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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugleitsystems, wobei zumindest in Bereichen ohne verfügbares satellitengestütztes Navigationssignal eine Positionsbestimmung des Fahrzeugs mittels einer Koppelnavigation anhand einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs durchgeführt wird.
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Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, dass eine Navigation eines Fahrzeugs zu einem vorgegebenen Zielort meist mittels eines globalen Navigationssatellitensystems erfolgt. Zur Verbesserung einer Positionierungsgenauigkeit und zum Überbrücken von kurzen Phasen ohne Empfang eines satellitengestützten Navigationssignals ist eine Verwendung einer so genannten Koppelnavigation bekannt, bei welcher mittels Drehratensensoren und Raddrehzahlsensoren erfasste Daten zur Positionsbestimmung des Fahrzeugs verwendet werden. Aufgrund von Messfehlern kann es bei der Koppelnavigation über einen längeren Zeitraum zu Ungenauigkeiten bei der Positionsbestimmung kommen.
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Aus der
DE 34 90 712 C2 ist ein Fahrzeugleitsystem mit einer Koppelnavigationseinrichtung zur Anwendung in Bereichen ohne verfügbares satellitengestütztes Navigationssignal bekannt, wobei periodisch mittels einer Umgebungserfassung exakte Positionen eines Fahrzeuges ermittelt werden und eine mittels der Koppelnavigationseinrichtung ermittelte Position korrigiert wird. Die Koppelnavigation basiert auf Daten von Sensoren, welche einen Lenkwinkelsensor, einen Wegsensor oder einen Drehratensensor umfassen. Unter einer Koppelnavigationseinrichtung wird dabei eine Einrichtung zur Navigation in Abhängigkeit von einer Feststellung einer Relativbewegung zwischen Fahrzeug und Boden verstanden, wobei mittels der Koppelnavigationseinrichtung ein Fahrzeugstandort auf inkrementeller Basis aus einer bekannten Größe eines zurückgelegten Weges und einer eingeschlagenen Richtung bestimmt wird.
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Weiterhin ist aus der
FR 2 526 181 A1 ein automatisches Fahrzeugleitsystem bekannt, bei dem eine Koppelnavigationseinrichtung periodisch durch ein Fahrzeugsender/Bakensystem geeicht wird. Dabei bestimmt das Fahrzeug periodisch seine Position anhand des Bakensystems. Sobald das Fahrzeug seine Position anhand des Bakensystems ermittelt hat, wird diese in einem Fahrzeugspeicher einem durch die Koppelnavigationseinrichtung ermittelten Wert überlagert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugleitsystems anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugleitsystems wird zumindest in Bereichen ohne verfügbares satellitengestütztes Navigationssignal eine Positionsbestimmung des Fahrzeugs mittels einer Koppelnavigation anhand einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs durchgeführt.
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Erfindungsgemäß werden Ergebnisse der Koppelnavigation mit einem Referenzspurverlauf verglichen, wobei bei einer Abweichung vom Referenzspurverlauf ein Richtungskorrekturwert bestimmt wird.
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Die Erfindung ermöglicht es insbesondere, sich aufsummierende Fehler der Koppelnavigation zu erkennen und zu korrigieren. Somit kann auch innerhalb von Parkhäusern, Tiefgaragen, Tunneln und in anderen Bereichen mit geringer Verfügbarkeit von satellitengestützten Navigationssignalen eine Positionsbestimmung durchgeführt werden, die eine vergleichbare Genauigkeit bietet wie bei verfügbarem satellitengestützten Navigationssignal. Auch können zufällige und dynamische Fehler, beispielsweise eines Drehratensensors, korrigiert werden. Hierfür werden lediglich Informationen über das zu befahrene Gebiet benötigt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine halbtransparente Draufsicht auf ein Parkhaus sowie eine Fahrstrecke eines Fahrzeugs innerhalb des Parkhauses, und
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2 schematisch eine perspektivische Innenansicht des Parkhauses gemäß
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1 aus der Perspektive eines innerhalb des Parkhauses befindlichen Fahrzeugs.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist in einer halbtransparenten Draufsicht ein Parkhaus P sowie eine Fahrstrecke S eines Fahrzeugs 1 innerhalb des Parkhauses P dargestellt. Das Fahrzeug 1 umfasst in nicht näher dargestellter Weise eine Navigationsvorrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass in Bereichen mit geringer Verfügbarkeit von satellitengestützten Navigationssignalen eine so genannte Koppelnavigation anhand einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs durchgeführt wird. Zu einer Erfassung der Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit in allgemein bekannter Art umfasst das Fahrzeug 1 in nicht näher dargestellter Weise insbesondere einen Lenkwinkelsensor, einen Wegsensor und/oder einen Drehratensensor. Bei der mittels der Koppelnavigation durchgeführten Positionsbestimmung des Fahrzeugs 1 treten jedoch Messfehler auf, wodurch insbesondere bei längerem Betrieb der Koppelnavigation Ungenauigkeiten bei der Positionsbestimmung des Fahrzeugs 1 auftreten können.
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Zur Erfassung dieser Messfehler und Korrektur der Werte der Positionsbestimmung ist vorgesehen, dass Ergebnisse der Koppelnavigation mit einem Referenzspurverlauf verglichen werden, wobei bei einer Abweichung vom Referenzspurverlauf ein Richtungskorrekturwert bestimmt wird. Der Referenzspurverlauf wird dabei aus Kartendaten einer digitalen Karte der Navigationsvorrichtung des Fahrzeugs 1 und/oder aus Parkhausinformationen ermittelt.
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Ob sich das Fahrzeug 1 in einem Bereich mit geringer Verfügbarkeit von satellitengestützten Navigationssignalen befindet, wird mittels einer nicht gezeigten und am Fahrzeug 1 angeordneten Umgebungserfassungsvorrichtung, welche beispielsweise eine Kamera umfasst, erfasst. Hierbei wird beispielsweise bei einer Befahrung des Parkhauses P bereits deren Einfahrt erfasst. Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Aktivierung der Koppelnavigation in Abhängigkeit einer ermittelten Empfangsstärke der satellitengestützten Navigationssignale.
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Wird eine Einfahrt des Fahrzeugs 1 in das Parkhaus P erkannt, werden vorhandene Kartendaten des Parkhauses P abgerufen und es wird die Koppelnavigation mit Kartenunterstützung aktiviert. Mögliche satellitengestützte Navigationssignale, welche beispielsweise aufgrund von Reflexion weiterhin empfangen werden, werden nicht verwendet, da diese die Koppelnavigation im Allgemeinen negativ beeinflussen. Die satellitengestützten Navigationssignale werden erst wieder beim Verlassen des Parkhauses P oder bei einer hohen Empfangsstärke, beispielsweise auf einem Parkdeck mit offenem Dach, berücksichtigt.
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Insbesondere wird zur Erfassung der Messfehler bei einer Änderung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 auf einem geraden Streckenabschnitt die erfasste Fahrtrichtung mit dem Referenzspurverlauf verglichen. Der Referenzspurverlauf umfasst hierbei die Richtungen von Hauptachsen H1, H2 des Parkhauses P oder das gesamte Straßennetz des Parkhauses P. Sind keine Parkhausinformationen vorhanden, können die Hauptachsen H1, H2 des Parkhauses P auch aus einer der digitalen Karte entnommenen Parkhausgeometrie oder aus umliegenden parallelen Straßen abgeleitet werden.
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Schon bei einer geringfügigen Abweichung der Fahrtrichtung vom Referenzspurverlauf von beispielsweise weniger als 10°, beispielsweise 5°, wird die Fahrtrichtung um diese Differenz korrigiert. Der sich dabei ergebende Richtungskorrekturwert wird langsam durch Mittelung der vergangenen Differenzen geändert. Somit werden kurze Abweichungen nicht korrigiert. Dies ist beispielsweise beim Umfahren von Hindernissen von besonders großem Vorteil.
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Weicht eine aktuell erfasste Fahrtrichtung signifikant vom Referenzspurverlauf ab oder ändert sich die Fahrtrichtung stark, wird der Richtungskorrekturwert dagegen nicht geändert. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise beispielsweise das Fahren von Kurven oder Abkürzungen quer über Parkplätze. Falls sehr genaue Daten zur Ermittlung des Referenzspurverlaufs vorliegen, ist auch eine Fahrtrichtungskorrektur während Kurvenfahrten möglich.
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1 zeigt beispielhaft Bereiche B1 bis B5, in welchen Fahrtrichtungskorrekturen vorgenommen werden.
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Zusätzlich wird auch eine Änderung des Richtungskorrekturwerts ausgewertet. Ändert sich der Richtungskorrekturwert dabei kontinuierlich, wird von einem systematischen Messwertfehler, einem so genannten Bias, der Sensorik zur Ermittlung der Fahrtrichtung ausgegangen. Durch Bildung einer mittleren Richtungskorrekturwertänderung wird ein Biaskorrekturwert bestimmt. Die Fahrtrichtungsänderung kann somit bei jedem neuen Messsignal der Sensorik um den Biaskorrekturwert korrigiert werden. Diese Korrektur erfolgt auch bei Ausweichmanövern und Kurvenfahrten.
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Die Bestimmung des Bias, beispielsweise des Drehratensensors, wird dabei mit allgemein bekannten Verfahren durchgeführt, welche auch bei stehendem Fahrzeug 1 oder mittels Navigationssatellitensystemen durchgeführt werden. Hierbei wird vorzugsweise ein Störgrößenschätzer, beispielsweise ein Kalman-Filter, verwendet.
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Alternativ oder zusätzlich zur beschriebenen Fahrtrichtungskorrektur wird eine absolute Position an markanten Positionen innerhalb des Referenzspurverlaufs, beispielsweise innerhalb der digitalen Karte, korrigiert. Markante Stellen sind dabei Orte, welche insbesondere durch eindeutige Fahrmanöver wiedererkannt werden können. Treten Situationen mit ähnlichen Fahrmanövern auf, können diese durch Berücksichtigung der aktuellen Position zugeordnet werden, falls die entsprechenden Orte weit genug entfernt voneinander sind. Beispiele für solche markanten Stellen sind Auf- und Abfahrrampen innerhalb des Parkhauses P. Diese werden durch Steigungsinformationen deutlich erkannt und weit genug voneinander entfernt für eine sichere Zuordnung. Dadurch ist es möglich, aus der digitalen Karte die aktuelle Position des Fahrzeugs 1 sehr genau zu bestimmen, wenn ein Übergang von einer Steigung zu einer ebenen Fahrbahn erkannt wird.
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Um unvollständige Kartendaten von Parkhäusern P innerhalb der digitalen Karte zu vervollständigen, wird in einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens beim Verlassen des Parkhauses P die zurückgelegte Fahrstrecke S ausgewertet. In Abhängigkeit einer Länge der Fahrstecke S werden neue Hauptachsen H1, H2 erkannt und gespeichert.
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Wird ein Parkhaus P mehrfach befahren, können auch einzelne Fahrwege aufgrund häufiger Befahrung erkannt werden.
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Alternativ oder zusätzlich zu der beschriebenen Ermittlung des Referenzspurverlaufs aus Kartendaten der digitalen Karte der Navigationsvorrichtung des Fahrzeugs 1 und/oder aus Parkhausinformationen erfolgt diese anhand von aus Daten einer vorzugsweise am Fahrzeug 1 angeordneten Umgebungserfassungsvorrichtung, beispielsweise einer Kamera, welche zur Verkehrszeichenerkennung vorgesehen ist.
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2 zeigt eine perspektivische Innenansicht des Parkhauses P aus der Perspektive des innerhalb des Parkhauses P befindlichen Fahrzeugs 1, welche mittels einer solchen Kamera erfasst wurde.
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Dabei werden aus den erfassten Bilddaten eine durch das Parkhaus P führende befahrbare Hauptachse H1 und Hindernisbereiche HB1, HB2 erkannt. Anhand einer Ausdehnung einer Fläche der Hauptachse H1 wird auf eine Straße mit großer Länge geschlossen.
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Zusätzlich wird auch die Fahrtrichtungsänderung, insbesondere eine Gierrate, aus den Bilddaten anhand des so genannten optischen Flusses nach allgemein bekannten Verfahren zur Eigenbewegungsschätzung und Lokalisierung bestimmt.
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Diese Verfahren bieten den Vorteil, dass mittels der Kamera die Fahrtrichtung ohne oder zumindest mit sehr geringem Drift bestimmt werden können. Hierbei wird die Fahrtrichtungsänderung der Kamera verwendet, um die von der Koppelnavigation bestimmte Fahrtrichtung zu korrigieren. Die Korrektur ist daraus folgend auch in Kurven sowie auf nicht und fehlerhaft digitalisierten Straßen und Fahrwegen möglich.
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In Parkhäusern P, die nicht oder nur unvollständig in der digitalen Karte erfasst sind, wird die Kamera vorzugsweise weiterhin dazu verwendet, Straßen sowie Fahrwege und deren Richtung zu bestimmen. Die Kamera erkennt vor dem Fahrzeug 1 befindliche Fahrwege, wie beispielsweise die dargestellte längere gerade Straße, und erkennt durch die aktuelle Fahrtrichtung der Koppelnavigation somit eine neue Hauptachse H1. Ein Beispiel hierfür ist eine Einfahrt in ein nicht digitalisiertes Parkhaus P, d. h. in ein Parkhaus P, dessen Daten nicht in einer digitalen Karte hinterlegt sind. Hierbei kann ein erster befahrener langer und gerader Fahrweg von der Kamera erfasst werden und aufgrund der erst kurzen Aufenthaltsdauer des Fahrzeugs 1 im Parkhaus P kann im Zusammenhang mit der noch sehr genauen Fahrtrichtungsinformation der Koppelnavigation die Hauptachse H1 sehr genau festgelegt werden.
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Auch ist es möglich, mittels einer Umgebungserfassungsvorrichtung, beispielsweise einer Kamera, eine absolute Positionsbestimmung des Fahrzeugs 1 im Parkhaus P anhand einer Erkennung von Schildern und/oder Beschriftungen durchzuführen. Hierbei werden Ebenenbeschriftungen, Ein- und Ausgangsbeschriftungen an Wänden in einer Verkehrszeichenerkennung erkannt. Auch ist es möglich, an das Verfahren angepasste spezielle Schilder in Parkhäusern P zu installieren, welche codierte Informationen über eine aktuelle Position des Fahrzeugs 1 umfassen. Die Kamera stellt dabei eine Erweiterung der bereits beschriebenen Erkennung von markanten Orten im Parkhaus P dar, welche zusätzlich zu Fahrmanövern auch optische Merkmale miteinbezieht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- B1
- Bereich
- B2
- Bereich
- B3
- Bereich
- B4
- Bereich
- B5
- Bereich
- H1
- Hauptachse
- H2
- Hauptachse
- HB1
- Hindernsbereich
- HB2
- Hindernisbereich
- P
- Parkhaus
- S
- Fahrstrecke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3490712 C2 [0003]
- FR 2526181 A1 [0004]
