DE202015008708U1 - Fahrzeugpositioniersystem - Google Patents

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Abstract

Fahrzeugpositioniersystem zum Abschätzen der geographischen Position eines Fahrzeugs (1), mit einer Satellitenempfangseinheit (5), einer Recheneinheit (6) zum Schätzen einer ersten Position des Fahrzeugs anhand von von der Satellitenempfangseinheit (5) empfangenen Satellitennavigationssignalen und einer Kamera (7), wobei die Recheneinheit (6) eingerichtet ist, eine Bewegung des Fahrzeugs (1) anhand von von der Kamera (7) gelieferten Bildern abzuschätzen und eine zweite Position des Fahrzeugs (1) anhand der Bewegung und der ersten Position zu schätzen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugpositioniersystem zum Abschätzen der geographischen Position eines Fahrzeugs. Die inzwischen weit verbreiteten Fahrzeugnavigationsgeräte nutzen Fahrzeugpositioniersysteme, um anhand der abgeschätzten Position eines Fahrzeugs einen Kartendatensatz abzufragen und dem Fahrzeug einen in dem Datensatz verzeichneten, an der abgeschätzten Position verlaufenden Verkehrsweg zuzuordnen, auf dem das Fahrzeug sich mit hoher Wahrscheinlichkeit befindet.
  • Fehler bei Positionsabschätzung kommen vor, zum einen wegen der begrenzten Messgenauigkeit der Fahrzeugpositioniersysteme, zum anderen weil atmosphärische Phänomene die Laufzeit der von den herkömmlichen Fahrzeugpositioniersystemen genutzten Satellitennavigationssignale beeinflussen, die von um die Erde umlaufenden Satelliten, etwa des GPS- oder des Galileo-Systems ausgestrahlt werden, oder weil Objekte am Erdboden die Satellitennavigationssignale reflektieren oder blockieren können. Um derartige Fehler zu unterdrücken, ist es üblich, die Kartendaten zu nutzen. Wenn zum Beispiel ein Fahrzeugpositioniersystem sein Fahrzeug eine Zeitlang auf einer gegebenen Straße verortet hat und eine einzelne Messung eine Position des Fahrzeugs ergibt, die abseits dieser Straße liegt und auch nicht über eine Abzweigung zugänglich ist, dann ist anzunehmen, dass diese einzelne Messung fehlerhaft ist, und das Fahrzeugpositioniersystem gibt als Position des Fahrzeugs weiterhin Koordinaten an, die auf der bislang befahrenen Straße liegen.
  • Eine Bestimmung der Richtung, in die das Fahrzeug orientiert ist, ist anhand der Satellitennavigationssignale nicht unmittelbar möglich. Nur wenn das Fahrzeug sich bewegt, kann die Fahrtrichtung aus der Differenz zwischen zwei nacheinander ermittelten Positionen berechnet werden. Um eine Änderung der Fahrtrichtung an einer Kreuzung schnell erkennen zu können, ist daher bereits vorgeschlagen worden, ein Fahrzeugpositioniersystem an Inertialsensoren zum Erfassen einer Gierbewegung zu koppeln. Dies ist mit geringen Kosten möglich, da solche Sensoren in ESP-Systemen verwendet werden und ein mit einem ESP-System in einem Fahrzeug verbauter Inertialsensor auch von einem Fahrzeugpositioniersystem genutzt werden kann. Die in ESP-Systemen verwendeten preiswerten Inertialsensoren sind allerdings in erster Linie ausgelegt, um schnelle, starke Gierbewegungen in Gefahrensituationen zu erfassen; die Messung von langsamen, gleichmäßigen Gierbewegungen, wie sie beim Durchfahren einer Kurve auftreten, kann durch Drift des Sensors erheblich verfälscht sein. Wenn sich ein Fahrzeug längere Zeit in einem Gebiet mit schlechtem Satellitenempfang, insbesondere in einem Parkhaus oder einer Tiefgarage bewegt, kann die Information über die Orientierung des Fahrzeugs so fehlerhaft werden, dass sie praktisch wertlos ist. Mit der Berechnung einer Fahrtroute zu einem eingegebenen Ziel kann daher erst begonnen werden, wenn bei Verlassen des Parkhauses wieder ein Satellitensignal zur Verfügung steht. Oft muss der Fahrer aber bereits unmittelbar bei Verlassen des Parkhauses, bevor die Routenplanung fertig ist, eine Entscheidung über die Fahrtrichtung treffen.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist, ein Fahrzeugpositioniersystem und ein Verfahren zum Abschätzen der geographischen Position eines Fahrzeugs zu schaffen, die eine zuverlässige Positionsabschätzung auch dann noch ermöglichen, wenn die Qualität des Satellitennavigationssignals über längere Zeit unbefriedigend ist.
  • Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch ein Fahrzeugpositioniersystem zum Abschätzen der geographischen Position eines Fahrzeugs, mit einer Satellitenempfangseinheit, einer Recheneinheit zum Schätzen einer ersten Position des Fahrzeugs anhand von von der Satellitenempfangseinheit empfangenen Satellitennavigationssignalen und einer Kamera, wobei die Recheneinheit eingerichtet ist, eine Bewegung des Fahrzeugs anhand von von der Kamera gelieferten Bildern abzuschätzen und eine zweite Position des Fahrzeugs anhand der Bewegung und der ersten Position zu schätzen.
  • Die Bewegung des Fahrzeugs kann als eine Kombination von rotatorischer und translatorischer Bewegung aufgefasst werden. Eine reine Rotation ist in den Bildern der Kamera einfach quantitativ erfassbar, da sie zu einer gleichförmigen Bewegung aller Bildpunkte in nacheinander aufgenommenen Bildern führt, unabhängig davon, wie weit ein reales Objekt, zu dem ein Bildpunkt gehört, von der Kamera entfernt ist. Wenn eine Kamera geradlinig bewegt wird, dann gibt es einen Bildpunkt, der sich in nacheinander aufgenommenen Bildern nicht zu bewegen scheint, weil er vom Standpunkt der Kamera aus genau in Richtung der Bewegung liegt. Alle anderen Bildpunkte streben von diesem ruhenden Punkt mit einer Geschwindigkeit fort, die einerseits von ihrem (im Bild gemessenen) Abstand von dem ruhenden Punkt, andererseits von dem (im dreidimensionalen Raum gemessenen) Abstand eines von ihnen dargestellten Objekts von der Kamera abhängen. Aus der Bewegung der einzelnen Bildpunkte allein kann nur das Verhältnis zwischen dem Abstand der abgebildeten Objekte zur Kamera und dem von der Kamera zwischen zwei Bildaufnahmepositionen zurückgelegten Weg berechnet werden. Um aus dem Verhältnis den Abstand der Objekte zur Kamera zur Kamera zu ermitteln, bedarf es einer weiteren Information. Diese kann einfach und zuverlässig von einem Odometer oder Tachometer bezogen werden. Daher ist die Recheneinheit vorzugsweiseeingerichtet, eine rotatorische Komponente der Bewegung anhand der Bilder und eine translatorische Komponente der Bewegung mittels eines Odometers oder Tachometers abzuschätzen. Das Odometer oder Tachometer kann in üblicher Weise an einem rotierenden Teil des Fahrzeug-Antriebsstrangs angeordnet sein, um dessen Drehung zu messen und in zurückgelegten Weg umzurechnen.
  • Die Recheneinheit kann zum Abschätzen wenigstens der rotatorischen Komponente der Bewegung ferner mit einem Inertialsensor verbunden sein. Trotz der bekannten Unzulänglichkeiten der gegenwärtig in ESP-Systemen für Kraftfahrzeuge eingebauten Inertialsensoren kann Nutzung eines solchen Sensors die Abschätzung der rotatorischen Komponente verbessern, da Messfehler des Inertialsensors und Fehler der Recheneinheit beim Auswerten der Bilder statistisch unkorreliert sind.
  • Wenn die Recheneinheit eingerichtet ist, die erste Position anhand von zu einem ersten Zeitpunkt empfangenen Satellitensignalen abzuschätzen, anhand der Bilder die Bewegung zwischen dem ersten und einem zweiten Zeitpunkt abzuschätzen, kann sie an dem zweiten Zeitpunkt empfangene Satellitennavigationssignale für die Schätzung der zweiten Position mit auswerten, um die Genauigkeit der Positionsschätzung zu verbessern.
  • Dabei sollte sie die Qualität der Satellitennavigationssignale zu dem zweiten Zeitpunkt beurteilen und sie bei der Schätzung der zweiten Position ihrer Qualität gemäß gewichten.
  • Die Beurteilung der Qualität kann auf der Stärke der empfangenen Satellitennavigationssignale, auf der Zahl der empfangbaren Satelliten und ihrer geometrischen Verteilung am Himmel oder beidem basieren.
  • In analoger Weise kann auch die Qualität der Bilder beurteilen und die anhand der Bilder abgeschätzte Bewegung bei der Schätzung der zweiten Position der Qualität der Bilder gemäß gewichtet werden.
  • Eine niedrige Qualität der Bilder ist insbesondere dann anzunehmen, wenn die Helligkeit der Bilder gering und die in ihnen enthaltenen Kontraste schwach sind.
  • Eine Abschätzung der Qualität der Satellitennavigationssignale kann auch auf den aufgenommenen Bildern basieren, so kann die Recheneinheit insbesondere eingerichtet sein, anhand der Bilder die Größe eines Raumwinkels abzuschätzen, in dem vom Fahrzeug aus die Satellitennavigationssignale auf geradem Wege empfangbar sind, und die anhand der Bilder abgeschätzte Bewegung bei kleinem Raumwinkel stärker zu gewichten als bei großem Raumwinkel. Auf diese Weise kann z. B. beim Fahren in einer Stadt, wo zwischen hohen Gebäuden nur ein kleiner Raumwinkel des offenen Himmels den direkten Empfang von Satellitennavigationssignalen zulässt und eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass an den Gebäuden reflektierte Satellitennavigationssignale empfangen werden, der Einfluss dieser verfälschten Signale auf die zweite Position klein gehalten oder unterdrückt werden.
  • Die Aufgabe wird einer anderen Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch ein Verfahren zum Abschätzen der geographischen Position eines Fahrzeugs, mit den Schritten:
    Schätzen einer ersten Position des Fahrzeugs anhand von an einem ersten Zeitpunkt empfangenen Satellitennavigationssignalen,
    Abschätzen einer Bewegung des Fahrzeugs anhand von von einer Kamera des Fahrzeugs gelieferten Bildern; und
    Schätzen einer zweiten Position des Fahrzeugs anhand der Bewegung und der ersten Position.
  • Gegenstand der Erfindung sind ferner ein Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die einen Computer befähigen, als Recheneinheit in einem Fahrzeugpositioniersystem wie oben beschrieben zu arbeiten oder das oben beschriebene Verfahren auszuführen, sowie ein computerlesbarer Datenträger, auf dem Programmanweisungen aufgezeichnet sind, die einen Computer befähigen, in dieser Weise zu arbeiten.
  • Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist eine Recheneinheit für ein Fahrzeugpositioniersystem mit
    • – Mitteln zum Schätzen einer ersten Position des Fahrzeugs anhand von an einem ersten Zeitpunkt empfangenen Satellitennavigationssignalen,
    • – Mitteln zum Abschätzen einer Bewegung des Fahrzeugs anhand von von einer Kamera des Fahrzeugs gelieferten Bildern; und
    • – Mitteln zum Abschätzen einer Bewegung des Fahrzeugs anhand von von einer Kamera des Fahrzeugs gelieferten Bildern; und Schätzen einer zweiten Position des Fahrzeugs anhand der Bewegung und der ersten Position.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
  • 1 ein mit einem erfindungsgemäßen Fahrzeugpositioniersystem ausgestattetes Fahrzeug in einer typischen Anwendungssituation; und
  • 2 ein Blockdiagramm des Fahrzeugpositioniersystems.
  • 1 zeigt ein Fahrzeug 1 zu verschiedenen Zeitpunkten t1, t2, t3 einer Fahrt entlang einer innerstädtischen, von Gebäuden 2 umgebenen Straße 3. Das Fahrzeug 1 ist mit einem Navigationsgerät 4 ausgestattet. Wie in dem Blockdiagramm der 2 gezeigt, umfasst das Navigationsgerät 4 eine Satellitenempfangseinheit 5 zum Empfang von Satellitennavigationssignalen, z. B. von GPS- oder Galileo-Satelliten. Die Satellitennavigationssignale sind in 1 als Strahlen R1, R2, ... dargestellt, die auf die Satellitenempfangseinheit des Fahrzeugs 1 an seinen Aufenthaltsorten zum Zeitpunkt t2 bzw. t3 gerichtet sind. Eine Recheneinheit 6 des Navigationsgeräts 4 ist programmiert, um anhand der zu einem gegebenen Zeitpunkt empfangenen Satellitennavigationssignale eine Schätzung der Position des Fahrzeugs vorzunehmen, die im Folgenden als Satellitenschätzung bezeichnet wird.
  • Die Recheneinheit 6 ist ferner an eine oder mehrere Kameras 7 angeschlossen, die außen am Fahrzeug 1 montiert sind, um den Verkehrsraum rings um das Fahrzeug 1 zu überwachen. Die Kameras 7 können z. B. Bestandteil eines an sich bekannten Einparkassistenzsystems sein, die im Rahmen der Erfindung eine zusätzliche Verwendung erfahren. Im Folgenden soll der Einfachheit halber angenommen werden, dass nur eine einzige Kamera 7 eine Folge von Bildern liefert, wobei sich versteht, dass die Bilder einer solche Folge auch rechnerisch aus mehreren gleichzeitig von in unterschiedlichen Richtungen orientierten Kameras aufgenommenen Teilbildern zusammengesetzt sein können.
  • Des Weiteren kann ein Odometer 8 oder Tachometer an die Recheneinheit 6 angeschlossen sein, der einen vom Fahrzeug 1 zurückgelegten Weg oder seine Geschwindigkeit anhand der Drehung einer Welle im Antriebsstrang des Fahrzeugs erfasst.
  • Die Recheneinheit 6 ist vorgesehen, um anhand der Satellitenschätzung und Daten der Kamera 7 und ggf. des Odometers 8 eine Schätzung der Fahrzeugposition vorzunehmen, die gegen Beeinträchtigungen des Satellitenempfangs unempfindlicher ist als die Satellitenschätzung allein.
  • Die geschätzte Fahrzeugposition dient in üblicher Weise einem Routenplaner 9 als Grundlage für die Planung einer Fahrtroute zu einem vom Fahrer eingegebenen Ziel.
  • Für die nachfolgende Beschreibung der Arbeitsweise der Recheneinheit wird angenommen, dass diese zum Zeitpunkt t1 eine erste Schätzung der geographischen Position des Fahrzeugs vorgenommen hat.
  • Die Kamera 7 liefert an die Recheneinheit 6 Bilder in schneller Folge, mit einer Frequenz von einigen 10 Hz, vorzugsweise etwa 10–30 Hz. Den zwischen zwei Bildern zurückgelegte Weg kann von der Recheneinheit durch Ablesen des Odometers 8 jeweils an den Erzeugungszeitpunkten der Bilder, und Bilden der Differenz der abgelesenen Werte, oder durch Ablesen des Tachometers und Dividieren des abgelesenen Werts durch die Frequenz ermittelt werden.
  • Alternativ könnte der vom Fahrzeug zurückgelegte Weg ermittelt werden, indem in den Bildern ein Objekt identifiziert wird, dessen Position im Bild einen genauen Rückschluss auf seine Entfernung vom Fahrzeug zulässt, und aus der Bewegung dieses Objekts in den Bildern auf die Fahrzeugbewegung geschlossen wird. Als ein solches Objekt kommt insbesondere eine Fahrbahnmarkierung in Frage, deren Abstand in der Vertikalen von der Kamera 7 durch die Abmessungen des Fahrzeugs vorgegeben und bekannt ist.
  • In Kenntnis des Abstandes zwischen den Orten, an denen zwei Bilder aufgenommen worden sind, kann die Recheneinheit den Abstand zwischen den Abbildungen eines gleichen Objekts in den zwei Bildern in einen Abstand des Objekts von der Kamera umrechnen und so ein dreidimensionales Modell der Umgebung des Fahrzeugs bilden.
  • Wenn in den Bildern die Bewegung von Objekten, die sich auf entgegengesetzten Seiten des Fahrzeugs befinden, von einem für ihren Abstand erwarteten Ausmaß in jeweils verschiedene Richtungen abweicht, dann lässt dies auf eine Gierbewegung des Fahrzeugs schließen.
  • In der Praxis ist es kaum möglich, erst die Entfernungen zu den Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs zu bestimmen und erst dann eine Drehung des Fahrzeugs zu berechnen. Die Recheneinheit verwendet daher einen Kalmanfilter, um unter verschiedenen Annahmen über die Entfernungen der beobachteten Objekte und die Drehung des Fahrzeugs zwischen nacheinander aufgenommenen Bildern diejenige zu finden, bei der die die Abweichungen zwischen den in den Bildern beobachteten Veränderungen und den anhand der Annahme erwarteten Veränderungen am geringsten sind.
  • Wenn ein Inertialsensor 10, z. B. in einem an sich bekannten ESP-System des Fahrzeugs vorhanden ist und die Recheneinheit 6, z. B. über einen von dem ESP-System und dem Fahrzeugpositioniersystem gemeinsam genutzten Bus, in der Lage ist, Messdaten des Inertialsensors 9 zu lesen, dann können auch diese von dem Kalman-Filter bei der Abschätzung der Fahrzeugdrehung ergänzend herangezogen werden.
  • In Kenntnis des jeweils zwischen zwei nacheinander aufgenommenen Bildern zurückgelegten Wegstrecke und der dabei erfolgten Gierbewegung des Fahrzeugs rekonstruiert die Recheneinheit 6 zum Zeitpunkt t2 den seit dem Zeitpunkt t1 zurückgelegten Weg, z. B. als Polygonzug oder als Abfolge von Kurvensegmenten, und berechnet einen Vektor, der Anfang und Ende dieses Weges verbindet. Durch Addieren dieses Vektors zur ersten geschätzten Position wird eine vorläufige zweite geschätzte Position des Fahrzeugs 1 zum Zeitpunkt t2 erhalten.
  • In 1 sieht man, dass die Empfangsbedingungen für Satellitennavigationssignale an dem Ort, an dem sich das Fahrzeug zum Zeitpunkt t2 befindet, problematisch sind. Signale R1 und R2 von einem ersten und einem zweiten Satelliten sind auf geradem Wege empfangbar, das Signal R3 eines dritten Satelliten ist durch ein Gebäude 2 komplett blockiert, und im Falle eines vierten Satelliten ist der geradlinige Übertragungsweg R4 blockiert, aber nach Reflexion an einem Gebäude wird das Signal über den Weg R4' dennoch empfangen. Anhand der Signale R1, R2, R4' nimmt die Recheneinheit eine zweite Satellitensignalschätzung vor. Deren Ergebnis wird mit der vorläufigen zweiten geschätzten Position nicht exakt übereinstimmen, und der wahrscheinlichste wahre Aufenthaltsort des Fahrzeugs dürfte dazwischen liegen.
  • Die Recheneinheit legt daher auf der Grundlage der zweiten Satellitensignalschätzung und der vorläufigen zweiten geschätzten Position eine endgültige zweite geschätzte Position fest, und zwar umso näher an der zweiten Satellitensignalschätzung, je besser die Qualität der Satellitennavigationssignale ist, bzw. umso näher an der vorläufigen zweiten geschätzten Position, je besser die Qualität der Bilder gewesen ist, die der Schätzung zugrunde gelegen haben.
  • Für die Qualitätsbeurteilung kommen, einzeln oder in Kombination, mehrere Kriterien in Betracht. Die Qualität der Bilder wird anhand ihrer Helligkeit und ihres Kontrasts beurteilt. Die Helligkeit kann der Bilder als ein Kriterium dienen, denn wo es Licht fehlt, um die Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs sichtbar zu machen, kann auch die Bewegung der Objekte in den Bildern nicht erfasst werden. Als alternatives Kriterium kommt der Kontrast in Betracht, z. B. kann ein Bild oder ein Teil davon fouriertransformiert werden, wenn die hochfrequenten Anteile des dabei erhaltenen Ortsspektrums eine vorgegebene Mindeststärke nicht erreichen, dann lässt dies darauf schließen, dass Nebel, Dunkelheit oder dergleichen in den Bildern diejenigen Details verbergen, die für eine präzise Erfassung der Bewegung benötigt werden. In diesem Fall wird der Bewegungsvektor verworfen, und die zweite Satellitensignalschätzung wird als endgültige zweite geschätzte Position ausgegeben.
  • Je stärker die hochfrequenten Anteile sind, um so reicher an für eine Bewegungsmessung brauchbaren Details sind offensichtlich die Bilder, um so zuverlässiger ist die auf ihnen basierende Berechnung des Bewegungsvektors, und umso näher an der vorläufigen zweiten geschätzten Position wählt die Recheneinheit die endgültige zweite geschätzte Position.
  • Eine gebräuchliche Kenngröße für die Qualität der Satellitennavigationssignale ist die sog. Dilution of Precision (DOP). Verfahren zu ihrer Berechnung sind bekannt und brauchen daher hier nicht im Detail beschrieben zu werden. Die DOP ist eine Funktion der Richtungen, aus denen die Signale verschiedener Satelliten einen Empfänger erreichen und spiegelt die Tatsache wider, dass die Satellitensignalschätzung umso genauer ist, je weiter gefächert die Richtungen sind, aus denen die Signale am Empfänger eintreffen. Wenn die Recheneinheit zu der zweiten Satellitensignalschätzung eine DOP von mehr als 10 errechnet, verwirft sie die Schätzung vollständig und gibt die vorläufige zweite geschätzte Position als endgültige zweite geschätzte Position aus.
  • Alternativ oder ergänzend kann die Recheneinheit eine Qualitätsbeurteilung der Satellitennavigationssignale auch gestützt auf die Bilder der Kamera 7 vornehmen. Anhand dieser Bilder ermittelt sie, welche Raumwinkel aus der Sicht des Fahrzeugs durch Bauwerke oder andere für die Satellitennavigationssignale undurchlässige Objekte blockiert sind. Der freie Raumwinkel, d. h. derjenige Raumwinkel, in dem der Himmel sichtbar ist, kommt als Herkunftsrichtung von Satellitennavigationssignalen in Frage; daher kann, indem fiktive Herkunftsrichtungen aus diesem freien Raumwinkel angenommen werden, die bestmögliche DOP berechnet werden, die mit eventuell in diesem freien Raumwinkel vorhandenen Satelliten erreichbar ist, ist auch diese größer als ein Grenzwert von z. B. 10, dann braucht eine Auswertung der Satellitennavigationssignale gar nicht erst versucht zu werden.
  • Alternativ kann die aus den Bildern gewonnene Kenntnis des freien Raumwinkels genutzt werden, um unter den empfangenen Satellitennavigationssignalen solche zu identifizieren, die, wie zur Zeit t = 2 das Signal R4', von einem nicht in gerader Linie sichtbaren Satelliten herrühren und deshalb verfälscht sein müssen, und diese von der Auswertung auszuschließen.
  • Ein Ausschluss des Signals R4' führt hier zunächst dazu, dass die DOP zur Zeit t = 2 nur anhand der Signale R1, R2 berechnet wird und, bedingt durch die kleine Zahl der sichtbaren Satelliten, den Grenzwert übersteigt. In einer Situation, wo trotz Ausschluss des reflektierten Signals R4' noch eine Satellitensignalschätzung mit befriedigender DOP möglich ist, verbessert sich deren Qualität, da sie durch R4' nicht mehr verfälscht wird.
  • Wenn das Fahrzeug sich zwischen t2 und t3 weiterbewegt, wiederholt sich das Verfahren. Wiederum werden Bilder aufgenommen, um einen Bewegungsvektor abzuschätzen und durch vektorielles Addieren zur endgültigen zweiten geschätzten Position eine vorläufige geschätzte dritte Position zu erhalten und diese ggf. anhand einer dritten Satellitensignalschätzung zur endgültigen dritten geschätzten Position zu korrigieren.
  • Wenn das Fahrzeug 1 in eine Tiefgarage einfährt, verschwindet der freie Raumwinkel. Die Recheneinheit erkennt dies entweder am Ausbleiben der Satellitennavigationssignale oder durch Auswertung der Bilder. Durch Auswertung der Bilder ist das Fahrzeugpositioniersystem dennoch in der Lage, die Position des Fahrzeugs korrekt abzuschätzen, und kann somit, wenn das Fahrzeug die Tiefgarage wieder verlässt, einem Routenplaner eine zutreffende Information über Aufenthaltsort und Fahrtrichtung des Fahrzeug zur Verfügung stellen, noch bevor dieses den Ausgang der Tiefgarage erreicht und wieder Satellitennavigationssignale empfangen kann. Darüber hinaus kann das System die Eigenbewegung in Situationen weiter schätzen, wo sie durch traditionelle Odometrie nicht mehr möglich wäre, da durch Zuhilfenahme der Kamera ein weiterer Gierratensensor zur Verfügung steht, so dass die auftretenden Fehler bei der Odometrie kleiner sind als in Konzepten, die nach Stand der Technik arbeiten. So kann die Planung einer Route zu einem vom Fahrer in den Routenplaner eingegebenen Fahrziel bereits vor Verlassen der Tiefgarage beginnen, und dem Fahrer bereits unmittelbar am Ausgang der Tiefgarage die einzuschlagende Fahrtrichtung korrekt angezeigt werden.
  • Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Fahrzeug
    2
    Gebäude
    3
    Straße
    4
    Navigationsgerät
    5
    Satellitenempfangseinheit
    6
    Recheneinheit
    7
    Kamera
    8
    Odometer
    9
    Routenplaner
    10
    Inertialsensor
    R1–R4'
    Satellitennavigationssignal

Claims (9)

  1. Fahrzeugpositioniersystem zum Abschätzen der geographischen Position eines Fahrzeugs (1), mit einer Satellitenempfangseinheit (5), einer Recheneinheit (6) zum Schätzen einer ersten Position des Fahrzeugs anhand von von der Satellitenempfangseinheit (5) empfangenen Satellitennavigationssignalen und einer Kamera (7), wobei die Recheneinheit (6) eingerichtet ist, eine Bewegung des Fahrzeugs (1) anhand von von der Kamera (7) gelieferten Bildern abzuschätzen und eine zweite Position des Fahrzeugs (1) anhand der Bewegung und der ersten Position zu schätzen.
  2. Fahrzeugpositioniersystem nach Anspruch 1, bei dem die Recheneinheit (6) eingerichtet ist, eine rotatorische Komponente der Bewegung anhand der Bilder und eine translatorische Komponente der Bewegung mittels eines Odometers (8) oder Tachometers abzuschätzen.
  3. Fahrzeugpositioniersystem nach Anspruch 2, bei dem die Recheneinheit (6) zum Abschätzen wenigstens der rotatorischen Komponente der Bewegung ferner mit einem Inertialsensor (9) verbunden ist.
  4. Fahrzeugpositioniersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Recheneinheit (6) eingerichtet ist, die erste Position anhand von zu einem ersten Zeitpunkt (t1) empfangenen Satellitensignalen abzuschätzen, anhand der Bilder die Bewegung zwischen dem ersten und einem zweiten Zeitpunkt (t2) abzuschätzen, und an dem zweiten Zeitpunkt (t2) empfangene Satellitennavigationssignale für die Schätzung der zweiten Position mit auszuwerten.
  5. Fahrzeugpositioniersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Recheneinheit (6) eingerichtet ist, die Qualität der Satellitennavigationssignale zu dem zweiten Zeitpunkt zu beurteilen und sie bei der Schätzung der zweiten Position ihrer Qualität gemäß zu gewichten.
  6. Fahrzeugpositioniersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Recheneinheit (6) eingerichtet ist, die Qualität der Bilder zu beurteilen und die anhand der Bilder abgeschätzte Bewegung bei der Schätzung der zweiten Position der Qualität der Bilder gemäß zu gewichten.
  7. Fahrzeugpositioniersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Recheneinheit (6) eingerichtet ist, anhand der Bilder die Größe eines Raumwinkels abzuschätzen, in dem vom Fahrzeug (1) aus die Satellitenempfangsignale (R1, R2, ...) auf geradem Wege empfangbar sind, und die anhand der Bilder abgeschätzte Bewegung bei kleinem Raumwinkel stärker zu gewichten als bei großem Raumwinkel.
  8. Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die einen Computer befähigen, als Recheneinheit (6) in einem Fahrzeugpositioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zu arbeiten.
  9. Computerlesbarer Datenträger, auf dem Programmanweisungen aufgezeichnet sind, die einen Computer befähigen, als Recheneinheit (6) in einem Fahrzeugpositioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zu arbeiten.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110206236A1 (en) * 2010-02-19 2011-08-25 Center Jr Julian L Navigation method and aparatus
DE102012014397A1 (de) * 2012-07-13 2014-01-16 Audi Ag Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Fahrzeugs und Fahrzeug
DE102012224104A1 (de) * 2012-12-20 2014-06-26 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zum Bereitstellen eines GNSS-Signals
US20150015702A1 (en) * 2012-03-06 2015-01-15 Nissan Motor Co., Ltd. Moving-Object Position/Attitude Estimation Apparatus and Moving-Object Position/Attitude Estimation Method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110206236A1 (en) * 2010-02-19 2011-08-25 Center Jr Julian L Navigation method and aparatus
US20150015702A1 (en) * 2012-03-06 2015-01-15 Nissan Motor Co., Ltd. Moving-Object Position/Attitude Estimation Apparatus and Moving-Object Position/Attitude Estimation Method
DE102012014397A1 (de) * 2012-07-13 2014-01-16 Audi Ag Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Fahrzeugs und Fahrzeug
DE102012224104A1 (de) * 2012-12-20 2014-06-26 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zum Bereitstellen eines GNSS-Signals

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