DE19505487C2 - Einrichtung in einem Fahrzeug zur Bestimmung der aktuellen Fahrzeugposition - Google Patents
Einrichtung in einem Fahrzeug zur Bestimmung der aktuellen FahrzeugpositionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung in einem Fahrzeug zur Bestimmung der
aktuellen geografischen Position des Fahrzeugs gemäß dem Gattungsbegriff des
Patentanspruchs 1.
In der DE 40 33 527 A1 werden Einrichtungen beschrieben, mit denen die aktuelle
Fahrzeugposition ermittelbar ist. Derartige Systeme werden beispielsweise dazu
eingesetzt, den Führer eines Fahrzeugs im Sinne einer automatisierten Zielführung
fortlaufend mit Informationen über den einzuschlagenden Fahrweg zu versorgen. Eine
gattungsgemäße Einrichtung umfaßt eine Empfangseinrichtung für die Signale eines
Satellitennavigationssystems, eine Einrichtung zur Errechnung der aktuellen
Fahrzeugposition anhand der empfangenen Satellitensignale und eine
Speichereinrichtung für eine digitalisierte Straßenkarte. Außerdem ist eine
Hilfssensorik (Dead-Reckoning-System) vorgesehen, das auf der Basis eines vom
Satellitennavigationssystem unabhängigen Meßsystems Daten liefert, die eine
alternative Ermittlung der befahrenen Wegstrecke ermöglicht.
Satellitennavigationssysteme, die ursprünglich nur für den militärischen Einsatz
installiert wurden (z. B. GPS), können unter zivilen Nutzungsbedingungen nur mit einer
bewußt eingebauten Verschlechterung der Meßgenauigkeit angewendet werden. Die
Positionsgenauigkeit liegt mit einer Wahrscheinlichkeit von 95% bei etwa 100 m.
Systeme auf der Basis der Satellitennavigation werden in zunehmenden Maße im
Straßenverkehr als elektronische Wegweiser und insbesondere auch für das
Flottenmanagement größerer Fuhrparks eingesetzt. Die Genauigkeit der
Satellitennavigation wird nicht nur durch die absichtliche Verzerrung der
ausgesendeten Satellitensignale, sondern auch durch die Bedingungen beim Empfang
durch das Fahrzeug wesentlich beeinflußt. In diesem Zusammenhang spielen
Reflexionen und Abschattungen der Signale durch Bauwerke (z. B. Gebäude, Tunnel,
Brücken) eine negative Rolle. Insbesondere gilt dies für Innenstädte mit
vergleichsweise engen Straßenschluchten, wo es andererseits gerade auf eine hohe
Ortungsgenauigkeit ankommt, um dem Fahrzeug beispielsweise die richtige von
mehreren dicht hintereinander liegenden Abzweigmöglichkeiten anzuzeigen. Der
negative Einfluß zeigt sich besonders bei langsamer Fahrt in typischen
Positionssprüngen von bis zu 100 m. Beim Befahren von Tunneln wird der Kontakt zu
den Satelliten sogar vollständig unterbrochen, so daß aus der Satellitennavigation
allein überhaupt kein genaues Positionssignal mehr bestimmbar ist.
Um diese negativen Einflüsse zu beherrschen, ist es wie erwähnt bekannt, eine
Positionsfortschreibung und/oder eine Erhöhung der Genauigkeit der Ergebnisse der
Satellitennavigation durch Verwendung von Meßsignalen aus einer Hilfssensorik, die
von der eigentlichen Satellitennavigation völlig unabhängig ist, vorzunehmen. Für eine
solche Dead-Reckoning-Sensorik ist die Verwendung von Radsensoren (für Weg
und/oder Geschwindigkeit), von Drehwinkelgebern und von Beschleunigungssensoren
bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Einrichtung im Hinblick auf eine
andersartige Hilfssensorik weiterzubilden, wobei eine hohe Meßgenauigkeit
gewährleistet und eine Realisierung zu geringen Kosten möglich sein soll.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben.
Zur Optimierung der Ergebnisse eines Satellitennavigationssystems für die
Fahrzeuganwendung sieht die Erfindung alternativ zu einer herkömmlichen Dead-
Reckoning-Sensorik einen optischen Sensor vor. Unter einem optischen Sensor ist
eine Bilderfassungseinheit (Kamera) mit vorzugsweise integrierter einfacher
Bildauswerteeinheit zu verstehen. Die heutige CMOS-Technologie ermöglicht es
beispielsweise, die benötigten Funktionalitäten auf einem einzigen Chip
zusammenzufassen. Dadurch wird eine Herstellung der benötigten Komponenten zu
äußerst geringen Kosten möglich. Der optische Sensor kann z. B. in der Antenne der
Empfangseinrichtung für die Satellitensignale auf dem Dach des Fahrzeugs
vorzugsweise "mit Blick" nach vorne oder hinten oder auch in einem Scheinwerfer des
Fahrzeugs integriert sein. In diesem Zusammenhang ist es möglich, den optischen
Sensor als Teil einer Steuereinrichtung zur Beeinflussung der Einstellung des
Abblendlichtes auszubilden. Er kann dabei auch noch zusätzliche Funktionen z. B. als
Abstandsmesser für Parkmanöver (Rückfahrhilfe) übernehmen. Er kann auch Teil
eines elektronischen Ersatzsystems (Kamera und Bildwiedergabeeinheit) für einen
Fahrzeugrückspiegel oder sogar Bestandteil eines umfassenden Regelsystems sein,
das ein Fahrzeug selbsttätig auf einer Fahrtrasse lenkt. Für den erfindungsgemäßen
Einsatzzweck erfaßt der Sensor grob klassifizierte "Fahreindrücke" wie z. B. "Fahrzeug
steht", "Fahrzeug fährt geradeaus", "Fahrzeug biegt links/rechts ab", "Fahrzeug
durchfährt Tunnel". Diese Informationen können in der integrierten Bildauswerteeinheit
durch einfache Pixeloperationen innerhalb relevanter Bildbereiche gewonnen werden.
In Verbindung mit einer digitalisierten Straßenkarte können die ermittelten
Sensordaten der Recheneinrichtung, die die Signale aus der Empfangseinrichtung
verarbeitet, als zusätzliche Eingangsgrößen zur genaueren Positionsberechnung
dienen. Die sich aus der digitalisierten Straßenkarte ergebenden Streckenverläufe und
ggf. zusätzlich gespeicherte Daten (z. B. Tunnelstrecken, Eisenbahnbrücken, markante
Hochbauten) können mit den nach Art des menschlichen Auges gewonnenen
charakteristischen optischen Informationen (z. B. Linkskurve, Rechtskurve, linke oder
rechte Straßenabzweigung) verglichen werden und führen auf diese Weise zu einer
hochgenauen Bestimmung der aktuellen geografischen Position. Die
Positionsberechnung wird dadurch auch bei ungünstigen Umgebungsbedingungen
(z. B. Häuserschluchten, Tunnel) ermöglicht.
Claims (11)
1. Einrichtung in einem Fahrzeug zur Bestimmung der aktuellen geografischen
Fahrzeugposition mit
- - einer Empfangseinrichtung für Signale eines Satellitennavigationssystems,
- - einer Recheneinrichtung zur Auswertung der Satellitensignale,
- - einer Speichereinrichtung für eine digitalisierte Straßennetzkarte,
- - einer Speichereinrichtung für Daten der geografischen Fahrzeugposition und mit
- - einer Hilfssensorik (Dead-Reckoning-Sensorik) zur Fortschreibung und/oder Verbesserung der Genauigkeit der aktuellen Fahrzeugposition auf der Basis von Meßwerten, die unabhängig vom Satellitennavigationssystem erfaßt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfssensorik einen optischen Sensor mit einer Bildauswerteeinheit umfaßt, die auf die Wahrnehmung charakteristischer optischer Merkmale aus der unmittelbaren Umgebung der vom Fahrzeug aktuell befahrenen Strecke programmiert ist und grobe optische Fahreindrücke erkennt,
und daß die Recheneinrichtung anhand vorgegebener Daten über charakteristische optische Merkmale, die in der digitalen Straßennetzkarte zusätzlich zu den geografischen Daten gespeichert oder aus diesen ableitbar sind, durch Vergleich mit den von dem optischen Sensor erfaßten Daten eine genaue Positionsbestimmung vornimmt.
daß die Hilfssensorik einen optischen Sensor mit einer Bildauswerteeinheit umfaßt, die auf die Wahrnehmung charakteristischer optischer Merkmale aus der unmittelbaren Umgebung der vom Fahrzeug aktuell befahrenen Strecke programmiert ist und grobe optische Fahreindrücke erkennt,
und daß die Recheneinrichtung anhand vorgegebener Daten über charakteristische optische Merkmale, die in der digitalen Straßennetzkarte zusätzlich zu den geografischen Daten gespeichert oder aus diesen ableitbar sind, durch Vergleich mit den von dem optischen Sensor erfaßten Daten eine genaue Positionsbestimmung vornimmt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Sensor mit der Bildauswerteeinheit auf einem elektronischen Chip
angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Sensor in CMOS-Technik ausgeführt ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bildauswerteeinheit die charakteristischen optischen Merkmale durch
einfache Pixeloperationen innerhalb relevanter Bildbereiche gewinnt.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Sensor in eine zur Empfangseinrichtung der Satellitensignale
gehörige, insbesondere im Dach des Fahrzeugs montierte Antenne integriert und
insbesondere mit Blickrichtung nach vorne oder hinten gerichtet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Sensor Teil einer Steuereinrichtung zur Beeinflussung der
Einstellung des Abblendlichts des Fahrzeugs ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Sensor Teil eines Systems zur selbsttätigen Fahrzeuglenkung auf
einer Fahrtrasse ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Sensor Teil eines Systems zur Abstandserkennung beim
Rückwärtsfahren (Rückfahrhilfe) ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Sensor Teil eines elektronischen Ersatzsystems für einen
Fahrzeugrückspiegel ist.
10. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß Fahrrichtungsänderungen, Geschwindigkeitsänderungen und Helligkeitsänderungen
durch den optischen Sensor erkennbar sind.
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