DE102009046595A1

DE102009046595A1 - Kartenunterstütztes Positionsbestimmungs-Sensorsystem

Info

Publication number: DE102009046595A1
Application number: DE102009046595A
Authority: DE
Inventors: Timothy Arthur Livonia Tiernan; Faroog Abdel-kareem Dearborn Heights Ibrahim; Kenneth Aaron Ann Arbor Freeman
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2010-09-23
Also published as: US20100121518A1

Abstract

Ein verbessertes Positionsbestimmungssystem umfasst ein Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem, das dazu geeignet ist, um eine Ausgabe zu übertragen, die mindestens eines von einer aktuellen Position, einer zukünftigen Position und einem Weg eines Fahrzeugs darstellt, und mindestens ein Modul, das mit dem Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem in Verbindung steht, wobei das mindestens eine Modul Daten und Informationen erzielt, die sich auf mindestens eines von einem Straßenattribut, einer Fahrzeugdynamik und einer Fahrzeugposition beziehen, die Daten und Informationen analysiert und die Ausgabe des Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems als Reaktion auf die Analyse der Daten und Informationen ändert.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeug-Positionsbestimmungssysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung ein kartenunterstütztes Positionsbestimmungs-Sensorsystem und ein Verfahren zum Bestimmen einer genauen augenblicklichen Position eines Fahrzeugs und einer genauen Vorhersage der zukünftigen Position eines Fahrzeugs.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Viele weiterentwickelte Fahreraufmerksamkeitssysteme (ADAS), die auch als Fahrerunterstützungssysteme oder aktive Sicherheitssysteme bezeichnet werden, würden aus genaueren und zeitnäheren Informationen sowohl über eine aktuelle als auch über eine zukünftige Fahrzeugposition in Echtzeit Nutzen ziehen.
Derzeit verwenden die meisten Anwendungen, die Echtzeit-Positionsinformationen benötigen, eine Position, die von einem globalen Positionsbestimmungssystem (GPS) abgeleitet wird, das durch Koppelnavigation (DR) ergänzt wird. Zudem stellt die DR Positionsbestimmungseingaben bereit, wenn keine GPS-Satellitensignale verfügbar sind. Zeitverzögerungen und andere Fehler können durch viele Quellen eingeführt werden, zu denen atmosphärische Verhältnisse, Umgebungsverhältnisse, Fahrzeuggier-, Fahrzeuggeschwindigkeits- und Fahrzeuglenkwinkelsensoren sowie rechnerische Latenzzeit gehören.
Typischerweise führt ein derartiges GPS/DR-System Daten aus einem GPS, einem Gierratensensor und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zusammen. Die berechnete GPS/DR-Position wird dann mit einer Position innerhalb eines Kartensegments in der Kartendatenbank abgeglichen. Diese Position wird als kartenabgeglichene Position bezeichnet. Aktuelle handelsübliche Karten stellen ungeteilte Straßen als eine einzelne Linie und geteilte Straßen als zwei Linien (eine Linie für jede Richtung) dar. Somit stellt jede Linie auf der Karte die Mitte des dargestellten Straßensegments dar. Daher wird die Genauigkeit der kartenabgeglichenen Position durch vier Hauptfaktoren und damit verbundene Fehler beeinflusst: 1) Abgleichen der Position mit dem richtigen Straßensegment; 2) Genauigkeit der GPS/DR-Position; 3) Abstand zwischen dem ausgestatteten Fahrzeug und der Straßenmitte; und 4) Fehler, die in der Kartendatenbank selber enthalten sind.
Um ADAS-Anwendungen zu verbessern, muss jeder der Fehler minimiert werden. Ferner stellen bestehende Positionsbestimmungssysteme nur die aktuelle oder vorliegende Position bereit. ADAS-Systeme benötigen sowohl eine genauere aktuelle Position als auch die zu diversen zukünftigen Zeitpunkten projizierte Position.
Es wäre wünschenswert, über ein verbessertes Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem und ein Verfahren zum Bestimmen einer Fahrzeugposition und eines Fahrwegs zu verfügen, wobei das System und Verfahren Straßenattribute, Fahrzeugdynamik und Fahrzeugpositionsdaten ausnutzen, um Positionsbestimmungsfehler zu minimieren und die Genauigkeit zu maximieren.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit und gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise ein verbessertes Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem und ein Verfahren zum Bestimmen einer Fahrzeugposition und eines Fahrwegs entdeckt, wobei das System und Verfahren Straßenattribute, Fahrzeugdynamik und Fahrzeugpositionsdaten ausnutzen, um Positionsbestimmungsfehler zu minimieren und die Genauigkeit zu maximieren.
Bei einer Ausführungsform umfasst ein verbessertes Positionsbestimmungssystem folgendes: ein Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem, das dazu geeignet ist, um eine Ausgabe zu übertragen, die mindestens eines von einer aktuellen Position, einer zukünftigen Position und einem Weg eines Fahrzeugs darstellt; und mindestens ein Modul, das mit dem Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem in Verbindung steht, wobei das mindestens eine Modul Daten und Informationen erzielt, die sich auf mindestens eines von einem Straßenattribut, einer Fahrzeugdynamik und einer Fahrzeugposition beziehen, die Daten und Informationen analysiert und die Ausgabe des Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems als Reaktion auf die Analyse der Daten und Informationen ändert.
Bei einer anderen Ausführungsform umfasst ein verbessertes Positionsbestimmungssystem folgendes: ein Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem, das dazu geeignet ist, um eine Ausgabe zu übertragen, die mindestens eines von einer aktuellen Position, einer zukünftigen Position und einem Weg eines Fahrzeugs darstellt, wobei das Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem mindestens eines von einer Kartendatenbank zum Bereitstellen vorherbestimmter Kartendaten, einem globalen Positionsbestimmungssystem zum Bestimmen der Position des Fahrzeugs in einem vorherbestimmten Koordinatensystem, einem Fahrzeugsensor zum Bereitstellen von Daten, die sich auf die Fahrzeugdynamik beziehen, einem Kartenabgleichmodul zum Bestimmen eines Fahrzeug-Positionsbestimmungsmoduls auf einer vorherbestimmten Karte und einem Vorausschaumodul, das eine Kandidatenliste möglicher Fahrwege bestimmt und aus der Kandidatenliste den höchstwahrscheinlichen Weg des Fahrzeugs bestimmt; und mindestens ein Modul, das mit dem Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem in Verbindung steht, umfasst, wobei das mindestens eine Modul Daten und Informationen erzielt, die sich auf mindestens eines von einem Straßenattribut, einer Fahrzeugdynamik und einer Fahrzeugposition beziehen, die Daten und Informationen analysiert und die Ausgabe des Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems als Reaktion auf die Analyse der Daten und Informationen ändert.
Die Erfindung stellt auch Verfahren zum Bestimmen einer Fahrzeugposition und eines Fahrwegs bereit.
Ein Verfahren umfasst folgende Schritte: Bereitstellen einer Ausgabe, die mindestens eines von einer aktuellen Position, einer zukünftigen Position und eines Fahrwegs eines Fahrzeugs darstellt; Auswerten der Ausgabe als Reaktion auf Daten und Informationen, die sich auf mindestens eines von einem Straßenattribut, einer Fahrzeugdynamik und einer Fahrspurposition beziehen; Ändern der Ausgabe als Reaktion auf die Daten und Informationen; und Erzeugen mindestens eines von einer augenblicklichen Fahrzeugposition mit Fahrspurposition, einer zukünftigen Fahrzeugposition au einem vorherbestimmten Zeitpunkt in der Zukunft, einer zukünftigen Fahrzeugposition über eine berechnete Vorausschaudistanz, einer zukünftigen Fahrzeugposition zu einem verlangten Zeitpunkt in der Zukunft und einer Vielzahl von zukünftigen Fahrzeugpositionen zu vorherbestimmten Zeitpunkten in der Zukunft für mehrere Wege als Reaktion auf die geänderte Ausgabe.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen sowie weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann ohne Weiteres aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform hervorgehen, wenn sie mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gesehen wird. Es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm eines Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems nach dem Stand der Technik.
2 ein schematisches Diagramm eines kartenunterstützten Positionsbestimmungs-Sensorsystems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
Die nachstehende ausführliche Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen beschreiben und erläutern verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und Zeichnungen dienen dazu, es dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung durchzuführen und zu benutzen, und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung auf irgendeine Art und Weise einzuschränken. Mit Bezug auf die offenbarten Verfahren sind die vorgestellten Schritte beispielhaft, und somit ist die Reihenfolge der Schritte weder notwendig noch ausschlaggebend.
Mit Bezug auf 1 wird ein Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem 10 zum Bereitstellen einer Fahrzeugposition und eines vorhergesagten Fahrwegs nach dem Stand der Technik abgebildet. Wie gezeigt umfasst das Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem 10 ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS), ein GPS/INS-Integrationsmodul 12, ein Kartenabgleichmodul 16 und ein Vorausschaumodul 18. Das System 10 ist auch mit einem Trägheitsnavigationssystem 20, einem GPS-Empfänger 22, einer Kartendatenbank 24, einem Gierratensensor 36 und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 38 versehen. Die Kartendatenbank 24 umfasst einen Kartendatencompiler 26 und einen ADAS-Datenzugang 28, der Informationen aus einer ADAS-Datenbank 30 empfängt. Der Kartendatencompiler 26 empfängt auch Informationen von einer SDAL-Datenbank 32. Die Kartendatenbank 24 kann eine Datenbank sein, die bereits bekannt oder später noch entwickelt wird.
Der GPS-Empfänger 22 empfängt Satelliteninformationen 34, die sich auf die GPS-Position beziehen. In dem GPS/INS-Integrationsmodul 12 wird die GPS-Position z. B. unter Verwendung eines Kalman-Filters mit der Gierrate und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch das Trägheitsnavigationssystem 20 erzielt werden, verbessert. Somit stellt das GPS/INS-Integrationsmodul 12 Informationen bereit, die sich auf eine integrierte Positionslösung beziehen, die eine Fahrzeugposition, die in einem globalen Koordinatensystem berechnet wird, und eine Fahrzeugdynamik, wie z. B. Gierrate und Fahrzeuggeschwindigkeit, umfasst. Es versteht sich, dass andere Daten und Informationen, die sich auf Fahrzeugdynamik und -position beziehen, verwendet werden können.
Das Kartenabgleichmodul 16, das mit einem Kartenabgleichalgorithmus umgesetzt wird, empfängt die integrierte Positionslösung von dem Integrationsmodul 12 und Informationen von der Kartendatenbank 24, um die Fahrzeugposition auf einer vorherbestimmten Karte zu berechnen. Das Vorausschaumodul 18 empfängt dann die Kartenpositionsinformationen von dem Kartenabgleichmodul 16 sowie Informationen aus der Kartendatenbank 24 und erstellt von der berechneten Kartenposition aus eine „Vorausschau” auf die Karte, um basierend auf diversen Wahrscheinlichkeiten eine Kandidatenliste der wahrscheinlichen beabsichtigten Fahrwege, insbesondere einen höchstwahrscheinlichen Weg (MLP), zu berechnen.
Insbesondere bestimmt das Vorausschaumodul 18 den höchstwahrscheinlichen Weg und andere alternative Wege des Fahrzeugs, indem es z. B. Informationen von einer kartenabgeglichenen Position, Fahrspurinformationen, Schiebegeschwindigkeit und Fahrzeugsignale, wie etwa Fahrtrichtungssignale, Bremssignale, und diverse Zustände des Fahrzeugs verwendet. Die Fahrzeuginformationen können unter Verwendung einer Kostenfunktion ausgewertet werden, um jedem Parameter mit Bezug auf die Berücksichtigung, die der Parameter erhält, wenn der höchstwahrscheinliche Weg des Fahrzeugs vorhergesagt wird, eine Gewichtung zuzuteilen. Es können andere Funktionen und Verfahren verwendet werden, um die Fahrzeuginformationen auszuwerten und den MLP zu bestimmen.
2 bildet ein schematisches Diagramm eines kartenunterstützten Positionsbestimmungs-Sensorsystems (MEPSS) 40 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ab. Wie gezeigt umfasst das MEPSS 40 ein Blickerfassungsmodul 42, einen Schätzer einer geänderten Position 44 und einen Schätzer einer Vorausschauposition 46, wobei jedes des Blickerfassungsmoduls 42, des Schätzers einer geänderten Position 44 und des Schätzers einer Vorausschauposition 46 in das Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem 10 integriert ist und sich damit in Datenkommunikation befindet. Es versteht sich, dass das MEPSS 40 je nach Bedarf zusätzliche Bauteile, Systeme und Vorrichtungen umfassen kann. Es versteht sich ferner, dass das Blickerfassungsmodul 42, der Schätzer einer geänderten Position 44 und der Schätzer einer Vorausschauposition 46 des MEPSS 40 mit einem beliebigen Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem oder Fahrerunterstützungs- und Fahreraufmerksamkeitssystem, sei es bereits bekannt oder noch zu entwickeln, integriert werden kann. Als nicht einschränkendes Beispiel können das Blickerfassungsmodul 42, der Schätzer einer geänderten Position 44 und der Schätzer einer Vorausschauposition 46 des MEPSS 40 in die Systeme integriert werden, die in den gemeinsamen US-Patentanmeldungen Nr. 2007/0052555, 2005/0251335, 2008/0239734, 2008/0239698 und 2006/0178824 beschrieben werden, die hier jeweils zum Zwecke der Bezugnahme vollständig übernommen werden. Es versteht sich, dass je nach Bedarf andere Warnsysteme, Fahreraufmerksamkeitssysteme, aktive Sicherheitssysteme, Kollisionsverhinderungssysteme und Fahrerwarnsystem verwendet werden können.
Das abgebildete Blickerfassungsmodul 42 ist ein vorausschauender Blicksensor. Als nicht einschränkendes Beispiel umfasst das Blickerfassungsmodul 42 eine Linse mit einem Sehfeld von 50 Grad, einen Halbleiter-Imager mit mindestens 300.000 Pixeln und einen Prozessor, der in der Lage ist, einen Betrieb von 30 Rahmen pro Sekunde zu unterstützen. Es können andere Linsen, Kameras, Imager und Prozessoren verwendet werden. Wie gezeigt steht das Blickerfassungsmodul 42 mit dem Kartenabgleichmodul 16 und dem Schätzer einer geänderten Position 44 in Verbindung. Bei bestimmten Ausführungsformen erfasst das Blickerfassungsmodul 42 die umliegende Umgebung des Fahrzeugs und erkennt eventuelle Fahrspurbegrenzungsmarkierungen. Somit stellt das Blickerfassungsmodul 42 Daten und Informationen bereit, die sich auf die umliegende Umgebung des Fahrzeugs beziehen. Z. B. ist das Blickerfassungsmodul 42 durch das Verarbeiten des Standorts der Begrenzungsmarkierungen innerhalb des vorherbestimmten Sehfelds in der Lage, eine Position und eine relative Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit Bezug auf die Mitte der befahrenen Fahrspur zu bestimmen. Es versteht sich, dass das Blickerfassungsmodul 42 kalibriert werden kann, um Ablesungen von einem beliebigen Standort oder einer beliebigen Orientierung im Fahrzeug zu erzielen. Ferner kann das Blickerfassungsmodul 42 kalibriert werden, um sich mit dem Fahrzeug an- und auszuschalten und mit Datenbussen oder Datenaustauschsystemen an Bord des Fahrzeugs eine Schnittstelle zu bilden.
Der Schätzer einer geänderten Position 44 steht mit dem Integrationsmodul 12, dem Kartenabgleichmodul 16, dem Vorausschaumodul 18, der Kartendatenbank 24, dem Blickerfassungsmodul 42 und dem Vorausschau-Schätzer 46 in Verbindung. Somit empfängt der Schätzer einer geänderten Position den MLP, die Geschwindigkeit, die Gierrate, die Fahrspuranzahl und die Ausgaben des Blickerfassungsmoduls 42 und erzeugt eine verbesserte Fahrzeugposition, die als geänderte Fahrzeugposition (PMOD) bezeichnet wird. Es versteht sich, dass der Schätzer einer geänderten Position 44 andere Informationen und Daten, die sich auf das Fahrzeug, Straßenattribute und die umliegende Umgebung beziehen, von einer beliebigen Vorrichtung, einem beliebigen System oder einem beliebigen Bauteil empfangen kann. Z. B. kann das Fahrzeug Sensoren umfassen zum Ermitteln und Übertragen von Fahrzeuginformationen, wie etwa Gierrate und Fahrzeuggeschwindigkeit.
Der abgebildete Vorausschau-Schätzer 46 steht mit dem Integrationsmodul 12, dem Vorausschaumodul 18, der Kartendatenbank 24 und dem Schätzer einer geänderten Position 44 in Verbindung. Es versteht sich jedoch, dass andere Konfigurationen für die gemeinsame Datennutzung verwendet werden können. Somit empfängt der Vorausschau-Schätzer 46 Daten und Informationen, die sich auf die Fahrzeugposition, den MLP, eine Vielzahl von Straßenattributen, eine umliegende Umgebung beziehen sowie Fahrzeugdynamikdaten, wie z. B. Gierrate und Geschwindigkeit. Der Vorausschau-Schätzer 46 analysiert dann die Daten und Informationen und extrapoliert einen Fahrzeugweg, der Vorhersagen einer zukünftigen Fahrzeugposition umfasst. Es versteht sich, dass der Vorausschau-Schätzer 46 andere Informationen und Daten, die sich auf das Fahrzeug, Straßenattribute und die umliegende Umgebung beziehen, von einer beliebigen Vorrichtung, einem beliebigen System oder einem beliebigen Bauteil empfangen kann.
Im Gebrauch erzeugt das Vorausschaumodul 18 den MLP. Insbesondere tastet das Vorausschaumodul 18 aus der Perspektive der Fahrzeugposition über eine vorherbestimmte Vorausschaudistanz eine Vielzahl von anstehenden möglichen Routen ab. Das Vorausschaumodul 18 bestimmt den MLP des Fahrzeugs unter Verwendung von Informationen, wie etwa Fahrzeugposition, Fahrspurinformationen, Schiebegeschwindigkeit, und von Fahrzeugsignalen und -verhältnissen. Somit stellt der MLP Daten bereit, die sich auf eine zukünftige Fahrzeugposition und einen zukünftigen Fahrweg beziehen.
Zusätzlich erzielt und überträgt das Blickerfassungsmodul 42 Echtzeitinformationen, die sich auf eine Art der Fahrspurbegrenzung, eine Fahrspurbreite, eine Fahrzeugposition im Verhältnis zur befahrenen Fahrspur, eine Schiebegeschwindigkeit und einen Fahrzeugkurs im Verhältnis zur Mitte der befahrenen Fahrspur (d. h. der Fahrspurmitte) beziehen. Somit stellt das Blickerfassungsmodul 42 Daten und Informationen für Bauteile des MEPSS 40 bereit, wobei die Daten folgendes umfassen: eine Fahrspurmitte, eine Fahrspurbreite, eine Position auf der Fahrspur im Verhältnis zur Fahrspurmitte, eine Fahrzeuggierlage im Verhältnis zur Fahrspurmitte, eine Fahrspurbegrenzung und Markierungsarten, eine Anzahl von Fahrspuren in Fahrtrichtung, eine Szenenverfolgung und eine Vorhersage eines Fahrspurwechsels. Es können andere Informationen von dem Blickerfassungsmodul 42 erzielt, gemessen und übertragen werden. Z. B. kann das Blickerfassungsmodul 42 Vertrauensmessungen für alle Ausgaben bereitstellen.
Der Schätzer einer geänderten Position 44 empfängt Daten und Informationen von dem Integrationsmodul 12, dem Kartenabgleichmodul 16, dem Vorausschaumodul 18, der Kartendatenbank 24 und dem Blickerfassungsmodul 42. Es versteht sich, dass der Schätzer einer geänderten Position 44 Daten und Informationen von anderen Vorrichtungen, Bauteilen und Systemen, wie z. B. Fahrzeugsensoren, empfangen kann. Der Schätzer einer geänderten Position 44 stellt durch die Zusammenführung von Daten, wie z. B. dem MLP, Daten von dem Blickerfassungsmodul 42, Kartenstraßenattributen, Fahrzeugsignalen und Fahrzeugdynamik, eine genaue Fahrzeugposition bereit. Es versteht sich, dass die Fahrzeugposition eine Genauigkeit auf Fahrspurebene umfassen kann. Bei bestimmten Ausführungsformen stellt der MLP zukünftige Fahrzeug-Positionsbestimmungsdaten bereit, wobei die Daten von dem Blickerfassungsmodul 42 eine Fahrzeugposition, Geschwindigkeit und Orientierung mit Bezug auf die befahrene Fahrspur, sowie Informationen über die tatsächliche Fahrspur bereit. Zudem halten Daten aus dem Integrationsmodul 12 und den Fahrzeugsensoren die augenblickliche Dynamik des Fahrzeugs, wie z. B. Gierrate und Geschwindigkeit, fest. Die Straßenattribute aus der Karte, wie etwa die Anzahl der Fahrspuren (Fahrspuranzahl) und das Flag geteilte/ungeteilte Straße, werden ebenfalls in der Datenzusammenführung des Schätzers einer geänderten Position 44 kombiniert.
Als nicht einschränkendes Beispiel bestimmt der Schätzer einer geänderten Position 44 die derzeit befahrene Fahrspur des Fahrzeugs, und ob das Fahrzeug einen Fahrspurwechsel vornimmt, basierend auf dem ursprünglichen MLP, der von dem Vorausschaumodul 18 erzeugt wird, auf der Echtzeitanzahl der Fahrspuren, der Art der Fahrspurbegrenzung, der Fahrspurbreite und der Fahrspuranzahl aus der Kartendatenbank 24. Der Schätzer einer geänderten Position 44 kombiniert dann die Fahrspurdaten und die Fahrspurwechseldaten mit der empfangenen Position auf der Fahrspur aus dem Blickerfassungsmodul 42, um die PMOD mit Fahrspurgenauigkeit zu bestimmen. Es versteht sich, dass die tatsächliche aktuelle Position von dem Blickerfassungsmodul 42 erfasst wird, da es bei der wirklichen Straße viele andere Parameter gibt. Daher stellt das Blickerfassungsmodul 42 eine Art von Rückmeldung bereit, wobei das Echtweltergebnis gegenüber dem vorhergesagten Wert ausgewertet werden kann.
Der Vorausschau-Schätzer 46 extrapoliert einen geänderten Fahrzeugweg angesichts der PMOD mit Fahrspurgenauigkeit und erzeugt eine Schätzung der aktuellen Fahrzeugposition und eine vorhergesagte Fahrzeugposition zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt oder einer Reihe von vorherbestimmten Zeitpunkten. Als nicht einschränkendes Beispiel kann von dem Vorausschau-Schätzer 46 verlangt werden, dass er eine zukünftige Fahrzeugposition zu einem angegebenen Zeitpunkt in der Zukunft vorhersagt. Es versteht sich, dass derartige Vorhersagen innerhalb eines vorherbestimmten Fensters mit Bezug auf die aktuelle Fahrzeugposition sehr genau sein können und eine abnehmende Genauigkeit aufweisen, je mehr das Vorhersageintervall zunimmt.
Bei bestimmten Ausführungsformen werden digitale Kartendaten aus der Kartendatenbank 24 abgerufen und verwendet, um die Position der Straßenmittellinie und/oder andere Straßenattribute zu identifizieren, was es dem MEPSS 40 ermöglicht, über einen Bezugspunkt zu verfügen und dadurch den Fehler der vorliegenden Position und der Projektionen zukünftiger Positionen des Fahrzeugs einzuschränken. Straßenattribute, wie etwa die Anzahl der Fahrspuren, die berechnete Krümmung und die verfügbaren Wege, und mehrere wichtige Fahrzeugdynamikelemente und Signale werden als Eingaben verwendet, um die Gesamtfehler im MEPSS 40 zu reduzieren. Dadurch, dass etablierte Werte von Straßenparametern, wie etwa die Fahrspuranzahl aus der Kartendatenbank 24, mit Echtzeitmessungen ähnlicher Parameter, wie etwa einer Anzahl ermittelter Fahrspuren aus dem Blickerfassungsmodul 42, kombiniert werden, werden die Auswirkungen der Fehler in dem MEPSS 40 minimiert, um verbesserte und geänderte Ausgaben mit maximierter Genauigkeit zu erzeugen.
Für Fahrerunterstützungs- und Fahreraufmerksamkeitsanwendungen ist eine genaue augenblickliche Fahrzeug-Positionsbestimmung nicht ausreichend, und eine Bestimmung der vorhergesagten Fahrzeugposition ist wesentlich. Mit der Einarbeitung des Vorausschaumoduls 18, des Blickerfassungsmoduls 42, des Schätzers einer geänderten Position 44 und des Schätzers einer Vorausschauposition 46 stellt das MEPSS 40 eine augenblickliche (aktuelle) Position, eine zukünftige Position zu einem vorherbestimmten Punkt in der Zukunft, mindestens eine zukünftige Position über eine berechnete Vorausschaudistanz, eine zukünftige Position zu einem verlangten Zeitpunkt in der Zukunft, mindestens eine zukünftige Position für mehrere Wege (wenn die Straßengeometrie Wegauswahlmöglichen bietet) und Vertrauensschätzungen für alle Ausgaben des MEPSS 40 bereit.
Es versteht sich, dass verschiedene Stufen von Modul- und Datenzusammenführung verwendet werden können. Wenn z. B. die Blicksensorinformationen aufgrund schlechter Sichtverhältnisse und/oder schlechter Straßenmarkierungen nicht verfügbar sind, geht das MEPSS 40 anfänglich davon aus, dass das Fahrzeug in der Mitte der Straße fährt. Unter Ausnutzung der Gierraten- und Geschwindigkeitsdaten in Kombination mit der berechneten Krümmung des Straßensegments (die aus den Formpunkten der Kartendatenbank erzielt wird) kann das MEPSS 40 die seitliche Bewegung und den Abstand von der Mitte des Straßensegments festhalten. Mit der Zeit und mit zusätzlichen Daten bezüglich der Straßenattribute (z. B. der Fahrspuranzahl) kann das MEPSS 40 mit einem gewissen Vertrauen den seitlichen Abstand von der wirklichen Mitte der Straße zum Fahrzeug schätzen. Alternativ wird die Genauigkeit der bestimmten Position, wenn Blicksensorinformationen verfügbar sind, verbessert und das Vertrauen erhöht werden.
Das MEPSS 40 verfeinert die Fahrzeugposition und die Wegmodelle, um den höchstwahrscheinlichen Weg, die geografische Breite/Länge zu diversen Zeitpunkten, einen Fahrspurwechselübergang, einen vorliegenden und zukünftigen Kurswinkel und eine vorliegende und zukünftige Straßenkrümmung vorherzusagen. Das MEPSS 40 ist dazu geeignet, um unter diversen Verhältnissen zu funktionieren, mit oder ohne GPS-Satellitensignale, mit oder ohne hochauflösende oder niedrigauflösende digitale Karten.
Aus der vorstehenden Beschreibung kann der Fachmann ohne Weiteres die wesentlichen Kennzeichen der vorliegenden Erfindung ermitteln und, ohne ihren Geist und Umfang zu verlassen, diverse Änderungen und Modifikationen an der Erfindung vornehmen, um sie verschiedenen Anwendungen und Verhältnissen anzupassen.

Claims

Verbessertes Positionsbestimmungssystem, umfassend: ein Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem, das dazu geeignet ist, um eine Ausgabe zu übertragen, die mindestens eines von einer aktuellen Position, einer zukünftigen Position und einem Weg eines Fahrzeugs darstellt; und mindestens ein Modul, das mit dem Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem in Verbindung steht, wobei das mindestens eine Modul Daten und Informationen, die sich auf mindestens eines von einem Straßenattribut, einer Fahrzeugdynamik und einer Fahrzeugposition beziehen, erzielt, die Daten und Informationen analysiert und die Ausgabe des Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems als Reaktion auf die Analyse der Daten und Informationen ändert.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem mindestens eine Kartendatenbank umfasst, um Kartendaten für das Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem und das mindestens eine Modul bereitzustellen.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem mindestens eines von einem globalen Positionsbestimmungssystem zum Bestimmen einer Position des Fahrzeugs in einem vorherbestimmten Koordinatensystem und einem Fahrzeugsensor zum Bereitstellen von Daten, die sich auf die Fahrzeugdynamik beziehen, umfasst.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem ein Kartenabgleichmodul umfasst, um eine Position des Fahrzeugs auf einer vorherbestimmten Karte zu bestimmen.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem ein Vorausschaumodul umfasst, das eine Kandidatenliste wahrscheinlicher Fahrwege bestimmt und den höchstwahrscheinlichen Weg des Fahrzeugs auf der Kandidatenliste basierend bestimmt.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Modul ein Blickerfassungsmodul ist, das die umliegende Umgebung des Fahrzeugs erfasst und Daten und Informationen bereitstellt, die sich auf die umliegende Umgebung des Fahrzeugs und andere Bauteile des Fahrzeugs beziehen.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Model ein Schätzer einer geänderten Position ist, der eine verfeinerte Fahrzeugposition auf der Straße mit Fahrspurgenauigkeit bestimmt.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Modul ein Vorausschau-Schätzer ist, der einen geänderten Fahrzeugweg mit Fahrspurgenauigkeit extrapoliert und eine vorhergesagte zukünftige Fahrzeugposition erzeugt.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, wobei die Daten und Informationen mindestens eines von einer Fahrspurmitte, einer Fahrspurbreite, einer aktuellen befahrenen Fahrspur, einer Fahrzeugposition auf der befahrenen Fahrspur im Verhältnis zur Fahrspurmitte, eine Fahrzeuggierlage im Verhältnis zur Fahrspurmitte, eine Art der Fahrspurbegrenzung, eine Anzahl von Fahrspuren in Fahrtrichtung, eine seitliche Szenenverfolgung, eine Vorhersage eines Fahrspurwechsels, und ob das Fahrzeug einen Fahrspurwechsel ausführt, umfassen.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem, umfassend: ein Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem, das dazu geeignet ist, um eine Ausgabe zu übertragen, die mindestens eines von einer aktuellen Position, einer zukünftigen Position und einem Weg eines Fahrzeugs darstellt, wobei das Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem mindestens eines von einer Kartendatenbank zum Bereitstellen vorherbestimmter Kartendaten, einem globalen Positionsbestimmungssystem zum Bestimmen der Position des Fahrzeugs in einem vorherbestimmten Koordinatensystem, einem Fahrzeugsensor zum Bereitstellen von Daten, die sich auf die Fahrzeugdynamik beziehen, einem Kartenabgleichmodul zum Bestimmen eines Fahrzeug-Positionsbestimmungsmoduls auf einer vorherbestimmten Karte und einem Vorausschaumodul, das eine Kandidatenliste wahrscheinlicher Fahrwege bestimmt und aus der Kandidatenliste den höchstwahrscheinlichen Weg des Fahrzeugs bestimmt, umfasst; und mindestens ein Modul, das mit dem Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem in Verbindung steht, wobei das mindestens eine Modul Daten und Informationen, die sich auf mindestens eines von einem Straßenattribut, einer Fahrzeugdynamik und einer Fahrzeugposition beziehen, erzielt, die Daten und Informationen analysiert und die Ausgabe des Fahrzeug-Positionsbestimmungssystems als Reaktion auf die Analyse der Daten und Informationen ändert.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 10, wobei das mindestens eine Modul ein Blickerfassungsmodul ist, das die umliegende Umgebung des Fahrzeugs ermittelt.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 11, wobei das Blickerfassungsmodul mindestens eines von eines Fahrspurwechsels, einer Fahrzeugposition im Verhältnis zu einer Fahrspurmitte, einer Fahrspurbegrenzung oder Markierungsart, einer Anzahl von Fahrspuren in Fahrtrichtung und einer Szenenverfolgung ermittelt.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 10, wobei das mindestens eine Model ein Schätzer einer geänderten Position ist, der eine verfeinerte Fahrzeugposition auf der Straße mit Fahrspurgenauigkeit bestimmt.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 10, wobei das mindestens eine Model ein Vorausschau-Schätzer ist, der einen geänderten Fahrzeugweg mit Fahrspurgenauigkeit extrapoliert und eine vorhergesagte Fahrzeugposition zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt erzeugt.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 14, wobei der Vorausschau-Schätzer mindestens eines von einer augenblicklichen (aktuellen) Fahrzeugposition, einer zukünftigen Fahrzeugposition zu einem vorherbestimmten Punkt in der Zukunft, eine zukünftige Fahrzeugposition zu einem verlangten Zeitpunkt in der Zukunft und einer Vielzahl von zukünftigen Fahrzeugpositionen zu vorherbestimmten Zeitpunkten in der Zukunft für mehrere Wege erzeugt.
Verbessertes Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 10, wobei die Daten und Informationen mindestens eines von einer Fahrspurmitte, einer Fahrspurbreite, einer aktuellen befahrenen Fahrspur, einer Fahrzeugposition auf der befahrenen Fahrspur im Verhältnis zur Fahrspurmitte, eine Fahrzeuggierlage im Verhältnis zur Fahrspurmitte, eine Art der Fahrspurbegrenzung, eine Anzahl von Fahrspuren in Fahrtrichtung, eine seitliche Szenenverfolgung, eine Vorhersage eines Fahrspurwechsels, und ob das Fahrzeug einen Fahrspurwechsel ausführt, umfasst.
Verfahren zum Bestimmen einer Fahrzeugposition und eines Fahrwegs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen einer Ausgabe, die mindestens eines von einer aktuellen Position, einer zukünftigen Position und einem Fahrweg eines Fahrzeugs darstellt; Auswerten der Ausgabe als Reaktion auf Daten und Informationen, die sich auf mindestens eines von einem Straßenattribut, einer Fahrzeugdynamik und einer Fahrbahnposition beziehen; Ändern der Ausgabe als Reaktion auf die Daten und Informationen; und Erzeugen mindestens eines einer augenblicklichen Fahrzeugposition mit Fahrspurposition, einer zukünftigen Fahrzeugposition zu einem vorherbestimmten Punkt in der Zukunft, einer zukünftigen Fahrzeugposition zu einem verlangten Zeitpunkt in der Zukunft und einer Vielzahl von zukünftigen Fahrzeugpositionen zu vorherbestimmten Zeitpunkten in der Zukunft für mehrere Wege als Reaktion auf die geänderte Ausgabe.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Ausgabe von einem Fahrzeug-Positionsbestimmungssystem erzeugt wird, das mindestens eines von einer Kartendatenbank zum Bereitstellen vorherbestimmter Kartendaten, einem globalen Positionsbestimmungssystem zum Bestimmen der Position des Fahrzeugs in einem vorherbestimmten Koordinatensystem, einem Fahrzeugsensor zum Bereitstellen von Daten, die sich auf die Fahrzeugdynamik beziehen, einem Kartenabgleichmodul zum Bestimmen eines Fahrzeug-Positionsbestimmungsmoduls auf einer vorherbestimmten Karte, und einem Vorausschaumodul, das eine Kandidatenliste wahrscheinlicher Fahrwege bestimmt und aus der Kandidatenliste den höchstwahrscheinlichen Weg des Fahrzeugs bestimmt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Ausgabe von mindestens einem Modul geändert wird, das dazu geeignet ist, um die Daten und Informationen zu erzielen, die Daten und Informationen zu analysieren und die Ausgabe als Reaktion auf die Analyse der Daten und Informationen zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das mindestens die Daten und Informationen mindestens eines von einer Fahrspurmitte, einer Fahrspurbreite, einer aktuellen befahrenen Fahrspur, einer Fahrzeugposition auf der befahrenen Fahrspur im Verhältnis zur Fahrspurmitte, eine Fahrzeuggierlage im Verhältnis zur Fahrspurmitte, eine Art der Fahrspurbegrenzung, eine Anzahl von Fahrspuren in Fahrtrichtung, eine seitliche Szenenverfolgung, eine Vorhersage eines Fahrspurwechsels, und ob das Fahrzeug einen Fahrspurwechsel ausführt, umfasst.