DE10258470B4

DE10258470B4 - Navigationseinrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10258470B4
Application number: DE2002158470
Authority: DE
Inventors: Dörte Falk; Carsten Schnier; Dr. Lux Stefan
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: DE10258470A1

Abstract

Navigationseinrichtung (1) für Kraftfahrzeuge, umfassend eine Datenbasis (2, 12) in Form einer digitalen Straßenkarte und eine Positionserfassungseinrichtung (3), wobei dem Kraftfahrzeug (15) mindestens eine Sensorik zur Erfassung eines Fahrzeugzustandsparameters und/oder der Fahrzeugumgebung zugeordnet, aus deren Daten eine Straßenführung ableitbar ist, wobei eine erfasste Straßenführung mit der vorhandenen Datenbasis (2, 12) vergleichbar und dieser zufügbar ist, wenn die erfasste Straßenführung nicht in der Datenbasis (2, 12) enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik als Abstandssensorik ausgebildet ist, mittels derer ein oder mehrere vorausfahrende oder hinterherfahrende Kraftfahrzeuge erfasst werden und daraus das Vorhandensein einer Straße abgeleitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Navigationseinrichtung für Kraftfahrzeuge sowie ein zugehöriges Verfahren.
Navigationseinrichtungen für Kraftfahrzeuge lassen sich im Allgemeinen in drei Gruppen unterteilen. On-board-Systeme umfassen eine Datenbasis in Form einer digitalen Straßenkarte, die beispielsweise auf einer CD-ROM abgespeichert ist, eine Positionserfassungseinrichtung, beispielsweise in Form eines GPS-Empfängers, und eine Fahrtroutenberechnungseinheit. Zur Erstellung einer Fahrtroute gibt der Nutzer ein Fahrziel ein, wobei die aktuelle Position mittels der Positionserfassungseinrichtung ermittelt wird. Anschließend berechnet die Fahrtroutenberechnungseinheit anhand der Datenbasis eine Fahrtroute. Diese wird dann dem Fahrer komplett und/oder abschnittsweise angezeigt, wobei der Fahrer zusätzlich optisch und/oder akustisch Fahrtrichtungshinweise erhält.
Im Gegensatz hierzu befindet sich bei off-board-Systemen sowohl die Datenbasis als auch die Fahrtroutenberechnungseinheit in einer Zentrale. Zur Ermittlung einer Fahrroute überträgt der Fahrer sein Fahrziel und seine aktuelle Position an die Zentrale, wo eine Fahrtroute berechnet und an das Kraftfahrzeug zurückübertragen wird. Der Vorteil von off-board-Systemen ist, dass die Aktualisierungen der Datenbasis zentral vorgenommen werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass zentral Verkehrsmeldungen berücksichtigt werden können und bei der Fahrroutenberechnung bis zu einem gewissen Grad die Verkehrsauslastung einzelner Strecken berücksichtigt werden kann. Nachteilig an off-board-Systemen ist jedoch die Datenmenge, die zwischen Fahrzeug und Zentrale übertragen werden muss.
Des Weiteren sind Hybrid-Systeme bekannt. Diese Hybrid-Systeme umfassen fahrzeugseitig ein komplettes on-board-System, wobei jedoch die eigentliche Fahrtroute in einer Zentrale unter Berücksichtigung von Verkehrsmeldungen berechnet wird. Anschließend werden Zwischenpunkte von der Zentrale übertragen und die komplette Fahrzeugroute wieder on-board rekonstruiert. Der Vorteil ist die reduzierte zu übertragene Datenmenge.
Gemeinsames Problem aller derartiger Navigationseinrichtungen ist die Aktualität der Datenbasis, von der die Qualität der Zielführung maßgeblich abhängt.
Aus der DE 197 42 414 A1 ist ein Verfahren zur Aktualisierung und/oder Ergänzung einer digitalen Straßenkarte eines Verkehrsnetzes bekannt, wobei durch ein Endgerät in mindestens einem Fahrzeug wiederholt die Position des Fahrzeugs erfasst wird und einer digitalen Straßenkarte im Endgerät zugeordnet wird, wobei zumindest überprüft wird, ob sich an einer der erfassten Position des Fahrzeugs zugeordneten Position in der digitalen Straßenkarte eine Straße oder dergleichen befindet, wobei zumindest, wenn sich dort in der digitalen Straßenkarte keine Straße oder dergleichen befindet, das Endgerät eine Verkehrszentrale informiert. Vorzugsweise werden vom Endgerät neben einer versuchten Zuordnung der Position des Endgeräts zu einem Straßenabschnitt oder dergleichen in der digitalen Karte im Endgerät auch weitere vom Endgerät erfasste, das Verkehrsnetz betreffende Attribute mit Attributen in der digitalen Karte im Endgerät verglichen. Ein derartiges Attribut kann insbesondere die Fahrtrichtung in einem Fahrbahnabschnitt, eine Spannung eines Fahrbahnabschnitts oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit sein. Das Endgerät erfasst wiederholt seine Position. Die Position kann beispielsweise fortlaufend in bestimmten Intervallen und/oder nach bestimmten Ereignissen wie Lenkausschlägen des Lenkrades des Fahrzeugs, welche auf Abbiegen hindeuten, etc. erfasst werden. Vorzugsweise erfolgt die Positionsbestimmung durch GPS. Überdies oder stattdessen ist auch eine Positionsbestimmung des Fahrzeugs anhand der digitalen Karte und Lenkradausschlägen im Fahrzeug sowie Geschwindigkeits- und/oder Wegmessungen im Fahrzeug über das Endgerät möglich.
Aus der nachveröffentlichten DE 101 48 224 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung von Kartendaten bekannt, bei dem von einem Fahrzeug an verschiedenen Positionen Positionsdaten von einem GPS-System aufgenommen werden, wobei Fahrbahnmessdaten von einem Fahrbahnerkennungssystem des Fahrzeugs erfasst werden und aus den Positionsdaten und den Fahrbahnmessdaten Kartendaten erzeugt werden. Die Fahrbahnerkennungseinrichtung umfasst beispielsweise zwei Video-Kameras. Die von lokalen Speichern verschiedener Fahrzeuge gesammelten Kartendaten können einer zentralen Auswerteeinrichtung zugeführt werden, die hieraus neue Kartendatenspeichermedien erzeugt, die nachfolgend in den Fahrzeugen anstelle der Kartendatenspeichermedien verwendet werden.
Aus der DE 199 16 967 C1 ist ein Verfahren zur Aktualisierung einer datenverarbeitungsgestützten Verkehrswegenetzkarte bekannt, die Streckendaten über ein befahrbares Verkehrsnetz und zugeordnete Attributdaten umfasst, bei dem durch mindestens ein Probefahrzeug aktuelle Strecken- und Attributdaten vom jeweils befahrenen Streckenabschnitt des Verkehrswegenetzes aufgenommen werden und die Verkehrswegenetzkarte anhand der aufgenommenen Strecken- und Attributdaten aktualisiert wird, wobei die Attributdaten wenigstens Topographiedaten über den Verlauf von Steigungen und/oder Kurven auf Streckenabschnitten des Verkehrswegenetzes enthalten, wobei die Topographiedaten ortsgenau bezüglich Lage und Stärke der Steigungen und/oder Kurven erfasst und bei der Aktualisierung der Verkehrswegenetzkarte verwendet werden.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine alternative Navigationseinrichtung mit einer verbesserten Datenbasis zu schaffen sowie ein zugehöriges Verfahren zur Verfügung zu stellen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu umfasst das Kraftfahrzeug mindestens eine Sensorik zur Erfassung eines Fahrzeugzustandsparameters und/oder der Fahrzeugumgebung, aus deren Daten eine Straßenführung ableitbar ist, wobei eine erfasste Straßenführung mit der vorhandenen Datenbasis vergleichbar und dieser zuführbar ist, wenn die erfasste Straßenführung nicht in der Datenbasis enthalten ist. Hierdurch wird ein selbstlernendes Navigationssystem geschaffen, dass selbständig durch Befahren noch unbekannter Straßen seine Datenbasis aktualisiert.
Dabei ist die Sensorik als Abstandssensorik ausgebildet. Dabei wird ausgenutzt, dass die Erfassung eines oder mehrerer vorausfahrender oder hinterherfahrender Kraftfahrzeuge für das Vorhandensein einer Straße spricht.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird mittels einer weiteren Sensorik die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Bereits hieraus lassen sich Rückschlüsse auf eine vorhandene Straße ziehen, beispielsweise weil das Kraftfahrzeug mit über 100 km/h fährt. Zur weiteren Verbesserung kann dabei ein Abgleich mit der vorhandenen Datenbasis erfolgen. Ist beispielsweise in der vorhandenen Datenbasis ein Autobahnstück abgespeichert und wird nun erfasst, dass das Kraftfahrzeug mit über 100 km/h über dieses abgespeicherte Autobahnstück hinaus fährt, so lässt sich daraus auf eine erfolgte Verlängerung der Autobahn schließen. Somit kann auch bereits eine Klassifizierung der neu erfassten Straße vorgenommen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird mittels einer weiteren Sensorik der Lenkwinkel und/oder die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ermittelt. Die dabei ermittelte mögliche Straßenführung kann dann mit vorab abgelegten Straßenführungsmustern verglichen werden und bei Übereinstimmung als neue Straße bestimmt werden. Insbesondere bei Autobahnkreuzen sind die Auffahrten sehr signifikant und leicht wiedererkennbar.
Der Vorteil aller bisher beschriebenen Sensoriken ist, dass diese ohnehin bereits im Kraftfahrzeug vorhanden sind, sodass sich der schaltungstechnische Aufwand reduziert.
Prinzipiell kann die Sensorik auch als Kamera ausgebildet sein, mittels derer die Fahrzeugumgebung abgebildet wird, wobei anhand der aufgenommenen Bilder eine Straßenführung ermittelt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die neu erfassten Straßenführungen vom Kraftfahrzeug an eine Zentrale übertragen. Dabei kann die Navigationseinrichtung selbst jedoch sowohl als on-board-, off-board- oder Hybrid-System ausgebildet sein. Durch die Übertragung an eine Zentrale steht somit die aktualisierte Datenbasis auch anderen Nutzern zur Verfügung. Dabei kann die Datenübertragung automatisch erfolgen oder aber der Kraftfahrzeugführer hat die Wahlmöglichkeit, die Übertragung zu veranlassen oder nicht. in diesem Fall wird nur die Datenbasis im Kraftfahrzeug aktualisiert. Dies kann beispielsweise wünschenswert sein, wenn die Straßenführungen ein geheimes Werksgelände betreffen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer Navigationseinrichtung und
2 einen schematischen Straßenführungsverlauf.
In der 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Navigationseinrichtung 1 für Kraftfahrzeuge dargestellt, umfassend eine Datenbasis 2, eine Positionserfassungseinrichtung 3, eine Fahrtroutenberechnungseinheit 4, eine Ein- und Ausgabeeinheit 5 und mehrere Sensoriken 6–8. Dabei wird beispielsweise mittels der Sensorik 6 die Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeuges und mittels der Sensorik 7 der Lenkwinkel φ erfasst. Die Sensorik 8 ist beispielsweise als Neigungssensor ausgebildet. Über die Ein- und Ausgabeeinheit 5 kann ein Fahrziel eingegeben werden und Fahrtrichtungshinweise in Abhängigkeit eine ermittelten Fahrtroute ausgegeben werden. Mittels der Daten der Sensorik 6–8 wird innerhalb der Fahrtroutenberechnungseinheit 4 eine Straßenführung ermittelt, wobei die derart ermittelten Daten mit den Daten der Positionserfassungseinrichtung verknüpft werden. Diese Daten werden mit der Datenbasis 2 verglichen, ob diese bereits in der Datenbasis 2 vorhanden sind oder nicht. War diese Straßenführung vorher nicht in der Datenbasis 2 enthalten, so wird die neu erfasste Straßenführung in die Datenbasis 2 eingefügt. Des Weiteren kann die neu erfasste Straßenführung über eine Luftschnittstelle 9, beispielsweise mittels eines GSM-Moduls an eine Luftschnittstelle 10 einer Zentrale 11 übermittelt werden und dort ebenfalls in deren Datenbasis 12 eingefügt werden. Bei reinen off-board-Systemen entfällt die Datenbasis 2 und die Fahrtroutenberechnungseinheit, sodass nur die neu erfasste Straßenführung übertragen wird. Aufgrund der somit adaptiven Aktualisierung der Datenbasis 12 in der Zentrale 11 lassen sich einige wichtige Vorteile erreichen, insbesondere wenn die Zentrale zur Fahrtroutenberechnung von off-board- oder Hybrid-Systemen dient. Zum einen kann ein besserer Lastenausgleich auf den zur Verfügung stehenden Straßen erreicht werden. Des Weiteren können diese Daten zur Verbesserung von FCD-Prognosen verwendet werden.
Anhand der 2 soll an einem einfachen Beispiel die Arbeitsweise der adaptiven Navigationseinrichtung näher erläutert sein. Dabei umfasst die Datenbasis eine Straßenführung 13 in Form einer digitalen Straßenkarte. Dabei sei angenommen, dass die dargestellte Straßenführung 13 eine Autobahn sei, die an einer Stelle 14 endet, weil diese beispielsweise bisher nur bis zu dieser Stelle 14 fertiggestellt wurde. Erfasst nun die Fahrtroutenberechnungseinheit 4, dass sich das Kraftfahrzeug 15 mit einer hohen Geschwindigkeit V von beispielsweise 100 km/h auf dem Abschnitt 16 bewegt, so kann daraus geschlossen werden, dass zwischenzeitlich eine Fertigstellung erfolgt ist. Somit wird der Abschnitt 16 als neue Straßenführung erkannt und der Datenbasis hinzugefügt.
Entsprechend kann mittels der Sensorik 7 eine erfasste Straßenführung mit vorabgelegten Straßenführungsmustern verglichen werden und bei Übereinstimmung auf eine vorhandene Straße geschlossen werden. Mittels der als Neigungssensor ausgebildeten Sensorik 8 kann beispielsweise die Unebenheit des Untergrundes bestimmt werden, sodass beispielsweise zwischen einer Straße und einem Waldweg unterschieden werden kann. Durch Kombination der einzelnen Auswertungen der verschiedenen Sensoriken 6–8 kann dabei die Erkennungssicherheit einer neuen Straßenführung wesentlich erhöht werden.

Claims

Navigationseinrichtung (1) für Kraftfahrzeuge, umfassend eine Datenbasis (2, 12) in Form einer digitalen Straßenkarte und eine Positionserfassungseinrichtung (3), wobei dem Kraftfahrzeug (15) mindestens eine Sensorik zur Erfassung eines Fahrzeugzustandsparameters und/oder der Fahrzeugumgebung zugeordnet, aus deren Daten eine Straßenführung ableitbar ist, wobei eine erfasste Straßenführung mit der vorhandenen Datenbasis (2, 12) vergleichbar und dieser zufügbar ist, wenn die erfasste Straßenführung nicht in der Datenbasis (2, 12) enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik als Abstandssensorik ausgebildet ist, mittels derer ein oder mehrere vorausfahrende oder hinterherfahrende Kraftfahrzeuge erfasst werden und daraus das Vorhandensein einer Straße abgeleitet wird.
Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer weiteren Sensorik (6) die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) ermittelbar ist, aus der Rückschlüsse auf das Vorhandensein einer Straße gezogen werden.
Navigationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer weiteren Sensorik (7) der Lenkwinkel (φ) und/oder die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ermittelbar ist.
Navigationseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Sensorik als Kamera ausgebildet ist.
Navigationseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine nicht in der Datenbasis (2, 12) befindliche Straßenführung an eine Zentrale (11) übertragbar ist.
Verfahren zur Aktualisierung einer Datenbasis (2, 12) in Form einer digitalen Straßenkarte in einer Navigationseinrichtung (1), mittels einer Positionserfassungseinrichtung (3) und mindestens einer Sensorik zur Erfassung eines Fahrzeugzustandsparameters und/oder der Fahrzeugumgebung, wobei die Sensorik mindestens eine Abstandssensorik aufweist, umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Ableiten einer Straßenführung aus den Daten der Sensorik unter Berücksichtigung der Daten der Positionserfassungseinrichtung (3), wobei mittels der Abstandssensorik ein oder mehrere vorausfahrende oder hinterherfahrende Kraftfahrzeuge erfasst werden und daraus das Vorhandensein einer Straße abgeleitete wird. b) Vergleichen der ermittelten Straßenführung mit den vorhandenen Straßenführungsdaten der Datenbasis (2, 12) und c) Hinzufügen der ermittelten Straßenführung zur Datenbasis, falls diese noch nicht in der Datenbasis (2, 12) enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit (V) des Kraftfahrzeuges ermittelt und mit einem Schwellwert verglichen wird, wobei bei Überschreitung des Schwellwertes auf eine vorhandene Straße zurückgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkel (φ) und/oder die Fahrtrichtung über einen zeitlichen Bereich erfasst wird, hieraus eine Straßenführung ermittelt und mit vorab abgelegten Straßenführungsmustern verglichen wird, wobei bei Übereinstimmung der ermittelten Straßenführung mit einem abgelegten Straßenführungsmuster die ermittelte Straßenführung in die Datenbasis (2, 12) übernommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Kamera die Fahrzeugumgebung erfasst wird und aus diesen Bildern eine vorhandene Straßenführung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine neue erfasste Straßenführung an eine Zentrale (11) übertragen wird.