通過特徵地點對車輛位置的校正的製作方法

2023-07-13 00:23:16

專利名稱：通過特徵地點對車輛位置的校正的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於車輛的導航和安全技術。具體地，本發明涉及一種用於校正車輛
位置的校正裝置、校正系統、校正裝置在車輛中的應用、方法、電腦程式產品和計算機可 讀介質。
背景技術：
對於許多任務來說，例如導航、路口輔助系統或其他駕駛員輔助系統，例如在公路 交叉點或者多車道路口可能出現的複雜的交通狀況下，由於不能以足夠的精確度識別出車 輛當前所在的道路，GPS(全球定位系統)和或許將來的伽利略系統(Galileo-System)的 位置精確度通常不高。 另外，例如在隧道或車庫中通常不能實現GPS接收。因此，在這種情況下，藉助於 例如車輪轉速傳感器來定位。但是，在沒有直接的GPS接收的情況下，行駛動態性能越強且 越長，這種定位效果越差。

發明內容
本發明的目的是改進車輛定位。 根據獨立權利要求的特徵，本發明提供一種校正裝置、校正系統、應用、方法、計算
機程序產品和計算機可讀介質。本發明的改進方案在從屬權利要求中給出。 本文說明的實施形式同樣涉及一種校正裝置、校正系統、應用、方法、電腦程式
產品和計算機可讀介質。 在本發明的一種實施形式中，提供一種用於校正車輛位置的校正裝置，所述校 正裝置具有一用於存儲數據的存儲單元，所述數據與車輛行駛路線中的特徵地點/陸標 (markante Pimkte)對應，所述存儲單元被設計成用於存儲所述特徵地點的精確的第一位 置。另外，還設置有一用於探測在行駛路線上的特徵地點的探測單元以及一基於所述特徵 地點的精確的第一位置校正車輛的測得的第二位置的校正單元。 換句話說，所述校正裝置可以存儲一數字地圖，所述數字地圖還包含關於沿車輛 行駛路線的多個特徵地點的信息。例如，這些特徵地點可以是在車道上的明顯障礙物或視 覺上可辨別的特徵。數字地圖數據和特徵地點數據也可以存儲在不同的文件中，例如存儲 在不同的存儲介質上。以這種方式，可以防止在改變特徵地點數據時必須改變數字地圖數 據。 在車輛運動期間，由車輛傳感器系統進行測量。如果在這種測量中探測到一個在
行駛路線上的特徵地點，則可以確定(所探測到的)特徵地點是哪一個特徵地點(通過與
數字地圖上的數據進行比較和/或通過與特別存儲的特徵地點數據進行比較)。在明確地
識別出該特徵地點後，即精確地識別出該特徵地點位置後，校正測得的車輛位置。 以這種方式，可以關於沿著行駛路線的每一個特徵地點對測得位置進行校正。因
此，可以改進定位，而對此不需要GPS接收。
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根據本發明的另一種實施形式，所述校正裝置具有一用於測量車輛的第二位置的 定位單元。 因此，除了或替代藉助ESP或類似的傳感器系統來定位，還可通過定位單元來測 量車輛的第二位置。 根據本發明的另一種實施形式，所述定位單元被設計成用於藉助GPS測量第二位 置，為此，所述定位單元具有一 GPS接收器。 根據本發明的另一種實施形式，所述定位單元被設計成用於在行駛動力學模型的 基礎上測量第二位置。例如，所述行駛動力學模型使用電子穩定程序(ESP)和其他車輛傳 感器系統——例如裡程表或方向盤角度傳感器——的測量數據。在這種方式時，定位與衛 星接收無關。 根據本發明的另一種實施形式，所述探測單元具有至少一個選自包括ESP傳感器 和照相機的組的傳感器。 以這種方式，例如可以探測到在車道中的障礙物或者在車道旁側的確定標誌。
根據本發明的另一種實施形式，所述校正裝置還具有一用於接收與特徵地點對應 的更新數據的通信單元。 以這種方式，如果特徵地點改變，則可以立即通知車輛。在此要傳輸的數據量較 小。例如可以由指揮中心/總站(Zentrale)或者由另一車輛藉助車輛至車輛通信系統 (Fahrzeug-zu-Fahrzeug Komm皿ikation)傳輸更新數據。 為了避免誤用的危險，可對此使用加密技術，利用所述加密技術可精確地識別各 個的發送器。 根據本發明的另一種實施形式，提供一種用於校正車輛位置的校正系統，所述校 正系統包括上述校正裝置和指揮中心，所述指揮中心具有一用於將更新數據發送至所述校 正裝置的通信單元。 例如，指揮中心可以是具有中央伺服器的交通控制系統，所述交通控制系統能夠 向多個車輛提供單個的更新數據。術語"單個的更新數據"可理解成每一輛車輛都可以確 定要在何時、以何種程度以及在車輛的哪個區域接收來自中心系統的更新數據。以這種方 式，可以減少數據通信。 術語"數字地圖"是指在沒有任何導航的情況下，用於高級駕駛員輔助系統(ADAS， Advanced DriverAssistance Systems)的地圖。 更新數據的無線傳輸或者無線接收例如通過GSM、UMTS、WLAN(例如802. llp)或者
通過WiMax實現。也可以使用其他傳輸協議。所述協議的優點是已經實現的標準化。 所述車輛例如是機動車，如汽車、公共汽車或者載貨汽車，或者還可以是軌道車
輛、船、航行器——例如直升機或飛機，或者例如是自行車。 根據本發明的另一種實施形式，提供上述校正裝置在車輛中的應用。 根據本發明的另一種實施形式，提供一種用於校正車輛位置的方法，其中存儲與
車輛行駛路線的特徵地點對應的數據。另外，存儲所述特徵地點的精確的第一位置。另外，
探測在行駛路線上的特徵地點並基於所述特徵地點的精確的第一位置校正車輛的測得的
第二位置。 根據本發明的另一種實施形式，提供一種電腦程式產品，所述電腦程式產品當在處理器上運行時引導所述處理器執行上述方法步驟。 根據本發明的另一種實施形式，提供一種存儲電腦程式產品的計算機可讀介
質，所述電腦程式產品當在處理器上運行時引導所述處理器執行上述方法步驟。 可以看到，本發明的基本構思是通過探測在車輛行駛路線上的特徵地點來校正或
者實際首次測量車輛的位置。在識別出這種特徵地點後，可藉助與所述特徵地點對應的位
置數據校正或者首次確定車輛的位置。
以這種方式，可以改進車輛的定位。對此不需要衛星接收。


下面參照附圖對本發明的優選實施例進行說明。
圖1示出根據本發明的實施例的校正裝置的示意圖； 圖2示出根據本發明的實施例的用於位置校正的整個系統的示意圖； 圖3示出根據本發明的實施例的數字導航地圖的示意圖； 圖4示出根據本發明的實施例的方法的流程圖。
具體實施例方式圖中的圖示是示意性的，而非成比例的。 在下述對附圖進行的說明中，相同的附圖標記表示相同或者相似的元件。
圖1示出用於校正車輛位置的、具有多個不同部件的校正裝置的示意圖。例如，校
正裝置ioo安裝在車輛中，該校正裝置被設計成一方面用於校正車輛的測得位置，另一方
面還用於首次確定車輛位置。校正裝置100具有形式為微處理器的校正單元102作為中央 元件。另外，還設置有一通信單元115，該通信單元具有一用於與指揮中心或者其他車輛通 信的天線116。為確保數據安全性並防止可能的誤用，設置一加密單元114，該加密單元連 接在校正單元102和通信單元115、 116之間，並且該加密單元被設計成用於加密和解密所 發送或接收的數據。 另外，設置一存儲單元113，該存儲單元用於存儲與車輛的行駛路線的特徵地點對 應的數據，並用於存儲特徵地點的精確的第一位置。 例如形式為CPU的校正或控制單元102與輸入單元112連接。可以通過輸入單元 112對校正裝置進行各種不同的調整並例如為導航單元選擇一 目的地和必要時選擇一位 置。在這種情況下，可通過輸入目的地全稱或還通過從列表中選擇來輸入目的地，所述列表 在可視輸出單元、例如監視器110上顯示。 在監視器110上還輸出目標嚮導信息。另外，該目標嚮導信息也能通過可聽輸出 單元111輸出。通過可聽輸出單元lll輸出的優點是，駕駛員較少地受到當前交通狀況的 影響。存儲元件113與中央校正單元102連接或者集成在校正單元102內，在該存儲單元 113中存儲形式為數據項的地圖數據(導航地圖數據)和特徵地點數據。例如，在存儲元件 113中還存儲配備給數據項的、有關交通限制等的附加信息。 在具有校正單元102的中央控制器上可連接有一用於輔助駕駛的駕駛員輔助系 統117。 為了確定車輛的當前位置，校正裝置IOO具有一導航單元或者定位單元和一GPS接收器106，所述導航單元或者定位單元例如可集成在中央控制器102內，所述GPS接收器 106被設計成用於接收來自GPS衛星的導航信號。當然，導航單元與GPS接收器106也可用 於其他衛星導航系統，例如伽利略導航系統(Galileo)。 但是由於例如在市中心區域不能總接收到GPS信號，為了實施綜合定位導航和確 定車輛位置，校正裝置100還包括一探測單元，所述探測單元具有方向傳感器107、距離傳 感器108、必要時具有方向盤角度傳感器109、以及ESP傳感器系統104、和可視探測器—— 例如照相機105。 例如在校正裝置102中處理GPS接收器和其他傳感器的信號。在行駛路線上的特 徵地點被識別後，將由所述信號確定的車輛位置與該特徵地點的位置進行比較。當車輛的 位置被校正後，可通過監視器110輸出以這種方式獲得的目標嚮導信息。
換句話說，在車輛內的資料庫中(例如在數字地圖中)存儲特徵地點連同特徵地 點的精確的GPS位置。 一旦車輛到達這些地點，可以利用所存儲的位置來校正GPS位置。如 果存在GPS接收，則所述校正能夠以類似差分GPS的方式改善定位的精確度。如果不存在 GPS接收，則顯著改善位置更新的精確度。在這種情況下，必須利用車載(ESP)傳感器系統 或照相機清晰地識別出特徵地點。 例如，所述特徵地點可以是引道坡、交通信號燈、在平坦道路上的障礙物、斜坡、交 通標誌、井蓋/雨水口蓋、碎石鋪面的道路的起點或終點、鋪石道路段的起點或終點、與道 路交叉的軌道等。 在這種情況下，還可以在本地例如通過無線電傳輸所存儲的數據。由此可以適應 改變的環境。形式為更新數據的存儲數據的傳輸可以由相鄰的車輛或交通指揮中心來實 現。 可以通過特徵地點在完全沒有GPS接收器的情況下也可以有限的程度實施定位。
為此，通過一個行駛動力學模型或者多個行駛動力學模型在特徵地點之間確定位置。 在一個實施例中，差分GPS用於校正GPS，但是所述差分GPS需要GPS接收。如果
沒有GPS信號，則可以在行駛動力學模型中藉助ESP傳感器系統來計算GPS位置。 還可以通過特徵地點在沒有信號接收的情況下來校正遠途行駛時的GPS位置。另
外，還可在無需新設施的情況下改善精確度，如同在差分GPS中通過額外必要的發射器提
高精確度那樣。通過應用特徵地點，則在車輛中不需要額外的傳感器系統。 圖2示出整個系統的示意圖，該系統包括一指揮中心200和一集成在車輛201內
的校正裝置100。校正裝置IOO不僅具有帶天線116的通信裝置和中央控制器或者校正單元
102，而且還具有完整的車輛傳感器系統。在此，車輛傳感器系統包括ESP傳感器系統104、
照相機系統105和方向盤角度傳感器109。 通過照相機系統105可以探測行駛路線205的特徵。為此，照相機系統105利用 探測束207來掃描周圍環境。如果探測到特徵地點——例如在道路旁或車道上的凸起206， 則照相機系統105向控制器102發射相應的探測信號。然後在控制器102中對探測信號進 行相應的分析。對於這種分析來說，必要時還可以考慮例如來自ESP傳感器系統104的其 它測量值。例如，ESP傳感器系統104可探測出這是否真的是在車道上的障礙物。
例如在數字地圖中存儲多層停車場引道坡的起點處於位置(0/0)。車輛藉助ESP 傳感器系統識別出多層停車場引道坡的斜面(Steig皿g)並將內部位置校正至數值(0/0)。
指揮中心200具有一帶天線204的通信裝置202和一中央伺服器203。更新數據 通過通信路徑205從指揮中心傳輸至各個車輛。同樣，各個車輛也可以將測量數據傳輸至 指揮中心200，然後指揮中心可以將新數據通知給其他車輛。 圖3示出數字地圖的局部301的示意圖。可以看到，道路305分為兩個支路304、 307。車輛310從西南方向接近分岔口。 一旦車輛駛過地點302，車輛傳感器系統探測所謂 地"特徵地點"，例如在車道上具有特殊形狀的障礙物。在分析所探測的數據後能以較高的 精確度來確定車輛的位置。如果現在接著探測出第二特徵地點303 (例如急轉彎)，則車輛 識別出選擇了路線307。另一方面，如果探測到另一特徵地點304——例如下穿道路，則車 輛識別出選擇了路線306。 相應信息能可視地在區域308中輸出或者可聽地輸出(由附圖標記309表示)。
圖4示出根據本發明的實施例的方法的流程圖。在步驟401，校正裝置與指揮中心 通信。在此，指揮中心傳輸關於特徵地點的更新數據。在步驟402，特徵地點包括GPS位置 被儲存在車輛內。能夠以規則的或者由駕駛者自己選擇的間隔必要時按位置地例如通過無 線電來實時更新這些地點。 在步驟403，通過已經存在的傳感器系統(例如ESP傳感器系統)或者照相機識別 出這種特徵地點。還可以設置多個具有不同靈敏度和觀測方向的照相機。同時探測車輛的 GPS位置。在步驟404，分析由傳感器系統探測的數據。必要時為了防止與特徵地點相關的 錯誤測量，可以設置過濾功能。在沒有GPS接收的區域或者GPS儀器被關閉的情況下，基於 特徵地點對車輛位置進行校正(步驟405)。以這種方式可以改善GPS精確度。此外以這種 方式可以在沒有GPS接收器的情況下確定GPS位置。 另外應當指出，"包括"和"具有"並不排除其他元件或步驟，"一"或"一個"並不 排除多個。此外應當指出，參照上述實施例之一所描述的特徵和步驟也可與上述其他實施 例的特徵和步驟組合。權利要求中的附圖標記不應認為是對權利要求的限制。
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權利要求
一種用於校正車輛位置的校正裝置，所述校正裝置包括存儲單元(113)，所述存儲單元用於存儲與車輛行駛路線的特徵地點對應的數據，以及用於存儲所述特徵地點的精確的第一位置；探測單元(104)，所述探測單元用於探測在行駛路線上的特徵地點；和校正單元(102)，所述校正單元用於基於所述特徵地點的精確的第一位置校正車輛的測得的第二位置。
2. 根據權利要求1所述的校正裝置，其中，所述校正裝置還包括一用於測量所述車輛的第二位置的定位單元(102， 106)。
3. 根據權利要求2所述的校正裝置，其中，所述定位單元(102,106)具有一GPS接收器(106)以用於測量所述第二位置。
4. 根據權利要求2或3所述的校正裝置，其中，所述定位單元(102,106)被設計成用於在行駛動力學模型的基礎上測量所述第二位置。
5. 根據前述權利要求中任一項所述的校正裝置，其中，所述探測單元(104)具有至少一個選自包括ESP傳感器(104)和照相機(105)的組的 傳感器。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的校正裝置，其中，所述校正裝置還包括一用於接 收與所述特徵地點對應的更新數據的通信單元(115， 116)。
7. —種用於校正車輛位置的校正系統，所述校正系統包括 根據權利要求1至6中任一項所述的校正裝置；指揮中心(200)，所述指揮中心具有一用於將更新數據發送至所述校正裝置的通信單 元(202、204)。
8. 根據權利要求1至6中任一項所述的校正裝置在車輛中的應用。
9. 一種用於校正車輛位置的方法，所述方法包括下列步驟存儲與車輛行駛路線的特徵地點對應的數據，並存儲所述特徵地點的精確的第一位置；探測在行駛路線上的特徵地點；禾口基於所述特徵地點的精確的第一位置校正車輛的測得的第二位置。
10. —種電腦程式產品，所述電腦程式產品當在處理器上運行時弓I導所述處理器 執行下列步驟存儲與車輛行駛路線的特徵地點對應的數據，並存儲所述特徵地點的精確的第一位置；探測在行駛路線上的特徵地點；禾口基於所述特徵地點的精確的第一位置校正車輛的測得的第二位置。
11. 存儲電腦程式產品的計算機可讀介質，所述電腦程式產品當在處理器上運行 時引導所述處理器執行下列步驟存儲與車輛行駛路線的特徵地點對應的數據，並存儲所述特徵地點的精確的第一位置；探測在行駛路線上的特徵地點；禾口基於所述特徵地點的精確的第一位置校正車輛的測得的第二位置。
全文摘要
根據本發明的一個實施例，通過下列方法來校正車輛的位置探測在行駛路線上的特徵地點，並且在識別出這種特徵地點後，校正測得的車輛位置。與所屬的精確GPS位置相關的特徵地點被存儲在車輛內的資料庫中。當到達一特徵地點時，所屬的精確GPS位置與在車輛中測得的位置進行比較，由此校正測得位置。能以這種方式改進定位。
文檔編號G01C21/30GK101796375SQ200880105119
公開日2010年8月4日 申請日期2008年4月23日 優先權日2007年8月29日
發明者U·斯塔林 申請人:大陸-特韋斯貿易合夥股份公司及兩合公司