Beschreibung

Titel

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs, in einer digitalen Karte und ein Fahrerassistenzsystem zur Steuerung eines höher auto- matisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs.

Stand der Technik Angesichts einer Zunahme des Automatisierungsgrades von Fahrzeugen werden immer komplexere Fahrerassistenzsysteme eingesetzt. Für solche Fahrerassistenzsysteme und Funktionen, wie z.B. dem hochautomatisierten Fahren oder dem vollautomatisiertem Fahren, wird eine große Zahl von Sensoren im Fahrzeug benötigt, die eine exakte Erfassung des Fahrzeugumfelds ermöglichen.

Im Folgenden werden unter höher automatisiert all diejenigen Automatisierungsgrade verstanden, die im Sinne der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) eine automatisierte Längs- und Querführung mit steigender Systemverantwortung entsprechen, z.B. das hoch- und vollautomatisierte Fahren.

Im Stand der Technik ist eine Vielzahl von Möglichkeiten offenbart, ein Verfahren zur Lokalisierung eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs, durchzuführen. So sind beispielsweise Lokalisierungsverfahren bekannt, die auf einer Kombination von GNSS genannten globalen Satellitennavigationssystemen, wie beispielsweise GPS, GLONASS o- der Galileo, und Fahrdynamiksensoren, wie beispielsweise Drehratensensoren, Beschleunigungssensoren, Lenkradwinkelsensoren oder Raddrehzahlensensoren basieren. Ausschlaggebend für die Genauigkeit einer auf GNSS basierenden Fahrzeuglokalisierung ist bekanntermaßen die Qualität der GNSS-Auflösung, die jedoch örtlichen und zeitlichen Schwankungen unterliegt. Diese Genauigkeit kann durch Korrekturdienste verbessert werden.

Eine bekannte Methode verwendet dabei Referenzstationen auf der Erdoberfläche, deren Position hochgenau geodätisch vermessen wurde. Anhand aktueller Messungen der GNSS Signale an den Referenzstationen kann eine lokale, momentane GNSS-Ungenauigkeit bestimmt werden. Somit kann für jede Referenzstation ein aktueller, dort gültiger GNSS-Fehler angegeben werden. Um an jeder beliebigen Position eines Gebietes den GNSS-Fehler bestimmen zu können, werden die GNSS-Fehler zwischen den Referenzstationen interpoliert.

Werden die örtlich und zeitlich gültigen GNSS-Fehler nun höher automatisierten Fahrzeugen bei der Positionsbestimmung zur Verfügung gestellt, kann eine verbesserte Positionsbestimmung durch die Bereinigung der vom GNSS-Modul angegebenen Fahrzeugposition um den GNSS-Fehler erfolgen.

Obwohl durch dieses Verfahren befriedigende Ergebnisse hinsichtlich der Genauigkeit der Fahrzeuglokalisierung liefert, hat es doch einige Nachteile. Hierzu zählen unter anderem eine teilweise eingeschränkte Verfügbarkeit, da zur Übermittlung der GNSS-Fehler an die höher automatisierten Fahrzeuge eine Übertragung OTA (over-the-air) erforderlich ist, die nicht an jedem Ort garantiert werden kann, und hohe Kosten durch den Betrieb und die Einrichtung der Referenzstationen.

Ferner hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass die verbesserte GNSS- Genauigkeit mit zunehmendem Abstand des Fahrzeugs von einer der Referenzstationen aufgrund von Interpolationsfehlern bei der Bestimmung des örtlich gültigen GNSS-Fehlers abnimmt. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs und ein verbessertes

Fahrerassistenzsystem zur Steuerung eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs bereitzustellen, mit dem die oben genannten Nachteile zumindest verbessert werden und das eine Alternative zu herkömmlichen GNSS Korrekturdiensten darstellt.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Lokalisierung eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs, in einer digitalen Karte bereitgestellt, umfassend die folgenden Schritte:

51 zur Verfügung stellen einer digitalen Karte, vorzugsweise einer hochgenauen digitalen Karte, in einem Fahrerassistenzsystem des HAF;

52 zur Verfügung stellen zumindest einer hochgenau geodätisch vermessenen Referenzmessstelle, wobei Positionsdaten der Referenzmessstelle in der digitalen Karte hinterlegt sind;

53 Bestimmung einer aktuellen Referenz-Fahrzeugposition unter Verwendung der Referenzmessstelle;

54 Bestimmung einer aktuellen Satelliten-Fahrzeugposition unter Verwendung eines globalen Satellitennavigationssystems (GNSS); und S5 Vergleich der Referenz-Fahrzeugposition mit der Satelliten-Fahrzeugposition und Ermittlung eines GNSS-Fehlers als Ergebnis des Vergleichs.

Geeignete Orte für die in Schritt S2 zur Verfügung gestellten Referenzmessstellen zeichnen sich durch sehr gute Abdeckung durch globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) aus, was bedeutet, dass an diesen Orten möglichst keine Verdeckung des Satellitenempfangs sowie keine Multipath-Effekte herrschen sollten. Ferner sollten diese Orte eine ausreichend hohe Dichte an gute vermessbaren sowie identifizierbaren Referenzmessstellen bieten.

Entsprechend ist es von Vorteil, wenn als Referenzmessstellen beispielsweise Straßenmarkierungen, eine Bordsteinkanten, ein Leitpfosten, Schutzplanken, Lichtsignalanlagen, und/oder Verkehrszeichen verwendet werden.

Grundsätzlich kann die in Schritt S3 erfolgte Bestimmung der Referenz-Fahrzeugposition in einer an sich bekannten Weise durch ein Lokalisierungsverfahren basierend auf Merkmalen, eine sogenannte Feature Lokalisierung erfolgen. Dabei ist es beispielsweise denkbar, dass ein oder mehrere Sensoren einen Richtungswinkel sowie einen Abstand des HAF zu der Referenzmessstelle messen, beispielsweise durch Radar-Abstandsmessung. Da die Position der Referenzmessstelle bekannt ist, kann eine Steuereinrichtung des HAF unter Verwendung dieser Sensordaten sowie anhand der Positionsdaten der Referenz-Messstelle die Referenz-Fahrzeugposition durch grundlegende geodätische Verfahren ermitteln.

Dabei ist denkbar, dass jede Referenzmessstelle aktiv eine Kennung, beispielsweise über Funk oder Radar, aussendet, die von einem in der Umgebung der Referenzmessstelle fahrenden HAF erkannt und identifiziert wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Referenzmessstellen auf diese Weise auch ihre Position an das Fahrerassistenzsystem des HAF übermitteln, sodass diese nicht eigens in der digitalen Karte hinterlegt sein muss. Wann immer ein HAF in die Nähe einer derart ausgestatteten Referenzmessstelle kommt, wird sein Fahrerassistenzsystem durch das von der Referenzmessstelle ausgesendete Signal auf das Vorhan- densein der Referenzmessstelle aufmerksam gemacht und mit den Positionsdaten der Referenzmessstelle versorgt. Ein Fahrerassistenzsystem kann in einer Ausführungsform der Erfindung zu diesem Zweck mit einer dem Signaltyp entsprechenden Empfängereinheit ausgestattet sein, die vorzugsweise in dem bereits genannten Sensor zur Erfassung der Referenzmessstelle integriert ist.

Vorzugsweise beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren einen zusätzlichen Schritt S6, in dem eine Bestimmung zumindest einer weiteren Satelliten-Fahrzeugposition unter Verwendung des globalen Satellitennavigationssystems (GNSS) durchgeführt wird, wobei die Positionsangabe des GNSS um den GNSS- Fehler bereinigt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren desweiteren den Schritt S7 in dem eine Übertragung der aktuellen Satelliten- Fahrzeugposition und/oder der Referenz-Fahrzeugposition sowie des ermittelten GNSS-Fehlers an einen Serverrechner, sowie eine Verarbeitung des GNSS- Fehlers in einem übergeordneten GNSS-Fehlermodell und zur Verfügung stellen des GNSS-Fehlermodells für weitere höher automatisierte Fahrzeuge, erfolgt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das Verfahren, dass der Schritt S7 desweiteren umfasst, dass weitere höher automatisierte Fahrzeuge jeweils ermittelte GNSS-Fehler sowie aktuelle Satelliten-Fahrzeugpositionen und/oder Referenz-Fahrzeugpositionen an den Serverrechner übermitteln, wobei das GNSS-Fehlermodell unter Berücksichtigung einer Vielzahl, vorzugsweise aller übertragenen GNSS-Fehler erstellt wird.

Für das weitere Vorgehen ist es in einer Ausführungsform der Erfindung vorteilhafterweise vorgesehen, dass das GNSS-Fehlermodell auf Interpolation zwischen den jeweils übertragenen GNSS-Fehlern basiert.

Vorzugsweise sind für die Identifizierung der Referenzmessstelle durch das HAF geeignete Erkennungsmerkmale der Referenzmessstelle in der digitalen Karte hinterlegt sind. Dabei es sich als Vorteil herausgestellt, dass die Referenzmessstelle mit einem Sender ausgestattet ist, wobei der Sender ein Signal, insbesondere ein Funk- o- der Radarsignal, mit einer Kennung der Referenzmessstelle aussendet, wobei das Signal von dem in der Umgebung der Referenzmessstelle befindlichen HAF empfangen wird.

Bevorzugterweise umfasst das von dem Sender ausgesendete Signal auch die Positionsdaten der Referenzmessstelle.

Für das weitere Vorgehen ist es in einer Ausführungsform der Erfindung vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Referenzmessstelle eine Straßenmarkierung, eine Bordsteinkante, ein Leitpfosten, eine Schutzplanke, eine Lichtsignalanlage, und/oder ein Verkehrszeichen ist.

Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrerassistenzsystem zur Steuerung eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs, wobei das Fahrerassistenzsystem zumindest einen Sensor zur Erfassung einer Referenzmessstelle in der Umgebung des HAF, ein Speichermodul zur Speicherung einer digitalen Karte, vorzugsweise einer hochgenauen digitalen Karte, ein GNSS-Positionsmodul zur Bestimmung einer Satelliten-Fahrzeugposition des HAF und eine Steuervorrichtung umfasst. Das Speichermodul ist insbesondere ein in das HAF integriertes Speichermodul oder ein zentraler Server, wobei Positionsdaten der Referenz-Messstelle in der digitalen Karte hinterlegt sind. Ferner arbeitet das GNSS-Positionsmodul nach einem Verfahren der globalen Satellitennavigation (GNSS) und ist insbesondere ein GPS-Modul ist. Die Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, Daten mit dem Sensor, dem Speichermodul und dem Positionsmodul auszutauschen und die durch das Positionsmodul bestimmte Fahrzeugposition in der digitalen Karte zu lokalisieren. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, anhand von seitens des Sensors gelieferten Sensordaten sowie anhand der Positionsdaten der Referenz-Messstelle eine Referenz-Fahrzeugposition zu ermitteln. Ferner wird die von dem GNSS-Positionsmodul ermittelte Satelliten-Fahrzeugposition mit der Referenz-Fahrzeugposition verglichen und ein GNSS-Fehler als Ergebnis des Vergleichs ermittelt ln einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, bei der Bestimmung zumindest einer weiteren Satelliten-Fahrzeugposition unter Verwendung des GNSS-Positionsmoduls die von dem GNSS- Positionsmodul ermittelte Positionsangabe um den GNSS-Fehler zu bereinigen.

Vorteilhafterweise umfasst das Fahrerassistenzsystem ferner ein Übertragungsmodul, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die aktuelle Satelliten-Fahrzeugposition und/oder die Referenz-Fahrzeugposition sowie den ermittelten GNSS-Fehlers an einen Serverrechner zu übertragen.

Bevorzugterweise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, einen ermittelten GNSS-Fehlers von einem Serverrechner zu empfangen und bei der Bestimmung einer GNSS-Fahrzeugposition zu berücksichtigen.

In einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet das Übertragungsmodul nach einem Funk und/oder vehicle-to-infrastructure (V2I) Übertragungsverfahren.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der zumindest eine Sensor aus der Gruppe der folgenden Sensoren ausgewählt: Beschleunigungssensoren, Kamerasensoren, Radarsensoren, Lidarsensoren.

Ferner bildet auch Computerprogramm, umfassend Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird, einen Gegenstand der Erfindung.

Obwohl die vorliegende Erfindung im Folgenden hauptsächlich in Zusammenhang mit Personenkraftwagen beschrieben wird, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern kann mit jeder Art von Fahrzeug Lastkraftfahrzeuge (LKW) und/oder Personenkraftwagen (PKW) genutzt werden.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Er- findung, welche in der Figur dargestellt sind. Dabei ist zu beachten, dass die dargestellten Merkmale nur einen beschreibenden Charakter haben und auch in Kombination mit Merkmalen anderer oben beschriebener Weiterentwicklungen verwendet werden können und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.

Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Die Zeichnung ist schematisch und zeigt:

Fig. 1 ein Ablaufschema einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Schritt S1 der Figur 1 wird eine digitale Karte, vorzugsweise eine hochgenaue digitale Karte, in einem Fahrerassistenzsystem eines HAF zur Verfügung gestellt, was vorrichtungsseitig in einem Speichermodul zur Speicherung der digitalen Karte geschehen kann, wobei das Speichermodul insbesondere ein in das HAF integriertes Speichermodul oder ein zentraler Server ist.

In Schritt S2 wird zumindest eine, vorzugsweise jedoch mehrere hochgenau geodätisch vermessene Referenzmessstellen zur Verfügung gestellt, wobei die Positionsdaten der Referenzmessstellen als Geokoordinaten in der digitalen Karte hinterlegt sind.

Geeignete Orte für die Anordnung von Referenzmessstellen zeichnen sich durch sehr gute Abdeckung durch globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) aus, was bedeutet, dass an diesen Orten möglichst keine Verdeckung des Satellitenempfangs sowie keine Multipath-Effekte herrschen sollten. Ferner sollten diese Orte eine ausreichend hohe Dichte an gute vermessbaren sowie identifizierbaren Referenzmessstellen bieten. Die Referenzmessstellen selbst können dabei beispielsweise Straßenmarkierungen, eine Bordsteinkanten, ein Leitpfosten, Schutzplanken, Lichtsignalanlagen, und/oder Verkehrszeichen sein. Schritt S3 umfasst die Bestimmung einer aktuellen Referenz-Fahrzeugposition unter Verwendung einer Referenzmessstelle. Vorrichtungsseitig umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem zu diesem Zwecke zumindest einen Sensor, der dazu geeignet ist, die Referenzmessstelle in der Umgebung des HAF zu erfassen. In an sich bekannter Weise kann hierbei ein Sensor aus der Gruppe der Kamerasensoren, Radarsensoren, oder Lidarsensoren zum Einsatz kommen. Die Bestimmung der Referenz-Fahrzeugposition kann dabei in ebenfalls an sich bekannter Weise durch ein Lokalisierungsverfahren basierend auf Merkmalen, eine sogenannte Feature Lokalisierung erfolgen. Dabei ist es beispielsweise denkbar, dass ein oder mehrere Sensoren einen Richtungswinkel so- wie einen Abstand des HAF zu der Referenzmessstelle messen, beispielsweise durch Radar-Abstandsmessung. Da die Position der Referenzmessstelle bekannt ist, kann eine Steuereinrichtung des HAF unter Verwendung dieser Sensordaten sowie anhand der Positionsdaten der Referenz-Messstelle die Referenz-Fahrzeugposition durch grundlegende geodätische Verfahren ermitteln.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn für die Identifizierung der Referenzmessstelle durch das HAF geeignete Erkennungsmerkmale der Referenzmessstelle in der digitalen Karte hinterlegt sind. Ebenfalls und alternativ ist es denkbar, dass jede Referenzmessstelle aktiv eine

Kennung, beispielsweise über Funk oder Radar, aussendet, die von einem in der Umgebung der Referenzmessstelle fahrenden HAF erkannt und identifiziert wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Referenzmessstellen auf diese Weise auch ihre Position an das Fahrerassistenzsystem des HAF übermitteln, sodass diese nicht eigens in der digitalen Karte hinterlegt sein muss. Wann immer ein HAF in die Nähe einer derart ausgestatteten Referenzmessstelle kommt, wird sein Fahrerassistenzsystem durch das von der Referenzmessstelle ausgesendete Signal auf das Vorhandensein der Referenzmessstelle aufmerksam gemacht und mit den Positionsdaten der Referenzmessstelle versorgt. Ein Fahrerassistenzsystem kann in einer Ausführungsform der Erfindung zu diesem Zweck mit einer dem Signaltyp entsprechenden Empfängereinheit ausgestattet sein, die vorzugsweise in dem bereits genannten Sensor zur Erfassung der Referenzmessstelle integriert ist.

In Schritt S4 erfolgt die Bestimmung einer aktuellen Satelliten-Fahrzeugposition unter Verwendung eines globalen Satellitennavigationssystems (GNSS). Bei dem GNSS kann es sich beispielsweise um ein auf Navstar GPS, Glonass, Galileo, und/oder Beidou basierenden Navigationssystem handeln. Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem ist zu diesem Zweck mit einem GNSS- Positionsmodul ausgestattet.

Da die GNSS-Auflösung, wie bereits einführend erwähnt, örtlichen und zeitlichen Schwankungen unterliegt, wird es im Allgemeinen eine Abweichung zwischen der Satelliten-Fahrzeugposition und der Referenz-Fahrzeugposition geben.

In Schritt S5 wird daher ein Vergleich der Referenz-Fahrzeugposition mit der Satelliten-Fahrzeugposition durchgeführt und ein GNSS-Fehlers als Ergebnis des Vergleichs ermittelt. In dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem werden diese Schritte durch die Steuervorrichtung durchgeführt, die zu diesem Zweck unter anderem dazu eingerichtet ist, Daten mit dem Speichermodul, und dem Positionsmodul und dem Sensor auszutauschen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt der Bestimmung zumindest einer weiteren Satelliten-Fahrzeugposition unter Verwendung des globalen Satellitennavigationssystems (GNSS), wobei die Positionsangabe des Satellitennavigationssystems (GNSS) um den GNSS- Fehler bereinigt wird (S6). Vorzugsweise wird bei der folgenden Steuerung des HAF durch das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem die Positionsangabe des GNSS-Positionsmoduls solange um den GNSS-Fehler bereinigt, bis eine neue Referenzmessstelle angetroffen wird, an welcher dann die Schritte S3 - S5 des erfindungsgemäßen Verfahrens erneut durchgeführt werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren einen Schritt S7 umfassen, in dem eine Übertragung der aktuellen Satelliten-Fahrzeugposition und/o- der der Referenz-Fahrzeugposition sowie des ermittelten GNSS-Fehlers an einen Serverrechner durchgeführt wird. Durch den Serverrechner kann eine Verarbeitung des GNSS-Fehlers in einem übergeordneten GNSS-Fehlermodell geleistet werden, wobei das GNSS-Fehlermodell vorteilhafterweise weiteren höher automatisierten Fahrzeugen zur Verfügung gestellt wird. Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem kann zu diesem Zwecke ein Übertragungsmodul umfassen, wobei die Steuereinheit des Fahrerassistenzsystems dazu eingerichtet ist, die aktuelle Satelliten-Fahrzeugposition und/oder die Referenz-Fahrzeugposition sowie den ermittelten GNSS-Fehlers an den Serverrechner zu übertragen. Umgekehrt sind das Übertragungsmodul sowie die Steuereinrichtung auch dazu eingerichtet, die entsprechenden Informationen zu den GNSS-Fehlern vom Server bzw. von anderen Fahrzeugen, die sich in der Nähe des HAF befinden, zu empfangen. Bei der Übertragung zwischen zwei Fahrzeugen kann es sich beispielsweise um eine vehicle-to-vehicle-Übertragung (v2v) handeln.

Unter Fehlermodell ist hier eine in einem bestimmten Gebiet gültige Angabe zu räumlich und/oder zeitlich variierenden GNSS-Fehlern zu verstehen, durch deren Bereinigung eine höhere Genauigkeit der GNSS-basierten Fahrzeuglokalisierung möglich ist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn weitere höher automatisierte Fahrzeuge ihrerseits jeweils ermittelte GNSS-Fehler sowie aktuelle Satelliten-Fahrzeugpositionen und/oder Referenz-Fahrzeugpositionen an den Serverrechner übermitteln, und das GNSS-Fehlermodell unter Berücksichtigung einer Vielzahl, vorzugsweise aller übertragenen GNSS-Fehler erstellt wird. Auf diese Weise kann ein dichtes Netz an Informationen zu den örtlich variierenden GNSS-Fehlern erhalten werden, was über eine entsprechende Interpolation zwischen den jeweils übertragenen GNSS-Fehlern nochmals verbessert werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen sowie Kombinationen von Merkmalen umfassen können.