DE102021203641A1 - Verfahren, Fahrzeug, System und Computerprogramm zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren, Fahrzeug, System und Computerprogramm zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs Download PDF

Info

Publication number
DE102021203641A1
DE102021203641A1 DE102021203641.4A DE102021203641A DE102021203641A1 DE 102021203641 A1 DE102021203641 A1 DE 102021203641A1 DE 102021203641 A DE102021203641 A DE 102021203641A DE 102021203641 A1 DE102021203641 A1 DE 102021203641A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vehicle
coordinate system
movable
respect
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021203641.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Ulrich Seng
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Top Seven GmbH and Co KG
Original Assignee
Top Seven GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Top Seven GmbH and Co KG filed Critical Top Seven GmbH and Co KG
Priority to DE102021203641.4A priority Critical patent/DE102021203641A1/de
Priority to EP22724426.6A priority patent/EP4323804A1/de
Priority to JP2023562808A priority patent/JP2024514869A/ja
Priority to PCT/EP2022/059669 priority patent/WO2022218945A1/de
Publication of DE102021203641A1 publication Critical patent/DE102021203641A1/de
Priority to US18/486,841 priority patent/US20240036587A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
    • G01S13/876—Combination of several spaced transponders or reflectors of known location for determining the position of a receiver
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0276—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle
    • G05D1/0278—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle using satellite positioning signals, e.g. GPS
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/005—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 with correlation of navigation data from several sources, e.g. map or contour matching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/76—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
    • G01S13/765—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted with exchange of information between interrogator and responder
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/87—Combinations of sonar systems
    • G01S15/874—Combination of several spaced transponders or reflectors of known location for determining the position of a receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/74—Systems using reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. IFF, i.e. identification of friend or foe
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/87—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/04—Control of altitude or depth
    • G05D1/06—Rate of change of altitude or depth
    • G05D1/0607—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft
    • G05D1/0653—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft during a phase of take-off or landing
    • G05D1/0676—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft during a phase of take-off or landing specially adapted for landing
    • G05D1/0684—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft during a phase of take-off or landing specially adapted for landing on a moving platform, e.g. aircraft carrier
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
    • G01S13/878—Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/91—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/91—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control
    • G01S13/917—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control for marine craft or other waterborne vessels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • G01S2013/466—Indirect determination of position data by Trilateration, i.e. two antennas or two sensors determine separately the distance to a target, whereby with the knowledge of the baseline length, i.e. the distance between the antennas or sensors, the position data of the target is determined
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/295—Means for transforming co-ordinates or for evaluating data, e.g. using computers
    • G01S7/2955—Means for determining the position of the radar coordinate system for evaluating the position data of the target in another coordinate system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

Verfahren (400) zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs (110), mit einem Schritt (a) (410), der ein Bestimmen von zumindest drei Entfernungen (160) des Fahrzeugs (110) von zumindest drei Signalgebern (120) aufweist, wobei die jeweilige Entfernung eine Entfernung zwischen dem Fahrzeug (110) und jeweils einem der zumindest drei Signalgeber ist. Dabei weisen die zumindest drei Signalgeber jeweils eine vorbestimmte Position bezüglich eines beweglichen Koordinatensystems (130) auf, und das bewegliche Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, bezüglich dessen sich die Position eines unbewegten Gegenstands aufgrund einer Bewegung des Koordinatenursprungs verändern kann. Ferner umfasst das Verfahren (400) einen Schritt (b) (420), der ein Bestimmen und/oder Verbessern der Positionsschätzung des Fahrzeugs (110) unter Verwendung der zumindest drei bestimmten Entfernungen (160) des Fahrzeugs (110) von den zumindest drei Signalgebern (120) und der vorbestimmten Positionen der zumindest drei Signalgeber bezüglich des beweglichen Koordinatensystems aufweist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren, Fahrzeug, System und Computerprogramm zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Positionierungssystem durch zentimetergenaue Abstandsmessung mithilfe von Funkwellen über verteilte Funkbaken.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Aus dem Stand der Technik sind im Hinblick auf eine Navigation eines Fahrzeugs eine Vielzahl von Verfahren bekannt, mit denen die Position des Fahrzeugs bestimmt werden kann. Bei der Verwendung von GPS kann beispielsweise durch die Bestimmung von Entfernungen des Fahrzeugs von einer Vielzahl von Satelliten, die Position auf einige Meter genau bestimmt werden. Ein Problem solcher Verfahren bildet in vielen Fällen jedoch eine mangelnde Genauigkeit für exakte Navigationsaufgaben. Dieses Problem verkompliziert sich noch weiter, wenn das Fahrzeug relativ zu einem beweglichen Objekt navigiert werden soll. Soll beispielsweise ein fahrendes Schiff oder eine schwimmende ÖI- oder Gasplattform durch eine autonome Drohne inspiziert werden, so ist eine sehr genaue Kenntnis der relativen Position der Drohne in Bezug auf das Objekt, also das Schiff oder die Plattform, notwendig. Bei bisherigen Ansätzen führen die Unsicherheiten sowohl in der Positionsschätzung des Objekts als auch des Fahrzeugs dazu, dass eine Flugtrajektorie entlang des zu inspizierenden, beweglichen Objekts für eine präzise Inspektion nicht mit ausreichender Genauigkeit realisierbar ist. Daher besteht ein Bedarf nach einem verbesserten Konzept zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs bezüglich eines beweglichen Objekts.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Konzept zu schaffen, welches es ermöglicht, eine genaue Positionsschätzung eines Fahrzeugs bezüglich eines beweglichen Koordinatensystems bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen ein Verfahren zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs, mit einem Schritt (a), der ein Bestimmen von zumindest drei Entfernungen des Fahrzeugs von zumindest drei Signalgebern aufweist, wobei die jeweilige Entfernung eine Entfernung zwischen dem Fahrzeug und jeweils einem der zumindest drei Signalgeber ist. Dabei weisen die zumindest drei Signalgeber jeweils eine vorbestimmte Position bezüglich eines beweglichen Koordinatensystems auf, und das bewegliche Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, bezüglich dessen sich die Position eines unbewegten Gegenstands aufgrund einer Bewegung des Koordinatenursprungs verändern kann. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt (b), der ein Bestimmen und/oder Verbessern der Positionsschätzung des Fahrzeugs unter Verwendung der zumindest drei bestimmten Entfernungen des Fahrzeugs von den zumindest drei Signalgebern und der vorbestimmten Positionen der zumindest drei Signalgeber bezüglich des beweglichen Koordinatensystems aufweist.
  • Weitere Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen ein Fahrzeug oder Modul für ein Fahrzeug, das dazu ausgebildet ist, zumindest drei Entfernungen des Fahrzeugs von zumindest drei Signalgebern zu bestimmen, wobei die jeweilige Entfernung eine Entfernung zwischen dem Fahrzeug und jeweils einem der zumindest drei Signalgeber ist. Dabei weisen die zumindest drei Signalgeber jeweils eine vorbestimmte Position bezüglich eines beweglichen Koordinatensystems auf und das bewegliche Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, bezüglich dessen sich die Position eines unbewegten Gegenstands aufgrund einer Verschiebung des Koordinatenursprungs verändern kann. Ferner ist das Fahrzeug oder Modul dazu ausgebildet, eine Positionsschätzung des Fahrzeugs unter Verwendung der zumindest drei bestimmten Entfernungen des Fahrzeugs von den zumindest drei Signalgebern und der vorbestimmten Positionen der zumindest drei Signalgeber bezüglich des beweglichen Koordinatensystems zu bestimmen und/oder zu verbessern.
  • Weitere Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen ein System zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs, wobei das System das zuvor beschriebene Fahrzeug und zumindest drei Signalgeber umfasst, wobei die zumindest drei Signalgeber jeweils eine vorbestimmte Position bezüglich des beweglichen Koordinatensystems aufweisen.
  • Weitere Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.
  • Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung beruhen auf dem Kerngedanken, eine Positionsschätzung eines Fahrzeugs durch die Bestimmung von zumindest drei Entfernungen des Fahrzeugs von zumindest drei Signalgebern zu bestimmen und/oder zu verbessern. Durch die zumindest drei Entfernungen des Fahrzeugs von den zumindest drei Signalgebern ist eine Bestimmung der relativen Position des Fahrzeugs von den zumindest drei Signalgebern, beispielsweise durch eine Triangulation, möglich. Dabei weisen die zumindest drei Signalgeber jeweils eine vorbestimmte Position bezüglich eines beweglichen Koordinatensystems auf. Damit ist durch die zumindest drei bestimmten Entfernungen des Fahrzeugs, von den zumindest drei Signalgebern, auch die relative Position des Fahrzeugs bezüglich des beweglichen Koordinatensystems bekannt. Dementsprechend kann eine Navigation des Fahrzeugs bezüglich des beweglichen Koordinatensystems durchgeführt werden. Beweglich, im Hinblick auf das Koordinatensystem, umfasst dabei, dass sich die Position eines unbewegten Gegenstandes bezüglich des beweglichen Koordinatensystems aufgrund einer Bewegung des Koordinatenursprungs des Koordinatensystems verändern kann. Konkret kann das bewegliche Koordinatensystem beispielsweise mit einem fahrenden Schiff assoziiert sein, so dass sich das bewegliche Koordinatensystem mit einer Bewegung des Schiffs bezüglich Weltkoordinaten, also bspw. GPS-Koordinaten, bewegt. Dementsprechend kann es sich bei dem beweglichen Koordinatensystem um ein Nicht-Inertialsystem handeln.
  • Die Signalgeber können dabei auch ein vorbestimmte, aber veränderliche Position bezüglich des Koordinatensystems aufweisen. Führen die Signalgeber eine bekannte oder bspw. messbare Relativbewegung zum Koordinatenursprung aus, so kann eine Entfernungsbestimmung des Fahrzeugs zu den Signalgebern durch die veränderliche, aber bekannte relative Lage der Signalgeber in eine Position bezüglich des beweglichen Koordinatensystems umgerechnet werden. Im Fall eines Schiffsverbands könnten die Signalgeber bspw. auf verschiedenen Schiffen angeordnet sein, welche aber zueinander einen bekannte Position aufweisen.
  • Dabei sei insbesondere darauf hingewiesen, dass das Koordinatensystem durch die zumindest drei Signalgeber aufgespannt werden kann. Beispielsweise können die Signalgeber vorbestimmte Position in dem Koordinatensystem aufweisen. So kann das Koordinatensystem derart gebildet sein, dass der erste Signalgeber auf einer ersten, festgelegten Position auf einer ersten Achse des Koordinatensystem, der zweite Signalgeber auf einer zweiten, festgelegten Position auf einer zweiten Achse des Koordinatensystems, welche orthogonal zu der ersten Achse ist, und der dritte Signalgeber auf einer dritten Achse des Koordinatensystems, welche orthogonal zu der ersten und zweiten Achse des Koordinatensystems ist, angeordnet sein. Den Signalgebern kann jedoch auch jeweils eine beliebige Position im beweglichen Koordinatensystem zugeordnet werden, und das Koordinatensystem kann auf Grundlage der festgelegten Positionen der Signalgeber aufgespannt werden.
  • Beispielsweise kann ein bewegliches Koordinatensystem aber durch eine Bewegung der Signalgeber verzerrt oder verbogen werden. So kann bspw. ein Satz von Signalgebern entlang eines Objekts angeordnet sein, wobei dieser Satz von Signalgebern eine erste Achse des Koordinatensystems aufspannt und wobei jeder dieser Signalgeber eine festgelegte Position auf der aufgespannten Achse hat. Weitere Signalgeber können bspw. die beiden weiteren Achsen eines dreidimensionalen Koordinatensystems aufspannen. Bei einer Verbiegung des Objekts können sich die relativen Lagen der Signalgeber, in Weltkoordinaten, also bspw. GPS-Koordinaten, zueinander verändern, und entsprechend ihrer festgelegten Positionen auf der ersten Achse des beweglichen Koordinatensystems kann sich das bewegliche Koordinatensystem mit der Verbiegung des Objekts mitverbiegen. Ein Fahrzeug, dass bezüglich dieses Koordinatensystems navigiert würde sich dann beispielsweise nur parallel zu der ersten, verbogenen Achse des beweglichen Koordinatensystems bewegen, wenn es sich parallel zu dem verbogenen Objekt bewegen würde. Dadurch kann ein Fahrzeug besonders effizient relativ zu einem beweglichen Koordinatensystem bewegt werden.
  • Eine Formänderung eines Objekts, mit welchem bspw. der Koordinatenursprung des beweglichen Koordinatensystems assoziiert ist, kann jedoch auch über eine Anpassung eines Modells des Objekts berücksichtigt werden. Bspw. kann eine Trajektorienplanung auf Grundlage eins Modells, wie eines CAD-Modells, des Objekts, in dem beweglichen Koordinatensystem erfolgen. Eine bspw. durch Messung bekannte Formänderung des Objekts kann dann in dem Modell abgebildet werden und anhand dessen eine Trajektorienplanung durchgeführt werden.
  • Ein weiterer Vorteil von erfindungsgemäßen Konzepten liegt darin, dass das Fahrzeug sehr schnell eine Information über die eigenen Position bestimmen kann. Die Entfernungsbestimmung zu den jeweiligen Signalgebern kann dabei schneller sein als bspw. eine Positionsbestimmung mittels GPS. Die Geschwindigkeit bezieht sich dabei auf die Aktualisierungsrate der Positionsinformation. In vielen Anwendungen ist die Aktualisierungsrate der Positionsinformation bspw. via GPS nicht ausreichend um eine Trajektorie bzgl. eines beweglichen Koordinatensystems mit ausreichender Genauigkeit zu verfolgen. Für den Fall einer Drohne, die auf einem fahrenden Schiff landen soll, ist eine Positionsbestimmung relativ zu dem Schiff unter Berücksichtigung der zeitlich schnell variierenden Position des Schiffs, insbesondere im Hinblick auf die Auf- und Abbewegung durch Wellen vorteilhaft. So kann bei einer automatisierten Landung vermieden werden, dass die Drohne, aufgrund einer der Drohne unbekannten Aufwärtsbewegung des Schiffs durch eine Welle, mit einer zu hohen Beschleunigung auf dem Deck aufsetzt und dabei beschädigt oder zerstört wird.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (a) ein Aussenden eines Sendesignals von dem Fahrzeug zu den zumindest drei Signalgebern und ein Empfangen eines Antwortsignals von den zumindest drei Signalgebern durch das Fahrzeug. Ferner wird das Bestimmen der zumindest drei Entfernungen des Fahrzeugs von den zumindest drei Signalgebern basierend auf dem empfangenen Antwortsignal durchgeführt. Darüber hinaus werden die Schritte (a) und (b) von dem Fahrzeug durchgeführt.
  • Das Antwortsignal kann dabei eine Vielzahl von Einzelsignalen umfassen, so dass beispielsweise jeder einzelne Signalgeber auf das Sendesignal mit einem Einzelsignal antwortet. Aus einem Antwortsignal von einem Signalgeber kann das Fahrzeug dann, beispielsweise auf Grundlage einer Zeitmessung, eine Entfernung zu dem entsprechenden Signalgeber bestimmen. Einfach ausgedrückt kann das Fahrzeug gemäß Ausführungsbeispielen ein Sendesignal aussenden, welches auf die zumindest drei Signalgeber trifft. In Reaktion auf das empfangene Sendesignal kann jeder der Signalgeber ein Antwortsignal senden, welches wiederum vom Fahrzeug erfasst wird. Das Fahrzeug, welches beispielsweise über eine eigene Intelligenz verfügt, kann das Signal auswerten und die Laufzeit berechnen, und damit wiederum die Entfernung zu dem jeweiligen Signalgeber. Ferner können die Signalgeber das Signal der Drohne auch vor dem Senden des Antwortsignals analysieren. Bspw. kann die Drohne über eine Kommunikation mit den Signalgebern Statusinformationen oder Informationen über die eigene Position übermitteln.
  • Bei Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die zumindest drei Signalgeber jeweils eine vorbestimmte und unveränderliche Position bezüglich des beweglichen Koordinatensystems auf. Durch eine unveränderliche Position der Signalgeber bezüglich des beweglichen Koordinatensystems ergibt sich der Vorteil, keine Relativbewegung zwischen den Signalgebern und dem beweglichen Koordinatensystem berücksichtigen zu müssen. So kann das bewegliche Koordinatensystem selbst beispielsweise durch die Signalgeber aufgespannt werden, welche wiederum zueinander eine vorbestimmte und unveränderliche Position aufweisen, und wobei sich die Signalgeber nur als Ganzes, also unter Aufrechterhaltung ihrer vorbestimmten und unveränderlichen Position zueinander, bewegen können.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann ein bewegliches Objekt eine vorbestimmte und unveränderliche Position bezüglich des beweglichen Koordinatensystems aufweisen, wobei eine Bewegung des beweglichen Koordinatensystems einer physischen Bewegung des Objekts entspricht. Konkret kann es sich bei dem Objekt beispielsweise um ein bewegliches Schiff handeln. Der Koordinatenursprung des beweglichen Koordinatensystems kann dann beispielsweise ein Punkt der Oberfläche des Schiffs sein. Bei einer Bewegung des Schiffs bewegt sich dementsprechend auch das bewegliche Koordinatensystem bezogen auf ein Inertialsystem oder beispielsweise Weltkoordinaten bzw. GPS-Koordinaten. Die Signalgeber können dann beispielsweise fest mit dem Objekt verbunden sein, so dass diese die zuvor erklärte vorbestimmte und unveränderliche Position bezüglich des Koordinatensystems aufweisen. Im Fall des Objekts als Schiff können die Signalgeber jedoch auch auf einem oder mehreren Begleitschiffen untergebracht sein, deren relative Position zu dem beweglichen Schiff, auf dessen Oberfläche der Koordinatenursprung des beweglichen Koordinatensystems festgelegt ist, bekannt ist. Durch die Kopplung zwischen der Bewegung des Objekts und der Bewegung des beweglichen Koordinatensystems kann durch eine Positionsbestimmung relativ zu dem beweglichen Koordinatensystem eine Navigation des Fahrzeugs bezüglich des beweglichen Objekts durchgeführt werden.
  • Bei Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (a) zusätzlich ein Erhalten einer GPS-Information über die Position des beweglichen Objekts und der Schritt (b) ein Bestimmen und/oder Verbessern der Positionsschätzung des Fahrzeugs unter Verwendung der GPS-Information. Durch die Verwendung einer GPS-Information, bezüglich der Position des beweglichen Objekts, kann beispielsweise durch die drei Entfernungen des Fahrzeugs von den Signalgebern bestimmte relative Position des Fahrzeugs von dem Objekt in GPS-Koordinaten umgerechnet werden. Diese Möglichkeit der Positionsbestimmung des Fahrzeugs in Weltkoordinaten kann beispielsweise insbesondere Vorteile aufweisen, wenn die Position des beweglichen Objekts in GPS-Koordinaten mit einer höheren Genauigkeit vorliegt, als die Position des Fahrzeugs in GPS-Koordinaten. So kann beispielsweise ein Schiff als bewegliches Objekt ein präziseres Ortungssystem zur Bestimmung der eigenen Position aufweisen, als beispielsweise eine Drohne, welche das Fahrzeug bilden kann. Dagegen ist die Entfernungsbestimmung durch die Signalgeber mit einer hohen Genauigkeit möglich. Somit kann beispielsweise bei einer Drohne mit geringen Kosten und mit geringem Aufwand eine präzise Positionsbestimmung durchgeführt werden. Wird die Drohne bspw. nur im Nahbereich um ein Objekt herum eingesetzt, welches die Signalgeber aufweist, so kann bspw. ganz auf ein GPS-System der Drohne verzichtet werden, was Kostenvorteile mit sich bringen kann.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist die Positionsschätzung eine Positionsschätzung bezüglich des beweglichen Koordinatensystems oder eine Positionsschätzung bezüglich eines absoluten Koordinatensystems. Dabei kann das absolute Koordinatensystem zumindest näherungsweise ein Inertialsystem sein. Das absolute Koordinatensystem kann dabei beispielsweise ein Koordinatensystem in Weltkoordinaten sein, welches beispielsweise GPS-Koordinaten verwendet. Dabei kann die Positionsschätzung jedoch auch insbesondere bezüglich des beweglichen und bezüglich des absoluten Koordinatensystems durchgeführt werden. Dadurch steht dem Fahrzeug zum einen die absolute Positionsinformation zur Verfügung, beispielsweise, um eine Kollision mit bekannten, z.B. kartografierten, Hindernissen der Umgebung zu vermeiden, und eine relative Positionsinformation, beispielsweise um eine Inspektion eines beweglichen Objekts mit geringen Abständen durchführen zu können.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren einen zusätzlichen Schritt (c) aufweisen. Der Schritt (c) umfasst dabei ein Bestimmen einer GPS-Information über die Position des Fahrzeugs und ein Bestimmen und/oder Verbessern der Positionsschätzung des Fahrzeugs unter Verwendung der GPS-Information über die Position des Fahrzeugs. Somit kann beispielsweise eine Datenfusion durchgeführt werden, bei der zum einen die bestimmte GPS-Information über die Position des Fahrzeugs, und zum anderen die relative Position des Fahrzeugs bezüglich des beweglichen Koordinatensystems fusioniert werden. Bei bekannten GPS-Koordinaten des Koordinatenursprungs des beweglichen Koordinatensystems kann ferner die Information über die relative Lage des Fahrzeugs zu dem beweglichen Koordinatensystem in eine GPS-Koordinaten-Information umgerechnet werden. Diese Information kann dann beispielsweise auch wiederum mit der GPS-Information über die Position des Fahrzeugs fusioniert werden, um eine Verbesserung der Positionsschätzung des Fahrzeugs zu erzielen. Ein GPS-System kann dabei beispielsweise in dem Fahrzeug selbst untergebracht sein.
  • Bei Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Schritt (c) ausgeführt, wenn sich das Fahrzeug zumindest in einer ersten Entfernung zu dem beweglichen Objekt befindet und die Schritte (a) und (b) werden ausgeführt, wenn sich das Fahrzeug in einer Entfernung zu dem beweglichen Objekt befindet, welche geringer ist als die erste Entfernung. Die erste Entfernung kann dabei beispielsweise die Reichweite für eine Signalübertragung zwischen Fahrzeug und Signalgebern bilden. Sie kann bspw. 10 km betragen. Einfach ausgedrückt kann beispielsweise außerhalb der Reichweite der Signalgeber die Navigation des Fahrzeugs allein basierend auf der bestimmten GPS-Information über die Position des Fahrzeugs erfolgen, und innerhalb der Reichweite allein auf Grundlage der beispielsweise präzise bestimmten Entfernungen des Fahrzeugs von den zumindest drei Signalgebern und der Information über die Position der Signalgeber bzgl. des beweglichen Koordinatensystems. Beispielsweise für den Fall einer Rastersuche mittels Drohnen um ein Schiff herum, kann die Positionsbestimmung der Drohnen mittels GPS in einem Fernbereich um das Schiff ausreichend sein, und beispielsweise für eine automatisierte Landung auf die präzisere Positionsbestimmung und auf die Bestimmung einer relativen Position bezüglich des Schiffs durch die Entfernungsbestimmung zurückgegriffen werden.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird der Schritt (c) ausgeführt, wenn sich das Fahrzeug zumindest in einer ersten Entfernung zu dem beweglichen Objekt befindet und die Schritte (a), (b) und (c) werden ausgeführt, wenn sich das Fahrzeug in einer Entfernung zu dem beweglichen Objekt befindet, welche geringer ist als die erste Entfernung. Die Bestimmung der GPS-Information über die Position des Fahrzeugs kann dementsprechend auch zusätzlich, innerhalb der Reichweite der Signalgeber fortgeführt werden, um eine verbesserte Positionsschätzung des Fahrzeugs bereitzustellen, bspw. durch die zuvor erläuterte Datenfusion. Damit kann eine Positionsschätzung des Fahrzeugs präzise ermittelt oder verbessert werden.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Schritt (d), wobei der Schritt (d) ein Navigieren des Fahrzeugs basierend auf der Positionsschätzung umfasst. Durch die verbesserte Positionsschätzung kann die Wahrscheinlichkeit von Kollision verringert werden und beispielsweise im Hinblick auf Inspektionsaufgaben kann ein geringerer Abstand zu dem zu inspizierenden Gegenstand oder Objekt eingenommen werden, um eine Inspektionsgenauigkeit zu verbessern. Dementsprechend umfassen Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung Konzepte zum Aufbau von GPS unabhängigen Positionierungssystemen durch Triangulierung, auf Basis der Koordinaten der Signalgeber, also bspw. auf Basis der Koordinaten installierter Funkbaken. Dadurch kann eine zentimetergenaue Navigation ermöglicht werden. Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Navigation auf Grundlage der bestimmten Entfernungen zu den Signalgebern erfolgen und GPS-Koordinaten ersetzen oder Entfernungsinformationen können mit GPS-Daten kombiniert werden, bspw. können die GPS-Koordinaten dadurch korrigiert werden. Ferner ist auch ein Umschalten oder Hin- und Herschalten zwischen GPS bzw. GPS-Navigation und einer Navigation auf Grundlager der Entfernungsinformation von den Signalgebern bzw. Signalgeberinformationen möglich. Diese Navigationsmöglichkeiten können in beliebiger Kombination z.B. für eine autonome Steuerung des Fahrzeugs genutzt werden, bspw. für einen autonomen Flug, z.B. einer Drohne.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (d) ein Generieren von Wegpunkten für eine Bewegungstrajektorie des Fahrzeugs und ein Anpassen der Wegpunkte basierend auf einer Bewegung des beweglichen Koordinatensystems. So kann beispielsweise für ein Landeanflug einer Drohne auf ein Schiff die Bewegungstrajektorie des Landesanflugs bezüglich der Bewegung des Schiffs angepasst werden. Damit kann das Fahrzeug mit erhöhter Sicherheit navigiert werden, insbesondere im unmittelbaren Umfeld eines beweglichen Objekts.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (d) eine Prädiktion der Bewegung des beweglichen Koordinatensystems und ein Anpassen der Wegpunkte basierend auf der prädizierten Bewegung des beweglichen Koordinatensystems. Zur Bewegungsprädiktion können beispielsweise die Signalgeber und/oder das Objekt mit Sensorelementen ausgestattet sein, um eine Bewegung des beweglichen Koordinatensystems zu erfassen. Konkret können die Signalgeber beispielsweise wiederum fest auf einem Objekt befestigt sein, bezüglich dessen das bewegliche Koordinatensystem aufgespannt ist. Durch die Verwendung von Gyroskopen und Beschleunigungssensoren, beispielsweise in den Signalgebern oder in dem Objekt selbst, kann eine Bewegung des Objekts und damit des beweglichen Koordinatensystems sowohl detektiert als auch prädiziert werden. Dementsprechend kann eine Trajektorie des Fahrzeugs gemäß der vorhergesagten Bewegung des Koordinatensystems, beziehungsweise Objekts, angepasst werden. Beispielsweise wiederum für den Fall eines Schiffs, kann so eine Auf- und Abbewegung durch Wellengang prädiziert werden, so dass beispielsweise ein automatischer Landeanflug einer Drohne als Fahrzeug dahingehend geplant werden kann, dass die Drohne in einer Abwärtsbewegung des Schiffs automatisiert landet. So kann beispielsweise vermieden werden, dass durch eine unvorhergesehene Aufwärtsbewegung des Schiffs durch eine Welle, die Drohne hart auf dem Schiffsdeck aufsetzt und beschädigt oder zerstört wird.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (d) ein vollautomatisches Starten und/oder Landen auf dem beweglichen Objekt. Dazu kann beispielsweise die zuvor erläuterte Anpassung der Bewegungstrajektorie des Fahrzeugs verwendet werden. Durch die Prädiktion der Bewegung des Objekts kann so das vollautomatische Starten und/oder Landen durchgeführt werden, ohne oder beispielsweise mit geringem Risiko einer Kollision oder zu starken Beschleunigungen auf das Fahrzeug. Für das Starten und/oder Landen auf dem beweglichen Objekt können aber auch neben Positions- und Bewegungsinformationen des Fahrzeugs, beziehungsweise des Objekts, Umweltinformationen beispielsweise über Wind, Luftfeuchtigkeit, Temperatur berücksichtigt werden.
  • Dementsprechend kann gemäß Ausführungsbeispielen ein vollautomatischer Start und/oder eine vollautomatische Landung von/auf sich bewegenden Objekten durch eine Nachverfolgung der Bewegung des Objekts erfolgen. Für den Fall eines fahrenden Schiffes als Objekt kann dazu bspw. ein Ausgleich von Wellenbewegungen stattfinden bzw. durchgeführt werden. Auch bspw. bei der Inspektion von Offshore Windkraftanlagen mit Versorgungsschiffen bei Seegang kann ein Ausgleich der Wellenbewegung erfolgen, wobei auf der Landestelle die zumindest drei Signalgeber, z.B. in Form von mindestens drei Funkbaken installiert werden können. Beim Start und/oder bei der Landung kann das Fahrzeug, also z.B. eine Drohne ihre Positionsbestimmung oder Navigation auf ein erfindungsgemäßes Konzept oder System, bspw. umfassend die zumindest drei Signalgeber, umstellen, und/oder korrigierte GPS-Daten verwenden, bspw. durch eine Umrechnung mittels lokaler Intelligenz, also bspw. mittels einer Verarbeitungseinheit, welche Teil des Fahrzeugs ist.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem beweglichen Objekt um ein Schiff, einen Zeppelin, eine Öl- oder Gasplattform, ein Offshore-Windrad oder ein Hochhaus. Unabhängig von der Art des Objekts kann jedoch auch eine Biegung des gesamten Objekts berücksichtigt werden. Hochhäuser können beispielsweise durch starke Winde eine Durchbiegung erfahren, so dass die Spitze des Hochhauses um einige Meter wanken kann. Beispielsweise im Hinblick auf solche Anwendungsfälle kann ein Objekt über eine Vielzahl von Sensoren verfügen, mit welchen eine Durchbiegung des Objekts bestimmt werden kann. Die Sensoren können dabei beispielsweise in bestimmten Abständen entlang einer Oberfläche des Objekts angebracht sein und eine Durchbiegung des Objekts bestimmen. Die Durchbiegung des Objekts kann dann beispielsweise durch eine Anpassung des Modells des Objekts in dem beweglichen Koordinatensystem abgebildet werden oder das Koordinatensystem selbst kann beispielsweise verbiegbar sein. Dementsprechend können die Koordinatenachsen des beweglichen Koordinatensystems mit der Oberfläche des sich verbiegenden Objekts assoziiert sein, also beispielsweise an der Oberfläche des sich verbiegenden Objekts ausgerichtet sein. In einfachen Worten könnte ein Koordinatensystem einer Verbiegung seines zugehörigen Objektes folgen. Im Gegensatz dazu kann beispielsweise eine schwimmende Öl- oder Gasplattform sich beispielsweise aufgrund von Wellengang ohne Verbiegung lateral bewegen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass die Prädiktion einer Bewegung des Objekts auch eine Prädiktion einer Verbiegung des Objekts umfassen kann. So kann bspw. die Verbiegung einer Spitze eines Hochhauses bei starkem Wind, für eine Landung eines autonomen Helikopters, bspw. unter Anpassung der Landetrajektorie, prädiziert werden.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfassen die zumindest drei Signalgeber zumindest eines aus einer Funkbake, einer Lichtbake und/oder einer Schallbake. Gemäß Ausführungsbeispielen sind eine Vielzahl von Signalen, welche zwischen dem Fahrzeug und den Signalgebern ausgetauscht werden, möglich. Dementsprechend kann je nach Applikation eine technisch günstige Signalisierung verwendet werden. Funkbaken können bspw. mit Funkwellen mit einer Frequenz von 5 GHz, oder bspw. 4 GHz, oder einer Frequenz oder einem Frequenzbereich im Bereich von 2,4 GHz bis 9,5 GHz, bspw. im Bereich von 2,4 GHz oder bspw. im Bereich von 4 GHz oder bspw. im Bereich von 5 GHz, arbeiten. Das Fahrzeug kann in einem entsprechenden Frequenzbereich agieren. Ganz allgemein können Fahrzeug und Signalgeber auf entsprechende Frequenzbereiche abgestimmt sein, sodass ein Signalaustausch möglich ist.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist das Fahrzeug eine Drohne, ein U-Boot, ein Helikopter, ein Flugzeug, ein Zeppelin oder ein Schiff. Eine Navigation bezüglich eines beweglichen Koordinatensystems kann dementsprechend für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst ein erfindungsgemä-ßes System ein bewegliches Objekt, beispielsweise das zuvor beschriebene bewegliche Objekt, wobei das bewegliche Objekt eine vorbestimmte und unveränderliche Position bezüglich des beweglichen Koordinatensystems aufweist, und wobei eine Bewegung des beweglichen Koordinatensystems einer physischen Bewegung des Objekts entspricht. Ein erfindungsgemäßes System, welches das Fahrzeug, die Signalgeber und das bewegliche Objekt umfasst, ermöglicht eine effiziente und präzise Navigation des Fahrzeugs relativ zu dem Objekt.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Hinsichtlich der dargestellten schematischen Figuren wird darauf hingewiesen, dass die dargestellten Funktionsblöcke sowohl als Elemente oder Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung als auch als entsprechende Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verstehen sind, und auch entsprechende Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens davon abgeleitet werden können. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, dreier Signalgeber, und eines beweglichen Koordinatensystems zur Verwendung mit Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Systems, umfassend ein Fahrzeug und drei Signalgeber, sowie eines beweglichen Koordinatensystems und eines beweglichen Objekts gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 3 eine schematische Darstellung einer Navigation eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    • 5 eine schematische Darstellung eines Hochhauses als Objekt, wobei gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mit dem beweglichen Koordinatensystem eine Verbiegung des Objekts abgebildet wird; und
    • 6 eine schematische Übersicht über die Informationsverarbeitung zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren
  • Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist beziehungsweise aufeinander angewendet werden kann.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, dreier Signalgeber, und eines beweglichen Koordinatensystems zur Verwendung mit Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt ein Fahrzeug 110, als Beispiel in Form einer Drohne, Signalgeber 120a-c und ein bewegliches Koordinatensystem 130 mit einem Koordinatenursprung 140.
  • Optional kann eine GPS-Information über die Position des Fahrzeugs bestimmt werden. Eine Positionsschätzung des Fahrzeugs 110 kann dabei beispielsweise in relativen oder absoluten Koordinaten erfolgen, also beispielsweise bezüglich eines Inertial- oder Nicht-Inertialsystems also z.B. bezüglich Welt- bspw. GPS-Koordinaten oder bezüglich des beweglichen Koordinatensystems. Für den Fall einer bekannten GPS-Information über die Position des Fahrzeugs ist in 1 eine Unsicherheit einer Positionsschätzung des Fahrzeugs 150 dargestellt.
  • Durch die Bestimmung der Entfernungen 160a-c des Fahrzeugs 110 von den Signalgebern 120 kann eine Position des Fahrzeugs 110 bestimmt werden oder eine Positionsschätzung des Fahrzeugs 110 verbessert werden. Die Unsicherheit einer verbesserten Positionsschätzung 170 ist, unter Berücksichtigung der bestimmten Entfernungen 160a-c, in 1 ebenfalls aufgetragen. Eine solche Unsicherheit kann dabei optional bestimmt werden, bspw. unter Berücksichtigung von Unsicherheiten in der Entfernungsbestimmung. Gemäß Ausführungsbeispielen kann jedoch auch eine Position des Fahrzeugs ohne Bestimmung einer Unsicherheit oder eines Konfidenzintervalls bestimmt werden.
  • Die Signalgeber 120a-c weisen jeweils eine vorbestimmte Position (x1/y1)-(x3/y3) bezüglich des beweglichen Koordinatensystems auf. Damit ist durch die bestimmten Entfernungen 160a-c die Position des Fahrzeugs 110 bezüglich des beweglichen Koordinatensystems 130 bestimmbar. Ferner kann es sich bei den Positionen der Signalgeber auch um Positionen bezüglich eines absoluten Koordinatensystems, also beispielsweise Weltkoordinaten handeln, so dass auf Grundlage dessen auch die Position des Fahrzeugs 110 in Weltkoordinaten beziehungsweise absoluten Koordinaten bestimmt werden kann.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann ferner optional ein Bestimmen einer GPS-Information über die Position des Fahrzeugs umfassen. Die Positionsschätzung kann dabei beispielsweise in relativen oder absoluten Koordinaten erfolgen, also beispielsweise bezüglich eines Inertial- oder Nicht-Inertialsystems.
  • Optional kann, zur Bestimmung der Entfernungen 160a-c, das Fahrzeug 110 ein Sendesignal aussenden, welches von den Signalgebern 120a-c erfasst wird. Die Signalgeber 120a-c senden anschließend ein Antwortsignal aus, welches von dem Fahrzeug 110 empfangen wird. Die Bestimmung der Entfernungen 160a-c kann dann anschließend auf Grundlage des Antwortsignals, welches bspw. eine Menge von Teilsignalen von jeweils einem der Signalgeber 120a-c umfassen kann, durchgeführt werden. Die Entfernungsbestimmung kann bspw. durch eine Zeitmessung erfolgen. Bspw. kann die Entfernung durch die Zeitdauer zwischen dem Senden des Sendesignals und dem Empfangen des Antwortsignals bestimmt werden.
  • Die vorbestimmte Position der Signalgeber bezüglich des Koordinatensystems 130 umfasst dabei, dass die Positionen (x1/y1)-(x3/y3) bekannt sind. Diese Positionen müssen aber nicht zwangsläufig unveränderlich sein. Die Signalgeber 160a-c können auch vorbestimmte und unveränderliche Positionen (x1/y1)-(x3/y3) bezüglich des beweglichen Koordinatensystems 130 aufweisen.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems, umfassend ein Fahrzeug und drei Signalgeber, sowie eines beweglichen Koordinatensystems und eines beweglichen Objekts gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt die bereits in 1 beschriebenen Elemente sowie zusätzlich ein Objekt 210. Das System 220 umfasst das Fahrzeug 110 und die Signalgeber 120.
  • Optional kann das System zusätzlich das Objekt 210 umfassen. Bei dem Objekt kann es sich beispielsweise um ein Schiff handeln. Wie in 2 gezeigt, können die Signalgeber 120 auf dem Objekt angebracht sein. Ferner ist das Koordinatensystem 130 anhand einer Oberfläche des Objekts 210 aufgespannt. Eine Bewegung des beweglichen Koordinatensystems 130 entsprich damit einer physischen Bewegung des Objekts 210. Die Signalgeber 120 weisen jeweils eine vorbestimmte und unveränderliche Position bezüglich des Koordinatensystems 130 auf. Durch eine Bestimmung der Entfernungen 160 kann das Fahrzeug 110 sehr nah am Objekt 210 entlang navigiert werden oder beispielsweise auch automatisiert gestartet oder gelandet werden, da einen Gefahr einer Kollision, mit dem Objekt 210 durch eine erfindungsgemäße Bestimmung der Position relativ zu dem Koordinatensystem und damit dem Objekt, gering gehalten werden kann.
  • Ferner kann optional eine GPS-Information über die Position des Objekts 210 erhalten oder bestimmt werden. Diese Information kann dann zur Verbesserung der Positionsschätzung des Fahrzeugs 110 verwendet werden. Ist das bewegliche Koordinatensystem 130 wie in 3 gezeigt anhand einer Objektoberfläche aufgespannt, so kann mittels der GPS-Position des Objekts 210 auch auf eine GPS-Position des Fahrzeugs unter Auswertung der Entfernungen von dem Fahrzeug 110 zu den Signalgebern 120 geschlossen werden.
  • Ferner kann optional eine GPS-Information über die Position des Fahrzeugs 110 bestimmt werden. Unter Verwendung dieser GPS-Information, bspw. einer GPS-Koordinate mit einer Unsicherheit der Schätzung, wie in 1 mit Kreis 150 gezeigt, kann das Bestimmen und/oder Verbessern der Positionsschätzung des Fahrzeugs 110 durchgeführt werden.
  • Die GPS-Information über die Position des Fahrzeugs 110 kann dabei bspw. außerhalb einer Kommunikationsreichweite zwischen den Signalgebern und dem Fahrzeugs alleinig genutzt werden, um das Fahrzeug 110 zu navigieren. Innerhalb einer Kommunikationsreichweite kann die GPS-Information als zusätzliche Information für eine Datenfusion zusammen mit den bestimmten Entfernungen 160 des Fahrzeugs 110 zu den Signalgebern 120 zur Positionsbestimmung/-verbesserung verwendet werden, oder es kann auf eine alleinige Navigation mittels den bestimmten Entfernungen 160 umgestellt werden.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Navigation eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt einen Landeanflug des Fahrzeugs 110 auf ein Objekt 210. Als Beispiel ist das Fahrzeug 110 als Drohne gezeigt, und das Objekt 210 als Schiff. Basierend auf der Positionsschätzung des Fahrzeugs 110 kann eine Bewegungstrajektorie 310, umfassend Wegpunkte 320, beispielsweise zum Landen, geplant werden. Bei einer Bewegung des Objekts 210, beispielsweise wie in 3 gezeigt, auf einer sich fortbewegenden Welle W, können die Wegpunkte basierend auf einer Bewegung des beweglichen Koordinatensystems, beziehungsweise des beweglichen Objekts 210, angepasst werden. Diese Anpassung kann insbesondere basierend auf einer Prädiktion einer Bewegung des beweglichen Koordinatensystems durchgeführt werden, so dass, wie in 3 gezeigt, das Fahrzeug 110 beispielsweise unter Berücksichtigung der eigenen Flugzeit, die Trajektorie 310 zu einer Trajektorie 330, umfassend die Wegpunkte 340, anpasst, um unter Berücksichtigung der Bewegung des Objekts 210 auf dem Objekt zu landen. Dadurch kann eine solche Landung oder beispielsweise auch ein Start vollautomatisch erfolgen.
  • Zur Prädiktion können dabei Sensordaten verwendet werden. Beispielsweise können die Signalgeber Sensoren, wie bspw. Beschleunigungssensoren oder Gyroskope aufweisen, oder Sensoren können auf dem Objekt angeordnet sein. Die Prädiktion kann darüber hinaus auch auf Grundlage eines CAD-Modells des Objekts berechnet werden. Mit dem Modell können auch Torsionen oder Verbiegungen des Objekts mitberücksichtigt werden. So können bspw. auch Kraftsensoren am Objekt genutzt werden, um eine Bewegung und/oder Verformung des Objekts abzubilden, womit wiederum eine Navigation eines Fahrzeugs bzgl. des Objekts mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann. Dies kann insbesondere bei sehr großen Objekten Vorteile aufweisen, da aufgrund der Dimensionen des Objekts auch kleine Verbiegungen, bspw. bezogen auf die Höhe eines Hochhauses oder die Länge eins Frachtschiffes zu signifikanten Positionsveränderungen von Elementen des Objekts führen kann.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Verfahren 400, zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs, umfasst einen Schritt 410, wobei der Schritt 410 ein Bestimmen von zumindest drei Entfernungen des Fahrzeugs von zumindest drei Signalgebern aufweist, wobei die jeweilige Entfernung eine Entfernung zwischen dem Fahrzeug und jeweils einem der zumindest drei Signalgeber ist, wobei die zumindest eine drei Signalgeber jeweils eine vorbestimmte Position bezüglich eines beweglichen Koordinatensystems aufweisen und wobei das bewegliche Koordinatensystem ein Koordinatensystem ist, bezüglich dessen sich die Position eines unbewegten Gegenstands aufgrund einer Bewegung des Koordinatenursprungs verändern kann. Ferner umfasst das Verfahren 400 einen Schritt 420, wobei der Schritt 420 ein Bestimmen und/oder Verbessern der Positionsschätzung des Fahrzeugs unter Verwendung der zumindest drei bestimmten Entfernungen des Fahrzeugs von den zumindest drei Signalgebern und der vorbestimmten Positionen der zumindest drei Signalgeber bezüglich des beweglichen Koordinatensystems aufweist. Die Schritte 410 und 420 können dabei den zuvor erläuterten Schritten (a) und (b) entsprechen.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Hochhauses als Objekt, wobei gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mit dem beweglichen Koordinatensystem eine Verbiegung des Objekts abgebildet wird. 5 zeigt ein Objekt 210 als Bespiel in Form eines Hochhauses. Aufgrund von Winden kann die Spitze eines Hochhauses um einige Meter wanken. Dieser Effekt ist in 5 stark überzeichnet dargestellt. Signalgeber 120 sind auf dem Objekt 210 angeordnet. Das bewegliche Koordinatensystem 130 wird durch eine Oberfläche des Objekts aufgespannt. Das Objekt weist ferner Sensoren 510 auf, welche an einer Oberfläche des Objekts 210 angeordnet sind. Die Sensoren 510 sind hier als Beispiel auf einer Achse des beweglichen Koordinatensystems 130 angeordnet, sie können allerdings auch in beliebiger Lage zu dem beweglichen Koordinatensystem 130 angeordnet sein. Die Sensoren 510 sind dazu ausgebildet, eine Verbiegung des Objekts 210 zu detektieren. Auf Grundlage einer gemessenen Verbiegung folgt das bewegliche Koordinatensystem 130 der Oberfläche des Objekts 210. Eine Drohne kann nun, bspw. für eine Inspektion, bezüglich eines Abstands von der verbogenen Achse navigiert werden, ohne dass sie mit dem verbogenen Objekt 210 kollidiert. Eine solche Verbiegung kann auch in einem entsprechenden Modell des Objekts 210 berücksichtigt werden. Eine derartige Berücksichtigung einer Objektverformung kann bspw. zur Navigation eines Fahrzeugs 110 relativ zu Rotorblättern einer Windkraftanlage genutzt werden. Aufgrund ihrer Länge können die Rotorblätter eine Durchbiegung aufweisen, welche berücksichtigt werden kann, um Kollisionen mit einer inspizierenden Drohne zu vermeiden.
  • 6 zeigt eine schematische Übersicht über die Informationsverarbeitung zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung des Fahrzeugs gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. 6 zeigt Schritt 420 aus 4, welcher ein Bestimmen und/oder Verbessern der Positionsschätzung des Fahrzeugs unter Verwendung der zumindest drei bestimmten Entfernungen 120 des Fahrzeugs von den zumindest drei Signalgebern und der vorbestimmten Positionen 620 der zumindest drei Signalgeber bezüglich des beweglichen Koordinatensystems, also bspw. der Positionen (x1/y1)-(x3/y3) aus 1, umfasst. Zusätzliche, optionale Informationen, welche in Schritt 420 verarbeitet werden können, können eine GPS-Information 630 über die Position des Objekts, eine GPS-Information 640 über die Position des Fahrzeugs und eine Sensorinformation 650 von Sensoren des Objekts und/oder der Signalgeber umfassen. Die GPS-Information 630 über die Position des Objekts und die GPS-Information 640 über die Position des Fahrzeugs können bspw. jeweils GPS-Koordinaten des Objekts bzw. des Fahrzeugs umfassen.
  • Im Falle eines Schiffes als Objekt und einer Drohne als Fahrzeug kann das Schiff bspw. seine eigene GPS-Position 630 an die Drohne senden, und die Drohne den Schritt 420 auf Grundlage der zumindest drei bestimmten Entfernungen 120 der Drohne von den zumindest drei Signalgebern und der vorbestimmten Positionen 620 der zumindest einen drei Signalgeber bezüglich des beweglichen Koordinatensystems, sowie der eigenen, mittels eines GPS-Moduls bestimmten Position 640, ausführen.
  • Die Sensorinformation 650 von Sensoren des Objekts und/oder der Signalgeber können bspw. Beschleunigungsinformationen umfassen, z.B. Sensorinformationen von Beschleunigungs- bzw. Gyrosensoren. Sind den Sensoren vorbestimmte Positionen in dem beweglichen Koordinatensystem zugeordnet, so kann eine Verbiegung des Objekts, bspw. wie in 5 erläutert, berücksichtigt werden. Dabei sei darauf hingewiesen, dass die GPS-Information 630 über die Position des Objekts, die GPS-Information 640 über die Position des Fahrzeugs und die Sensorinformation 650 von Sensoren des Objekts und/oder der Signalgeber jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination für den Schritt 420 verwendet werden können.
  • Ganz allgemein schaffen Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung also ein Konzept zur Verfolgung und/oder Nachverfolgung von Objekten. Bei den Objekten kann es sich dabei um sich fortbewegende, fahrende oder sich bewegende Objekte handeln. Bspw. durch eine Korrektur von GPS-Koordinaten können erfindungsgemäß Inspektionen von derartigen Objekte aus, bspw. von einem Versorgungsschiff aus, z.B. unter Verwendung einer Coming Home Funktion (Heimkehr-Funktion), durchgeführt werden. Die Coming Home Funktion kann bspw. durch einen Navigation des Fahrzeugs mittels der bestimmten zumindest drei Entfernungen des Fahrzeugs von den zumindest drei Signalgebern realisiert werden. Die Funktion kann bspw. eine automatisierte Navigation oder Rückkehr zu dem Objekt umfassen, sowie bspw. zusätzlich oder alternativ eine automatisierte Landefunktion, z.B. im Hinblick auf eine Drohne als Fahrzeug. Eine Inspektion kann damit bspw. insbesondere von fahrenden Schiffen aus oder von anderen sich fortbewegenden Objekten aus, während der Fahrt, durchgeführt werden. Ferner können erfindungsgemäß beliebige Suchmuster von dem Fahrzeug parallel zu dem sich bewegenden Objekt durchgeführt werden. Bspw. können Drohnen parallel zur Fahrt eines Schiffes, z.B. eines Seenotrettungsschiffs, durch Umrechnung der bestimmten Entfernungen oder Abstandswerte zur Korrektur der Positionsschätzung bspw. GPS-Koordinaten ein beliebiges Suchmuster, z.B. im Umfeld des sich bewegenden Schiffes, ausführen. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Positionsschätzung, z.B. in Form von GPS-Koordinaten des beweglichen Objekts, also bspw. des fahrenden Schiffes zur Korrektur der Fahrzeug, also bspw. Drohnen Position bzw. Positionsschätzung übermittelt werden. Dabei kann durch die Bestimmung der Entfernungen des Fahrzeugs von den Signalgebern bspw. nur noch eine Landung oder Rückkehr des Fahrzeugs gesteuert werden.
  • Ganz allgemein schaffen Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung Konzepte zur Inspektion sich bewegender Objekte. Bei den sich bewegenden Objekten kann es sich z.B. um verankerte, schwimmende Öl- oder Gasplattformen handeln. Beispielsweise kann ein Triangulierungssystem mit Hilfe der zumindest drei Signalgeber, bspw. in Form von Funkbaken, an dem sich bewegenden bzw. beweglichen Objekt aufgebaut werden. Der Aufbau oder die Berechnung des beweglichen Koordinatensystems kann auf Basis einer Triangulierung der Koordinaten der installierten Signalgeber bzw. Funkbaken erfolgen. Darüber hinaus kann eine dynamische Anpassung oder Umrechnung der Koordinaten an die Bewegung des Objektes erfolgen. Bspw. kann eine Änderung der Positionen oder der Abstandsdaten bzw. eine Änderung der Position durch eine Änderung der Abstandsdaten der Signalgeber bzw. Funkbaken erfasst werden. Das Fahrzeug, z.B. eine Drohne kann dann den Bewegungen des Objekts folgen oder einer vorgegebene Bewegungstrajektorie, relativ zu dem sich bewegenden Objekt, folgen. Ferner kann eine Umrechnung von CAD Daten, bspw. des Objekts, in das sich bewegende Koordinatensystem zur dynamischen Waypoint (Wegpunkte) Generierung des Fahrzeugs, z.B. der Drohne, bspw. mittels lokaler Intelligenz, erfolgen.
  • Darüber hinaus bildet ein weiterer Vorteil oder Anwendungsbereich von erfindungsgemäßen Konzepten eine zentimetergenaue Fahrzeugsteuerung, bspw. ein zentimetergenauer Drohnenflug in Bereichen mit GPS-Abschattung, also z.B. unter Brücken, Industrieanlagen (Raffinerien, usw.) oder innerhalb von Objekten bzw. Gebäuden, z.B. indoor. Durch die Verwendung eines entsprechenden Frequenzbereichs bspw. im GHz Bereich können Signale zwischen Fahrzeug und Signalgeber Hindernisse wie Wände durchdringen.
  • Alle hierin aufgeführten Aufzählungen der Materialien, Umwelteinflüsse, elektrischen Eigenschaften und optischen Eigenschaften sind hierbei als beispielhaft und nicht als abschließend anzusehen.
  • Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hard-ware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungs-beispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
  • Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
  • Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
  • Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
  • Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
  • Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
  • Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das computerlesbare Medium sind typischerweise gegenständlich und/oder nichtvergänglich bzw. nichtvorübergehend.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
  • Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können beispielsweise unter Verwendung eines Hardware-Apparats, oder unter Verwendung eines Computers, oder unter Verwendung einer Kombination eines Hardware-Apparats und eines Computers implementiert werden.
  • Die hierin beschriebenen Vorrichtungen, oder jedwede Komponenten der hierin beschriebenen Vorrichtungen können zumindest teilweise in Hardware und/oder in Software (Computerprogramm) implementiert sein.
  • Die hierin beschriebenen Verfahren können beispielsweise unter Verwendung eines Hardware-Apparats, oder unter Verwendung eines Computers, oder unter Verwendung einer Kombination eines Hardware-Apparats und eines Computers implementiert werden.
  • Die hierin beschriebenen Verfahren, oder jedwede Komponenten der hierin beschriebenen Verfahren können zumindest teilweise durch Hardware und/oder durch Software ausgeführt werden.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutz-umfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims (20)

  1. Verfahren (400) zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs (110) mit den folgenden Merkmalen: (a) Bestimmen von zumindest drei Entfernungen (160) des Fahrzeugs (110) von zumindest drei Signalgebern (120), wobei die jeweilige Entfernung eine Entfernung zwischen dem Fahrzeug (110) und jeweils einem der zumindest drei Signalgeber ist; und wobei die zumindest drei Signalgeber (120) jeweils eine vorbestimmte Position bezüglich eines beweglichen Koordinatensystems (130) aufweisen; und wobei das bewegliche Koordinatensystem (130) ein Koordinatensystem ist, bezüglich dessen sich die Position eines unbewegten Gegenstands aufgrund einer Bewegung des Koordinatenursprungs (140) verändern kann; und (b) Bestimmen und/oder Verbessern der Positionsschätzung des Fahrzeugs (110) unter Verwendung der zumindest drei bestimmten Entfernungen (160) des Fahrzeugs (110) von den zumindest drei Signalgebern (120) und der vorbestimmten Positionen (620) der zumindest drei Signalgeber (120) bezüglich des beweglichen Koordinatensystems (130).
  2. Verfahren (400) gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt (a) (410) ein Aussenden eines Sendesignals von dem Fahrzeug (110) zu den zumindest drei Signalgebern (120); und ein Empfangen eines Antwortsignals von den zumindest drei Signalgebern (120) durch das Fahrzeug (110) umfasst; und wobei das Bestimmen der zumindest drei Entfernungen (160) des Fahrzeugs (110) von den zumindest drei Signalgebern (120) basierend auf dem empfangenen Antwortsignal durchgeführt wird; und wobei die Schritte (a) (410) und (b) (420) von dem Fahrzeug (110) durchgeführt werden.
  3. Verfahren (400) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei die zumindest drei Signalgeber (120) jeweils eine vorbestimmte und unveränderliche Position bezüglich des beweglichen Koordinatensystems (130) aufweisen.
  4. Verfahren (400) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei ein bewegliches Objekt (210) eine vorbestimmte und unveränderliche Position bezüglich des beweglichen Koordinatensystems (130) aufweist und wobei eine Bewegung des beweglichen Koordinatensystems einer physischen Bewegung des Objekts entspricht.
  5. Verfahren (400) gemäß Anspruch 4, wobei der Schritt (a) zusätzlich ein Erhalten einer GPS-Information (630) über die Position des beweglichen Objekts (210) aufweist, und wobei der Schritt (b) (420) ein Bestimmen und/oder Verbessern der Positionsschätzung des Fahrzeugs (110) unter Verwendung der GPS-Information umfasst.
  6. Verfahren (400) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei die Positionsschätzung eine Positionsschätzung bezüglich des beweglichen Koordinatensystems oder bezüglich eines absoluten Koordinatensystems ist, wobei das absolute Koordinatensystem zumindest näherungsweise ein Inertialsystem ist.
  7. Verfahren (400) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Verfahren einen zusätzlichen Schritt (c) aufweist, wobei der Schritt (c) ein Bestimmen einer GPS-Information (640) über die Position des Fahrzeugs (110); und ein Bestimmen und/oder Verbessern der Positionsschätzung des Fahrzeugs (110) unter Verwendung der GPS-Information über die Position des Fahrzeugs umfasst.
  8. Verfahren (400) gemäß Anspruch 7, wobei der Schritt (c) ausgeführt wird, wenn sich das Fahrzeug (110) zumindest in einer ersten Entfernung zu dem beweglichen Objekt (210) befindet; und wobei die Schritte (a) (410) und (b) (420) ausgeführt werden, wenn sich das Fahrzeug (110) in einer Entfernung zu dem beweglichen Objekt (210) befindet, welche geringer ist als die erste Entfernung.
  9. Verfahren (400) gemäß Anspruch 7, wobei der Schritt (c) ausgeführt wird, wenn sich das Fahrzeug (110) zumindest in einer ersten Entfernung zu dem beweglichen Objekt (210) befindet; und wobei die Schritte (a) (410), (b) (420) und (c) ausgeführt werden, wenn sich das Fahrzeug (110) in einer Entfernung zu dem beweglichen Objekt (210) befindet, welche geringer ist als die erste Entfernung.
  10. Verfahren (400) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Verfahren einen zusätzliche Schritt (d) aufweist, wobei der Schritt (d) ein Navigieren des Fahrzeugs (110) basierend auf der Positionsschätzung umfasst.
  11. Verfahren (400) gemäß Anspruch 10, wobei der Schritt (d) ein Generieren von Wegpunkten (320, 340) für eine Bewegungstrajektorie (310, 330) des Fahrzeugs (110) umfasst; und wobei der Schritt (d) ein Anpassen der Wegpunkte (320, 340) basierend auf einer Bewegung des beweglichen Koordinatensystems (130) umfasst.
  12. Verfahren (400) gemäß Anspruch 11, wobei der Schritt (d) eine Prädiktion der Bewegung des beweglichen Koordinatensystems (130) umfasst; und wobei der Schritt (d) ein Anpassen der Wegpunkte (320, 340) basierend auf der prädizierten Bewegung des beweglichen Koordinatensystems (130) umfasst.
  13. Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Schritt (d) ein vollautomatisches Starten und/oder Landen auf dem beweglichen Objekt (210) umfasst.
  14. Verfahren (400) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei es sich bei dem beweglichen Objekt (210) um ein Schiff, einen Zeppelin, eine Öl- oder Gasplattform, ein Offshore-Windrad oder ein Hochhaus handelt.
  15. Verfahren (400) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei die zumindest drei Signalgeber (120) zumindest eines aus einer Funkbake, einer Lichtbake und/oder einer Schallbake umfassen.
  16. Verfahren (400) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Fahrzeug (110) eine Drohne, ein Uboot, ein Helikopter, ein Flugzeug, ein Zeppelin oder ein Schiff ist.
  17. Fahrzeug (110) oder Modul für ein Fahrzeug (110), das dazu ausgebildet ist zumindest drei Entfernungen (160) des Fahrzeugs (110) von zumindest drei Signalgebern (120) zu bestimmen, wobei die jeweilige Entfernung eine Entfernung zwischen dem Fahrzeug (110) und jeweils einem der zumindest drei Signalgeber (160) ist, und wobei die zumindest drei Signalgeber jeweils eine vorbestimmte Position bezüglich eines beweglichen Koordinatensystems (130) aufweisen; und wobei das bewegliche Koordinatensystem (130) ein Koordinatensystem ist, bezüglich dessen sich die Position eines unbewegten Gegenstands aufgrund einer Verschiebung des Koordinatenursprungs (140) verändern kann; und eine Positionsschätzung des Fahrzeugs (110) unter Verwendung der zumindest drei bestimmten Entfernungen (160) des Fahrzeugs (110) von den zumindest drei Signalgebern (120) und der vorbestimmten Positionen der zumindest drei Signalgeber (120) bezüglich des beweglichen Koordinatensystems (130) zu bestimmen und/oder zu verbessern.
  18. System (220) zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs (110), wobei das System die folgenden Merkmale aufweist: ein Fahrzeug (110) gemäß Anspruch 17; und die zumindest drei Signalgeber (120), wobei die zumindest drei Signalgeber jeweils eine vorbestimmte Position bezüglich des beweglichen Koordinatensystems (130) aufweisen.
  19. System (220) gemäß Anspruch 18, wobei das System ein bewegliches Objekt (210) umfasst, wobei das bewegliches Objekt eine vorbestimmte und unveränderliche Position bezüglich des beweglichen Koordinatensystems (130) aufweist und wobei eine Bewegung des beweglichen Koordinatensystems einer physischen Bewegung des Objekts (210) entspricht.
  20. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.
DE102021203641.4A 2021-04-13 2021-04-13 Verfahren, Fahrzeug, System und Computerprogramm zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs Pending DE102021203641A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021203641.4A DE102021203641A1 (de) 2021-04-13 2021-04-13 Verfahren, Fahrzeug, System und Computerprogramm zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs
EP22724426.6A EP4323804A1 (de) 2021-04-13 2022-04-12 Verfahren, fahrzeug, system und computerprogramm zur bestimmung und/oder verbesserung einer positionsschätzung eines fahrzeugs
JP2023562808A JP2024514869A (ja) 2021-04-13 2022-04-12 移動体の位置推定を決定および／または改善するための方法、移動体、システム、ならびにコンピュータプログラム
PCT/EP2022/059669 WO2022218945A1 (de) 2021-04-13 2022-04-12 Verfahren, fahrzeug, system und computerprogramm zur bestimmung und/oder verbesserung einer positionsschätzung eines fahrzeugs
US18/486,841 US20240036587A1 (en) 2021-04-13 2023-10-13 Method, vehicle, system and computer program for determining and/or improving a position estimation of a vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021203641.4A DE102021203641A1 (de) 2021-04-13 2021-04-13 Verfahren, Fahrzeug, System und Computerprogramm zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021203641A1 true DE102021203641A1 (de) 2022-10-13

Family

ID=81749363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021203641.4A Pending DE102021203641A1 (de) 2021-04-13 2021-04-13 Verfahren, Fahrzeug, System und Computerprogramm zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240036587A1 (de)
EP (1) EP4323804A1 (de)
JP (1) JP2024514869A (de)
DE (1) DE102021203641A1 (de)
WO (1) WO2022218945A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010149796A1 (en) 2009-06-26 2010-12-29 Masat B.V. Method and system for determining the location of a moving sensor node
US20180101173A1 (en) 2016-10-10 2018-04-12 Qualcomm Incorporated Systems and methods for landing a drone on a moving base
DE102017113245A1 (de) 2017-06-16 2018-12-20 Pöttinger Landtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Tieren in der Fahrgasse einer landwirtschaftlichen Feldbearbeitungsmaschine
US20200278208A1 (en) 2017-09-28 2020-09-03 Sony Corporation Information processing apparatus, movable apparatus, information processing method, movable-apparatus control method, and programs

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007050246B4 (de) * 2007-10-20 2011-07-28 Diehl BGT Defence GmbH & Co. KG, 88662 Verfahren und Vorrichtung zum selbständigen Landen eines Drehflüglers
US20160357193A1 (en) * 2015-06-02 2016-12-08 5D Robotics, Inc. Mobile ultra wide band constellations

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010149796A1 (en) 2009-06-26 2010-12-29 Masat B.V. Method and system for determining the location of a moving sensor node
US20180101173A1 (en) 2016-10-10 2018-04-12 Qualcomm Incorporated Systems and methods for landing a drone on a moving base
DE102017113245A1 (de) 2017-06-16 2018-12-20 Pöttinger Landtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Tieren in der Fahrgasse einer landwirtschaftlichen Feldbearbeitungsmaschine
US20200278208A1 (en) 2017-09-28 2020-09-03 Sony Corporation Information processing apparatus, movable apparatus, information processing method, movable-apparatus control method, and programs

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022218945A1 (de) 2022-10-20
EP4323804A1 (de) 2024-02-21
US20240036587A1 (en) 2024-02-01
JP2024514869A (ja) 2024-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1701178B1 (de) Verfahren und system zur verhinderung, dass ein flugzeug in einen gefährlichen nachzugswirbelbereich eines wirbelerzeugers eindringt
EP2420856B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur dreidimensionalen Positionierung
EP3616018B1 (de) Navigationssystem für unterwasserfahrzeuge
DE102008030053B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum passiven Bestimmen von Zielparametern
EP3017319B1 (de) Verfahren zur bestimmung von trajektorien beweglicher physischer objekte in einem raum, auf der basis von sensordaten mehrerer sensoren
DE102011080432A1 (de) Systeme und Verfahren zum Berechnen einer vertikalen Position
Eck et al. Aerial magnetic sensing with an UAV helicopter
CN105518763B (zh) 飞机航行用信息生成装置以及飞机航行用信息生成方法
EP3117183B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von navigationsdaten
CN102176003A (zh) 一种机载激光雷达航测参数的优化设计方法
DE60211783T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung von Verfolgung eines Signals mit offener Schleife
DE102021101877A1 (de) System für die Luftbilderfassung unter Verwendung einer Drohne, die einem Zielfahrzeug folgt, auf der Grundlage von bestärkendem Lernen
CN113739799A (zh) 全球定位拒止的导航
EP4200683B1 (de) Verfahren und system zur objekterfassung
CN110320508A (zh) 一种机载应答机对高动态目标特性的模拟方法
EP3443381B1 (de) Laserscanner
DE102021203641A1 (de) Verfahren, Fahrzeug, System und Computerprogramm zur Bestimmung und/oder Verbesserung einer Positionsschätzung eines Fahrzeugs
DE102018102789B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Schwingungsanalyse eines schwingungsfähigen Objekts, insbesondere eines Bauwerks
DE102013000410A1 (de) Verfahren zur autonomen Navigation einer eigenfortbewegungsfähigen Plattform relativ zu einem Objektiv
Schuchardt et al. Mission management and landing assistance for an unmanned rotorcraft for maritime operations
DE102008012375A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verfolgung mindestens eines sich bewegenden Objekts
EP3358372A2 (de) Verfahren zur navigation eines fahrzeugs
Đorđević et al. Flight Plan Preparation for Point Cloud Data Collection Utilizing the Laser Scanner ALS80HP
EP3404364B1 (de) Verfahren zum schätzen eines zustands einer mobilen plattform
EP2921880B1 (de) Verfahren und mobile Kommunikationseinrichtung zur verbesserten Bestimmung der aktuellen Position in Echtzeit

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication