein hinreichend zuverlässiges Validieren der geschätzten Position anhand der ersten Information nicht möglich ist, Validieren (220b) der geschätzten Position unter Verwendung von Informationen wenigstens eines oder mehrerer zusätzlicher Quellen (115) aus der Gesamtheit von Quellen (115).Method (200) according to claim 4 , further comprising: - if the determination (215) shows that a sufficiently reliable validation of the estimated position based on the first information is not possible, validating (220b) the estimated position using information from at least one or more additional sources (115). the set of sources (115). Verfahren (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Pose des Fahrzeugs, die zusätzlich zu der Position des Fahrzeugs eine Ausrichtung des Fahrzeugs umfasst, in der beschriebenen Weise bestimmt wird (105).Method (200) according to one of the preceding claims, wherein a pose of the vehicle, which in addition to the position of the vehicle comprises an orientation of the vehicle, is determined in the manner described (105). Vorrichtung (110) zur Bestimmung einer Position eines Fahrzeugs (105), wobei die Vorrichtung (110) folgendes umfasst: - Eine Gesamtheit von Quellen (115), die einen ersten Sensor (1151) und einen zweiten Sensor (1152) umfasst; - eine Verarbeitungseinrichtung (120), die dazu eingerichtet ist, die folgenden Schritte auszuführen: o Schätzen (210) der Position des Fahrzeugs (105); und o Validieren (220) der geschätzten Position anhand von Informationen, die von mehreren Quellen (1151, 1152, 125) aus einer Gesamtheit von Quellen (115) bereitgestellt werden, wobei die Gesamtheit von Quellen (115) den ersten Sensor (1151) und den zweiten Sensor (1152) umfasst, und wobei erste Informationen, die von dem ersten Sensor (1151) bereitgestellt werden, in Abhängigkeit von zweiten Informationen, die von dem zweiten Sensor (1152) bereitgestellt werden, zum Validieren (220) der geschätzten Position verwendet werden.Device (110) for determining a position of a vehicle (105), the device (110) comprising: - a set of sources (115) comprising a first sensor (1151) and a second sensor (1152); - a processing device (120) arranged to carry out the following steps: o estimating (210) the position of the vehicle (105); and o validating (220) the estimated position using information provided by multiple sources (1151, 1152, 125) from a set of sources (115), the set of sources (115) including the first sensor (1151) and the second sensor (1152), and wherein first information provided by the first sensor (1151) is used in dependence on second information provided by the second sensor (1152) to validate (220) the estimated position . Vorrichtung (110) nach Anspruch 7, wobei der erste Sensor (1151) ein LiDAR-Sensor ist.Device (110) according to claim 7 , wherein the first sensor (1151) is a LiDAR sensor. Vorrichtung (110) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der zweite Sensor (1152) eine Kamera ist.Device (110) according to claim 7 or 8th , wherein the second sensor (1152) is a camera. Vorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner umfassend einen Kartenspeicher zur Bereitstellung von Kartendaten, wobei das Schätzen (210) und/oder das Validieren (220) der Position unter Verwendung der Kartendaten erfolgt.Device (110) according to any one of Claims 7 until 9 , further comprising a map memory for providing map data, wherein the estimation (210) and/or the validation (220) of the position takes place using the map data. Fahrzeug (105), umfassend eine Vorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 7 bis 10.Vehicle (105) comprising a device (110) according to one of Claims 7 until 10 .
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