DE10012471A1

DE10012471A1 - Navigationssystem

Info

Publication number: DE10012471A1
Application number: DE10012471A
Authority: DE
Inventors: Bernd Huertgen; Ulrich Kersken
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2001-09-20
Also published as: US6535814B2; US20010029428A1; DE50114578D1; EP1134549A2; EP1134549B1; EP1134549A3

Abstract

Es wird ein Navigationssystem mit einer Routenvorschlagsvorrichtung 21 und einem Kartenspeicher 25 vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Navigationssystem weist zusätzlich eine Bilderzeugungseinrichtung 26, 27, 28 auf, deren Daten vor der Routenvorschlagsvorrichtung 21 berücksichtigt werden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Navigationssystem nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.

Es sind bereits Navigationssysteme bekannt, bei denen Positionsinformationen und Bewegungsinformationen einer Routenvorschlagsvorrichtung zugeführt werden. Weiterhin nutzt die Routenvorschlagsvorrichtung Karteninformationen, die von einem Kartenspeicher zur Verfügung gestellt werden. Problematisch ist dabei, dass insbesondere bei langen zurückgelegten Wegen die Positionsinformationen nicht mehr präzise sind, so dass es zu Abweichungen der ermittelten Position von der tatsächlichen Position kommt. Navigationssystem nutzen daher zusätzliche Informationen; beispielsweise wird durch einen Vergleich der Karteninformationen mit den Positionsinformationen eine Korrektur der Positionsinformationen vorgenommen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Navigationssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Auswertung zusätzlicher Informationen eine Verbesserung der Navigation bzw. der Routenvorschläge möglich ist. Dazu werden Bildinformationen der Umgebung z. B. optische Informationen für das des Navigationssystems herangezogen.

Weitere Vorteile ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche. Besonders einfach erfolgt die Verwendung der Bildinformationen, indem markante Objekte in der Umgebung des Navigationssystems erkannt werden. Dabei kann auch die relative Bewegung des Navigationssystems oder die Lage des Navigationssystems relativ zu dem erkannten Objekt Verwendung finden. Die so erkannten Objekten können dann auch mit Karteninformationen verglichen werden, so dass die Identifizierung von markanten Objekten erleichtert wird. Zusätzlich können natürlich auch Positionsinformationen berücksichtigt werden, die gegebenenfalls durch die Bildinformationen korrigiert werden. Weiterhin können die Bildinformationen auch mit Informationen von Bewegungssensoren verknüpft werden. Zur Bilderzeugung werden vorteilhafterweise eine Videokamera und/oder eine Infrarotkamera und/oder eine Radarantenne verwendet.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 ein Kraftfahrzeug auf einer Straße und die Fig. 2 den internen Aufbau eines erfindungsgemäßen Navigationssystems.

Beschreibung

In der Fig. 1 wird ein Kraftfahrzeug 1 gezeigt, welches sich auf einer Straße 2 bewegt. In dem Kraftfahrzeug 1 ist ein Navigationssystem angeordnet, welches dem Fahrer Routenvorschläge unterbreitet. Derartige Routenvorschläge dienen dazu, dem Fahrer die Orientierung bzw. das Auffinden einer Fahrtroute zu einem gewünschten Ziel zu erleichtern. Dazu gibt der Fahrer in das Navigationssystem ein gewünschtes Ziel ein und das Navigationssystem unterstützt ihn durch Routenvorschläge, d. h. Anweisungen, welchen Fahrweg der Fahrer zum gewünschten Ziel nehmen soll.

Üblicherweise weist dazu ein Navigationssystem einen Kartenspeicher auf, in dem geographische Informationen gespeichert sind. Weiterhin weisen übliche Navigationssysteme Ortungs- und Positionsvorrichtungen auf. Ein Beispiel für eine derartige Positionsvorrichtung oder Ortungsvorrichtung ist beispielsweise das satellitengestützte GPS-System, bei dem durch Anpeilen von Satelliten eine Ortsbestimmung erfolgen kann. Weiterhin sind der bewegungs- oder beschleunigungsorientierte Ortungs- oder Positionssysteme bekannt, beispielsweise durch die Verwendung von Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren, Gyroskope oder Sensoren, die die Bewegungen der Räder des Kraftfahrzeuges gegenüber dem Untergrund feststellen. Alle Ortungs- und Positionssysteme weisen einen gewissen Messfehler auf, der sich bei langen Fahrstrecken akkumulieren kann. Wenn die Position nicht eindeutig bestimmt werden kann, kann es zu fehlerhaften Routenvorschlägen des Navigationssystems kommen, d. h. der Fahrer erhält einen fehlerhaften Routenvorschlag oder aber der Routenvorschlag ist nicht zeitlich angepasst, beispielsweise könnte ein Befehl zum Abbiegen erst dann gegeben werden, wenn das Fahrzeug bereits an der Abbiegung vorbeigefahren ist.

Herkömmliche Navigationssystem kontrollieren daher die Ortungs- und Positonsinformationen durch einen Vergleich mit den gespeicherten geographischen Informationen bzw. Karteninformationen des Kartenspeichers auf Plausibilität. Wenn sich aufgrund der Ortungs- und Positionsinformationen das Kraftfahrzeug für eine längere Zeit parallel zu einer Straße bewegt und dabei in einem Bereich sein soll, in dem keine Straße existiert, so folgert das Navigationssystem, dass sich das Kraftfahrzeug auf der Straße befindet und korrigiert die Ortungs- und Positionsinformationen entsprechend. Dieses Verfahren wird üblicherweise als Map- matching bezeichnet.

Weiterhin kann der Fahrer eines Kraftfahrzeuges auch von sich aus feststellen, dass ein Fehler des Navigationssystems vorliegt, da auch der Fahrer eines Kraftfahrzeugs in der Lage ist, sich zu orientieren, beispielsweise an einem Verkehrsschild 3 wie dies in der Fig. 1 gezeigt wird. Der Fahrer kann dann darauf reagieren, indem er die Routenvorschläge des Navigationssystems ignoriert und wie dies beispielsweise in der Fig. 1 gezeigt wird, sich anhand des Verkehrsschildes 3 orientiert oder anhand anderer geographischer Informationen wie beispielsweise der Querstraße 4. Erfindungsgemäß wird nun vorgesehen, eine Bilderzeugungseinrichtung vorzusehen, die ein Abbild der Umgebung des Navigationssystems erzeugt und dass das Navigationssystem dieses Bild bei der Erzeugung der Routenvorschläge berücksichtigt.

Besonders einfach können die Bildinformationen benutzt werden, wenn sie zum Map-matching herangezogen werden. Wenn das Fahrzeug 1 der Fig. 1 die Querstraße 4 passiert, so ist damit ein eindeutiger Punkt auf einer digitalen Karte bestimmbar. Durch Auswertung eines Bildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges 1 wird somit erkannt, dass das Kraftfahrzeug 1 gerade die Querstraße 4 passiert hat und es kann dann ein eindeutiges Map-matching erfolgen. Das Navigationssystem weist somit eine Bilderzeugungseinrichtung auf, die ein Bild der Umgebung des Navigationssystems erzeugt. Eine derartige Bilderzeugungseinrichung kann beispielsweise in einer Videokamera oder einer Infrarotkamera oder einer Radarantenne bestehen. Es erfolgt dann eine Auswertung dieses Bildes der Umgebung des Navigationssystems, um bestimmte markante Objekte in der Umgebung des Navigationssystems bzw. des Kraftfahrzeuges 1 zu erkennen. Derartige markante Objekte in der Umgebung des Nagigationssystems können beispielsweise Verkehrsschilder 3 oder Querstraßen 4 oder Tunnel oder Brücken oder dergleichen sein. Weiterhin kann durch Auswertungen des Bildes auch eine Information bezüglich der Bewegung des Navigationssystems erfolgen, beispielsweise ein Drehwinkel relativ zur Straße, eine Information bezüglich der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges oder dergleichen. All diese Informationen werden dann zusätzlich vom Navigationssystem berücksichtigt. In der Regel erfolgt diese Berücksichtigung zusätzlich zu den üblichen Ortungs- und Positionsvorrichtungen bzw. zusätzlich zu der sonst üblichen Bewegungssensorik.

In der Fig. 2 wird schematisch der Aufbau eines erfindungsgemäßen Navigationssystems gezeigt. Zentrale Komponente dieses Navigationssystems ist eine Routenvorschlagsvorrichung 21, die in der Regel als Rechner ausgebildet ist. Dieser Rechner 21 hat Zugriff auf Karteninformationen, die in einem Kartenspeicher 25 enthalten sind. Weiterhin hat dieser Rechner 21 Zugriff auf Ortungs- oder Positionsinformationen, die von einem Ortungs- oder Positionssystem 23 zur Verfügung gestellt werden. Weiterhin hat der Rechner 21 Zugriff auf Informationen weiterer Sensoren 24, die ihm beispielsweise Informationen über die Bewegung des Fahrzeugs oder dergleichen geben. Weiterhin werden dem Rechner 21 noch Informationen von einer Bildauswerteeinheit 28 zugeführt, die gegebenenfalls auch ein Teil des Rechners 21 sein kann. Die Bildauswerteeinheit 28 erhält Informationen von einer Video- oder Infrarotkamera 26 und gegebenenfalls von einer Radarantenne 27. Wenn der Rechner bzw. die Routenvorschlagsvorrichtung 21 einen entsprechenden Routenvorschlag für den Benutzer des Navigationssystems errechnet haben, so wird dieser über die Ausgabeeinheit 22 ausgegeben.

Bei dem Ortungs- oder Positionssystem 23 handelt es sich beispielsweise um ein GPS-System und/oder ein Gyroskop. Bei den Sensoren 24 handelt es sich beispielsweise um Radsensoren oder Sensoren eines ABS-Systems, die Impulse in Abhängigkeit von der Umdrehung eines Rades liefern. Bei dem Kartenspeicher 25 handelt es sich um ein Speicherelement, welches zum Abspeichern großer Datenmengen geeignet ist, beispielsweise um eine CD-ROM. In dem Kartenspeicher 25 sind geographische Informationen, beispielsweise in der Form einer digitalen Karte, gespeichert. Weiterhin enthält dieser Kartenspeicher weitere geographische Informationen, beispielsweise markante Punkte in der Umgebung, Informationen über die Schönheit einer Fahrtstrecke, und dergleichen.

Bei der Kamera 26 handelt es sich beispielsweise um eine Videokamera oder Infrarotkamera, die ein Bild der Umgebung des Navigationssystems bzw. des Kraftfahrzeugs in dem das Navigationssystem beispielsweise eingebaut ist, gibt. Alternativ oder zusätzlich ist noch ein Radarantenne 27 vorgesehen, welches ebenfalls ein Bild der Umgebung erzeugt. Wesentlich ist, dass ein Umgebungsbild des Navigationssystems erzeugt wird, welches dann ausgewertet wird. Die Bildauswertungseinheit 28 ist hier nur schematisch als separate Einheit dargestellt. Üblicherweise wird man für die Bildauswertung ebenfalls einen Rechner nutzen, so dass bei ausreichender Leistungsfähigkeit des Rechners auch die Bildauswerteeinheit 28 und die Routenvorschlagsvorrichtung 21 in einem einzigen Rechner realisiert sein können.

Bei der Ausgabeeinheit 22 sind alle Vorrichtungen denkbar, die einem Benutzer des Navigationssystems Informationen geben können. Beispielsweise kann die Ausgabeeinheit in einem Display und/oder in einer Sprachausgabe bestehen.

Die Routenvorschlagsvorrichung berücksichtigt zur Erstellung der Routenvorschläge nicht nur die Informationen des Ortungs- und Positionssystem 23 und der Bewegungssensoren 24, sondern zusätzlich noch die Bildinformationen, die von der Kamera 26 bzw. dem Radar 27 zur Verfügung gestellt werden.

Die Funktionsweise herkömmlicher Navigationssysteme können so vielfältig verbessert werden.

Durch Auswertung des Bilds kann die Fahrspur ermittelt werden und damit bei unsicherem Map-matching (Autobahnausfahrt, spitzwinklige Y-Kreuzung) schneller eine eindeutige Position bestimmt werden. Daraufhin können Fahrempfehlungen wiederholt oder situationsgerecht angepasst werden bzw. ggf. die Route neu berechnet werden.

Durch Auswertung des Bilds kann die Drehbewegungen (des Fahrzeugs) erkannt und berechnet werden und diese Werte können anstelle oder zur Unterstützung der Gyro-Information genutzt werden. Durch Auswertung des Bilds können langsame Drehbewegungen besser erkannt und bestimmt werden.

Durch Auswertung des Bilds können Geschwindigkeit und zurückgelegter Weg bestimmt werden und diese Werte anstelle oder zur Unterstützung der bekannten Wegsensoren genutzt werden.

Durch Auswertung des Bilds kann die relative Lage des Fahrzeugs zur Fahrbahn erkannt werden.

Durch Auswertung des Bilds kann das Verlassen des bzw der Eintritt in das dig. Gebietes bzw der Route schneller und sicherer bestimmt werden.

Durch Auswertung des Bilds kann das Verlassen bzw. die Wiederaufnahme der Route (z. B. Rastplatz) schneller und sicherer bestimmt werden.

Durch Auswertung des Bilds können auch nicht gefahrene Wege (Seitenstrassen, Abzweigungen) und passierte Objekte (Brücke, Tunnel, Eisenbahnlinie, sonstige POIs) für das Map- matching genutzt werden.

Durch Auswertung des Bilds kann eine Selbstkalibirierung von Navigationskomponenten durchgeführt oder Ungenauigkeiten /Drift der Komponenten kompensiert werden.

Durch Auswertung des Bilds können Strassenschilder und Verkehrszeichen erkannt und für die Positionsbestimmung (Ortsein- und -ausgang, BAB-Schilder) und Fahrempfehlungen sowie für den Zeitpunkt der Ausgabe der Fahrempfehlungen genutzt werden.

Claims

1. Navigationssystem mit einer Routenvorschlagesvorrichtung (21), die unter Berücksichtigung von Karteninformationen aus einem Kartenspeicher (25) Routenvorschläge erstellt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bilderzeugungseinrichtung (26, 27, 28) vorgesehen ist, die ein Bild der Umgebung des Navigationssystems erzeugt, und dass die Routenvorschlagsvorrichtung (21) das Bild der Bilderzeugungseinrichtung (26, 27, 28) berücksichtigt.

2. Navigationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswertung des Bildes Objekte in der Umgebung des Navigationssystems erkannt werden.

3. Navigationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswertung des Bildes die (Dreh-) Bewegung oder Lage des Navigationssystems relativ zu den erkannten Objekten bestimmt wird.

4. Navigationssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erkannten Objekte mit Karteninformationen zu den Objekten verglichen werden.

5. Navigationssysten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass zusätzlich von der Routenvorschlagsvorrichtung (21) für die Erstellung des Routenvorschlags Informationen von weiteren Navigationskomponenten (23, 24) berücksichtigt werden.

6. Navigationssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Auswertung des Bildes eine Selbstkalibrierung der Navigationskomponenten (23, 24) durchgeführt oder Ungenauigkeiten/Drift der Navigationskomponenten (23, 24) kompensiert werden.

7. Navigationssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Navigationskomponenten Bewegungssensoren (24) und/oder ein Positionssystem (23) vorgesehen ist.

8. Navigationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderzeugungsvorrichtung (26, 27, 28) eine Video- oder Infrarotkamera (26) und/oder Radarantenne (27) aufweist.

9. Navigationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Routenvorschlagsvorrichtung (21) für den Zeitpunkt der Ausgabe eines Routenvorschlags das Bild der Bilderzeugungsvorrichtung (26, 27, 28) berücksichtigt.