Title:
Verfahren zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs und Computersystem dafür
Kind Code:
A1


Abstract:

Ein Verbund-Metallteil umfasst wenigstens zwei Metallschichten (1, 9, 9'), wobei das Dickenverhältnis von erster Metallschicht (9, 9') zu zweiter Metallschicht (1) in einer ersten Region (12) des Verbund-Metallteils (10) kleiner ist als in einer zweiten Region (13), und die beiden Metallschichten (1, 9, 9') durch einen Walzprozess verbunden sind.




Inventors:
Wagner, Nikolas, Dr. (65428, Rüsselsheim, DE)
Harr, Maximilian (65428, Rüsselsheim, DE)
Application Number:
DE102016009961A
Publication Date:
02/22/2018
Filing Date:
08/16/2016
Assignee:
GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) (Mich., Detroit, US)
International Classes:



Foreign References:
89721752015-03-03
Attorney, Agent or Firm:
LKGLOBAL | Lorenz & Kopf PartG mbB Patentanwälte, 80333, München, DE
Claims:
1. Verfahren zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs mit den Schritten:
a) Sammeln von an verschiedenen Orten erhaltenen Positionsmesswerten (S11);
b) Zuordnen jedes Positionsmesswerts (P) zu einem Abschnitt (5) eines Verkehrswegs (1);
c) anhand eines Vergleichs der dem Abschnitt (5) zugeordneten Positionsmesswerte (P) mit einer Referenzposition, Abschätzen einer systematischen Abweichung (S12);
d) Korrigieren eines auf dem Verkehrswegabschnitt gemessenen Positionswerts durch die systematische Abweichung (S3, S14).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei in Schritt a) (S11) Positionsmesswerte (P) einer Vielzahl von Fahrzeugen (8) gesammelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Sammeln der Positionsmesswerte (S11) das Übertragen (S2) der Positionsmesswerte von der Vielzahl von Fahrzeugen (8) an einen gemeinsamen Server (4) umfasst.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Abschätzen (S12) der systematischen Abweichung (⎕min) vom Server (4) durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das Zuordnen des Positionsmesswerts (P) zu einem Abschnitt (5) eines Verkehrswegs (1) vom Server (4) durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die für einen Verkehrswegabschnitt (5) ermittelte systematische Abweichung (⎕min) vom Server (4) an ein Fahrzeug (8) übertragen wird (S13).

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die systematische Abweichung (⎕min) nur an ein Fahrzeug (8) übertragen wird (S13), das seinerseits Positionsmesswerte (P) liefert.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die für einen Verkehrswegabschnitt (5) ermittelte systematische Abweichung (⎕min) nur an ein Fahrzeug (8) übermittelt wird, das sich auf diesem Verkehrswegabschnitt (5) oder einer begrenzten Umgebung (3) des Verkehrswegabschnitts (5) befindet.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als systematische Abweichung (⎕min) ein Vektor ermittelt wird, der die Übereinstimmung der dem Verkehrswegabschnitt (5) zugeordneten Positionsmesswerte (P) mit dem Verlauf des Verkehrswegabschnitts (5) optimiert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem eine Annahme über die Zahl von Fahrspuren (7) des Verkehrswegabschnitts (5) getroffen und jeder dem Verkehrswegabschnitt (5) zugeordnete Positionsmesswert (P) einer Fahrspur (7) zugeordnet wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Referenzposition anhand der Positionsmesswerte (P) aktualisiert wird (S16).

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei der Ermittlung der systematischen Abweichung die dem Verkehrswegabschnitt zugeordneten Positionsmesswerte altersabhängig gewichtet werden.

13. Computersystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Mehrzahl von fahrzeuggestützten Computern zum Erzeugen der in Schritt a) gesammelten Positionsmesswerte und zum Durchführen des Schritts d), und einem Server zum Durchführen wenigstens der Schritte b) und c).

14. Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die ein Computersystem befähigen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.

15. Computerlesbarer Datenträger, auf dem Programmanweisungen aufgezeichnet sind, die einen Computer befähigen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs sowie ein Computersystem, mit dem das Verfahren durchführbar ist.

Satellitennavigationsgeräte, die mit Hilfe von Funksignalen, die von Satelliten in der Erdumlaufbahn ausgestrahlt werden, die geographische Position eines Fahrzeugs, in dem sie eingebaut sind, berechnen und anzeigen, sind aus dem Straßenverkehr nicht mehr wegzudenken. Die Funktion dieser Navigationsgeräte basiert auf hochgenauen Messungen der Laufzeit der Funksignale. Inhomogenitäten der Ionosphäre und Troposphäre, die die Signale auf ihrem Weg von den Satelliten zum Navigationsgerät durchlaufen, beeinflussen diese Laufzeit in nicht langfristig vorhersehbarer Weise und begrenzen die Genauigkeit der Positionsberechnung auf 5 bis 10 m.

Herkömmliche Navigationsgeräte kompensieren diese Ungenauigkeit durch eine Plausibilisierung anhand von Kartendaten, bei der die berechnete Position mit aus den Kartendaten bekannten Positionen von Verkehrswegen verglichen wird und als wahre Position des Fahrzeugs eine zur berechneten Position benachbarte Position auf einem Verkehrsweg angenommen wird, dessen Verlauf zum bisher vom Fahrzeug zurückgelegten Weg passt. Insbesondere für autonomes Fahren ist die Genauigkeit eines solchen Verfahrens nicht ausreichend, vor allem weil es nicht erlaubt, festzustellen, auf welcher Fahrspur eines mehrspurigen Verkehrswegs sich das Fahrzeug befindet.

Aus US 8 972 175 B2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Navigation eines Ego-Fahrzeugs mit Hilfe von Daten verbessert wird, die von anderen Fahrzeugen gesammelt worden sind. Solche Daten können z. B. auf eine Sperrung einer Fahrspur, einen Stau etc. hinweisen und zu verhindern helfen, dass ein Fahrer von einem derartigen Hindernis überrascht wird. Zur Verbesserung der Genauigkeit der Positionsmessung des Ego-Fahrzeugs tragen die gesammelten Daten nicht bei.

Eine Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, das es erlaubt, die Qualität der Positionsmessung eines Ego-Fahrzeugs mit Hilfe von durch andere Fahrzeuge zusammengetragenen Daten zu verbessern.

Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs mit den Schritten:

  • a) Sammeln von an verschiedenen Orten erhaltenen Positionsmesswerten;
  • b) Zuordnen jedes Positionsmesswerts zu einem Abschnitt eines Verkehrswegs;
  • c) anhand eines Vergleichs der dem Abschnitt zugeordneten Positionsmesswerte mit einer Referenzposition, Abschätzen einer systematischen Abweichung;
  • d) Korrigieren eines auf dem Verkehrswegabschnitt gemessenen Positionswerts durch die systematische Abweichung.

Die Erfindung basiert auf der Überlegung, dass die durch Inhomogenitäten der oberen Atmosphäre verursachten Messfehler zwar über längere Zeiträume hinweg nicht vorhersagbar sind, weil die Satelliten sich relativ zur Erdoberfläche bewegen und sich folglich der Weg, auf dem ihre Signale einen gegebenen Punkt an der Erdoberfläche erreichen, laufend ändert, dass aber ihr Einfluss auf kurz nacheinander durchgeführte Messungen im Wesentlichen derselbe ist, so dass Messungen, die von den Navigationsgeräten verschiedener Fahrzeuge kurz nacheinander auf einem gleichen Abschnitt eines Verkehrsweges gemacht werden, einen gleiche systematische Abweichung vom wahren Wert aufweisen. Wenn diese Abweichung aus früheren Messungen bekannt ist, kann die Präzision einer späteren Messung verbessert werden, indem diese um die systematische Abweichung korrigiert wird.

Die auf diesem Wege erreichbare Verbesserung ist umso größer, je mehr und je jüngere frühere Messungen herangezogen werden können. Dazu sollten Positionsmesswerte einer Vielzahl von Fahrzeugen gesammelt werden, dadurch ist das Verfahren gerade dann besonders leistungsfähig, wenn dichter Verkehr eine besonders genaue Lokalisierung der Fahrzeuge wünschenswert macht.

Damit einmal gesammelte Daten einer Vielzahl von Fahrzeugen zugute kommen können, sollte das Sammeln der Positionsmesswerte das Übertragen der Positionsmesswerte von der Vielzahl von Fahrzeugen an einen gemeinsamen Server umfassen, auf den die Navigationsgeräte der Fahrzeuge zugreifen können.

Das Abschätzen der systematischen Abweichung kann für alle das Verfahren nutzenden Fahrzeuge einheitlich vom Server durchgeführt werden.

Die Positionsmesswerte können bereits von den Navigationsgeräten der teilnehmenden Fahrzeuge in an sich bekannter Weise aus Pseudoranges der vom jeweiligen Fahrzeug aus empfangbaren Satelliten berechnete geographische Koordinaten sein; vorzugsweise sind es die Pseudoranges oder gleichwertige, vom Navigationsgerät des Fahrzeugs für jeden sichtbaren Satelliten spezifisch gemessene Daten, die erst vom Server in geographische Koordinaten umgerechnet werden

Der Server kann dann die Abschätzung der systematischen Abweichung in Schritt c) jeweils getrennt für verschiedene Sätze von sichtbaren Satelliten vornehmen, und das Navigationsgerät eines Fahrzeugs kann für die Korrektur des Schritts d) unter den verschiedenen Werten der systematischen Abweichung denjenigen auswählen, der dem von diesem Fahrzeug aus sichtbaren Satz von Satelliten entspricht.

Obwohl jeder Positionsmesswert von einem einzelnen Navigationsgerät erhalten wird, sollte die Zuordnung eines solchen Positionsmesswerts zu einem Abschnitt eines Verkehrswegs, d. h. die Entscheidung, auf welchem Verkehrswegabschnitt das mit dem Navigationsgerät ausgestattete Fahrzeug sich vermutlich befindet, vom Server durchgeführt werden. Da der Server typischerweise auf Positionsmesswerte einer Vielzahl von Fahrzeugen zurückgreifen kann, kann er anhand der örtlichen Beziehung dieser Messwerte zueinander die Entscheidung mit höherer Zuverlässigkeit treffen als ein nur auf seine eigenen Messungen angewiesenes Navigationsgerät.

Die ermittelte systematische Abweichung sollte vom Server an ein Fahrzeug übertragen werden, so dass die darauf basierende Korrektur eines Positionsmesswerts am Fahrzeug vorgenommen werden kann. So kann der korrigierte Positionsmesswert mit der geringstmöglichen Verzögerung zur Verfügung gestellt werden. Außerdem trägt zur Verringerung der für das Verfahren benötigten Kommunikationsbandbreite bei, dass eine einmal übertragene systematische Abweichung vom Navigationsgerät des Fahrzeugs solange zum Korrigieren der Positionsmessungen genutzt werden kann, bis sie durch eine aktuellere ersetzt wird oder eine vorgegebene Gültigkeitsdauer der systematischen Abweichung abgelaufen ist.

Es kann vorgesehen werden, dass die systematische Abweichung nur an ein Fahrzeug übertragen wird, das seinerseits aktiv zum Funktionieren des Verfahrens beiträgt, indem es seinerseits Positionsmesswerte an den Server liefert.

Die für einen Verkehrswegabschnitt ermittelte systematische Abweichung sollte ferner nur an ein Fahrzeug übermittelt werden, für das sie relevant ist, d. h. das sich auf diesem Verkehrswegabschnitt befindet oder kurz davor ist, ihn zu erreichen.

Zu diesem Zweck können in einem geographischen Gebiet, in dem das Verfahren angewandt wird, Funkstationen verteilt sein, die jeweils die systematischen Abweichungen für diejenigen Verkehrswegabschnitte verbreiten, die sich in dem von ihnen abgedeckten Teil des geographischen Gebiets befinden.

Als systematische Abweichung kann ein Vektor ermittelt werden, der die Übereinstimmung der dem Verkehrswegabschnitt zugeordneten Positionsmesswerte mit dem Verlauf des Verkehrswegabschnitts optimiert. Zu diesem Zweck kann z. B. für alle einem Verkehrswegabschnitt zugeordneten Positionsmesswerte ein Abstand zum bekannten Verlauf berechnet, eine Gewichtungsfunktion wie etwa Betrag oder Quadrat des Abstands für alle Positionsmesswerte berechnet und aufsummiert werden und als systematische Abweichung derjenige Vektor angenommen werden, der, wenn die Positionsmesswerte um ihn korrigiert werden, die Summe minimiert.

Im Falle eines mehrspurigen Verkehrswegabschnitts können die Positionsmesswerte sich quer zur Fahrtrichtung jeweils um eine Fahrspurbreite unterscheiden, ohne dass dies mit mangelnder Messgenauigkeit zu tun hätte. Um dem Rechnung zu tragen, sollte bei der Ermittlung der systematischen Abweichung eine Annahme über die Zahl von Fahrspuren des Verkehrswegabschnitts getroffen und jeder dem Verkehrswegabschnitt zugeordnete Positionsmesswert einer Fahrspur zugeordnet werden.

Die Annahme kann auf Kartendaten basieren, die dem Verfahren vorab als Input zur Verfügung gestellt werden. Die Zahl der Fahrspuren kann aber auch anhand der Positionsmesswerte abgeschätzt werden.

Anhand der Positionsmesswerte ist eine fortlaufende Aktualisierung der Kartendaten, einschließlich der zum Bestimmen der systematischen Abweichung verwendeten Referenzposition, möglich.

Um der fortlaufenden Bewegung der Satelliten und der Atmosphäre Rechnung zu tragen, sollten bei der Ermittlung des systematischen Fehlers die dem Verkehrswegabschnitt zugeordneten Positionsmesswerte altersabhängig gewichtet werden.

Die Aufgabe wird einer anderen Ausgestaltung der Erfindung zufolge ferner gelöst durch ein Computersystem zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens. Ein solches Computersystem kann insbesondere eine Mehrzahl von fahrzeuggestützten Computern zum Erzeugen der in Schritt a) gesammelten Positionsmesswerte und zum Durchführen des Schritts d) und einem Server zum Durchführen wenigstens der Schritte b) und c) umfassen.

Weitere Erfindungsgegenstände sind ein Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die ein Computersystem befähigen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen, sowie ein computerlesbarer Datenträger, auf dem Programmanweisungen aufgezeichnet sind, die einen Computer befähigen, das Verfahren auszuführen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

1 einen Verkehrsweg, der mit Infrastruktur zur Durchführung des Verfahrens ausgestattet ist;

2 ein vergrößertes Detail aus 1, in dem Positionsmesswerte verschiedener Fahrzeuge und eine daraus erhaltene systematische Abweichung eingezeichnet sind;

3 das Detail der 2 mit im eingezeichneten, um die systematische Abweichung korrigierten Positionsmesswerten; und

4 ein Flussdiagramm des Verfahrens.

1 zeigt in nicht maßstäblicher Darstellung einen Kartenausschnitt einer geographischen Region mit einem Verkehrsweg 1, hier in Form einer stellenweise mehr als zweispurig ausgebauten Straße. In der Region ist ein Mobilfunknetz mit Basisstationen 2 implementiert, die jeweils eine sie umgebende Funkzelle 3 abdecken. Das Mobilfunknetz kann ein spezialisiertes Netz zur Durchführung des im Folgenden beschriebenen Verfahrens sein; in diesem Fall sind die Basisstationen typischerweise entlang des Verkehrswegs 1 verteilte Funkbaken; vorzugsweise ist es ein Mobilfunknetz nach GSM-, UMTS- oder LTE-Standard, das seinen Kunden Zugriff auf Internetdienste bietet; die weitere Beschreibung konzentriert sich auf diesen Fall.

Jedes Fahrzeug 8, das am erfindungsgemäßen Verfahren teilnimmt, verfügt über ein Navigationsgerät, das in an sich bekannter Weise die geographische Position des Fahrzeugs anhand von Satellitensignalen berechnet und von Zeit zu Zeit das Ergebnis der Berechnung über das Mobilfunknetz an einen Server 4 überträgt. Es kann jeder Basisstation 2 ein Server 4 fest zugeordnet sein, der Positionsmesswerte nur aus der Funkzelle dieser Basisstation 2 empfängt; es kann aber auch ein gemeinsamer Server 4 vorgesehen sein, um von einer Mehrzahl von Basisstationen 2 empfangene Positionsmesswerte zu sammeln; in letzterem Fall kann jedem Messwert, der an den Server übermittelt wird, eine Kennung der absendenden Basisstation beigefügt sein, anhand derer massiv fehlerhafte Messwerte, die eine geographische Position außerhalb der Funkzelle der Basisstation spezifizieren, aussortiert und verworfen werden.

Da die Funkzellen 3 im Allgemeinen so groß sein werden, dass sie Abschnitte von mehreren Verkehrswegen enthalten, ist die Kenntnis der Funkzelle nicht ausreichend, um einen Positionsmesswert einem Verkehrsweg zuordnen zu können. Um dem Server 4 eine sichere Zuordnung einer Positionsmessung zu einem bestimmten Verkehrswegabschnitt zu ermöglichen, übertragen die Fahrzeuge zusammen mit jedem Positionsmesswert eine Angabe über die Fahrtrichtung und/oder eine individuelle Kennung des sendenden Fahrzeugs. Anhand der Fahrtrichtungsangabe schließt der Server 4 Verkehrswegabschnitte aus, die nicht in der angegebenen Fahrtrichtung orientiert sind. Anhand der Fahrzeugkennung kann der aktuelle Positionsmesswert mit früheren Messwerten desselben Fahrzeugs 8 verknüpft werden, um als Verkehrswegabschnitt, auf dem sich das Fahrzeug 8 befindet, einen auszuwählen, dessen Entfernung vom aktuellen Positionsmesswert möglichst klein ist und der auch mit den früheren Messwerten desselben Fahrzeugs 8 vereinbar ist.

Der Server 4 empfängt laufend Positionsmesswerte von allen am Verfahren teilnehmenden Fahrzeugen, die in dem von dem Server abgedeckten Gebiet unterwegs sind. Alle diese Positionsmesswerte werden, jeweils mit dem Zeitpunkt ihrer Erzeugung verknüpft, am Server 4 gespeichert. Im Folgenden brauchen jedoch nur noch diejenigen Positionsmesswerte betrachtet zu werden, die als von Fahrzeugen auf dem Verkehrsweg 1 herrührend identifiziert worden sind.

Die Positionsmesswerte können bereits von den Navigationsgeräten der teilnehmenden Fahrzeuge in an sich bekannter Weise aus Pseudoranges der vom jeweiligen Fahrzeug aus empfangbaren Satelliten berechnete geographische Koordinaten sein; vorzugsweise sind es die Pseudoranges oder gleichwertige, vom Navigationsgerät des Fahrzeugs für jeden sichtbaren Satelliten spezifisch gemessene Daten, die erst vom Server in geographische Koordinaten umgerechnet werden.

2 zeigt einen nicht maßstäblichen vergrößerten Ausschnitt einer Funkzelle 3 und des in dieser Funkzelle verlaufenden Verkehrswegs 1. Anhand des zu jedem Positionsmesswert abgespeicherten Erzeugungszeitpunkts identifiziert der Server 4 diejenigen Messwerte, deren Alter eine vorgegebene Grenze nicht übersteigt. Orte 6, die diesen Positionsmesswerten entsprechen und vom Server 4 dem Verkehrsweg 1 zugeordnet worden sind, sind als kurze Pfeile dargestellt, wobei die Spitze der Pfeile jeweils in Fahrtrichtung der Fahrzeuge weist, die die Messwerte geliefert haben. Die Koordinaten (xi, yi), i = 1, 2, ... der Orte 6 entsprechen nicht notwendigerweise den (dem Server 4 bekannten) Koordinaten des Wegabschnitts 5, da sie mit einer a priori unbekannten, aber für alle Messwerte, die innerhalb eines ausreichend kleinen geographischen Gebiets und innerhalb eines ausreichend kurzen Zeitintervalls gewonnen worden sind, einheitlichen systematischen Abweichung behaftet sind.

Im Folgenden sei der Einfachheit halber angenommen, dass die Funkzelle 3 klein genug ist, damit die systematische Abweichung auf dem gesamten durch die Funkzelle 3 verlaufenden Abschnitt 5 des Verkehrswegs als mit guter Näherung als ortsunabhängig angenommen werden kann. Ist dies nicht der Fall, kann der Verkehrsweg 1 im Gebiet der Funkzelle 3 in mehrere Abschnitte untergliedert und für jeden von diesen einzeln die systematische Abweichung ermittelt werden.

Eine Möglichkeit, die systematische Abweichung zu finden, ist eine Anpassung nach dem Verfahren der kleinsten Fehlerquadrate. Als Fehler eines Messwerts (xi, yi) wird der Abstand d zwischen seinem Ort 6 und dem nächstbenachbarten Punkt des Verkehrswegs 1 angenommen. Die Güte der Übereinstimmung der Messwerte mit dem Verlauf des Verkehrswegs kann quantifiziert werden als Summe der Abstandsquadrate, dividiert durch die Zahl der Messwerte:

Verschiebt man sämtliche Orte um einen gleichen zweikomponentigen Vektor ⎕ = (x, y), dann ist die resultierende Gütefunktion eine Funktion von x und y, und der Vektor ⎕min, für das die Funktion Q ein Minimum annimmt, kann mit bekannten mathematischen Methoden gefunden werden. Dieser Vektor bezeichnet die systematische Abweichung der Positionsmesswerte 6 von den wahren Positionen der Fahrzeuge.

Im idealisierten Fall der 2 führt eine Verschiebung aller Orte 6 um die systematische Abweichung ⎕min dazu, dass die verschobenen Orte 6' wie in 3 gezeigt auf dem Verkehrsweg 1 liegen. Indem der Server 4 über einen langen Zeitraum hinweg wiederholt ein Satz von Positionsmesswerten 6 sammelt, deren systematische Abweichung ⎕min berechnet und die Positionsmesswerte anhand dieser systematischen Abweichung korrigiert, erhält er eine große Menge von korrigierten Orten 6', die sich wie in 3 gezeigt entlang der Fahrspuren 7 des Verkehrswege 1 häufen und erkennen lassen, wo der Verkehrsweg 1 mehrspurige Abschnitte hat und wie groß die Zahl der Fahrspuren 7 ist.

Die Kartendaten, auf die das Navigationsgerät des Fahrzeugs 8 zurückgreift, sollten dieselben sein wie die, die der Server verwendet. Wenn diese Daten eine Angabe zur Zahl der Fahrspuren 7 enthält, ist das Navigationsgerät anhand der korrigierten Positionsmesswerte in der Lage, zu erkennen, auf welcher von mehreren Fahrspuren 7 des Abschnitts 5 das Fahrzeug 8 sich befindet, und dies bei der Navigation zu berücksichtigen.

Wenn das Fahrzeug 8 entlang des Verkehrswegs 1 bewegt, führt sein Navigationsgerät fortlaufend Positionsmessungen basierend auf empfangenen Satellitennavigationssignalen durch und übermittelt die dabei erhaltenen Positionsmesswerte an den Server 4. Der Server 4 nutzt die Positionsmesswerte wie oben beschrieben, um die aktuelle systematische Abweichung ⎕min der Positionsmessungen auf dem von dem Fahrzeug 8 aktuell befahrenen Abschnitt 5 des Verkehrswegs 1 zu ermitteln. Das Ergebnis jeder neuen Berechnung der systematischen Abweichung ⎕min wird von der Basisstation 2, in der sich der Abschnitt 5 befindet, an die sich in der Funkzelle 3 befindenden Fahrzeuge übertragen. Die Verbreitung kann in verschlüsselter Form erfolgen, so dass nur die Navigationsgeräte derjenigen Fahrzeuge, die zur Teilnahme am Verfahren angemeldet sind und deshalb den erforderlichen Schlüssel zur Verfügung gestellt bekommen haben, in der Lage sind, die übertragenen Daten zu entschlüsseln. Das Navigationsgerät des Fahrzeugs 8 speichert den übermittelten Wert der systematischen Abweichung ⎕min und addiert diesen solange, bis er durch eine erneute Übertragung aktualisiert wird, zu jedem Positionsmesswert, um einen berichtigten Positionsmesswert zu erhalten. Dieser berichtigte Positionsmesswert wird vom Navigationsgerät genutzt, um z. B. die Position des Fahrzeugs 8 auf einer angezeigten Karte festzulegen, um zu entscheiden, auf welcher von eventuell mehreren Fahrspuren des aktuell befahrenen Verkehrswegs 1 das Fahrzeug 8 sich befindet und um, gestützt hierauf, gegebenenfalls Empfehlungen für einen Spurwechsel bei Annäherung an eine Wegverzweigung zu geben.

4 veranschaulicht den oben beschriebenen Sachverhalt anhand eines Flussdiagramms: Zu einem beliebigen Zeitpunkt misst das Fahrzeug 8 Pseudoranges mehrerer von seinem Standort aus sichtbarer Satelliten und berechnet anhand von diesen seine aktuelle Position P. Die berechnete Position P weicht von der wahren Position des Fahrzeugs ab, wie groß die Abweichung ist, ist zu diesem Zeitpunkt nicht notwendigerweise bekannt. Der Messwert P wird in Schritt S2 an den Server 4 übertragen; dasselbe tun zahlreiche andere Fahrzeuge, die sich in der von dem Server 4 abgedeckten geographischen Region befinden.

Der Server 4 sammelt somit in kurzer Zeit Positionsmesswerte P von einer Mehrzahl von Fahrzeugen, die auf demselben Verkehrswegabschnitt 5 unterwegs sind (S11), berechnet anhand dieser Messwerte P und den bekannten Koordinaten des Verkehrswegabschnitts 5 die systematische Abweichung ⎕min (S12) und sendet das Ergebnis an die Fahrzeuge, die in der Funkzelle 3, die den Verkehrswegabschnitt 5 enthält, unterwegs sind (S13).

Das Navigationsgerät des Fahrzeugs 8 speichert die systematische Abweichung ⎕min (S5) und ist somit spätestens, wenn die Schritte S1, S2 das nächste Mal wiederholt werden, in der Lage, einen korrigierten Positionsmesswert P' = P + ⎕min zu berechnen (S3), der den weiteren Aufgaben des Navigationsgeräts (S4) zugrunde gelegt wird.

Jedes Mal, wenn der Server die systematische Abweichung ⎕min neu berechnet hat (S12), wendet er sie selber ebenfalls auf die Positionsmesswerte P an (S14), die seiner Berechnung zugrunde gelegen haben, und speichert die resultierenden korrigierten Positionswerte P' (S15). Die auf diesem Wege im Laufe der Zeit erhaltene Sammlung von korrigierten Positionswerte P' bilden eine Karte des Verlaufs des Verkehrswegabschnitts 5. Da solche korrigierten Positionswerte im Laufe der Zeit für alle Verkehrswege in der vom Server 4 abgedeckten Region erhalten werden, kann der Server 4 auf ihrer Grundlage die Kartendaten, die der Berechnung von ⎕min in Schritt S12 zugrunde liegen, fortlaufend aktualisieren und aktualisierte Kartendaten auch dem Navigationsgerät des Fahrzeugs 8 zur Verfügung stellen (S17). So werden neu gebaute Verkehrswege automatisch ergänzt, während gesperrte oder rückgebaute Verkehrswege aus der Karte gestrichen werden können, wenn ihnen über einen längeren Zeitraum keine Positionsmesswerte von Fahrzeugen zugeordnet werden.

Einer verbesserten Variante zufolge überträgt das Navigationsgerät des Fahrzeugs 8 in Schritt S2 des Verfahrens anstelle der aus dem aktuellen Satz von Pseudoranges der vom Fahrzeug 8 aus sichtbaren Satelliten berechneten Ortskoordinaten des Fahrzeugs 8 den Satz von Pseudoranges selbst. Da einzelne Satelliten durch Gebäude, benachbarte Fahrzeuge oder dergleichen verborgen sein können, ist es möglich, dass ein Satellit vom Fahrzeug 8 aus nicht sichtbar ist, der von anderen Fahrzeugen, die gleichzeitig auf demselben Verkehrswegabschnitt 5 unterwegs sind, gesehen werden kann.

Anhand eines solchen Satzes von Pseudoranges berechnet der Server nicht nur die Position, die sich unter Berücksichtigung aller Pseudoranges des Satzes ergibt, sondern sämtliche Positionen, die anhand einer Teilmenge dieses Satzes berechnet werden können.

Wenn G = {g1, g2, ..., gn) die Menge aller vom Verkehrswegabschnitt 5 aus sichtbaren Satelliten gi ist, d. h. die Menge der Satelliten, von denen der Server in Schritt S11 von wenigstens einem sich auf dem Verkehrswegabschnitt 5 befindlichen Fahrzeug einen Pseudorange gesammelt hat, dann wird auf diese Weise für jede Teilmenge TG von G, die genügend Satelliten umfasst, um eine Positionsberechnung zu ermöglichen, eine Vielzahl von Positionsmesswerten P erhalten. Für jede solche Teilmenge TG wird in Schritt S12 die Berechnung der systematischen Abweichung ⎕min,TG durchgeführt, und sämtliche ⎕min,TG werden in Schritt S13 an die Fahrzeuge verbreitet.

Jedes Fahrzeug kann nun zum Berechnen der korrigierten Position in Schritt S3 aus dieser Vielzahl von systematischen Abweichungen ⎕min,TG diejenige Aussuchen, die der Menge von aktuell vom Fahrzeug aus sichtbaren Satelliten entspricht, und auf diese Weise die für seine aktuellen Empfangsbedingungen bestangepasste Korrektur vornehmen.

Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen.

So kann etwa die Gütefunktion Q abgewandelt werden, indem anstelle des Abstandsquadrats d2 der Betrag des Abstands |d| betrachtet wird. Außerdem können verschiedene Positionsmesswerte unterschiedlich gewichtet werden. Während etwa im oben beschriebenen Beispiel alle Messwerte, deren Alter vorgegebene Grenze nicht übersteigt, mit 1 und die älteren mit 0 gewichtet werden, kann alternativ ein Gewichtungskoeffizient angesetzt werden, der eine kontinuierlich abnehmende Funktion des Alters ist.

Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.

Bezugszeichenliste

1
Verkehrsweg
2
Basisstation
3
Funkzelle
4
Server
5
Abschnitt des Verkehrswegs
6
Ort
7
Fahrspur
8
Fahrzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • US 8972175 B2 [0004]