DE102006036999B4

DE102006036999B4 - Fahrzeugpositions-Ermittlungsvorrichtung und Verfahren zum Ermitteln einer Positionsinformation für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102006036999B4
Application number: DE102006036999.8A
Authority: DE
Inventors: Dr. Auer Richard; Sven Chlosta; Tobias Giebel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2023-11-16
Anticipated expiration: 2026-08-03
Also published as: DE102006036999A1

Abstract

Satelliten-Navigationssystem (20) für ein Fahrzeug (10) umfassend- ein Satellitenortungsgerät (24) zum Ermitteln einer Fahrzeugposition über ein empfangenes Satellitensignal,- eine Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte (28) zum Ermitteln eines ersten Wertebereichs für einen Abstand (a(t), b(t)) zwischen einem vorbestimmten Punkt auf einer Fahrzeugmittelachse (16) des Fahrzeugs (10) und einer Fahrspurbegrenzung (12,14) in Abhängigkeit von der bereitgestellten Fahrzeugposition,- ein Umfelderfassungsgerät (26) zur Erfassung eines zweiten Wertebereichs für den Abstand (a(t), b(t)) zwischen dem vorbestimmten Punkt auf der Fahrzeugmittelachse (16) und der Fahrspurbegrenzung (12,14), und- eine Auswerteeinrichtung (30) zur Bestimmung eines wahrscheinlichen Abstands (a(t), b(t)) in Abhängigkeit von dem ersten Wertebereich und dem zweiten Wertebereich, indemeine Schnittmenge der ersten und zweiten Wertebereiche ermittelt und ein Wert aus dieser Schnittmenge als wahrscheinlicher Abstand (a(t), b(t)) ausgewählt wird, wobei- der von der Auswerteeinrichtung (30) bestimmte wahrscheinliche Abstand (a(t), b(t)) an das Umfelderfassungsgerät (26) zum Vergleich mit der erfassten Umgebung weitergeleitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Satelliten-Navigationssystem für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Abstands zwischen einem vorbestimmten Punkt auf einer Fahrzeugmittelachse eines Fahrzeugs und einer Fahrspurbegrenzung beschrieben.
Die Druckschriften DE 10 2004 013 440 A1 , DE 103 34 620 A1 , DE 199 48 734 A1 , DE 102 26 481 A1 , DE 103 19 445 A1 und DE 103 10 655 A1 betreffen Möglichkeiten zum Bestimmen einer Lage eines Fahrzeugs. Beispielsweise wird vorgeschlagen, einen Abstand eines Fahrzeugs zu einem fahrzeugexternen Bezugspunkt mithilfe eines fahrzeugeigenen Satellitenortungsgeräts und einer Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte zu bestimmen. Allerdings weist eine Positionsbestimmung für ein Fahrzeug mithilfe eines herkömmlichen Satellitenortungsgeräts eine relativ hohe Ungenauigkeit von mehreren Metern auf. Des Weiteren lässt sich eine von einem Fahrzeug befahrene Fahrspur einer mehrspurigen Straße durch Ermitteln des Fahrverhaltens von weiteren Verkehrsteilnehmern oder durch Erfassen einer Fahrspurmarkierung durch ein Umfelderfassungsgerät bestimmen. Häufig tritt allerdings die Situation auf, dass sich im Umkreis eines eine mehrspurige Straße befahrenden Fahrzeugs keine weiteren Verkehrsteilnehmer befinden, oder dass die Fahrspurmarkierungen einer nassen Straße mit einem Umfelderfassungsgerät nur ungenau erfassbar sind.
Die Druckschrift DE 103 59 965 A1 beschreibt ein Satelliten-Navigationssystem für ein autonomes Fahren eines Fahrzeugs mit einem Satellitenortungsgerät, welches die Ist-Position des Fahrzeugs feststellt. Ein Umfelderfassungssystem verbessert die aktuelle Ist-Position des Satellitenortungsgeräts als Funktion der Umfelddaten. Ferner weist das System der D1 eine digitale Karteneinheit auf, mittels der eine Soll-Position des Fahrzeugs bestimmt wird. Anhand eines Vergleichs zwischen Soll-Position und Ist-Position des Fahrzeugs erfolgt ein Eingriff in den autonomen Fahrablauf oder nicht.
Die Druckschrift DE 10 2004 048 047 A1 beschreibt ein Verfahren zur Fahrerwarnung und/oder zum aktiven Eingreifen in die Fahrdynamik bei einem drohenden Verlassen der Fahrspur, wobei die Abstände zwischen dem Fahrzeug und den Fahrspurmarkierungen bestimmt werden. Dabei umfasst die entsprechende Vorrichtung eine GPS-Einheit, eine Umfelderfassung und eine digitale Karte.
Die Druckschrift DE 10 2004 052 242 A1 beschreibt ein Sensorfusionssystem, welches aus mehreren Wahrscheinlichkeitsverteilungen eines Datenwerts einer Datenart einen wahrscheinlichsten Datenwert der gegebenen Datenart schätzt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Möglichkeit zum genaueren Ermitteln eines Abstands zwischen einem fahrzeugeigenen Punkt und einem fahrzeugexternen Bezugsobjekt bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Satelliten-Navigationssystem gemäß dem Anspruch 1 und ein Verfahren zum Ermitteln eines Abstands zwischen einem vorbestimmten Punkt auf einer Fahrzeugmittelachse eines Fahrzeugs und einer Fahrspurbegrenzung gemäß dem Anspruch 5 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes Satelliten-Navigationssystem umfasst

- ein Satellitenortungsgerät zum Ermitteln einer Fahrzeugposition über ein empfangenes Satellitensignal,
- eine Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte zum Ermitteln eines ersten Wertebereichs für einen Abstand zwischen einem vorbestimmten Punkt auf einer Fahrzeugmittelachse des Fahrzeugs und einer Fahrspurbegrenzung in Abhängigkeit von der bereitgestellten,
- ein Umfelderfassungsgerät zur Erfassung eines zweiten Wertebereichs für den Abstand zwischen dem vorbestimmten Punkt auf der Fahrzeugmittelachse und der Fahrspurbegrenzung, und
- eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung eines wahrscheinlichen Abstands aus dem ersten Wertebereich und dem zweiten Wertebereich, indem eine Schnittmenge der ersten und zweiten Wertebereiche ermittelt und ein Wert aus dieser Schnittmenge als wahrscheinlicher Abstand (a(t), b(t)) ausgewählt wird, wobei
- der von der Auswerteeinrichtung bestimmte wahrscheinliche Abstand an das Umfelderfassungsgerät zum Vergleich mit der erfassten Umgebung weitergeleitet wird.

Durch das erfindungsgemäße Zusammenwirken eines Satellitenortungsgeräts mit einem Umfelderfassungsgerät lässt sich ein Abstand eines Fahrzeugs zu einem fahrzeugexternen Bezugspunkt oder ein Abstand zwischen einem fahrzeugeigenen Bezugspunkt und einem fahrzeugexternen Bezugsobjekt genauer bestimmen. Aus diesem Grund lässt sich ein erfindungsgemäßes Satelliten-Navigationssystem auch für ein automatisches Fahrtrichtungs-Steuersystem oder für ein Fahrspur-Warnsystem zum Warnen eines Fahrers bei einem Nichteinhalten einer Fahrspur verwenden.
Vorzugsweise werden die ermittelten ersten und/oder zweiten Wertebereiche für die Abstände an das Umfelderfassungsgerät zum Vergleich mit der erfassten Umgebung weitergeleitet.
Weiter bevorzugt weist Satelliten-Navigationssystem eine Fahrzeugdatenausgabeeinheit auf, die Fahrzeugparameter, welche das Fahrverhalten des Fahrzeugs bestimmen, an die Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte weiterleitet.
Vorzugsweise ist das Umfelderfassungsgerät an mindestens einer Seite des Fahrzeugs angeordnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln eines Abstands zwischen einem vorbestimmten Punkt auf einer Fahrzeugmittelachse eines Fahrzeugs und einer Fahrspurbegrenzung umfasst die folgenden Schritte:

- Ermitteln einer Fahrzeugposition des Fahrzeugs in Abhängigkeit von einem empfangenen Satellitensignal durch ein Satellitenortungsgerät,
- Bestimmen eines ersten Wertebereichs für den Abstand zwischen dem vorbestimmten Punkt auf der Fahrzeugmittelachse und der Fahrspurbegrenzung in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrzeugposition,
- Ermitteln eines zweiten Wertebereichs für den Abstand zwischen dem vorbestimmten Punkt auf der Fahrzeugmittelachse und der Fahrspurbegrenzung durch ein Umfelderfassungsgerät, und
- Ermitteln eines wahrscheinlichen Abstands zwischen dem vorbestimmten Punkt auf der Fahrzeugmittelachse und der Fahrspurbegrenzung in Abhängigkeit von dem ersten Wertebereich und dem zweiten Wertebereich, indem eine Schnittmenge der ersten und zweiten Wertebereiche ermittelt und ein Wert aus dieser Schnittmenge als wahrscheinlicher Abstand (a(t), b(t)) ausgewählt wird, wobei
- der wahrscheinliche Abstand an das Umfelderfassungsgerät zum Vergleich mit der erfassten Umgebung weitergeleitet wird.

Auch dieses Verfahren gewährleistet ein genaueres Bestimmen eines Abstands zwischen einem fahrzeugeigenen Punkt und einem fahrzeugexternen Bezugsobjekt gegenüber dem Stand der Technik.
Vorzugsweise werden die ermittelten ersten und/oder zweiten Wertebereiche für den Abstand an das Umfelderfassungsgerät zum Vergleich mit der erfassten Umgebung weitergeleitet.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen:

1 ein Fahrzeug auf einer Fahrspur mit Fahrspurmarkierungen zeigt; und
2 und 3 Funktionsweisen eines erfindungsgemäßen Satelliten-Navigationssystems schematisch erklären.

In 1 ist ein Fahrzeug 10 auf einer durch die Fahrspurmarkierungen 12 und 14 eingegrenzten Fahrspur 18 dargestellt. Die vom Fahrer des Fahrzeugs 10 aus rechts gelegene Fahrspurmarkierung 12 ist als eine durchgezogene Linie und die gegenüberliegende Fahrspurmarkierung 14 ist als eine gestrichelte Linie auf einen Fahrbahnbelag der Fahrspur 18 gezeichnet.
Für das Fahrzeug 10 lässt sich eine in 1 eingezeichnete Mittellängsachse 16 bestimmen, die parallel zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 mittig durch das Fahrzeug 10 läuft. Der in die 1 ebenfalls eingezeichnete Abstand a(t) ist ein Abstand zwischen der Fahrspurmarkierung 14 und dem Schnittpunkt der Mittellängsachse 16 mit der Vorderseite des Fahrzeugs 10. Der Abstand zwischen der Fahrspurmarkierung 14 und dem Schnittpunkt der Mittellängsachse 16 mit der Vorderseite des Fahrzeugs 10 ist mit b(t) bezeichnet. Die vorliegende Erfindung lässt in äquivalenter Weise auch zum Ermitteln eines Abstands eines beliebigen fahrzeugeigenen Punkts zu einem fahrzeugexternen Objekt nutzen.
Anhand von der schematischen 2 wird im Folgenden die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Satelliten-Navigationssystems 20 zum Bestimmen der Abstände a(t) und b(t) erläutert. Dabei umfasst das Satelliten-Navigationssystem 20 eine Fahrzeugdatenausgabeeinheit 22, ein Satellitenortungsgerät 24, ein Umfelderfassungsgerät 26 und eine Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte 28.
Die Fahrzeugdatenausgabeeinheit 22 gibt Fahrzeugparameter, welche das Fahrverhalten des Fahrzeugs 10 wiedergeben, an die Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte 28 weiter. Entsprechende Fahrzeugparameter sind beispielsweise eine aktuelle Geschwindigkeit und ein aktueller Lenkwinkel des Fahrzeugs 10. Das Satellitenortungsgerät 24 bestimmt in Abhängigkeit von einem empfangenen Funksignal eines Satellitensystems einen Näherungswert für eine aktuelle Position des Fahrzeugs 10 und stellt eine entsprechende Information an die Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte 28 bereit.
Die Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte 28 ist dazu ausgelegt, die bereitgestellte Fahrzeugposition anhand der Fahrzeugparameter zu überprüfen. Nach einer positiven Überprüfung der Fahrzeugposition kann die Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte 28 in Abhängigkeit von der Fahrzeugposition jeweils einen ersten Wertebereich für die Abstände a(t) und b(t) ermitteln.
Das Umfelderfassungsgerät 26 kann als Kameraeinrichtung, als Lasereinrichtung oder als Radareinrichtung ausgebildet sein. In dem anhand der 1 bis 3 dargestellten Beispiel dient das Umfelderfassungsgerät 26 dazu, für die Abstände a(t) und b(t) zweite Wertebereiche zu ermitteln. Selbstverständlich kann auch eine Umgebung der Straße mit der Fahrspur 18, beispielsweise eine Leitplanke oder ein Bordstein, von dem Umfelderfassungsgerät 26 erfasst werden. Als Alternative oder als Ergänzung dazu kann das Umfelderfassungsgerät 26 auch zum Bestimmen einer Position und einer Relativgeschwindigkeit eines sich in der Umgebung des Fahrzeugs 10 befindenden (nicht dargestellten) Verkehrsteilnehmers ausgebildet sein. Für die von dem Umfelderfassungsgerät 26 ermittelten zweiten Wertebereiche der Abstände a(t) und b(t) werden entsprechende Informationen an die Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte 28 weitergegeben.
Die Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte 28 umfasst eine Auswerteeinrichtung 30, an welche sie die ersten und die zweiten Wertebereiche für die Abstände a(t) und b(t) weiterleitet. Die Auswerteeinrichtung 30 bestimmt daraufhin in Abhängigkeit von den an sie bereitgestellten ersten und zweiten Wertebereichen die wahrscheinlichen Werte für die Abstände a(t) und b(t), beispielsweise indem eine Schnittmenge der ersten und der zweiten Wertebereiche ermittelt und ein Wert aus dieser Schnittmenge, vorzugsweise ein Mittelwert, ausgewählt wird.
Durch Verwenden eines erfindungsgemäßen Satelliten-Navigationssystems 20 kann die Präzision der Ordnungsdaten für eine Position des Fahrzeugs 10 erhöht werden. Um eine Erhöhung der Präzision in beiden Dimensionen zu erreichen, kann die Messung wiederholt durchgeführt werden. Durch Krümmungen im Straßenverlauf ergibt sich dadurch eine zweidimensionale Auflösung der Position.
Ein erfindungsgemäßes Satelliten-Navigationssystem 20 kann zusätzlich dazu ausgelegt sein, im Falle eines Ausfalls des Umfelderfassungsgeräts 26 oder bei einem mangelhaften Erfassen der Fahrspurmarkierungen 12 und 14 die Abstände a(t) und b(t) für eine Überbrückungszeit allein in Abhängigkeit von den Informationen der Fahrzeugdatenausgabeeinheit 22 und dem Satellitenortungsgerät 24 zu bestimmen.
Wie anhand der 3 gezeigt ist, kann die Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte 28 auch dazu ausgelegt sein, die von der Auswerteeinrichtung 30 bestimmten Abstände a(t) und b(t) oder die ermittelten ersten und/oder zweiten Wertebereiche für die Abstände a(t) und b(t) an das Umfelderfassungsgerät 26 weiterzuleiten. Die Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte 28 kann aber auch über eine (nicht dargestellte) Speichereinheit verfügen, auf welcher eine Breite jeder Fahrspur 18 einer Straße oder eine Information über die auf einer Straße angebrachten Fahrspurmarkierung 12 oder 14 oder über eine Randbebauung einer Straße abgespeichert ist. Diese Informationen können ebenfalls von der Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte 28 an das Umfelderfassungsgerät 26 weitergegeben werden.
Das Umfelderfassungsgerät 26 kann dazu ausgelegt sein, die erfasste Umgebung des Fahrzeugs 10 mit den durch die Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte 28 bereitgestellten Informationen zu vergleichen. Beispielsweise überprüft das Umfelderfassungsgerät 26, ob die von dem Umfelderfassungsgerät 26 erfasste rechte Fahrspurmarkierung 12 auch wirklich eine durchgezogene Linie und nicht eine gestrichelte Linie ist. Damit ist gewährleistet, dass ein von dem Umfelderfassungsgerät 26 als rechte Fahrspurmarkierung 12 erfasstes Objekt auch wirklich die rechte Fahrspurmarkierung 12 ist.
Zusätzlich erleichtern die von der Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte 28 bereitgestellten Informationen vor allem bei ungünstigen Wetterverhältnissen das Erfassen der Fahrbahnmarkierungen 12 und 14 durch das Umfelderfassungsgerät 26. So lässt sich beispielsweise eine Fahrspurmarkierung 12 oder 14 auf einer von einer Kameraeinrichtung aufgenommenen nassen Fahrbahn der Fahrspur 18 leichter erkennen, wenn das Umfelderfassungsgerät 26 über eine Information über den Typ der Fahrspurmarkierungen 12 und 14 der befahrenen Fahrspur 18 verfügt.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12 und 14: Fahrspurmarkierungen
16: Mittellängsachse
18: Fahrspur
20: Satelliten-Navigationssystem
22: Fahrzeugdatenausgabeeinheit
24: Satellitenortungsgerät
26: Umfelderfassungsgerät
28: Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte
30: Auswerteeinrichtung
a(t) und b(t): Abstände

Claims

Satelliten-Navigationssystem (20) für ein Fahrzeug (10) umfassend - ein Satellitenortungsgerät (24) zum Ermitteln einer Fahrzeugposition über ein empfangenes Satellitensignal, - eine Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte (28) zum Ermitteln eines ersten Wertebereichs für einen Abstand (a(t), b(t)) zwischen einem vorbestimmten Punkt auf einer Fahrzeugmittelachse (16) des Fahrzeugs (10) und einer Fahrspurbegrenzung (12,14) in Abhängigkeit von der bereitgestellten Fahrzeugposition, - ein Umfelderfassungsgerät (26) zur Erfassung eines zweiten Wertebereichs für den Abstand (a(t), b(t)) zwischen dem vorbestimmten Punkt auf der Fahrzeugmittelachse (16) und der Fahrspurbegrenzung (12,14), und - eine Auswerteeinrichtung (30) zur Bestimmung eines wahrscheinlichen Abstands (a(t), b(t)) in Abhängigkeit von dem ersten Wertebereich und dem zweiten Wertebereich, indem eine Schnittmenge der ersten und zweiten Wertebereiche ermittelt und ein Wert aus dieser Schnittmenge als wahrscheinlicher Abstand (a(t), b(t)) ausgewählt wird, wobei - der von der Auswerteeinrichtung (30) bestimmte wahrscheinliche Abstand (a(t), b(t)) an das Umfelderfassungsgerät (26) zum Vergleich mit der erfassten Umgebung weitergeleitet wird.
Satelliten-Navigationssystem (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten ersten und/oder zweiten Wertebereiche für die Abstände (a(t), b(t)) an das Umfelderfassungsgerät (26) zum Vergleich mit der erfassten Umgebung weitergeleitet werden.
Satelliten-Navigationssystem (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Satelliten-Navigationssystem eine Fahrzeugdatenausgabeeinheit (22) aufweist, die Fahrzeugparameter, welche das Fahrverhalten des Fahrzeugs (10) wiedergeben, an die Einheit zum Verarbeiten einer digitalen Karte (28) weiterleitet.
Satelliten-Navigationssystem (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umfelderfassungsgerät (26) an mindestens einer Seite des Fahrzeugs (10) angeordnet ist.
Verfahren zum Ermitteln eines Abstands (a(t), b(t)) zwischen einem vorbestimmten Punkt auf einer Fahrzeugmittelachse (16) eines Fahrzeugs (10) und einer Fahrspurbegrenzung (12,14) mit den folgenden Schritten: - Ermitteln einer Fahrzeugposition des Fahrzeugs (10) in Abhängigkeit von einem empfangenen Satellitensignal durch ein Satellitenortungsgerät (24), - Bestimmen eines ersten Wertebereichs für den Abstand (a(t), b(t)) zwischen dem vorbestimmten Punkt auf der Fahrzeugmittelachse (16) und der Fahrspurbegrenzung (12,14) in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrzeugposition, - Ermitteln eines zweiten Wertebereichs für den Abstand (a(t), b(t)) zwischen dem vorbestimmten Punkt auf der Fahrzeugmittelachse (16) und der Fahrspurbegrenzung (12,14) durch ein Umfelderfassungsgerät (26), und - Ermitteln eines wahrscheinlichen Abstands (a(t), b(t)) zwischen dem vorbestimmten Punkt auf der Fahrzeugmittelachse (16) und der Fahrspurbegrenzung (12,14) in Abhängigkeit von dem ersten Wertebereich und dem zweiten Wertebereich, indem eine Schnittmenge der ersten und zweiten Wertebereiche ermittelt und ein Wert aus dieser Schnittmenge als wahrscheinlicher Abstand (a(t), b(t)) ausgewählt wird, wobei - der wahrscheinliche Abstand (a(t), b(t)) an das Umfelderfassungsgerät (26) zum Vergleich mit der erfassten Umgebung weitergeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, die ermittelten ersten und/oder zweiten Wertebereiche für den Abstand (a(t), b(t)) an das Umfelderfassungsgerät (26) zum Vergleich mit der erfassten Umgebung weitergeleitet werden.