DE102009045326A1

DE102009045326A1 - Method for designing database for determining position of vehicle by navigation system, involves storing determined landmarks and associated actual position at time point of recording of images during reaching danger point

Info

Publication number: DE102009045326A1
Application number: DE102009045326A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Niem
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2029-10-06
Also published as: DE102009045326B4

Abstract

The method involves determining an actual position of a vehicle by a positioning system (2) e.g. global positioning system, based on positioning signals. Images of a surrounding of the vehicle in a preset route section are recorded before reaching a danger point. Two natural landmarks are determined from the images of the surrounding. The determined landmarks and the associated actual position are stored at a time point of recording of the images during reaching the danger point. The danger point is marked in a digitized road map. An independent claim is also included for a system for designing a database for determining a position of a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Aufbau einer Datenbank zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs mit Hilfe von natürlichen Landmarken.The invention relates to a method and a system for constructing a database for determining the position of a vehicle by means of natural landmarks.

Stand der TechnikState of the art

Navigationssysteme für Fahrzeuge sind hinlänglich bekannt. Im Allgemeinen wird die aktuelle Position bestimmt und anschließend eine Route zu einem vorgegebenen Ziel berechnet. Hierzu wird auf digitalisierte Kartendaten eines Straßennetzes oder Wegenetzes in einem Speicher, beispielsweise einer CD-ROM oder einer DVD, zugegriffen. Die Kartendaten können unter anderem Informationen über Straßenverläufe, Straßenklassen, Kreuzungen, Abbiegebedingungen und Points-of-Interest enthalten. Die Menge und Genauigkeit der Informationen ist dabei abhängig von der Kapazität des verwendeten Speichers.Navigation systems for vehicles are well known. In general, the current position is determined and then a route to a given destination is calculated. For this purpose, digitized map data of a road network or road network in a memory, for example a CD-ROM or a DVD, is accessed. The map data may include, among other things, information about road patterns, road classes, intersections, turn conditions, and points of interest. The amount and accuracy of the information depends on the capacity of the memory used.

Die geographische Position des Fahrzeugs wird in der Regel mit einem Satelliten-gestützten Ortungssystem, beispielsweise einem GPS-Modul (Global-Positioning-System-Module) oder einem anderen vergleichbaren System, ermittelt. Zur Verbesserung der Positionsbestimmung, insbesondere in Bereichen mit eingeschränktem Empfang der Satellitensignale, wird bei einigen Fahrzeugen die Fahrtrichtung über einen Gyrometer, die Fahrgeschwindigkeit über Geschwindigkeitssensoren und/oder Fahränderungen über Beschleunigungssensoren ermittelt und somit eine zusätzliche Positionsbestimmung auf Basis von Koppelortung ermöglicht.The geographic location of the vehicle is typically determined by a satellite-based location system, such as a GPS module (Global Positioning System Module) or other comparable system. To improve the position determination, especially in areas with limited reception of the satellite signals, the direction of travel is determined by a gyroscope, the driving speed via speed sensors and / or driving changes via acceleration sensors and thus allows additional positioning based on coupling location.

Ein Auswertemodul bestimmt anhand der ermittelten Positionsdaten und der Kartendaten der digitalisierten Straßenkarte den Standort des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenkarte. Hierbei können auftretende Messfehler der Sensoren und/oder Ungenauigkeiten in der Straßenkarte durch ein sogenanntes ”Map-Matching”-Verfahren korrigiert werden. Da für das Navigationssystem die Lage des Fahrzeugs in der digitalisierten Straßenkarte entscheidend ist, wird die ermittelte Position mit den Karteninformationen so abgeglichen, dass der wahrscheinlichste Standort des Fahrzeugs in der Karte für die Navigation ermittelt wird. Hierzu werden beim Map-Matching die Kenntnisse über die Bewegungen des Fahrzeugs ausgenutzt. Da sich zum Beispiel Fahrzeuge nicht außerhalb von fest vorgegebenen Straßen bewegen können, kann sich die Position nicht innerhalb von bebautem Gebiet, sondern nur auf einer digitalisierten Straße befinden.An evaluation module determines based on the determined position data and the map data of the digitized road map the location of the vehicle with respect to the road map. In this case, occurring measurement errors of the sensors and / or inaccuracies in the road map can be corrected by a so-called "map matching" method. Since the position of the vehicle in the digitized road map is crucial to the navigation system, the determined position is compared with the map information so that the most probable location of the vehicle in the map for navigation is determined. For this purpose, map-matching uses the knowledge about the movements of the vehicle. For example, since vehicles can not move outside of fixed roads, the position may not be within built-up area but only on a digitized road.

Mit Hilfe satellitengestützter Ortungssysteme kann die aktuelle Position im Regelfall hinreichend genau bestimmt werden. Diese Ortbestimmung erfordert aber einen permanenten Kontakt mit den die Funksignale aussendenden Satelliten. Der Empfang der Satellitensignale kann jedoch durch die aktuelle Umgebung des Fahrzeugs, beispielsweise beim Durchfahren von Hochhausschluchten, Gebirgstälern und/oder einem Tunnel, aufgrund von Abschattung gestört werden. Neben Satellitenortung und Koppelortung sind auch weitere Ortungsverfahren bekannt.With the help of satellite-based positioning systems, the current position can usually be determined with sufficient accuracy. However, this location requires a permanent contact with the radio signals emitting satellite. However, the reception of the satellite signals may be disturbed by the current environment of the vehicle, for example when driving through high-rise gorges, mountain valleys and / or a tunnel due to shading. In addition to satellite positioning and coupling location also other tracking methods are known.

Aus DE 41 38 270 A1 ist ein Verfahren zur Navigation eines selbstfahrenden Landfahrzeugs bekannt, bei dem Marken während der Fahrt erfasst, digitalisiert und mit abgespeicherten Daten verglichen werden, um Abweichungen von Sollwerten festzustellen, die zu entsprechenden Navigationssteuersignalen verarbeitet werden, wobei die abgespeicherten Daten während einer Lernfahrt erzeugt werden. Um von künstlichen Markierungen und Reichweiten unabhängig zu sein, werden als Marken natürliche im Raum befindliche Landmarken verwendet, die mittels einer um eine Achse senkrecht und eine Achse waagerecht zur Fahrtebene schwenkbaren Videokamera bildmäßig unter einem gespeicherten Blickwinkel zu einem Zeitpunkt, an dem ein mit der jeweiligen Landmarke in Bezug gesetzter Sollpunkt erreicht sein soll, erfasst werden und nach Digitalisierung eines erfassten Landmarkenbildes die koordinatenmäßige Verschiebung der Landmarke im Bild bestimmt und aus den Verschiebungen eines Landmarkenpaares die Ist-Position des Fahrzeugs relativ zu einem Sollpunkt und die aktuelle Fahrzeugrichtung in Bezug auf eine Sollrichtung berechnet wird.Out DE 41 38 270 A1 A method for navigating a self-propelled land vehicle is known in which marks are detected, digitized and compared with stored data during the journey in order to detect deviations from nominal values which are processed into corresponding navigation control signals, the stored data being generated during a learning run. In order to be independent of artificial markings and ranges, markers used are natural landmarks located in space, which are pivotable by means of a video camera pivotable about an axis perpendicular and an axis horizontally to the travel plane, imagewise at a stored viewing angle at a point in time at which one with the respective Landmark relative to set set point to be reached, detected and determined by digitizing a detected landmark image, the coordinate shift of the landmark in the image and from the shifts of a pair of landmarks the actual position of the vehicle relative to a target point and the current vehicle direction with respect to a desired direction is calculated.

Aus DE 10 2007 043 534 A1 ist außerdem eine Anordnung bekannt, die dazu ausgebildet ist, eine Umgebung für eine bewegliche Vorrichtung zu erfassen und die mindestens einen Sensor zum visuellen Erfassen der Umgebung sowie jeweils mindestens einen Sensor zum Erfassen der Bewegungsrichtung und der Orientierung der Vorrichtung aufweist, wobei die Anordnung dazu ausgebildet ist, Informationen, die von den Sensoren bereitgestellt werden, zu verarbeiten.Out DE 10 2007 043 534 A1 In addition, an arrangement is known which is designed to detect an environment for a movable device and which has at least one sensor for visually detecting the surroundings and in each case at least one sensor for detecting the direction of movement and the orientation of the device, the arrangement being designed for this purpose is to process information provided by the sensors.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Aufbau einer Datenbank zur Positionsbestimmung eines Fahrzeuges mit Hilfe von natürlichen Landmarken, bei dem eine aktuelle Position des Fahrzeuges durch ein von Landmarken unabhängiges Ortungssystem bestimmt wird, in einem vorgegebenen Streckenabschnitt vor Erreichen einer Gefahrenstelle – häufig auch als Hazard Spot bezeichnet – Bilder von der Umgebung des Fahrzeuges aufgenommen werden, aus den Umgebungsbildern mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, natürliche Landmarken bestimmt werden, das Erreichen der Gefahrenstelle detektiert wird und bei Erreichen der Gefahrenstellen mindestens zwei der bestimmten Landmarken sowie die jeweils zugehörige Fahrzeugposition zum Zeitpunkt der Aufnahme des jeweiligen Umgebungsbildes gespeichert werden.The present invention provides a method for constructing a database for determining the position of a vehicle by means of natural landmarks, in which a current position of the vehicle is determined by a landmarks independent location system, in a given stretch of road before reaching a danger point - often as a hazard spot images are taken from the surroundings of the vehicle, from the environmental images at least two, preferably at least three, natural landmarks are determined, the reaching of the danger spot is detected and upon reaching the danger spots at least two of the particular landmarks and the respectively associated vehicle position at the time of recording the respective environmental image are stored.

Die Erfindung schafft außerdem ein System zum Aufbau einer Datenbank zur Positionsbestimmung eines Fahrzeuges mit Hilfe von natürlichen Landmarken mit einem von Landmarken unabhängigen Ortungssystem, insbesondere einem satellitengestützten Ortungssystem, zum Empfangen von Ortungssignalen und zum Bestimmen einer aktuellen Position des Fahrzeuges auf Basis der Ortungssignale, einer Videosensorik zur Aufnahme von Bildern der Umgebung des Fahrzeuges in einem vorgegebenen Streckenabschnitt vor Erreichen einer Gefahrenstelle, einer Detektionseinheit zum Detektieren des Erreichens einer Gefahrenstelle, einer Recheneinheit zum Bestimmen mindestens zweier natürlicher Landmarken aus den Umgebungsbildern und zum Abspeichern von mindestens zwei der bestimmten Landmarken sowie der jeweils zugehörigen Fahrzeugposition zum Zeitpunkt der Aufnahme des jeweiligen Umgebungsbildes bei Erreichen der Gefahrenstelle und einer Speichereinheit zum Speichern der Landmarken sowie der zugehörigen Fahrzeugpositionen.The invention also provides a system for establishing a database for determining the position of a vehicle by means of natural landmarks with a landmarks independent location system, in particular a satellite positioning system, for receiving locating signals and for determining a current position of the vehicle based on the locating signals, a video sensor for recording images of the surroundings of the vehicle in a predetermined route section before reaching a danger point, a detection unit for detecting the reaching of a danger point, a computing unit for determining at least two natural landmarks from the surrounding images and for storing at least two of the particular landmarks and their respective associated Vehicle position at the time of recording the respective environmental image upon reaching the danger point and a memory unit for storing the landmarks and the associated Fahrzeugp ositionen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfindungsgemäße System ermöglichen einerseits den selbsttätigen Aufbau einer Datenbank, in welcher Landmarken abgelegt werden, welche bei zukünftigen Fahrten mit dem Fahrzeug zur Positionsbestimmung genutzt werden können. Straßenkarten mit vorab hinterlegten Zeichen oder Landmarken, welche für viele Länder auch gar nicht existieren, sind aufgrund des selbstlernenden Systems nicht erforderlich. Der Aufbau der Datenbank erfolgt dabei sukzessive während der normalen Fahrtätigkeit des Fahrzeugs, so dass gesonderte Lernfahrten im engeren Sinne nicht erforderlich sind. Andererseits werden Landmarken nur in Bereichen vor einer Gefahrenstelle bestimmt und abgespeichert, was die erforderliche Speicherkapazität begrenzt.On the one hand, the method according to the invention and the system according to the invention make it possible to automatically set up a database in which landmarks are stored which can be used to determine the position in future journeys with the vehicle. Road maps with pre-deposited signs or landmarks, which do not even exist for many countries, are not required due to the self-learning system. The structure of the database takes place successively during the normal driving activity of the vehicle, so that separate learning trips in the strict sense are not required. On the other hand, landmarks are only determined and stored in areas in front of a danger point, which limits the required storage capacity.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein zeitlicher oder örtlicher Abstand von der Gefahrenstelle vorgegeben, der den Beginn des Streckenabschnittes definiert, in welchem Umgebungsbilder aufgenommen und Landmarken bestimmt werden. Das Ende des Streckenabschnittes wird jeweils durch die Gefahrenstelle selbst definiert. Der zeitliche oder örtliche Abstand wird dabei in Bezug auf die Position der Gefahrenstelle in einer digitalisierten Straßenkarte vorgegeben. Eine Gefahrenstelle kann in der digitalisierten Straßenkarte dabei entweder explizit, z. B. durch eine entsprechende Markierung, gekennzeichnet sein, oder implizit gekennzeichnet sein, indem z. B. zur Straßenkarte ein Regelwerk hinterlegt ist, welches z. B. jede in der Straßenkarte eingetragene Kreuzung oder Schule als Gefahrenstelle anzusehen ist.According to one embodiment of the invention, a temporal or spatial distance from the danger point is defined, which defines the beginning of the route section in which environmental images are recorded and landmarks are determined. The end of the section is defined by the danger point itself. The temporal or spatial distance is given in relation to the position of the danger spot in a digitized road map. A danger point can either explicitly in the digitized road map, z. B. be marked by an appropriate mark, or implicitly marked by z. B. a road map is deposited for the road map, which z. B. each entered in the road junction or school is to be regarded as a danger point.

Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Streckenabschnitt einerseits ausreichend lang ist, um zur späteren Positionsbestimmung geeignete Landmarken zu bestimmen, und so kurz wie möglich ist, um unnötige Bildaufnahmen und Bildverarbeitungen zu vermeiden.In this way, it is ensured that the route section on the one hand is sufficiently long, in order to determine suitable landmarks for the later position determination, and as short as possible in order to avoid unnecessary image recordings and image processing.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die mindestens zwei Landmarken nur dann gespeichert, wenn die Qualität der Positionsbestimmung mit Hilfe des Ortungssystems an der Gefahrenstelle eine vorgegebene Genauigkeit nicht erreicht oder wenn bei Erreichen der Gefahrenstelle, die mit Hilfe des Ortungssystems bestimmte aktuelle Fahrzeugposition in Bezug auf eine digitalisierte Straßenkarte um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von der sich aus der digitalisierten Straßenkarte ergebenden Position der Gefahrenstelle abweicht.According to a further embodiment of the invention, the at least two landmarks are stored only if the quality of the position determination with the aid of the locating system at the point of danger does not reach a predetermined accuracy or when reaching the danger point, with the help of the locating system certain current vehicle position with respect a digitized road map deviates by more than a predetermined threshold from the position of the danger spot resulting from the digitized road map.

Grundsätzlich sind für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und den Einsatz des erfindungsgemäßen Systems beliebige Ortungssysteme einsetzbar, solange sie eine Positionsbestimmung ohne Zuhilfenahme von Landmarken ermöglichen. Üblicherweise werden jedoch satellitengestützte Ortungssysteme, wie zum Beispiel das Global-Positioning-System GPS oder zukünftig möglicher Weise auch das Galileo-System, eingesetzt. Mit Hilfe satellitengestützter Ortungssysteme kann die aktuelle Position im Regelfall hinreichend genau bestimmt werden. Dies erfordert jedoch einen permanenten Kontakt mit den die Funksignale aussendeten Satelliten. Der Empfang der Satellitensignale kann jedoch, wie bereits eingangs erwähnt, durch die aktuelle Umgebung des Fahrzeugs aufgrund von Abschattungen gestört werden. Werden Landmarken nur dann gespeichert, wenn die Qualität der Positionsbestimmung mit Hilfe des im Fahrzeug vorgesehenen, von Landmarken unabhängigen Ortungssystems, also zum Beispiel des satellitengestützten Ortungssystems, an der Gefahrenstelle eine vorgegebene Genauigkeit nicht erreicht, trägt dies zu einer weiteren erheblichen Reduzierung der notwendigen Speicherkapazität zum Speichern der Landmarken bei. Dabei wird das Grundprinzip verfolgt, Landmarken nur im Bereich von Gefahrenstellen zu speichern, an welchen die Qualität der Positionsbestimmung mit Hilfe des herkömmlichen Ortungssystems nicht ausreicht, um beispielsweise Warnfunktionen für den Fahrer zuverlässig zu realisieren. Die Qualität der Positionsbestimmung mit Hilfe des Ortungssystems kann dabei mit Hilfe eines üblicher Weise bestimmten Gütemaßes erfolgen, welches unter anderem in Abhängigkeit von Anzahl und Einfallswinkel der Satellitensignale erzeugt wird. Alternativ dazu kann beispielsweise ermittelt werden, ob die aktuelle Signalstärke aller zur Satellitenortung erforderlichen Satellitensignale oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegt.In principle, any locating systems can be used for the application of the method according to the invention and the use of the system according to the invention, as long as they permit a position determination without the aid of landmarks. Usually, however, satellite-based positioning systems, such as the Global Positioning System GPS or in the future possibly also the Galileo system, are used. With the help of satellite-based positioning systems, the current position can usually be determined with sufficient accuracy. However, this requires permanent contact with the satellites transmitted by the radio signals. However, the reception of the satellite signals can, as already mentioned, be disturbed by the current environment of the vehicle due to shadowing. If landmarks are stored only if the quality of the position determination with the help of the provided in the vehicle, independent of landmarks location system, so for example the satellite positioning system, at the point of danger does not reach a given accuracy, this contributes to a further significant reduction of the necessary storage capacity Save the landmarks. Here, the basic principle is pursued to save landmarks only in the area of danger spots on which the quality of the position determination using the conventional positioning system is not sufficient to reliably realize, for example, warning functions for the driver. The quality of the position determination with the aid of the locating system can be carried out with the aid of a customary certain quality measure, which is generated inter alia as a function of the number and angle of incidence of the satellite signals. Alternatively, for example, it can be determined whether the current signal strength of all for satellite positioning required satellite signals is above a predetermined threshold.

Die erforderliche Speicherkapazität zur Speicherung der Landmarken kann außerdem reduziert werden, indem Landmarken nur dann gespeichert werden, wenn bei Erreichen der Gefahrenstelle die mit Hilfe des Ortungssystems bestimmte aktuelle Fahrzeugposition in Bezug auf eine digitalisierte Straßenkarte um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von der sich aus der digitalisierten Straßenkarte ergebenen Position der Gefahrenstelle abweicht. Das Erreichen einer Gefahrenstelle kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auf Basis von Betriebsparametern des Fahrzeuges und/oder auf Basis von Ausgangssignalen einer Videosensorik detektiert werden. So kann beispielsweise aufgrund eines Lenkeinschlags, welcher mit Hilfe eines Lenkwinkelsensors sensiert wird, eine Abbiegung, oder eine scharfe Kurve erkannt werden, welche im Sinne der Erfindung eine Gefahrenstelle darstellen können. Durch Auswertung von Bildern der Videosensorik ist es darüber hinaus auch möglich, Gefahrenstellen wie zum Beispiel Kreuzungen oder Schulen, zu erkennen. Beispielsweise eine Kreuzung oder Schule wird dabei dadurch zur Gefahrenstelle, dass sie in der digitalisierten Straßenkarte entsprechend gekennzeichnet ist, explizit oder implizit. Wird das Erreichen einer Gefahrenstelle auf diese Weise detektiert, so kann es aber vorkommen, dass die mit Hilfe des Ortungssystems bestimmte aktuelle Fahrzeugposition in Bezug auf eine digitalisierte Straßenkarte suggeriert, dass die Gefahrenstelle noch gar nicht erreicht sei oder schon passiert worden wäre. Dies ergibt sich daraus, dass die Position des Fahrzeugs in der Straßenkarte von der Position der Gefahrenstelle in der Straßenkarte um einen bestimmten Wert abweicht, obwohl das Erreichen der Gefahrenstelle detektiert wurde. Für die Sicherstellung einer zuverlässigen Positionsbestimmung ist es aber ausreichend, Landmarken dann abzuspeichern, wenn die reale Position der Gefahrenstelle um mehr als einen vorgegebenen Wert, zum Beispiel mehr als 10 m oder 20 m, von der sich aus der digitalisierten Straßenkarte ergebenen Position der Gefahrenstelle abweicht. Die zugrundeliegende Idee ist somit, Landmarken nur dann abzuspeichern, wenn die Positionsbestimmung über das herkömmliche Ortungssystem auch nach Map-Matching einer vorgegebenen Genauigkeit nicht genügt.The required storage capacity for storing the landmarks can also be reduced by storing landmarks only when, on reaching the danger spot, the current vehicle position determined by the location system relative to a digitized roadmap is more than a predetermined threshold from that digitized Road map deviated position of the danger point deviates. Achieving a danger point can be detected on the basis of operating parameters of the vehicle and / or on the basis of output signals of a video sensor according to an embodiment of the invention. Thus, for example, due to a steering angle sensed by means of a steering angle sensor, a turn, or a sharp turn can be detected, which can represent a danger point in the sense of the invention. By evaluating images of the video sensor, it is also possible to detect danger spots such as intersections or schools. For example, an intersection or school becomes a danger point in that it is marked accordingly in the digitized road map, explicitly or implicitly. If the reaching of a danger spot is detected in this way, it may happen that the current vehicle position determined with the aid of the locating system in relation to a digitized road map suggests that the danger spot has not yet been reached or has already happened. This results from the fact that the position of the vehicle in the road map deviates from the position of the danger spot in the road map by a certain value, although the reaching of the danger spot was detected. However, to ensure reliable position determination, it is sufficient to store landmarks if the real position of the danger point deviates by more than a predetermined value, for example more than 10 m or 20 m, from the position of the danger spot resulting from the digitized road map , The underlying idea is therefore to store landmarks only if the position determination on the conventional positioning system does not meet a predetermined accuracy even after map matching.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Objekt aus einem Umgebungsbild als Landmarke bestimmt in Abhängigkeit von der Signatur des Objektes und/oder der Lage des Objektes innerhalb des Umgebungsbildes und/oder der Bewegung des Objektes innerhalb eines Umgebungsbildes im Vergleich zu einem vorhergehenden Umgebungsbild.According to one embodiment of the invention, an object is determined from an environmental image as a landmark depending on the signature of the object and / or the position of the object within the environmental image and / or the movement of the object within an environmental image as compared to a previous environmental image.

Objekte innerhalb eines Umgebungsbildes eignen sich dann besonders gut als Landmarke, wenn sie eine möglichst stabile und einmalige Signatur, also ein möglichst individuelles äußeres Erscheinungsbild aufweisen. Im Falle von Bildaufnahmen durch Front- oder Heckkameras, also Videosensoriken, welche in Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung ausgerichtet sind, ist es vorteilhaft, Objekte als Landmarken zu wählen, die möglichst im Bereich des linken oder rechten Bildrandes eines Umgebungsbildes liegen. Besonders vorteilhaft ist es, mindestens eine Landmarke im Bereich des linken Bildrandes und mindestens eine weitere Landmarke im Bereich des rechten Bildrandes zu bestimmen. Für die Qualität der für zukünftige Fahrten geplanten Positionsbestimmung mit Hilfe der Landmarken ist es auch vorteilhaft, Landmarken zu bestimmen, welche eine möglichst hohe Bild-zu-Bild-Geschwindigkeit aufweisen. Unter Bild-zu-Bild-Geschwindigkeit ist dabei die Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes innerhalb eines Umgebungsbildes im Vergleich zu einem vorhergehenden Umgebungsbild zu verstehen. Je deutlicher sich die Position einer Landmarke von einem Bild zum nächsten ändert, umso höher ist die mit Hilfe dieser Landmarke erreichbare Genauigkeit der Positionsbestimmung. Ein Beobachten von Landmarken über mehrere Bilder hinweg ist daher vorteilhaft.Objects within an environment image are then particularly well suited as a landmark, if they have a stable and unique signature, so as individual as possible outer appearance. In the case of image captures by front or rear cameras, so video sensors, which are aligned in the direction of travel or against the direction of travel, it is advantageous to select objects as landmarks that are as possible in the area of the left or right edge of an environment image. It is particularly advantageous to determine at least one landmark in the region of the left image border and at least one further landmark in the region of the right image border. It is also advantageous for the quality of the position determination with the help of the landmarks planned for future journeys to determine landmarks which have the highest possible image-to-image velocity. Under picture-to-picture speed is understood to mean the speed of movement of the object within an environment image in comparison to a previous environment image. The more clearly the position of a landmark changes from one image to the next, the higher the accuracy of the position determination achievable with the aid of this landmark. Observing landmarks across multiple images is therefore beneficial.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zum Zeitpunkt der Aufnahme eines Umgebungsbildes bis zum Erreichen der Gefahrenstelle die zurückgelegte Fahrstrecke, zum Beispiel mit Hilfe eines Gyrometers in Verbindung mit entsprechender Radsensorik, gemessen. Die zurückgelegte Fahrstrecke von der Position des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Aufnahme des Umgebungsbildes, aus welchem die Landmarke bestimmt wurde, bis zum Erreichen der Gefahrenstelle kann dann dazu genutzt werden, die Landmarke relativ zur Gefahrenstelle in einer digitalisierten Straßenkarte zu referenzieren. Außerdem kann die zurückgelegte Strecke als Maßstab dienen um die Position der Landmarken absolut bestimmen zu können.According to a further embodiment of the invention, at the time of taking an environmental image until reaching the danger point, the traveled distance, for example by means of a gyrometer in conjunction with corresponding wheel sensors, measured. The distance traveled from the position of the vehicle at the time of taking the environmental image from which the landmark was determined until reaching the danger point can then be used to reference the landmark relative to the danger spot in a digitized road map. In addition, the distance covered can serve as a yardstick to be able to determine the position of the landmarks absolutely.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, Straßensegmente, in welchen Gefahrenstelle erkannt werden, an denen die Qualität der Positionsbestimmung mit Hilfe des Ortungssystem eine vorgegebene Genauigkeit nicht erreicht, in der digitalisierten Straßenkarte entsprechend zu kennzeichnen. Diese Kennzeichnung ermöglicht es bei zukünftigen Fahrten auf einfache Weise zu erkennen, dass eine Positionsbestimmung auf Basis der abgespeicherten Landmarken durchgeführt werden soll, also eine Videoanalyse gestartet werden soll, welche die abgelegten Landmarken im Videobild sucht. Diese Suche ist dadurch stark vereinfacht, da einerseits nur nach wenigen Landmarken gesucht wird und andererseits die erwartete Position der Landmarken relativ genau bekannt ist.A further embodiment of the invention provides that road segments in which danger spots are recognized, at which the quality of the position determination does not reach a predefined accuracy with the aid of the locating system, must be appropriately marked in the digitized road map. This marking makes it easy to recognize in future journeys that a position determination based on the stored landmarks should be performed, so a video analysis is to be started, which searches the stored landmarks in the video image. This search is greatly simplified, since on the one hand only a few landmarks is searched and on the other hand, the expected position of the landmarks is known relatively accurately.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügte Figur. Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying figure.

Kurze Beschreibung der FigurBrief description of the figure

1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems zum Aufbau einer Datenbank zur Positionsbestimmung eines Fahrzeuges mit Hilfe von natürlichen Landmarken. 1 shows a schematic block diagram of a system according to the invention for establishing a database for determining the position of a vehicle using natural landmarks.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems 1 zum Aufbau einer Datenbank zur Positionsbestimmung eines Fahrzeuges mit Hilfe von natürlichen Landmarken, welches vorteilhaft als Bestandteil eines nicht dargestellten Navigationssystems für ein Fahrzeug ausgeführt ist. Ein Ortungssystem 2, welches gemäß der Darstellung als satellitengestütztes Ortungssystem ausgeführt ist, empfängt über eine Antenne 3 Satellitensignale. Die Satellitensignale sind dabei Funksignale des satellitengestützten Ortungssystems, beispielsweise des Global-Positioning-Systems GPS, des Galileo-Systems oder eines vergleichbaren anderen Systems. Das Ortungsmodul 2 ermittelt auf Basis der Satellitensignale aktuelle Positionsdaten des Fahrzeugs. Eine Recheneinheit 4 bestimmt anhand der ermittelten Positionsdaten und von Kartendaten einer digitalisierten Straßenkarte, welche in einem Kartenspeicher 5 abgelegt ist, den Standort des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenkarte. Hierbei können auftretende Messfehler der Sensoren und/oder Ungenauigkeiten in der Straßenkarte durch „Map-Matching”-Verfahren korrigiert werden. 1 shows a schematic block diagram of a system according to the invention 1 for constructing a database for determining the position of a vehicle by means of natural landmarks, which is advantageously designed as part of a navigation system, not shown, for a vehicle. A location system 2 , which is designed as a satellite-based location system as shown, receives via an antenna 3 Satellite signals. The satellite signals are radio signals from the satellite-based location system, for example the Global Positioning System GPS, the Galileo system or a comparable other system. The location module 2 determines current position data of the vehicle based on the satellite signals. An arithmetic unit 4 determined on the basis of the determined position data and map data of a digitized road map which is stored in a map memory 5 stored, the location of the vehicle in relation to the road map. In this case, occurring measurement errors of the sensors and / or inaccuracies in the road map can be corrected by "map matching" method.

Die Recheneinheit 4 erhält außerdem Umgebungsbilder, welche von einer Videosensorik 6, zum Beispiel in Form von mindestens einer an dem Fahrzeug angebrachten Kamera, aufgenommen werden. Die Kameras können dabei sowohl im Frontbereich des Fahrzeugs als auch im Seiten- und/oder Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet sein. Die Recheneinheit 4 bestimmt aus den Umgebungsbildern mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei natürliche Landmarken. Dabei wird durch die Recheneinheit 4 berücksichtigt, dass Objekte innerhalb eines Umgebungsbildes besonders dann als Landmarke geeignet sind, wenn sie eine möglichst einmalige und stabile Signatur sowie eine möglichst hohe Bild-zu-Bild-Geschwindigkeit aufweisen. Im Falle von Umgebungsbildern, welche durch eine Front- oder Heckkamera aufgenommen wurden, wird zusätzlich berücksichtigt, dass Objekte besonders dann als Landmarke geeignet sind, wenn sie im Bereich des linken oder rechten Bildrandes liegen. Unter dem Begriff „natürliche Landmarken” seien dabei Marken oder Objekte innerhalb der Landschaft verstanden, welche nicht eigens zum Zweck einer Ortung oder Positionsbestimmung angebracht wurden, sondern naturgemäß vorhanden sind. Dabei kann es sich sowohl um natürliche Landschaftsobjekte, wie zum Beispiel einen Berg, als auch um künstliche Landschaftsobjekte, wie zum Beispiel ein Gebäude oder auch einen Sendemasten, handeln. Eine Detektionseinheit 7 empfängt Signale von Sensoren 8, wie zum Beispiel einem Lenkwinkelsensor und auch Signale der Videosensorik 6. Basierend auf diesen Signalen erkennt die Detektionseinheit 7 eine Gefahrenstelle und detektiert damit das Erreichen der Gefahrenstelle. So wird beispielsweise aufgrund eines über den Lenkwinkelsensor erfassten Lenkeinschlags eine Abbiegung oder scharfe Kurve erkannt, welche bei entsprechender Kennzeichnnung in der digitalisierten Straßenkarte eine Gefahrenstelle darstellt. Ebenso kann über die Auswertung eines Umgebungsbildes beispielsweise eine Kreuzung oder auch eine Schule als Gefahrenstelle erkannt werden. Die Detektionseinheit 7 ist gemäß der Darstellung in 1 als eigenständige Einheit realisiert, kann aber auch in die Recheneinheit 4 integriert sein.The arithmetic unit 4 also gets environmental images from a video sensor 6 , for example in the form of at least one camera mounted on the vehicle. The cameras can be arranged both in the front area of the vehicle and in the side and / or rear area of the vehicle. The arithmetic unit 4 determines from the environmental images at least two, preferably at least three natural landmarks. It is by the arithmetic unit 4 takes into account that objects within an environment image are particularly suitable as a landmark, if they have the most unique and stable signature and the highest possible image-to-image speed. In the case of environmental images, which were taken by a front or rear camera, is also taken into account that objects are particularly suitable as a landmark if they are in the range of the left or right edge of the picture. The term "natural landmarks" should be understood as brands or objects within the landscape, which were not specially attached for the purpose of a location or position determination, but are naturally present. These can be both natural landscape objects, such as a mountain, as well as artificial landscape objects, such as a building or a transmission towers act. A detection unit 7 receives signals from sensors 8th , such as a steering angle sensor and also signals from the video sensors 6 , Based on these signals, the detection unit recognizes 7 a danger point and thus detects the reaching of the danger spot. For example, due to a steering angle detected via the steering angle sensor, a turn or sharp bend is recognized, which represents a danger point if appropriately marked in the digitized road map. Likewise, the evaluation of an environmental image, for example, an intersection or even a school can be recognized as a danger point. The detection unit 7 is as shown in 1 realized as an independent unit, but also in the arithmetic unit 4 be integrated.

Wird durch die Detektionseinheit 7 das Erreichen einer Gefahrenstelle detektiert, so speichert die Recheneinheit mindestens zwei der vorher bestimmten Landmarken sowie die jeweils zugehörige Fahrzeugposition zum Zeitpunkt der Aufnahme des jeweiligen Umgebungsbildes, aus welchem die Landmarke bestimmt wurde, in einer Speichereinheit 9 ab. Die Speichereinheit 9 ist gemäß 1 als eigenständige Speichereinheit dargestellt, die Landmarken können aber alternativ dazu auch unmittelbar in dem Kartenspeicher 5 abgelegt werden.Is by the detection unit 7 detects the reaching of a danger point, so the arithmetic unit stores at least two of the previously determined landmarks and the respectively associated vehicle position at the time of recording the respective environmental image from which the landmark was determined in a storage unit 9 from. The storage unit 9 is according to 1 as an independent storage unit illustrated, but the landmarks can alternatively also directly in the card memory 5 be filed.

Die Recheneinheit 4 kann darüber hinaus auch ermitteln, ob die Qualität der Positionsbestimmung mit Hilfe des Ortungssystems 2 an der Gefahrenstelle einer vorgegebenen Genauigkeit genügt. Dazu kann beispielsweise ein Gütemaß der Satellitenortung, welches entweder durch das Ortungssystem 2 bereitgestellt wird oder durch die Recheneinheit 4 selbst ermittelt wird, mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen werden. Die Recheneinheit 4 kann dann eine Speicherung der Landmarken nur für den Fall vornehmen, dass keine ausreichende Qualität der Positionsbestimmung mit Hilfe des Ortungssystems 2 erkannt wird. Ebenso kann die Recheneinheit 4 zum Zeitpunkt der Detektion des Erreichens der Gefahrenstelle die sich nach Map-Matching ergebende aktuelle Fahrzeugposition in Bezug auf die digitalisierte Straßenkarte mit der sich aus der digitalisierten Straßenkarte ergebenden Position der Gefahrenstelle vergleichen und vorteilhaft die Landmarken nur dann abspeichern, wenn diese Positionen um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert, zum Beispiel um mehr als 10 m, voneinander abweichen.The arithmetic unit 4 In addition, can also determine whether the quality of positioning using the positioning system 2 at the danger point of a given accuracy is sufficient. For this purpose, for example, a quality measure of satellite positioning, either by the location system 2 is provided or by the arithmetic unit 4 itself is determined to be compared with a predetermined threshold. The arithmetic unit 4 can then make a storage of the landmarks just in case that no sufficient quality of the position determination using the positioning system 2 is recognized. Likewise, the arithmetic unit 4 at the time of detection of the reaching of the danger spot, the current vehicle position resulting from map matching with respect to the digitized road map with the resulting from the digitized road map position of the danger spot and advantageously save the landmarks only if these positions by more than one predetermined threshold value, for example by more than 10 m, differ from each other.

Ein Gyrometer 10 und eine Radsensorik 11 liefern Signale, auf Basis derer die Recheneinheit 4 die zurückgelegte Fahrstrecke ermitteln kann. Auf Basis der Messung der zurückgelegten Fahrstrecke kann dann eine abgespeicherte Landmarke im Bezug auf eine Gefahrenstelle referenziert werden. A gyrometer 10 and a wheel sensor 11 provide signals based on which the arithmetic unit 4 determine the distance traveled. On the basis of the measurement of the distance traveled, a stored landmark can then be referenced with respect to a danger spot.

Vorteilhaft ist es möglich, die Videosensorik 6 und/oder die Recheneinheit 4 nur innerhalb des Streckenabschnitts vor Erreichen einer Gefahrenstelle zu aktivieren, in welchem Umgebungsbilder aufgenommen und Landmarken bestimmt und ggf. abgespeichert werden. Auch ist es möglich, zumindest Teilfunktionen oder Teileinheiten der Recheneinheit 4 außerhalb der vorgegebenen Streckenabschnitte zu deaktivieren und innerhalb der Streckenabschnitte wieder zu aktivieren.Advantageously, it is possible, the video sensors 6 and / or the arithmetic unit 4 to activate only within the route section before reaching a danger point in which environmental images are recorded and landmarks determined and possibly stored. It is also possible, at least subfunctions or subunits of the arithmetic unit 4 Deactivate outside the predetermined sections of the route and reactivate them within the sections.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4138270 A1 [0006] DE 4138270 A1 [0006]
DE 102007043534 A1 [0007] DE 102007043534 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Aufbau einer Datenbank zur Positionsbestimmung eines Fahrzeuges mit Hilfe von natürlichen Landmarken, bei dem – eine aktuelle Position des Fahrzeuges durch ein von Landmarken unabhängiges Ortungssystem (2) bestimmt wird, – in einem vorgegebenen Streckenabschnitt vor Erreichen einer Gefahrenstelle Bilder von der Umgebung des Fahrzeuges aufgenommen werden, – aus den Umgebungsbildern mindestens zwei natürliche Landmarken bestimmt werden, – das Erreichen der Gefahrenstelle detektiert wird und – bei Erreichen der Gefahrenstelle mindestens zwei der bestimmten Landmarken sowie der jeweils zugehörigen aktuellen Position des Fahrzeuges zum Zeitpunkt der Aufnahme des jeweiligen Umgebungsbildes gespeichert werden.Method for constructing a database for determining the position of a vehicle by means of natural landmarks, in which a current position of the vehicle is determined by a location system independent of landmarks ( 2 ) is determined, - taken in a given stretch of road before reaching a danger point images of the environment of the vehicle, - from the environmental images at least two natural landmarks are determined, - the reaching of the danger spot is detected and - when reaching the danger point at least two of the determined Landmarks and the respectively associated current position of the vehicle at the time of recording the respective environmental image are stored.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei Gefahrenstellen in einer digitalisierten Straßenkarte gekennzeichnet sind und ein zeitlicher oder örtlicher Abstand von der Gefahrenstelle vorgegeben wird, der den Beginn des Streckenabschnittes definiert wird und die Gefahrenstelle selbst das Ende des Streckenabschnittes definiert.A method according to claim 1, wherein danger points are identified in a digitized road map and a temporal or spatial distance from the danger point is defined, which defines the beginning of the route section and the danger point itself defines the end of the route section.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die mindestens zwei Landmarken nur dann gespeichert werden, wenn die Qualität der Positionsbestimmung mit Hilfe des Ortungssystems an der Gefahrenstelle eine vorgegebene Genauigkeit nicht erreicht oder wenn bei Erreichen der Gefahrenstelle die mit Hilfe des Ortungssystems bestimmte aktuelle Fahrzeugposition in Bezug auf eine digitalisierte Straßenkarte um mehr als einen vorgegeben Schwellwert von der sich aus der digitalisierten Straßenkarte ergebenden Position der Gefahrenstelle abweicht.Method according to one of claims 1 or 2, wherein the at least two landmarks are stored only if the quality of the position determination using the location system at the point of danger does not reach a predetermined accuracy or when reaching the danger point determined by means of the location system current vehicle position with respect to a digitized road map deviates by more than a predetermined threshold from the location of the danger spot resulting from the digitized road map.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Erreichen der Gefahrenstelle auf Basis von Betriebsparametern des Fahrzeuges und/oder auf Basis von Ausgangssignalen einer Videosensorik detektiert wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the reaching of the danger spot on the basis of operating parameters of the vehicle and / or on the basis of output signals of a video sensor is detected.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Objekt aus einem Umgebungsbild als Landmarke bestimmt wird in Abhängigkeit von der Signatur des Objektes und/oder der Lage des Objektes innerhalb des Umgebungsbildes und/oder der Bewegung des Objektes innerhalb eines Umgebungsbildes im Vergleich zu einem vorhergehenden Umgebungsbild.Method according to one of the preceding claims, wherein an object from an environmental image is determined as a landmark depending on the signature of the object and / or the position of the object within the environmental image and / or the movement of the object within an environmental image compared to a previous environmental image ,

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vom Zeitpunkt der Aufnahme eines Umgebungsbildes bis zum Erreichen der Gefahrenstelle die zurückgelegte Fahrstrecke gemessen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein from the time of recording an environmental image until reaching the danger point the distance traveled is measured.

Verfahren nach Anspruch 6, wobei die mindestens zwei gespeicherten Landmarken über die zurückgelegte Fahrstrecke von der Position des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Aufnahme des jeweiligen Umgebungsbildes bis zum Erreichen der Gefahrenstelle relativ zur Gefahrenstelle referenziert werden.The method of claim 6, wherein the at least two stored landmarks are referenced over the distance traveled from the position of the vehicle at the time of recording the respective environmental image to reach the danger spot relative to the danger spot.

Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei Straßensegmente, in welchen Gefahrenstellen erkannt werden, an denen die Qualität der Positionsbestimmung mit Hilfe des Ortungssystems eine vorgegebene Genauigkeit nicht erreicht, in der digitalisierten Straßenkarte entsprechend gekennzeichnet werden.Method according to one of claims 3 to 7, wherein road segments, in which danger spots are recognized, at which the quality of the position determination with the aid of the location system does not reach a predetermined accuracy, are marked accordingly in the digitized road map.

System zum Aufbau einer Datenbank zur Positionsbestimmung eines Fahrzeuges mit Hilfe von natürlichen Landmarken mit – einem von Landmarken unabhängigen Ortungssystem (2), insbesondere einem satellitengestützten Ortungssystem, zum Empfangen von Ortungssignalen und zum Bestimmen einer aktuellen Position des Fahrzeugs auf Basis der Ortungssignale, – einer Videosensorik (6) zur Aufnahme von Bildern der Umgebung des Fahrzeuges in einem vorgegebenen Streckenabschnitt vor Erreichen einer Gefahrenstelle, – eine Detektionseinheit (7) zum Detektieren des Erreichens der Gefahrenstelle, – einer Recheneinheit (4) zum Bestimmen mindestens zweier natürlicher Landmarken aus den Umgebungsbildern und zum Abspeichern von mindestens zwei der bestimmten Landmarken sowie der jeweils zugehörigen aktuellen Positionen des Fahrzeuges zum Zeitpunkt der Aufnahme des jeweiligen Umgebungsbildes bei Detektion des Erreichens der Gefahrenstelle und – einer Speichereinheit (9) zum Speichern der Landmarken sowie der zugehörigen Positionen.System for establishing a database for determining the position of a vehicle by means of natural landmarks with - a location system independent of landmarks ( 2 ), in particular a satellite-based location system, for receiving locating signals and for determining a current position of the vehicle on the basis of the locating signals, - a video sensor system ( 6 ) for taking pictures of the surroundings of the vehicle in a predetermined section before reaching a danger point, - a detection unit ( 7 ) for detecting the reaching of the danger spot, - a computing unit ( 4 ) for determining at least two natural landmarks from the environmental images and for storing at least two of the determined landmarks and the respectively associated current positions of the vehicle at the time of recording the respective environmental image upon detection of reaching the danger location and - a memory unit ( 9 ) for saving the landmarks and the associated positions.

System nach Anspruch 9, wobei die mindestens zwei Landmarken nur dann gespeichert werden, wenn die Qualität der Positionsbestimmung mit Hilfe des Ortungssystems (2) an der Gefahrenstelle eine vorgegebene Genauigkeit nicht erreicht oder wenn bei Erreichen der Gefahrenstelle die mit Hilfe des Ortungssystems (2) bestimmte aktuelle Fahrzeugposition in Bezug auf eine digitalisierte Straßenkarte um mehr als einen vorgegeben Schwellwert von der sich aus der digitalisierten Straßenkarte ergebenden Position der Gefahrenstelle abweicht.System according to claim 9, wherein the at least two landmarks are stored only when the quality of the position determination with the aid of the location system ( 2 ) at the point of danger does not reach a given accuracy or when the danger point is reached by means of the locating system ( 2 ) certain actual vehicle position with respect to a digitized road map deviates by more than a predetermined threshold from the position of the danger spot resulting from the digitized road map.

System nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei Sensoren (6, 8) vorgesehen sind, die Betriebsparameter oder Umgebungsbilder des Fahrzeuges erfassen, die geeignet sind, das Erreichen einer Gefahrenstelle zu detektieren.System according to one of claims 9 or 10, wherein sensors ( 6 . 8th ) are provided which detect operating parameters or environmental images of the vehicle, which are suitable to detect the reaching of a danger spot.

System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei Sensoren (10, 11) vorgesehen sind, die Betriebsparameter des Fahrzeuges erfassen, die geeignet sind eine zurückgelegte Fahrstrecke zu erfassen.System according to one of claims 9 to 11, wherein sensors ( 10 . 11 ) are provided, the Detect operating parameters of the vehicle, which are suitable to detect a covered route.

System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Videosensorik (6) und/oder zumindest Teile der Recheinheit (4) nur innerhalb des vorgegebenen Streckenabschnitts vor Erreichen der Gefahrenstelle aktiviert sind.A system according to any one of claims 9 to 12, wherein the video sensors ( 6 ) and / or at least parts of the computing unit ( 4 ) are activated only within the predetermined route section before reaching the danger point.

System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine digitalisierte Straßenkarte vorgesehen ist, in welcher Gefahrenstellen gekennzeichnet sind und der Beginn des vorgegebenen Streckenabschnitts durch einen zeitlichen oder örtlichen Abstand von der Gefahrenstelle definiert ist.System according to one of the preceding claims, wherein a digitized road map is provided in which danger points are identified and the beginning of the predetermined route section is defined by a temporal or spatial distance from the danger point.