Title:
System und Verfahren zur Ermittlung und Speicherung von ortsbezogenen Problemstellen Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Ermittlung und Speicherung von ortsbezogenen Problemstellen Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung. Verfahrensgemäß werden von einer Positionsbestimmungseinrichtung (2) mit einem Sensor (3) eines Fahrzeugs (1) während einer Fahrt des Fahrzeugs (1) eine Mehrzahl an aufeinanderfolgenden, in vorgegebenen Zeitabständen oder nach vorgegebenen zurückgelegten Streckenlängen erfolgende Erfassungen der von dem Sensor (3) empfangenen Signale (14, 14') von Navigationssatelliten (4, 4') durchgeführt und u. a. so ermittelte Koordinaten (9) mittels einer Mobilfunkeinrichtungen (6) zu einer fahrzeugexternen Recheneinrichtung (5) übertragen. Von der Recheneinrichtung (5) werden problematische Koordinaten (9) Navigationssatellitengestützter Positionsbestimmung ermittelt und diese in eine bei der Recheneinrichtung (5) vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Koordinaten-Problemstellen-Datenbank (7) eingetragen oder darin belassen, und/oder es werden die problematischen Koordinaten (9) Straßenabschnitten einer digitalen Straßenkarte zugeordnet und die betreffenden Straßenabschnitte in eine bei der Recheneinrichtung (5) vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Straßen-Problemstellen-Datenbank (7') eingetragen oder darin belassen.





Inventors:
Geyer, Jakob (91171, Greding, DE)
Application Number:
DE102016007182A
Publication Date:
12/14/2017
Filing Date:
06/14/2016
Assignee:
AUDI AG, 85045 (DE)
International Classes:
G09B29/10; G01S19/42
Domestic Patent References:
DE102013018807A1N/A2015-05-13
Foreign References:
201202095192012-08-16
EP24372322012-04-04
WO2009146948A1
WO2015126499A2
Other References:
NMEA Standard 0180
Claims:
1. System zur Ermittlung und Speicherung von ortsbezogenen Problemstellen Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung umfassend eine einem Fahrzeug (1) zugeordnete, Navigationssatelliten-gestützte Positionsbestimmungseinrichtung (2) mit einem Sensor (3) zum Empfang von von Navigationssatelliten (4, 4') eines globalen Navigationssatelliten-Systems ausgesandten Signalen (14, 14'), und eine fahrzeugexterne, digitale Recheneinrichtung (5), wobei die Positionsbestimmungseinrichtung (2) und die Recheneinrichtung (5) jeweils eine Kommunikationseinrichtung (6, 6') zur Übertragung von Daten mittels Mobilfunk aufweisen oder damit verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Positionsbestimmungseinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, während einer Fahrt des Fahrzeugs (1) eine Mehrzahl an aufeinanderfolgenden, in vorgegebenen Zeitabständen oder nach vorgegebenen zurückgelegten Streckenlängen erfolgende Erfassungen der von dem Sensor (3) empfangenen Signale (14, 14') von Navigationssatelliten (4, 4') durchzuführen, die sich aus den bei jeder Erfassung empfangenen Signalen (14, 14') ergebenden Koordinaten (9) des Fahrzeugs (1) zu ermitteln, und die ermittelten Koordinaten (9) zusammen mit Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale (14, 14') und Daten bezüglich des Zeitpunkts einer jeden Erfassung mittels Mobilfunk zu der Recheneinrichtung (5) zu übertragen, und
b) die Recheneinrichtung (5) dazu eingerichtet ist,
b1) die an sie übertragenen Koordinaten (9)
– unter Abgleich mit digitalen Straßendaten dahin zu überprüfen, ob der reale Messfehler bei wenigstens einer der Erfassungen größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale (14, 14') zu erwartende Messfehler ist,
– dahin zu überprüfen, ob bei wenigstens einer der Erfassungen eine Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, derart dass nur die Signale (14, 14') von drei oder weniger der Navigationssatelliten (4, 4') gleichzeitig empfangen wurden oder nur die Signale (14, 14') von drei oder weniger Navigationssatelliten (4, 4') mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis, und/oder
– unter Abgleich mit digitalen Straßendaten dahin zu überprüfen, ob während den Erfassungen ein scheinbarer Positions-Sprung (13) des Fahrzeugs (1) erfolgt ist, und
b2) die Koordinaten (9), bei denen der reale Messfehler größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale (14, 14') zu erwartende Messfehler ist, bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale (14, 14') von drei oder weniger der Navigationssatelliten (4, 4') gleichzeitig empfangen wurden, bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale (14, 14') von drei oder weniger der Navigationssatelliten (4, 4') mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis, und/oder bei denen ein scheinbarer Positions-Sprung (13) des Fahrzeugs (1) erfolgt ist, in eine bei der Recheneinrichtung (5) vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Koordinaten-Problemstellen-Datenbank (7) einzutragen oder darin zu belassen, und/oder
– die im vorstehenden Abschnitt von b2) genannten Koordinaten (9) Straßenabschnitten einer digitalen Straßenkarte zuzuordnen und die betreffenden Straßenabschnitte in eine bei der Recheneinrichtung (5) vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Straßen-Problemstellen-Datenbank (7') einzutragen oder darin zu belassen.

2. System gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
es eine Mehrzahl an Navigationssatelliten-gestützten Positionsbestimmungseinrichtungen (2) mit jeweils einem Sensor (3) zum Empfang von von Navigationssatelliten (4, 4') eines globalen Navigationssatelliten-Systems ausgesandten Signalen (14, 14') umfasst, wobei jede der Positionsbestimmungseinrichtungen (2) einem anderen Fahrzeug (1) zugeordnet ist und wobei
a) jede Positionsbestimmungseinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, während einer Fahrt des ihr zugeordneten Fahrzeugs (1) eine Mehrzahl an aufeinanderfolgenden, in vorgegebenen Zeitabständen oder nach vorgegebenen zurückgelegten Streckenlängen erfolgende Erfassungen der von ihrem Sensor (3) empfangenen Signale (14, 14') von Navigationssatelliten (4, 4') durchzuführen, die sich aus den bei jeder Erfassung empfangenen Signalen (14, 14') ergebenden Koordinaten (9) des ihr zugeordneten Fahrzeugs (1) zu ermitteln, und die ermittelten Koordinaten (9) zusammen mit Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale (14, 14') und Daten bezüglich des Zeitpunkts einer jeden Erfassung mittels Mobilfunk zu der Recheneinrichtung (5) zu übertragen, und
b) die Recheneinrichtung (5) dazu eingerichtet ist,
b1) die an sie übertragenen Koordinaten (9) eines jeden Fahrzeugs (1)
– unter Abgleich mit digitalen Straßendaten dahin zu überprüfen, ob der reale Messfehler bei wenigstens einer der Erfassungen größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale (14, 14') zu erwartende Messfehler ist,
– dahin zu überprüfen, ob bei wenigstens einer der Erfassungen der jeweiligen Positionsbestimmungseinrichtung (2) eine Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, derart dass nur die Signale (14, 14') von drei oder weniger der Navigationssatelliten (4, 4') gleichzeitig empfangen wurden oder nur die Signale (14, 14') von drei oder weniger Navigationssatelliten (4, 4') mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis, und/oder
– unter Abgleich mit digitalen Straßendaten dahin zu überprüfen, ob während den Erfassungen ein scheinbarer Positions-Sprung des jeweiligen Fahrzeugs (1) erfolgt ist, und
b2) die Koordinaten (9), bei denen der reale Messfehler größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale (14, 14') zu erwartende Messfehler ist, bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale (14, 14') von drei oder weniger der Navigationssatelliten (4, 4') gleichzeitig empfangen wurden, bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale (14, 14') von drei oder weniger der Navigationssatelliten (4, 4') mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis und/oder bei denen ein scheinbarer Positions-Sprung (13) des jeweiligen Fahrzeugs (1) erfolgt ist, in eine bei der Recheneinrichtung (5) vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Koordinaten-Problemstellen-Datenbank (7) einzutragen oder darin zu belassen, und/oder
– die im vorstehenden Abschnitt von b2) genannten Koordinaten (9) Straßenabschnitten einer digitalen Straßenkarte zuzuordnen und die betreffenden Straßenabschnitte in eine bei der Recheneinrichtung (5) vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Straßen-Problemstellen-Datenbank (7') einzutragen oder darin zu belassen.

3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmungseinrichtung (2) weiter dazu eingerichtet ist oder die Positionsbestimmungseinrichtungen (2) weiter dazu eingerichtet sind, Daten zur eindeutigen Zuordnung der übertragenen Daten zu der jeweiligen Positionsbestimmungseinrichtung (2) mittels Mobilfunk zu der Recheneinrichtung (5) zu übertragen.

4. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (5) weiter dazu eingerichtet ist, Daten der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank (7) und/oder der Straßen-Problemstellen-Datenbank (7') an die Positionsbestimmungseinrichtung (2), die Positionsbestimmungseinrichtungen (2) und/oder ein anderes fahrzeugseitiges Endgerät (8) mittels ihrer Kommunikationseinrichtung (6') übertragen zu können.

5. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (5) weiter dazu eingerichtet ist, die in der Problemstellen-Datenbank eingetragenen oder belassenen Koordinaten (9) und/oder die in der Straßen-Problemstellen-Datenbank (7') eingetragenen oder belassenen Straßenabschnitte mit Daten bezüglich eines zum Zeitpunkt der jeweiligen Erfassung bei den jeweiligen Koordinaten (9) oder Straßenabschnitten gegebenen, jedoch zeitlich befristeten, terrestrischen oder atmosphärischen Zustands abzugleichen und für den Fall, dass bei eingetragenen oder belassenen Koordinaten (9) und/oder Straßenabschnitten bei einer Änderung oder einem Wegfall des zum Zeitpunkt der jeweiligen Erfassung gegebenen terrestrischen oder atmosphärischen Zustands zu erwarten ist, dass der reale Messfehler gleich oder kleiner als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale (14, 14') zu erwartende Messfehler ist, die Signale (14, 14') von vier oder mehr der Navigationssatelliten (4, 4') gleichzeitig empfangen werden, die Signale (14, 14') von vier oder mehr der Navigationssatelliten (4, 4') mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen werden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis und/oder kein scheinbarer Positions-Sprung (13) des Fahrzeugs (1) mehr erfolgt, die betreffenden Koordinaten (9) in der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank (7) und/oder die betreffenden Straßenabschnitte in der Straßen-Problemstellen-Datenbank (7') mit einer zeitlich begrenzten oder atmosphärenzustandsspezifischen Gültigkeitsmarkierung zu versehen.

6. System gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, mit einer zeitlich begrenzten Gültigkeitsmarkierung versehene Koordinaten (9) in der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank (7) und/oder Straßenabschnitte in der Straßen-Problemstellen-Datenbank (7') nach dem Ende der jeweiligen zeitlichen Gültigkeit aus der Problemstellen-Datenbank zu löschen.

7. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Positionsbestimmungseinrichtung (2) dazu eingerichtet ist oder die Positionsbestimmungseinrichtungen (2) dazu eingerichtet sind, zu Beginn einer Fahrt des jeweiligen Fahrzeugs (1), während einer Fahrt des jeweiligen Fahrzeugs (1), nach Zurücklegung einer vorgebbaren Strecke und/oder in vorgebbaren Zeitabständen mittels der jeweiligen Kommunikationseinrichtung (6) die Koordinaten der aktuellen Position des jeweiligen Fahrzeugs (1) zusammen mit einer Anfrage bezüglich einer Übertragung von Daten der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank (7) und/oder der Straßen-Problemstellen-Datenbank (7') zu der Recheneinrichtung (5) auszusenden, und
die Recheneinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, mittels ihrer Kommunikationseinrichtung (6') an das jeweilige Fahrzeug (1) solche in der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank (7) enthaltenen Koordinaten (9) und/oder solche in der Straßen-Problemstellen-Datenbank (7') enthaltenen Straßenabschnitte zu übertragen, die die aktuelle Position des Fahrzeugs (1) und einen vorgebbaren Umgebungsbereich um die aktuelle Position des Fahrzeugs (1) umfassen.

8. System gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Positionsbestimmungseinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, an sie von der Recheneinrichtung (5) übertragene Koordinaten (9) aus der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank (7) und/oder Straßenabschnitte aus der Straßen-Problemstellen-Datenbank (7')
– in einer dem Fahrzeug (1) zugeordneten Speichereinrichtung zu speichern und/oder
– wenigstens einer anderen fahrzeugseitigen Einrichtung zur Verfügung zu stellen.

9. System gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmungseinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, die an sie übertragenen Koordinaten (9) und/oder Straßenabschnitte jeweils gegen solche zu ersetzen, die nach einer Anfrage gemäß Anspruch 7 von der Recheneinrichtung (5) an die Positionsbestimmungseinrichtung (2) übertragen werden.

10. Verfahren zum Ermitteln und Speichern von ortsbezogenen Problemstellen Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung mittels einer, einem Fahrzeug zugeordneten, Navigationssatelliten-gestützten Positionsbestimmungseinrichtung mit einem Sensor zum Empfang von von Navigationssatelliten eines globalen Navigationssatelliten-Systems ausgesandten Signalen, und einer fahrzeugexternen, digitalen Recheneinrichtung, wobei die Positionsbestimmungseinrichtung und die Recheneinrichtung jeweils eine Kommunikationseinrichtung aufweisen oder damit verbunden sind, mit denen sie Daten mittels Mobilfunk übertragen können,
umfassend die folgenden Schritte:
a) durch die Positionsbestimmungseinrichtung
a1) Durchführen einer Mehrzahl an aufeinanderfolgenden, in vorgegebenen Zeitabständen oder nach vorgegebenen zurückgelegten Streckenlängen erfolgenden Erfassungen der von dem Sensor empfangenen Signale von Navigationssatelliten während einer Fahrt des Fahrzeugs, und
a2) Ermitteln der sich aus den bei jeder Erfassung empfangenen Signalen ergebenden Koordinaten des Fahrzeugs, und Übertragen der ermittelten Koordinaten zusammen mit Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale, Daten bezüglich des Zeitpunkts einer jeden Erfassung sowie wahlweise Daten zur eindeutigen Zuordnung der übertragenen Daten zu der Positionsbestimmungseinrichtung durch die Positionsbestimmungseinrichtung mittels Mobilfunk zu der Recheneinrichtung, und
b) durch die Recheneinrichtung
b1) Überprüfen der an sie übertragenen Koordinaten durch die die Recheneinrichtung
– unter Abgleich mit digitalen Straßendaten dahin, ob der reale Messfehler bei wenigstens einer der Erfassungen größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale zu erwartende Messfehler ist,
– ob bei wenigstens einer der Erfassungen eine Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, derart dass nur die Signale von drei oder weniger der Navigationssatelliten gleichzeitig empfangen wurden oder nur die Signale von drei oder weniger Navigationssatelliten mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis, und/oder
– unter Abgleich mit digitalen Straßendaten, ob während den Erfassungen ein scheinbarer Positions-Sprung des Fahrzeugs erfolgt ist, und
b2) Eintragen oder Belassen der Koordinaten, bei denen der reale Messfehler größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale zu erwartende Messfehler ist, bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale von drei oder weniger der Navigationssatelliten gleichzeitig empfangen wurden, bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale von drei oder weniger der Navigationssatelliten mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis, und/oder bei denen ein scheinbarer Positions-Sprung des Fahrzeugs erfolgt ist, in eine bei der Recheneinrichtung vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Koordinaten-Problemstellen-Datenbank, und/oder
Zuordnen der im vorstehenden Abschnitt von b2) genannten Koordinaten Straßenabschnitten einer digitalen Straßenkarte und Eintragen oder Belassen der betreffenden Straßenabschnitte in eine bei der Recheneinrichtung vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Straßen-Problemstellen-Datenbank.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Ermittlung und Speicherung von ortsbezogenen Problemstellen Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung.

Die Bestimmung der Position eines Fahrzeugs, etwa eines Kraftfahrzeugs, für bspw. integrierte Navigationssysteme erfolgt derzeit ganz überwiegend unter Verwendung eines GNSS-Sensors (GNSS = Global Navigation Satellite System), der Daten eines GNSS empfängt, bspw. solche des US-amerikanischen GPS-Systems oder des russischen GLONASS-Systems.

Derzeit bekannte GNSS umfassen eine Anzahl von 24 bis 30 Navigationssatelliten, die in verschiedenen Orbits in einer Höhe von ca. 25.000 km um die Erde kreisen. Hierdurch kann ein GNSS-Sensor unter der Voraussetzung einer freien Sicht zum Himmel (idealerweise bis hin zum Horizont) die Signale von mehreren Navigationssatelliten gleichzeitig empfangen, bspw. von 6 bis 12 Navigationssatelliten beim GPS-System. Die Positionsbestimmung des Fahrzeugs mittels eines GNSS erfolgt durch Messung der Entfernung des Fahrzeugs zu mehreren Navigationssatelliten durch Messung der jeweiligen Signallaufzeit.

Die Sensor-Messgenauigkeit bei einer GNSS-Messung ist abhängig von der Position der Satelliten zueinander und zum beobachteten Ort, sowie von der Genauigkeit der Zeitmessung. Eine große Genauigkeit der Positionsbestimmung kann erreicht werden, wenn die Winkel der Verbindungslinien zwischen dem zu vermessenden Fahrzeug und den Positionen der Navigationssatelliten möglichst groß ist, die Navigationssatelliten sich aber jeweils mindestens 10° über dem Horizont befinden.

Damit die Position (d. h. die geographische Breite, die geographische Länge und die Höhe) eines Fahrzeugs allein unter Verwendung eines GNSS bestimmt werden kann, muss der GNSS-Sensor gleichzeitig die Signale von vier verschiedenen Navigationssatelliten empfangen.

Zur Verifizierung und/oder Verbesserung der Genauigkeit der Positionsbestimmung eines Fahrzeugs wird oftmals eine Sensordatenfusion angewandt. Bei einer solchen Sensordatenfusion wird die Position des Fahrzeugs auf dem Erdellipsoid auf Grundlage von verschiedenen Sensorwerten ermittelt, bspw. durch Fusionierung der Daten eines GNSS-Sensors und der Daten aus fahrzeugseitiger Sensorik (bspw. Hodometrie, Beschleunigungssensoren oder Drehratensensoren).

Bei einer Sensordatenfusion werden üblicherweise die verschiedenen Messungen unter Anwendung einer Gewichtung kombiniert, welche aus der Sensor-Messgenauigkeit ermittelt wird. Diese Sensor-Messgenauigkeit wird bspw. bei jeder GNSS-Messung vom GNSS-Sensor mitgeliefert.

Somit wird bei einer Sensordatenfusion in der Regel jede GNSS-Messung mit der vom Sensor gelieferten Messgenauigkeit pro Messung gewichtet. Die Erwartung seitens der Fusion für eine GNSS-Messung ist demnach, dass je ungenauer eine GNSS-Messung ist, desto größer auch der zugehörige Messfehler angegeben wird.

Es existieren jedoch Gebiete (nachfolgend oftmals als „Problemstellen” bezeichnet), in denen GNSS-Messungen auftreten, welche mit falschen Messgenauigkeitswerten angegeben werden. Bei solchen Problemstellen, bspw. in „Häuserschluchten”, driftet die Messung durch Mehrwegeausbreitungen der Satellitensignale von der Realität ab, die reale Messgenauigkeit wird also kleiner, jedoch bleibt die Angabe der Messgenauigkeit aus dem Sensor konstant.

Ein weiteres Beispiel für eine „Problemstelle” ist etwa eine Tunneldurchfahrt, da hier Messausfälle durch Satellitensignal-Abschattung auftreten und/oder ungültige Positions-Sprünge in den Messungen vorkommen können.

Die fehlerhaften Messungen dieser Problemstellen fließen in die Sensordatenfusion mit der übermittelten falschen Messgenauigkeit ein und beeinflussen das Fusionsergebnis negativ. Daher ist es wünschenswert, wenn derartige Problemstellen erkannt und Messwerte von Problemstellen etwa für eine Positionsbestimmung nicht oder nur mit einer entsprechend geringen Gewichtung berücksichtigt werden.

Die US 2012/0209519 A1 beschreibt ein Verfahren und ein System zum Erstellen einer ”Himmel-Sichtbarkeits-Karte”, unter Verwendung von Daten eines Fahrzeugs und dazu benachbarter Fahrzeuge. Ein Host-Fahrzeug mit der Möglichkeit zur satellitengestützten Navigation misst die Qualität von Signalen, die es von verfügbaren Satelliten empfängt, wobei Azimut und Elevationswinkel der Satelliten aus einer Ephemeris oder einem Almanach bekannt sind. Das Host-Fahrzeug empfängt auch Satelliten-Signaldaten von umgebenden Fahrzeugen via Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation. Unter Verwendung von Daten von allen Fahrzeugen wird eine ”Himmel-Sichtbarkeits-Karte” erstellt, die angibt, an welchen unterschiedlichen Stellen Hindernisse bezüglich der Sichtbarkeit von Satelliten existieren. Das Host-Fahrzeug kann seine Satelliten-Signaldaten langfristig speichern und diese zum Abschätzen der Satelliten-Sichtbarkeit verwenden, wenn es zu einer früher bereits einmal besuchten Stelle zurückkehrt.

Aus der EP 2 437 232 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem bekannt, das Übertragung und Empfang von wenigstens Positionsinformationen zwischen dem eigenen Fahrzeug und einem anderen Fahrzeug durchführt, wenn der Abstand zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug ein vorbestimmter Wert oder kleiner ist, wobei das Fahrerassistenzsystem Fahrerassistenzinformation in Bezug auf das Fahren des eigenen Fahrzeugs in Bezug auf das andere Fahrzeug auf Grundlage der Positionsinformation anbietet. Das Fahrerassistenzsystem umfasst einen Fahrerassistenzniveau-Festlegungsteil, der seinen Grad an angebotener Fahrerassistenz-Information stufenweise in Abhängigkeit von einem Bewegungsbereich des eigenen Fahrzeugs ändert, und einen Speicherteil für Bereiche, in denen Fehler auftreten, der vorab zusammen mit Karteninformationen Bereiche speichert, in denen der Fehler bei der Positionsinformation ein vorbestimmtes Niveau aufweist oder größer ist. Die angebotene Information wird beschränkt, wenn sich das eigene Fahrzeug in einem Bereich befindet, in dem ein Fehler bei der Positionsinformation ein vorbestimmtes Niveau aufweist oder größer ist. Dies hilft dabei, ein fehlerhaftes Anbieten von Fahrerassistenz-Information zu verhindern.

Und die DE 10 2013 018 807 A1 beschreibt eine Funk-Navigationsvorrichtung und ein Verfahren zum Empfangen, Auswerten und Bearbeiten von fehlerhaften Navigationssignalen. Die Funk-Navigationseinrichtung enthält mehrere Empfangseinrichtungen und mindestens eine Auswerteeinrichtung, wobei die Funk-Navigationsvorrichtung weiter eine Datenbank aufweist oder mit dieser verbunden ist, welche im Wesentlichen statisch gespeicherte, vorbestimmbare Positionierungsdaten definierter, vorhersehbarer Gebiete oder Räume bereitstellt und diese in Abhängigkeit einer vordefinierten Ortsinformation bezüglich vorhersehbarer Gebiete oder Räume mangelhaften oder fehlenden Funk-Navigationssignalempfangs Fehlerinformation der empfangenen Funk-Navigationssignale an die Auswerteeinrichtung und/oder ein Nutzer-Endgerät sendet.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zur Ermittlung und Speicherung von ortsbezogenen Problemstellen Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung zur Verfügung zu stellen, mit dem Nachteile des Stands der Technik überwunden und Vorteile erreicht werden können, die mit den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen und Verfahren nicht erzielbar sind. Diese Aufgaben werden gelöst durch das System gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird ein System zur Ermittlung und Speicherung von ortsbezogenen Problemstellen Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung vorgeschlagen, umfassend eine einem Fahrzeug zugeordnete, Navigationssatelliten-gestützte Positionsbestimmungseinrichtung mit einem Sensor zum Empfang von von Navigationssatelliten eines globalen Navigationssatelliten-Systems ausgesandten Signalen, und eine fahrzeugexterne, digitale Recheneinrichtung, wobei die Positionsbestimmungseinrichtung und die Recheneinrichtung jeweils eine Kommunikationseinrichtung zur Übertragung von Daten mittels Mobilfunk aufweisen oder damit verbunden sind.

Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass

  • a) die Positionsbestimmungseinrichtung dazu eingerichtet ist, während einer Fahrt des Fahrzeugs eine Mehrzahl an aufeinanderfolgenden, in vorgegebenen Zeitabständen oder nach vorgegebenen zurückgelegten Streckenlängen erfolgende Erfassungen der von dem Sensor empfangenen Signale von Navigationssatelliten durchzuführen, die sich aus den bei jeder Erfassung empfangenen Signalen ergebenden Koordinaten des Fahrzeugs zu ermitteln, und die ermittelten Koordinaten zusammen mit Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale und Daten bezüglich des Zeitpunkts einer jeden Erfassung mittels Mobilfunk zu der Recheneinrichtung zu übertragen, und
  • b) die Recheneinrichtung dazu eingerichtet ist,
  • b1) die an sie übertragenen Koordinaten
  • – unter Abgleich mit digitalen Straßendaten dahin zu überprüfen, ob der reale Messfehler bei wenigstens einer der Erfassungen größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale zu erwartende Messfehler ist,
  • – dahin zu überprüfen, ob bei wenigstens einer der Erfassungen eine Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, derart dass nur die Signale von drei oder weniger der Navigationssatelliten gleichzeitig empfangen wurden oder nur die Signale von drei oder weniger Navigationssatelliten mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis, und/oder
  • – unter Abgleich mit digitalen Straßendaten dahin zu überprüfen, ob während den Erfassungen ein scheinbarer Positions-Sprung des Fahrzeugs erfolgt ist, und
  • b2) die Koordinaten, bei denen der reale Messfehler größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale zu erwartende Messfehler ist, bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale von drei oder weniger der Navigationssatelliten gleichzeitig empfangen wurden, bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale von drei oder weniger der Navigationssatelliten mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis, und/oder bei denen ein scheinbarer Positions-Sprung des Fahrzeugs erfolgt ist, in eine bei der Recheneinrichtung vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Koordinaten-Problemstellen-Datenbank einzutragen oder darin zu belassen, und/oder die im vorstehenden Abschnitt von b2) genannten Koordinaten Straßenabschnitten einer digitalen Straßenkarte zuzuordnen und die betreffenden Straßenabschnitte in eine bei der Recheneinrichtung vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Straßen-Problemstellen-Datenbank einzutragen oder darin zu belassen.

Durch das System gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt sich im Vergleich zum vorbekannten Stand der Technik eine Reihe von Vorteilen. So ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass durch die fahrzeugexterne, digitale Recheneinrichtung eine Analyse nach Problemstellen Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung durchgeführt wird und nicht durch eine fahrzeugseitige Einrichtung. Somit ist es ausreichend, wenn von der Positionsbestimmungseinrichtung lediglich „Rohdaten” übermittelt werden und es ist das Analyseergebnis unabhängig von einer bei einem Fahrzeug (bspw. der Positionsbestimmungseinrichtung) vorhandenen „Analyseeinrichtung” und der diesbezüglich zur Verfügung stehenden Hard- und Software.

Eine fahrzeugexterne, digitale Recheneinrichtung, bei der es sich etwa um einen mit einem Netzwerk, wie etwa dem Internet, verbundenen Server oder eine Serverfarm (oftmals auch als „Backend” bezeichnet) handeln kann, verfügt in der Regel über eine Vielfaches der Rechenleistung, als dies bei fahrzeugseitigen Recheneinrichtungen der Fall ist. Hierdurch kann bspw. die auf dem Server oder den Servern ablauffähige Software oftmals viel komplexere Berechnungen in vertretbarer Zeitdauer durchführen, als dies bei fahrzeugseitigen Recheneinrichtungen der Fall wäre. Auch kann eine auf einem Server ablauffähig installierte Software oftmals viel einfacher aktualisiert und an neue Erkenntnisse und/oder Erfordernisse angepasst werden, als dies bei einer Software einer fahrzeugseitigen Einrichtung der Fall ist.

Mit steigender Anzahl an Fahrten des Fahrzeugs steigt in der Regel auch die geographische Abdeckung und/oder können bereits erkannte Problemstellen validiert und/oder aktualisiert werden. Aufgrund der bei einem Server oder bei Servern üblicherweise vorhandenen, großen Speicherkapazität kann dort problemlos auch eine viel größere Anzahl an „Problemstellen” (bis hin zu sämtlichen, weltweit bekannten Problemstellen) gespeichert werden, als dies bei fahrzeugseitigen Recheneinrichtungen der Fall wäre.

Die in der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank und/oder der Straßen-Problemstellen-Datenbank gespeicherten Daten werden von der Recheneinrichtung jedenfalls für die Verwendung in fahrzeugseitigen Verfahren und Einrichtungen zur Verfügung gestellt, können selbstverständlich aber auch für nicht-fahrzeugseitige Verfahren und Einrichtungen zur Verfügung gestellt sein und hierfür verwendet werden.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das System eine Mehrzahl an Navigationssatelliten-gestützten Positionsbestimmungseinrichtungen mit jeweils einem Sensor zum Empfang von von Navigationssatelliten eines globalen Navigationssatelliten-Systems ausgesandten Signalen, wobei jede der Positionsbestimmungseinrichtungen einem anderen Fahrzeug zugeordnet ist und wobei

  • a) jede Positionsbestimmungseinrichtung dazu eingerichtet ist, während einer Fahrt des ihr zugeordneten Fahrzeugs eine Mehrzahl an aufeinanderfolgenden, in vorgegebenen Zeitabständen oder nach vorgegebenen zurückgelegten Streckenlängen erfolgende Erfassungen der von ihrem Sensor empfangenen Signale von Navigationssatelliten durchzuführen, die sich aus den bei jeder Erfassung empfangenen Signalen ergebenden Koordinaten des ihr zugeordneten Fahrzeugs zu ermitteln, und die ermittelten Koordinaten zusammen mit Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale und Daten bezüglich des Zeitpunkts einer jeden Erfassung mittels Mobilfunk zu der Recheneinrichtung zu übertragen, und
  • b) die Recheneinrichtung dazu eingerichtet ist,
  • b1) die an sie übertragenen Koordinaten eines jeden Fahrzeugs
  • – unter Abgleich mit digitalen Straßendaten dahin zu überprüfen, ob der reale Messfehler bei wenigstens einer der Erfassungen größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale zu erwartende Messfehler ist,
  • – dahin zu überprüfen, ob bei wenigstens einer der Erfassungen der jeweiligen Positionsbestimmungseinrichtung eine Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, derart dass nur die Signale von drei oder weniger der Navigationssatelliten gleichzeitig empfangen wurden oder nur die Signale von drei oder weniger Navigationssatelliten mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis, und/oder
  • – unter Abgleich mit digitalen Straßendaten dahin zu überprüfen, ob während den Erfassungen ein scheinbarer Positions-Sprung des jeweiligen Fahrzeugs erfolgt ist, und
  • b2) die Koordinaten, bei denen der reale Messfehler größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale zu erwartende Messfehler ist, bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale von drei oder weniger der Navigationssatelliten gleichzeitig empfangen wurden, bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale von drei oder weniger der Navigationssatelliten mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis und/oder bei denen ein scheinbarer Positions-Sprung des jeweiligen Fahrzeugs erfolgt ist, in eine bei der Recheneinrichtung vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Koordinaten-Problemstellen-Datenbank einzutragen oder darin zu belassen, und/oder die im vorstehenden Abschnitt von b2) genannten Koordinaten Straßenabschnitten einer digitalen Straßenkarte zuzuordnen und die betreffenden Straßenabschnitte in eine bei der Recheneinrichtung vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Straßen-Problemstellen-Datenbank einzutragen oder darin zu belassen.

Wenn gemäß dieser ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung Daten einer Vielzahl an Erfassungen von einer Mehrzahl an Fahrzeugen zu der Recheneinrichtung übertragen werden, ist in der Regel nicht nur zu erwarten, dass eine größere geographische Abdeckung erreicht wird, als wenn nur die Daten eines einzigen Fahrzeugs übertragen werden, sondern es werden mit hoher Wahrscheinlichkeit auch öfters neue Daten bezüglich der gleichen Koordinaten bzw. Straßenabschnitte übertragen, d. h. es steigt auch die „Updatefrequenz” bezüglich der Problemstellen. Hierdurch können Problemstellen durch die neuen Bewegungspfade laufend validiert werden und Problemstellen mit hoher Güte ermittelt werden. Gemäß dieser Weiterbildung wird somit (auch) die (Wieder)Verwendbarkeit von sog. FloatingCarData aus Schwarmdatenfunktionen ermöglicht.

Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Positionsbestimmungseinrichtung weiter dazu eingerichtet oder sind die Positionsbestimmungseinrichtungen weiter dazu eingerichtet, Daten zur eindeutigen Zuordnung der übertragenen Daten zu der jeweiligen Positionsbestimmungseinrichtung mittels Mobilfunk zu der Recheneinrichtung zu übertragen.

Gemäß einer dritten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Recheneinrichtung weiter dazu eingerichtet, Daten der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank und/oder der Straßen-Problemstellen-Datenbank an die Positionsbestimmungseinrichtung, die Positionsbestimmungseinrichtungen und/oder wenigstens ein anderes fahrzeugseitiges Endgerät mittels ihrer Kommunikationseinrichtung übertragen zu können. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass diese Daten unmittelbar bei jedem der empfangenden Fahrzeuge für die Steuerung und/oder Regelung von fahrzeugseitigen Einrichtungen und Verfahren verwendet werden können. So können die empfangenen Daten etwa für eine Verbesserung einer Navigationssatellitengestützten Navigation (mit oder ohne Datenfusion), zur Aktivierung und Deaktivierung von Sensoreinrichtungen (etwa solchen, mittels denen alternativ oder ergänzend zu einer Navigationssatelliten-gestützten Positionsbestimmungseinrichtung eine Positionsbestimmung durchgeführt werden kann) und/oder zur Steuerung und/oder Regelung von anderen fahrzeugseitigen Einrichtungen (etwa Einrichtungen zur Ausgabe von optischen, akustischen und/oder haptischen Hinweisen und/oder Warnungen) verwendet werden.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn – wie dies gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist – die Recheneinrichtung weiter dazu eingerichtet ist, die in der Problemstellen-Datenbank eingetragenen oder belassenen Koordinaten und/oder die in der Straßen-Problemstellen-Datenbank eingetragenen oder belassenen Straßenabschnitte mit Daten bezüglich eines zum Zeitpunkt der jeweiligen Erfassung bei den jeweiligen Koordinaten oder Straßenabschnitten gegebenen, jedoch zeitlich befristeten, terrestrischen oder atmosphärischen Zustands abzugleichen und für den Fall, dass bei eingetragenen oder belassenen Koordinaten und/oder Straßenabschnitten bei einer Änderung oder einem Wegfall des zum Zeitpunkt der jeweiligen Erfassung gegebenen terrestrischen oder atmosphärischen Zustands zu erwarten ist, dass der reale Messfehler gleich oder kleiner als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale zu erwartende Messfehler ist, die Signale von vier oder mehr der Navigationssatelliten gleichzeitig empfangen werden, die Signale von vier oder mehr der Navigationssatelliten mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen werden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis und/oder kein scheinbarer Positions-Sprung des Fahrzeugs mehr erfolgt, die betreffenden Koordinaten in der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank und/oder die betreffenden Straßenabschnitte in der Straßen-Problemstellen-Datenbank mit einer zeitlich begrenzten oder atmosphärenzustandsspezifischen Gültigkeitsmarkierung zu versehen.

Des Weiteren kann gemäß der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Recheneinrichtung auch dazu eingerichtet ist, mit einer zeitlich begrenzten Gültigkeitsmarkierung versehene Koordinaten in der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank und/oder Straßenabschnitte in der Straßen-Problemstellen-Datenbank nach dem Ende der jeweiligen zeitlichen Gültigkeit aus der Problemstellen-Datenbank zu löschen.

Einmal erfasste Problemstellen Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung können über einen sehr langen Zeitraum existieren (bspw. aufgrund natürlicher Gegebenheiten, etwa im Bereich von Gebirgstälern) oder nur für einen begrenzten Zeitraum.

Als ein Beispiel für eine Problemstelle mit nur einer zeitlich begrenzten Gültigkeit (Existenz) kann eine Baustelle erwähnt werden, bei der sich bspw. durch die Aufstellung von einem oder mehreren Kranen ein besonderer, zeitlich befristeter „terrestrischer Zustand” ergibt (d. h. ein Zustand, der sich auf der Erde befindet dort stattfindet oder sich dort ergibt, wobei auch ein gewisser Bereich oberhalb des Erdbodens, bis etwa 100, 200 oder 300 m über dem Erdboden hier noch als „terrestrisch” angesehen wird), da Krane eine Abschattung oder Mehrwegeausbreitung der Signale der Navigationssatelliten bewirken oder verstärken können. Nachdem der oder die Krane nach Beendigung der Bauarbeiten wieder von der Baustelle entfernt ist/sind, ist auch zu erwarten, dass die durch die Baustelle bewirkte „Problemstelle” nicht länger gegeben ist. Wenn Daten bezüglich des Orts und des zeitlichen Rahmens, während der die Baustelle besteht, bekannt sind, können gemäß der vorliegenden Erfindung die in der bzw. den Datenbanken befindlichen Problemstellen mit den „Baustellendaten” abgeglichen werden und die Problemstelle oder Problemstellen, die auf den terrestrischen Zustand „Baustelle” zurückzuführen ist oder sind, mit einer zeitlich begrenzten Gültigkeitsmarkierung versehen (d. h. Gültigkeit endet mit Beendigung des Zustands „Baustelle”) und wahlweise nach dem Ende der jeweiligen zeitlichen Gültigkeit wieder aus der Problemstellen-Datenbank gelöscht werden.

Ob eine Problemstelle aufgrund einer Baustelle entstanden ist, kann bspw. durch einen Abgleich zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Problemstelle zum ersten Mal erkannt wurde und dem Zeitpunkt, an dem die Baustelle eingerichtet wurde (bspw. der Kran oder die Krane aufgestellt wurden) ermittelt werden. Hierzu erforderliche „Zeitstempel” für die einzelnen Problemstellen können in der oder den Datenbanken zusammen mit den Problemstellen abgespeichert sein.

In ähnlicher Weise können Problemstellen Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung auch durch einen atmosphärischen Zustand (d. h. einem Zustand, der in einem Abstand ab etwa 300 m über dem Erdboden gegeben ist) verursacht werden, etwa durch Regen, Schneefall, Gewitter, Sturm, etc. Wenn Daten bezüglich des Orts und der Zeitdauer, während der ein solcher besonderer „atmosphärischer Zustand” bestand, bekannt sind, können gemäß der vorliegenden Erfindung die in der bzw. den Datenbanken befindlichen Problemstellen mit den „Atmosphärendaten” („Wetterdaten”) abgeglichen werden und die Problemstelle oder Problemstellen, die auf einen solchen „atmosphärischen Zustand” zurückzuführen ist oder sind, mit einer atmosphärenzustandsspezifischen Gültigkeitsmarkierung versehen werden. Hierzu kann das zeitliche Auftreten und Verschwinden von Problemstellen mit dem Auftreten und Abklingen eines atmosphärischen Zustands (etwa eines Regens, Schneefalls, Gewitters, Sturms, etc.) abgeglichen werden.

Wenn – wie nachfolgend beschrieben ist – Daten aus der oder den Datenbanken (Koordinaten-Problemstellen-Datenbank, Straßen-Problemstellen-Datenbank) zu Fahrzeugen übertragen werden, können so nur jeweils aktuell gültige „Problemstellen” übertragen werden oder es können die betreffenden Problemstellen mit einer zeitlich begrenzten oder atmosphärenzustandsspezifischen Gültigkeitsmarkierung übertragen werden.

Um eine Übertragung von Daten aus der oder den Datenbanken zu der oder den Positionsbestimmungseinrichtungen zu bewirken, kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Positionsbestimmungseinrichtung dazu eingerichtet ist oder die Positionsbestimmungseinrichtungen dazu eingerichtet sind, zu Beginn einer Fahrt des jeweiligen Fahrzeugs, während einer Fahrt des jeweiligen Fahrzeugs, nach Zurücklegung einer vorgebbaren Strecke und/oder in vorgebbaren Zeitabständen mittels der jeweiligen Kommunikationseinrichtung die Koordinaten der aktuellen Position des jeweiligen Fahrzeugs zusammen mit einer Anfrage bezüglich einer Übertragung von Daten der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank und/oder der Straßen-Problemstellen-Datenbank zu der Recheneinrichtung auszusenden, und die Recheneinrichtung dazu eingerichtet sein, an das jeweilige Fahrzeug mittels ihrer Kommunikationseinrichtung solche in der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank enthaltenen Koordinaten und/oder solche in der Straßen-Problemstellen-Datenbank enthaltenen Straßenabschnitte zu übertragen, die die aktuelle Position des Fahrzeugs und einen vorgebbaren Umgebungsbereich um die aktuelle Position des Fahrzeugs umfassen.

Hierdurch wird erreicht, dass die gerade benötigte „Problemstellen-Kenntnis” im Endgerät immer aktuell ist. Gleichzeitig kann der Bedarf an Speicher (etwa in Form eines Arbeitsspeichers, Random-Access-Memory) beim Endgerät (etwa der Positionsbestimmungseinrichtung) klein gehalten werden, da nur solche Problemstellen an das Endgerät übermittelt werden, die für das Fahrzeug gegenwärtig und in naher Zukunft von Relevanz sind. Selbst für den Fall, dass im Fahrzeug die Problemstellen von einigen Anfrage/Antwort-Prozessen (etwa 2, 3, 4) vorgehalten werden sollen, ist – etwa im Vergleich mit einer nationalen, kontinentalen oder gar weltweiten Problemstellen-Datenbank – nur vergleichsweise wenig Arbeitsspeicher hierfür erforderlich.

Weiter kann die Positionsbestimmungseinrichtung oder die Positionsbestimmungseinrichtungen auch dazu eingerichtet sein, an sie von der Recheneinrichtung übertragene Koordinaten aus der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank und/oder Straßenabschnitte aus der Straßen-Problemstellen-Datenbank

  • – in einer dem Fahrzeug zugeordneten Speichereinrichtung zu speichern (etwa auf einem Flash-Speicher) und/oder
  • – wenigstens einer anderen fahrzeugseitigen Einrichtung zur Verfügung zu stellen.

Bei der wenigstens einen anderen fahrzeugseitigen Einrichtung kann es sich bspw. um ein dem Fahrzeug zugeordnetes Navigationssatelliten-gestütztes Navigationssystem, um eine Einrichtung zur Ausgabe von optischen, akustischen und/oder haptischen Hinweisen und/oder Warnungen und/oder um eine fahrzeugseitiges Steuereinrichtung handeln. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die genannten Einrichtungen und die damit durchführbaren Verfahren beschränkt, sondern es können die im Fahrzeug vorhandenen Daten bezüglich ortsbezogener Problemstellen Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung für alle Einrichtungen und Verfahren verwendet werden, bei denen einem Fachmann die Verwendung derartiger Daten bekannt ist oder aufgrund seines Fachwissens möglich und sinnvoll erscheint. Selbstverständlich können die empfangenen Daten auch von der Positionsbestimmungseinrichtung oder den Positionsbestimmungseinrichtungen selbst verwendet werden.

Weiter kann gemäß der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise weiter vorgesehen sein, dass bei dem System die Positionsbestimmungseinrichtung dazu eingerichtet ist oder die Positionsbestimmungseinrichtungen dazu eingerichtet sind, die in dem jeweiligen Fahrzeug vorhandenen, von der Recheneinrichtung übertragenen Koordinaten und/oder Straßenabschnitte jeweils gegen solche zu ersetzen, die nach einer Anfrage von der Recheneinrichtung an die jeweilige Positionsbestimmungseinrichtung übertragen werden.

Hierdurch kann erreicht werden, dass der Bedarf an Arbeitsspeicher und/oder Speicherkapazität im Endgerät für die „Problemstellen” besonders klein gehalten werden kann und dass durch das vollständige Ersetzen der jeweils neu übertragenen Daten gegen die bisher vorhandenen Daten sichergestellt ist, dass jeweils nur möglichst aktuelle „Problemstellen-Daten” bei dem Fahrzeug vorhanden sind und verwendet werden.

Von der vorliegenden Erfindung umfasst ist auch ein Verfahren zum Ermitteln und Speichern von ortsbezogenen Problemstellen Navigationssatellitengestützter Positionsbestimmung mittels einer, einem Fahrzeug zugeordneten, Navigationssatelliten-gestützten Positionsbestimmungseinrichtung mit einem Sensor zum Empfang von von Navigationssatelliten eines globalen Navigationssatelliten-Systems ausgesandten Signalen, und einer fahrzeugexternen, digitalen Recheneinrichtung, wobei die Positionsbestimmungseinrichtung und die Recheneinrichtung jeweils eine Kommunikationseinrichtung aufweisen oder damit verbunden sind, mit denen sie Daten mittels Mobilfunk übertragen können.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte:

  • a) durch die Positionsbestimmungseinrichtung
  • a1) Durchführen einer Mehrzahl an aufeinanderfolgenden, in vorgegebenen Zeitabständen oder nach vorgegebenen zurückgelegten Streckenlängen erfolgenden Erfassungen der von dem Sensor empfangenen Signale von Navigationssatelliten während einer Fahrt des Fahrzeugs, und
  • a2) Ermitteln der sich aus den bei jeder Erfassung empfangenen Signalen ergebenden Koordinaten des Fahrzeugs, und Übertragen der ermittelten Koordinaten zusammen mit Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale, Daten bezüglich des Zeitpunkts einer jeden Erfassung sowie wahlweise Daten zur eindeutigen Zuordnung der übertragenen Daten zu der Positionsbestimmungseinrichtung durch die Positionsbestimmungseinrichtung mittels Mobilfunk zu der Recheneinrichtung, und
  • b) durch die Recheneinrichtung
  • b1) Überprüfen der an sie übertragenen Koordinaten durch die die Recheneinrichtung
  • – unter Abgleich mit digitalen Straßendaten dahin, ob der reale Messfehler bei wenigstens einer der Erfassungen größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale zu erwartende Messfehler ist,
  • – ob bei wenigstens einer der Erfassungen eine Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, derart dass nur die Signale von drei oder weniger der Navigationssatelliten gleichzeitig empfangen wurden oder nur die Signale von drei oder weniger Navigationssatelliten mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis, und/oder
  • – unter Abgleich mit digitalen Straßendaten, ob während den Erfassungen ein scheinbarer Positions-Sprung des Fahrzeugs erfolgt ist, und
  • b2) Eintragen oder Belassen der Koordinaten, bei denen der reale Messfehler größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale zu erwartende Messfehler ist, bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale von drei oder weniger der Navigationssatelliten gleichzeitig empfangen wurden, bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale von drei oder weniger der Navigationssatelliten mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis, und/oder bei denen ein scheinbarer Positions-Sprung des Fahrzeugs erfolgt ist, in eine bei der Recheneinrichtung vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Koordinaten-Problemstellen-Datenbank, und/oder
    Zuordnen der im vorstehenden Abschnitt von b2) genannten Koordinaten Straßenabschnitten einer digitalen Straßenkarte und Eintragen oder Belassen der betreffenden Straßenabschnitte in eine bei der Recheneinrichtung vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Straßen-Problemstellen-Datenbank.

Von der vorliegenden Erfindung umfasst sind auch alle weiteren Verfahren, die sich aufgrund der auf das System der vorliegenden Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gerichteten Ansprüche, der Beschreibung des Systems und seiner vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen, der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie den Figuren und der Figurenbeschreibung für einen Fachmann ohne Weiteres ergeben.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen:

1 Eine beispielhafte Erfassung eines Bewegungspfades eines Fahrzeugs durch eine Aneinanderreihung der Positionen aus den GNSS-Messungen;

2 eine beispielhafte Übertragung des erfassten Bewegungspfades vom dem Fahrzeug zu einem Server;

3 eine beispielhafte Ermittlung von Problemstellen beim Server;

4. eine beispielhafte und graphisch aufbereitete Aggregation von Straßen-Problemstellen in einer Straßen-Problemstellen-Datenbank;

5 eine beispielhafte Übermittlung eines relevanten Problemstellen-Gebiets durch Online Anfrage eines fahrzeugseitigen Endgeräts und Übertragung des relevantem Problemstellen-Gebiets durch den Server.

Die Darstellungen in den Figuren sind rein schematisch und nicht maßstabsgerecht. Innerhalb der Figuren sind gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.

Die in der obigen Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen, Ausführungsbeispielen und der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Im nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung am Beispiel eines Kraftfahrzeugs 1 beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Kraftfahrzeuge 1 (wie etwa Personenkraftwagen, motorisierte Zwei- und Dreiräder, Lastkraftwagen, Busse, Kettenfahrzeuge, etc.) beschränkt, sondern kann bei allen bekannten, nicht schienengebundenen Land- und Wasserfahrzeugen Verwendung finden. So ist es bspw. denkbar (und auch vom Schutzumfang der Ansprüche umfasst), dass die vorliegende Erfindung bei einem Fahrrad mit einer daran befestigtem, oder von dem Bediener des Fahrrads mitgeführten mobilen Navigationseinrichtung oder mobilen Endgerät mit Navigationsfunktion (bspw. Mobiltelefon, Smartphone, Tablet-PC, PDA) Verwendung findet. Auch kann die vorliegende Erfindung bei einem Wasserfahrzeug angewandt werden, bspw. bei einem sich in einem Kanalsystem einer Stadt bewegenden Boot.

Die nachfolgend in Bezug auf ein „Kraftfahrzeug” erfolgende Beschreibung gilt somit entsprechend auch für alle anderen nicht schienengebundenen Land- und Wasserfahrzeuge. Selbstverständlich sind, sofern gemäß der vorliegenden Erfindung von „mehreren Fahrzeugen” gesprochen wird, auch mehrere verschiedene Arten von Fahrzeugen umfasst. So können bspw. gemäß der vorliegenden Erfindung Koordinaten sowohl von Kraftfahrzeugen 1, als auch von Fahrrädern und von Booten zu der gleichen Recheneinrichtung 5 übertragen werden, und Daten von der Recheneinrichtung 5 an verschiedene Arten von Fahrzeugen übertragen werden, etc. Selbstverständlich kann hierbei weiter vorgesehen sein, dass von der Recheneinrichtung 5 nur solche Daten an den jeweiligen Fahrzeugtyp übertragen werden, die für den jeweiligen Fahrzeugtyp von Relevanz sind (so sind etwa für ein Fahrrad „Problemstellen-Daten” von Autobahnen unwichtig und ein normales Boot benötigt keine „Problemstellen-Daten” abseits von Wasserwegen).

Die vorliegende Erfindung geht in einem einfachen Fall von einem System aus, das eine einem Kraftfahrzeug 1 zugeordnete, Navigationssatellitengestützte Positionsbestimmungseinrichtung 2 mit einem Sensor 3 zum Empfang von von Navigationssatelliten 4, 4' eines globalen Navigationssatelliten-Systems ausgesandten Signalen 14, 14', und eine fahrzeugexterne, digitale Recheneinrichtung 5 umfasst, wobei die Positionsbestimmungseinrichtung 2 und die Recheneinrichtung 5 jeweils eine Kommunikationseinrichtung 6, 6' zur Übertragung von Daten mittels Mobilfunk (etwa mittels einem GSM-Funkstandard, einem seiner Weiterentwicklungen, UMTS, HSDPA, LTE, etc.) aufweisen oder damit verbunden sind.

Soweit in der vorliegenden Anmeldung davon gesprochen wird, dass die Positionsbestimmungseinrichtung 2 dem Kraftfahrzeug 1 „zugeordnet” ist, so ist darunter nicht nur eine fest im oder am Kraftfahrzeug 1 installierte Positionsbestimmungseinrichtung 2 zu verstehen, sondern bspw. auch ein mobiles Navigationsgerät, das sich in oder an dem Kraftfahrzeug 1 befindet. Darunter sind weiter auch andere mobile Endgeräte zu verstehen, wie etwa ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein PDA (Personal Digital Assistant), ein Tablet-PC, ein Netbook, ein Notebook, etc., die die Fähigkeit zum Empfang von von Navigationssatelliten 4, 4' eines globalen Navigationssatelliten-Systems ausgesandten Signalen 14, 14' aufweisen und sich in dem Kraftfahrzeug 1 befinden.

Die Positionsbestimmungseinrichtung 2 ist dazu eingerichtet, während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 eine Mehrzahl an aufeinanderfolgenden, in vorgegebenen Zeitabständen oder nach vorgegebenen zurückgelegten Streckenlängen erfolgende Erfassungen der von dem Sensor 3 empfangenen Signale 14, 14' von Navigationssatelliten 4, 4' durchzuführen, die sich aus den bei jeder Erfassung empfangenen Signalen 14, 14' ergebenden Koordinaten 9 des Kraftfahrzeugs 1 zu ermitteln, und die ermittelten Koordinaten 9 zusammen mit Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale 14, 14' und Daten bezüglich des Zeitpunkts einer jeden Erfassung mittels Mobilfunk zu der Recheneinrichtung 5 zu übertragen. Die Übertragung zu der Recheneinrichtung 5 kann kontinuierlich oder nach jeweils einer vorgebbaren Anzahl an Erfassungen (bspw. 5, 10, 20 oder 30) als „diskretes Datenpaket” erfolgen. Mittels der Mobilfunkeinrichtungen 6, 6' kann eine (gegebenenfalls auch verschlüsselte) Netzwerkverbindung (bspw. eine Internetverbindung) zwischen dem Fahrzeug (bzw. der Positionsbestimmungseinrichtung 2) und der Recheneinrichtung 6 hergestellt werden und die Daten über dieses Netzwerk übertragen werden.

Bei der Mehrzahl an aufeinanderfolgenden Erfassungen kann es sich im einfachsten Fall um zwei aufeinanderfolgende Erfassungen handeln, es können jedoch auch – wie in 1 schematisch dargestellt ist – eine größere Anzahl an Erfassungen erfolgen, bis hin zu einer Vielzahl an Erfassungen im Laufe einer Fahrt oder während einer gesamten Fahrt des Kraftfahrzeugs 1.

Soweit in den 1, 2 und 3 eine gestrichelte Linie zwischen den ermittelten Koordinaten 9 dargestellt ist (von denen in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nur jeweils zwei mit dem Bezugszeichen 9 versehen sind), soll diese gestrichelte Linie lediglich den mittels der GNSS-Messungen ermittelten scheinbaren Bewegungsablauf des Kraftfahrzeugs 1 optisch deutlicher herausstellen, so dass Abweichungen vom realen Fahrzeugpfad („Ground Truth”) 10 für den Betrachter der Figuren leichter erkennbar sind. Erfindungsgemäß ist es jedoch nicht erforderlich (aber wahlweise möglich), dass von der Positionsbestimmungseinrichtung 2 neben den Koordinaten 9 auch ein scheinbarer Bewegungsablauf berechnet und an die Recheneinrichtung 5 übertragen wird. Ebenso kann vorgesehen sein, dass ein scheinbarer Bewegungsablauf von der Recheneinrichtung 5 ermittelt wird.

Befindet sich das Fahrzeug 1 an einer Problemstelle oder in einer Problemzone, in der bei einem Erfassungsvorgang nur Signale von so wenigen (oder gar keinen) Navigationssatelliten empfangen werden können oder nur Signale mit einer solch schlechten „Qualität”, dass die Positionsbestimmungseinrichtung 2 keine Koordinaten des ihr zugeordneten Fahrzeugs 1 berechnen oder abschätzen kann, so kann vorgesehen sein oder ist vorteilhafter Weise vorgesehen, dass anstelle von Koordinaten eine entsprechende Information („Messausfall”) bezüglich der jeweiligen Erfassung von der Positionsbestimmungseinrichtung 2 zu der Recheneinrichtung 5 übertragen wird.

Die zeitlichen oder räumlichen Abstände der Erfassungen unterliegen keiner besonderen Beschränkung und es kann vorgesehen sein, dass eine kontinuierliche Erfassung oder quasi-kontinuierliche Erfassungen erfolgen. Um die von dem Kraftfahrzeug 1 zu der fahrzeugexternen, digitalen Recheneinrichtung 5 zu übertragende Datenmenge möglichst klein zu halten, ist die Positionsbestimmungseinrichtung 2 in vorteilhafter Weise jedoch dazu eingerichtet oder sind – bei einer Mehrzahl an beteiligten Kraftfahrzeugen 1 – die Positionsbestimmungseinrichtungen 2 dazu eingerichtet, während einer Fahrt des jeweiligen Kraftfahrzeugs 1 zwei oder mehr aufeinanderfolgende, in einem gleichbleibenden Zeitabstand von 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Sekunden oder nach jeweils einer zurückgelegten Strecke von 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 Metern erfolgende Erfassungen der von dem jeweiligen Sensor 3 empfangenen Signale 14, 14' von Navigationssatelliten 4, 4' durchzuführen, d. h. nach jeweils einem diskreten zeitlichen oder räumlichen Abstand, und die dabei anfallenden Daten zu der Recheneinrichtung 5 zu übertragen. Alternativ kann in vorteilhafter Weise jedoch auch vorgesehen sein, dass von der oder den Positionsbestimmungseinrichtung(en) 2 kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich (d. h. in sehr kurzen Zeitabständen von bspw. 0,1 s, 0,2 s, 0,3 s, 0,4 s, 0,5 s oder sehr kurzen Streckenabschnitten von bspw. 0,1 m, 0,2 m, 0,3 m, 0,4 m, 0,5 m, 0,6 m, 0,7 m, 0,8 m, 0,9 m, 1,0 m) Erfassungen vorgenommen werden und nur die Daten der Erfassungen an die Recheneinrichtung 5 übertragen werden, die den oben angegebenen Zeitabständen oder den oben angegebenen zurückgelegen Strecken entsprechen.

Bei einer Mehrzahl an beteiligten Positionsbestimmungseinrichtungen 2 kann auch vorgesehen sein, dass der zeitliche oder räumliche Abstand der Erfassungen, deren Daten zu der Recheneinrichtung 5 übertragen werden, bei den verschiedenen Positionsbestimmungseinrichtungen 2 unterschiedlich ist.

Auch kann die Übertragung der Daten von dem Kraftfahrzeug 1 zu der externen Recheneinrichtung 5 in diskreten Zeitabständen erfolgen (bspw. im Abstand von jeweils einer 30 Sekunden, 1 Minute, 2 Minuten, 3 Minuten, 4 Minuten, 5 Minuten, etc.), wobei dann gegebenenfalls die Daten bezüglich einer Mehrzahl an Erfassungen mittels jeweils eines „Datenpakets” übermittelt werden können. Bei einer Mehrheit an Positionsbestimmungseinrichtungen 2 kann selbstverständlich vorgesehen sein, dass die Datenübertragung bei den einzelnen Positionsbestimmungseinrichtungen 2 unterschiedlich ist, bspw. nach unterschiedlichen Zeitabständen erfolgt.

Umfasst das System gemäß der vorliegenden Erfindung nur eine einzige Positionsbestimmungseinrichtung 2, so ist es nicht erforderlich – aber wahlweise möglich, dass die Positionsbestimmungseinrichtung 2 auch dazu eingerichtet ist, Daten zur eindeutigen Zuordnung der übertragenen Daten zu der Positionsbestimmungseinrichtung 2 mittels Mobilfunk zu der Recheneinrichtung 5 zu übertragen.

Umfasst das System gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Positionsbestimmungseinrichtungen 2, so ist es nicht erforderlich – aber wahlweise möglich, dass die Positionsbestimmungseinrichtungen 2 auch dazu eingerichtet sind, Daten zur eindeutigen Zuordnung der übertragenen Daten zu der jeweiligen Positionsbestimmungseinrichtung 2 mittels Mobilfunk zu der Recheneinrichtung 5 zu übertragen, sofern bei einem Übertragungsvorgang einer Positionsbestimmungseinrichtung 2 die Daten bezüglich wenigstens zweier Erfassungen übertragen werden, da so jeweils eine in zeitlicher und/oder räumlicher Abfolge erfolgte Mehrzahl an Erfassungen von jeder Positionsbestimmungseinrichtung 2 an die Recheneinrichtung 5 übertragen wird, was für eine Ausführung der erwähnten Aufgaben durch die Recheneinrichtung 5 ausreichend ist.

Umfasst das System gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Positionsbestimmungseinrichtungen 2 und werden bei einem Übertragungsvorgang nur die Daten einer einzigen Erfassung zu der Recheneinrichtung übertragen, ist es erforderlich, dass die betreffende(n) Positionsbestimmungseinrichtung(en) 2 auch dazu eingerichtet ist/sind, Daten zur eindeutigen Zuordnung der übertragenen Daten zu der jeweiligen Positionsbestimmungseinrichtung 2 mittels Mobilfunk zu der Recheneinrichtung 5 zu übertragen, da nur so eine Zuordnung einer Mehrzahl an Erfassungen zu der jeweiligen Positionsbestimmungseinrichtung 2 ermöglicht wird.

Die Zuordnung der übertragenen Daten zu einer Positionsbestimmungseinrichtung 2 kann, etwa aus Datenschutzgründen, in einer dem Fachmann bekannten Art und Weise anonymisiert erfolgen, etwa mittels einer anonymisierten ID.

Wie in 1 schematisch gezeigt ist, können die mittels der von Satelliten 4, 4' eines globalen Navigationssatelliten-Systems ausgesandter Signalen 14, 14' (d. h. der mittels GNSS-Messungen) ermittelten Koordinaten 9 zum Teil signifikant vom realen Fahrzeugpfad („Ground Truth”) 10 abweichen.

Derartige Abweichungen treten an „Problemstellen” auf, in denen GNSS-Messungen mit falschen Messfehlerwerten angegeben werden. Bspw. können entlang einer Häuserschlucht oder einer Häuserzeile viele aufeinanderfolgende Erfassungen erfolgen, bei denen von der Positionsbestimmungseinrichtung 2 aus den empfangenen Signalen von Navigationssatelliten 4, 4' Koordinaten des Fahrzeugs 1 berechnet werden können. Jedoch kann bei Häuserschluchten oder Häuserzeilen durch Mehrwegeausbreitungen der Satellitensignale die Messung von der Realität abweichen (siehe 3, Drift 11), d. h. der reale Messfehler wird größer, aber die Angabe des Messfehlers aus dem Sensor 3 bleibt konstant. Eine derartige „Drift” ist ohne Abgleich mit digitalen Straßenkarten schwierig zu erkennen, da ja scheinbar ein kontinuierlicher Bewegungsablauf gegeben ist, wie er demjenigen entlang einer Straße entspricht.

Auch Fahrten durch Tunnel 12 können Problemstellen für satellitengestützte Lokalisierung sein, da Messausfälle durch Satellitensignal-Abschattung auftreten und/oder ungültige Positions-Sprünge (siehe 3, ungültiger Positions-Sprung 13) in den Messungen vorkommen.

Für die Angabe des Messfehlers bzw. der Messgenauigkeit aus dem Sensor 3 kann auf Informationen zurückgegriffen werden bzw. können die Informationen verwendet werden, die von GNSS-Positionsbestimmungs-Einrichtungen gemäß bekannten Übertragungsstandards (bspw. dem NMEA Standard 0180) zur Verfügung gestellt werden. So umfasst der genannte NMEA Standard 0180 etwa den Datensatz „GBS”, der u. a. die Informationen „Expected error in latitude”, „Expected error in longitude” und „Expected error in altitude” enthält. Der Datensatz „GSA” des genannten Standards umfasst u. a. die Informationen „PDOP in meters”, „HDOP in meters” und „VDOP in meters” (PDOP = Positional Dilution of Precision; HDOP = Horizontal Dilution of Precision; VDOP = Vertical Dilution of Precision); und der Datensatz „GSV” umfasst u. a. die Informationen „satellites in view” und „SNR in dB” (SNR = Signal-to-Noise-Ratio, Signal-Rausch-Verhältnis).

In vorteilhafter Weise werden gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur GNSS-Daten von einem Kraftfahrzeug 1 erfasst und zu der externen Recheneinrichtung 5 übertragen, sondern von einer Mehrzahl an Kraftfahrzeugen 1. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise in aller Regel nicht nur eine größere geographische Abdeckung zur Erfassung von Problemstellen, sondern es können aus der Vielzahl an überlappenden Bewegungspfaden von unterschiedlichen Kraftfahrzeugen 1 Problemstellen auch mit hoher Güte ermittelt werden. Daneben können die Problemstellen durch neue Bewegungspfade in kurzen zeitlichen Abständen validiert werden. Auch ist hierdurch eine (Wieder)Verwendbarkeit von sog. FloatingCarData aus Schwarmdatenfunktionen möglich.

Die an die Recheneinrichtung 5 übertragenen Koordinaten 9 werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Recheneinrichtung 5,

  • – unter Abgleich mit digitalen Straßendaten dahin überprüft, ob der reale Messfehler bei wenigstens einer der Erfassungen größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale 14, 14' zu erwartende Messfehler ist, etwa ob sich aufgrund der empfangenen Signale eine Drift 11 ergibt oder eine unerwartet große Standardabweichung auftritt,
  • – dahin überprüft, ob bei wenigstens einer der Erfassungen eine Navigationssatelliten-Signalabschattung (Navigationssatelliten-Signaldämpfung) aufgetreten ist, derart dass nur die Signale 14, 14' von drei oder weniger der Navigationssatelliten 4, 4' gleichzeitig empfangen wurden oder nur die Signale 14, 14' von drei oder weniger Navigationssatelliten 4, 4' mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis, und/oder
  • – unter Abgleich mit digitalen Straßendaten dahin überprüft, ob während den Erfassungen ein scheinbarer Positions-Sprung 13 des Kraftfahrzeugs 1 erfolgt ist.

Das „vorgegebene Signal-Rausch-Verhältnis” wird ein Fachmann in geeigneter Weise wählen. Unter gewöhnlichen Empfangsbedingungen arbeitet GPS bei einem Signal-Rausch-Verhältnis C/N0 im Bereich von 41 bis 45 dBHz (C = Energie des Trägers, N0 = Rauschleistungsdichte). Unter anderem in Abhängigkeit von verwendetem Sensor 3 und der bei der Positionsbestimmungseinrichtung 2 verwendeter Hard- und Software (GPS-Chip) kann ein Signal-Rausch-Verhältnis angegeben werden, ab dem die Signale 14, 14' eines Navigationssatelliten 4, 4' noch für eine Positionsbestimmung verwendet werden kann (etwa 25 dBHz, 28 dBHz, 30 dBHz, 33 dBHz, 36 dBHz).

Ein „ungültiger Positions-Sprung” 13 kann bspw. dadurch festgestellt werden, dass auf Grundlage der an die Recheneinrichtung 5 übertragenen Koordinaten 9 sich scheinbar ein für ein Kraftfahrzeug 1 untypischer oder gar unmöglicher Bewegungsablauf ergibt. Ein Beispiel für einen „ungültigen Positions-Sprung” 13 ist beispielhaft in 3 dargestellt; das Kraftfahrzeug 1 legt hier bei einer ansonsten kontinuierlichen Vorwärtsbewegung scheinbar plötzlich nicht nur eine Rückwärtsbewegung ein, sondern entfernt sich auch erheblich vom dem real vorgegebenen Straßenverlauf. Ein anderes Beispiel für einen „ungültigen Positions-Sprung” 13 wäre bspw. wenn sich das Kraftfahrzeug 1 aufgrund der übertragenen Daten bei einer ersten Erfassung und einer dritten Erfassung im Bereich des real vorgegebenen Straßenverlaufs 10 befindet, bei der zweiten, zeitlich zwischen der ersten und dritten Erfassung liegenden Erfassung jedoch scheinbar eine vom real vorgegebenen Straßenverlauf 10 signifikant abweichende Position inne hat.

Die Überprüfung der empfangenen Koordinaten 9 auf Problemstellen kann bei der Recheneinrichtung 5 automatisch oder auch teilautomatisch erfolgen. Bezüglich der hierzu verwendeten Rechenprogramme und Algorithmen bestehen keine besonderen Einschränkungen und es können alle hierfür geeigneten Rechenprogramme und Algorithmen verwendet werden.

Erkannte Problemstellen, d. h. solche Koordinaten 9, bei denen der reale Messfehler größer als der aus den Daten bezüglich der Messgenauigkeit der empfangenen Signale 14, 14' zu erwartende Messfehler ist (d. h. bei denen bspw. eine Drift 11 erkannt wurde), bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung (Navigationssatelliten-Signaldämpfung) aufgetreten ist, dass nur die Signale 14, 14' von drei oder weniger der Navigationssatelliten 4, 4' gleichzeitig empfangen wurden (bis hin zu einem Messausfall), bei denen eine solche Navigationssatelliten-Signalabschattung aufgetreten ist, dass nur die Signale 14, 14' von drei oder weniger der Navigationssatelliten 4, 4' mit einem Signal-Rausch-Verhältnis gleichzeitig empfangen wurden, das größer ist als ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis (bis hin zu einem Messausfall), und/oder bei denen ein scheinbarer Positions-Sprung 13 des Kraftfahrzeugs 1 erfolgt ist, werden anschließend in eine bei der Recheneinrichtung 5 vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Koordinaten-Problemstellen-Datenbank 7 eingetragen oder darin belassen (falls eine bereits in der Datenbank enthaltene Problemstelle durch neue Daten validiert wurde).

Ebenfalls ist es möglich, dass alternativ oder ergänzend zu der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank 7 eine Straßen-Problemstellen-Datenbank 7' angelegt und/oder gepflegt wird, und die im unmittelbar vorherigen Absatz genannten Koordinaten 9 Straßenabschnitten einer digitalen Straßenkarte zugeordnet werden und die betreffenden Straßenabschnitte in eine bei der Recheneinrichtung 5 vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Straßen-Problemstellen-Datenbank 7' eingetragen oder darin belassen werden (ein graphisch aufbereitetes Beispiel für eine solche Straßen-Problemstellen-Datenbank 7' oder einen Ausschnitt aus einer solchen Straßen-Problemstellen-Datenbank 7' ist in 4 dargestellt).

Die geographische Abdeckung der Koordinaten-Problemstellen-Datenbank 7 und/oder die Straßen-Problemstellen-Datenbank 7' unterliegt keiner besonderen Beschränkung und kann auch sämtliche, weltweit bekannte Problemstellen umfassen. Die Datenbank(en) 7, 7' werden für eine weitere Verwendung vorgehalten.

Ein Beispiel für eine möglichen Verwendungen der Datenbank(en) 7, 7' ist in 4 schematisch dargestellt. So kann etwa eine Übermittlung eines relevanten Problemstellen-Gebiets durch einen Online Anfrage/Antwort-Prozess erfolgen.

Hierbei kann eine Positionsbestimmungseinrichtung 2 oder aber auch ein anderes fahrzeugseitiges Endgerät 8 (bspw. eine fahrzeugseitige, digitale Recheneinrichtung, eine „Head Unit”) unter Übermittlung der eigenen aktuellen Position an der Recheneinrichtung 5 (dem Server) einen definierten Ausschnitt aus der Problemstellen-Datenbank 7, 7' ab. Dieser „definierte Ausschnitt” kann bspw. eine bestimmten Radius um die Position des Kraftfahrzeugs 1 umfassen (etwa 50 km, 100 km, 150 km, etc.). Diese Anfrage kann bspw. in vorgegebenen Zeitabständen (bspw. alle 10 Minuten, 20 Minuten, 30 Minuten, etc.) oder nach Zurücklegung einer vorgegebenen Strecke (bspw. 10 km, 20 km, 30 km, 40 km, 50 km, etc.) erfolgen.

Erfolgt eine Anfrage durch ein „anderes fahrzeugseitiges Endgerät” 8, so umfasst das System gemäß dieser speziellen Ausgestaltung auch dieses Endgerät 8.

Aufgrund der Anfrage überträgt die Recheneinrichtung 5 den angefragten Ausschnitt aus der Problemstellen-Datenbank 7, 7' zum Kraftfahrzeug 1 (bzw. der Positionsbestimmungseinrichtung 2 oder dem Endgerät 8). Der Ausschnitt aus der Problemstellen-Datenbank 7, 7' kann im Kraftfahrzeug 1 vorgehalten (bspw. in einem Arbeitsspeicher) und/oder gespeichert (bspw. in einem Flash-Speicher, auf einer Festplatte, etc.) werden. Ein Vorhalten/Eine Speicherung kann längerfristig erfolgen oder nur zeitlich befristet. So kann bspw. vorgesehen sein, dass nach einem erneuten erfolgreichen Anfrage/Antwort-Prozess, der bisher beim Kraftfahrzeug 1 vorhandene Ausschnitt aus der Problemstellen-Datenbank 7, 7' gegen den neu erhaltenen Ausschnitt aus der Problemstellen-Datenbank 7, 7' ersetzt wird. Durch letztere Ausgestaltung kann zum einen der erforderliche Speicherbedarf (im Hauptspeicher und/oder bei der Speichereinrichtung) im Kraftfahrzeug 1 klein gehalten werden und gleichzeitig enthält der Arbeitsspeicher/die Speichereinrichtung nur einen aktuell gültigen Satz an Problemstellen. Wie oben ausgeführt, können Problemstellen „altern”, d. h. nur temporär auftreten, etwa aufgrund von bestimmten terrestrischen (bspw. Baustelle) oder atmosphärischen Zuständen (bspw. Wetterphänomen wie Regen, Schneefall, Gewitter, Sturm).

Man kann somit festhalten, dass gemäß der hier vorgestellten Erfindung durch eine (bspw. in regelmäßigen Zeitabständen erfolgende) Übermittlung von bevorzugt verketteten GNSS-Messungen (inkl. Messgenauigkeit) als Bewegungspfad von einem Fahrzeug 1 oder von einer Mehrzahl an Fahrzeugen 1 an eine fahrzeugexterne, digitale Recheneinrichtung (Server) 5, auf Seiten der Recheneinrichtung 5 eine (teil-)automatisierte Analyse nach Problemstellen durchgeführt und erkannte Problemstellen erfasst und aggregiert (vorgehalten) werden. Auch ist eine (Wieder)Verwendbarkeit FloatingCarData aus Schwarmdatenfunktionen möglich.

Mit steigender Anzahl an Fahrzeugen 1, die GNSS-Bewegungspfade an die Recheneinrichtung 5 senden, steigt die geografische Abdeckung zur Erfassung von Problemstellen sowie die Updatefrequenz der Problemstellen.

Aus einer Vielzahl überlappender Bewegungspfade von unterschiedlichen Fahrzeugen 1 können Problemstellen mit hoher Güte ermittelt werden und können die Problemstellen durch neue Bewegungspfade in kurzen Zeitabständen validiert werden.

Durch den Vorhalt der, gegebenenfalls sogar weltweit bekannten Problemstellen auf der Recheneinrichtung 5 oder einer Datenbank 7, 7', auf die die Recheneinrichtung 5 Zugriff hat, und der Übermittlung nur des relevanten Problemstellen-Gebiets durch einen online Anfrage/Antwort-Prozess zwischen einem Fahrzeug 1 und der Recheneinrichtung 5 muss keine umfangreiche onBoard-Problemstellen-Datenbank 7, 7' vorgehalten werden und ein hierfür erforderlicher Speicherbedarf entfällt.

Und durch eine Übermittlung eines Problemstellen-Gebiets in regelmäßigen, insbesondere regelmäßigen zeitlichen Abständen ist die Problemstellen-Kenntnis des Endgerätes (etwa der Positionsbestimmungseinrichtung 2 oder eines anderen fahrzeugseitigen Endgeräts 8) immer aktuell.

Kurz zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zur Ermittlung und Speicherung von ortsbezogenen Problemstellen Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung. Verfahrensgemäß werden von einer Positionsbestimmungseinrichtung 2 mit einem Sensor 3 eines Fahrzeugs 1 während einer Fahrt des Fahrzeugs 1 eine Mehrzahl an aufeinanderfolgenden, in vorgegebenen Zeitabständen oder nach vorgegebenen zurückgelegten Streckenlängen erfolgende Erfassungen der von dem Sensor 3 empfangenen Signale 14, 14' von Navigationssatelliten 4, 4' durchgeführt und u. a. so ermittelte Koordinaten 9 (und auch die Messausfälle) mittels einer Mobilfunkeinrichtungen 6 zu einer fahrzeugexternen Recheneinrichtung 5 übertragen. Von der Recheneinrichtung 5 werden problematische Koordinaten 9 Navigationssatelliten-gestützter Positionsbestimmung ermittelt und diese in eine bei der Recheneinrichtung 5 vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Koordinaten-Problemstellen-Datenbank 7 eingetragen oder darin belassen, und/oder es werden die problematischen Koordinaten 9 Straßenabschnitten einer digitalen Straßenkarte zugeordnet und die betreffenden Straßenabschnitte in eine bei der Recheneinrichtung 5 vorgesehene oder damit in Verbindung stehende Straßen-Problemstellen-Datenbank 7' eingetragen oder darin belassen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • US 2012/0209519 A1 [0012]
  • EP 2437232 A1 [0013]
  • DE 102013018807 A1 [0014]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • NMEA Standard 0180 [0070]
  • NMEA Standard 0180 [0070]