Title:
Verfahren zum Bereitstellen von Feldstärkeninformationen und zur Positionsbestimmung
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Feldstärkeninformationen eines Funknetzes für positionssensitive Navigationssysteme in einem Fahrzeug, ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs, ein positionssensitives Ausgabegerät für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug und ein Kommunikationssystem.
Es ist vorgesehen, dass mehrere Fahrzeuge (10–16) die lokale Feldstärke des Funknetzes an mehreren Messpositionen messen und die mehreren Fahrzeuge (10–16) die gemessenen lokalen Feldstärken und die dazugehörigen Messpositionen zur Verfügung stellen, wobei aus den mehreren lokalen Feldstärken und den dazugehörigen Messpositionen ein dynamisches Feldstärkenprofil (22) des Funknetzes erzeugt und bereitgestellt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, aktuelle Feldstärkeninformationen eines Funknetzes bereitstellen zu können, um diese zur schnellen Positionsbestimmung eines Fahrzeugs nutzen zu können.





Inventors:
Köhnke, Axel (48249, Dülmen, DE)
Application Number:
DE102016206526A
Publication Date:
10/19/2017
Filing Date:
04/19/2016
Assignee:
Volkswagen Aktiengesellschaft, 38440 (DE)
International Classes:
G01S5/02
Domestic Patent References:
DE102008036681A1N/A2009-07-23
DE4107116A1N/A1992-09-10
Other References:
Bollinger, Philipp. Redpin-adaptive, zero-configuration indoor localization through user collaboration. In: Proceedings of the first ACM international workshop on Mobile entity localization and tracking in GPS-less environments. ACM, 2008. S. 55-60.
Wu, Di; [et al.]. CrowdWiFi: efficient crowdsensing of roadside WiFi networks. In: Proceedings of the 15th International Middleware Conference. ACM, 2014. S. 229-240.
Xu, Liqiang; [et al.]. Vehicle positioning using Wi-Fi networks and GPS/DR system. In: Mobile Ad-hoc and Sensor Networks, 2009. MSN'09. 5th International Conference on. IEEE, 2009. S. 287-293.
Claims:
1. Verfahren zum Bereitstellen von Feldstärkeninformationen eines Funknetzes für positionssensitive Navigationssysteme (26) in einem Fahrzeug (1016), mit den Schritten:
– Messen der lokalen Feldstärke des Funknetzes an mehreren Messpositionen durch mehrere Fahrzeuge (1016);
– zur Verfügung stellen der gemessenen lokalen Feldstärken und der dazugehörigen Messpositionen durch die mehreren Fahrzeuge (1016);
– Erzeugen eines dynamischen Feldstärkenprofils (22) des Funknetzes aus den mehreren lokalen Feldstärken und den dazugehörigen Messpositionen; und
– Bereitstellen des erzeugten dynamischen Feldstärkenprofils (22).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die jeweiligen Fahrzeuge (1016) zusätzlich eine, mehrere oder sämtliche der folgenden Informationen zur Verfügung stellen und diese Informationen zum Erzeugen des dynamischen Feldstärkenprofils (22) des Funknetzes verwendet werden:
– zeitliches Messintervall;
– räumliches Messintervall;
– Sendestation des empfangenen Funksignals;
– Anzahl der verfügbaren Sendestationen an der Messposition;
– Feldstärkenhistorie;
– zeitliche Informationen über einen zurückliegenden Empfangsverlust;
– räumliche Informationen über einen zurückliegenden Empfangsverlust.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die jeweiligen Fahrzeuge (1016) zusätzlich eine, mehrere oder sämtliche der folgenden Informationen zur Verfügung stellen und diese Informationen zum Erzeugen des dynamischen Feldstärkenprofils (22) des Funknetzes verwendet werden:
– Datum der Messung;
– Uhrzeit der Messung;
– Konfidenzniveau;
– technische Daten zu der verwendeten Messeinrichtung;
– technische Daten zu dem Fahrzeug (1016).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zum Erzeugen des dynamischen Feldstärkenprofils (22) Wellenausbreitungsmodelle (20) und/oder Daten aus zur Verfügung stehenden Datenbanken verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Fahrzeuge (1016) die gemessenen lokalen Feldstärken und die zugehörigen Messpositionen einem Dienst (40) zur Verfügung stellen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Dienst (40) aus den mehreren lokalen Feldstärken und den dazugehörigen Messpositionen das dynamische Feldstärkenprofil (22) des Funknetzes erzeugt und bereitgestellt.

7. Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs (10), mit den Schritten:
– Messen der lokalen Feldstärke eines Funknetzes durch das Fahrzeug (10) an der momentanen Fahrzeugposition;
– Abrufen von Feldstärkeninformationen zu dem einen Funknetz, wobei die Feldstärkeninformationen mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bereitgestellt wurden;
– Vergleichen der gemessenen lokalen Feldstärke des einen Funknetzes mit den abgerufenen Feldstärkeninformationen zu dem einen Funknetz;
– Bestimmen der Fahrzeugposition auf Grundlage der Korrelation der gemessenen lokalen Feldstärke des einen Funknetzes mit den abgerufenen Feldstärkeninformationen zu dem einen Funknetz; und
– Wiedergabe der bestimmten Fahrzeugposition durch ein positionssensitives Ausgabegerät (26).

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das positionssensitive Ausgabegerät (26) als fahrzeuginternes Navigationssystem oder als Teil eines fahrzeuginternen Navigationssystems ausgebildet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Verfahren einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte umfasst:
– Messen der lokalen Feldstärke mehrerer Funknetze durch das Fahrzeug (10) an der momentanen Fahrzeugposition;
– Abrufen von Feldstärkeninformationen zu den mehreren Funknetzen, wobei die Feldstärkeninformationen mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bereitgestellt wurden;
– Vergleichen der gemessenen lokalen Feldstärke der mehreren Funknetze mit den abgerufenen Feldstärkeninformationen zu den mehreren Funknetzen;
– Bestimmen der Fahrzeugposition auf Grundlage der Korrelation der gemessenen lokalen Feldstärke der mehreren Funknetze mit den abgerufenen Feldstärkeninformationen zu den mehreren Funknetzen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, mit einem oder beiden der folgenden Schritte:
– Vergleichen der gemessenen lokalen Feldstärke des einen oder der mehreren Funknetze mit gespeicherten Feldstärkeninformationen zu dem einen oder den mehreren Funknetzen;
– Bestimmen der Fahrzeugposition zusätzlich auf Grundlage der Korrelation der gemessenen lokalen Feldstärke des einen oder der mehreren Funknetze mit den gespeicherten Feldstärkeninformationen zu dem einen oder den mehreren Funknetzen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Feldstärkeninformationen zu dem einen oder den mehreren Funknetzen von einem Dienst (40) abgerufen werden.

12. Positionssensitives Ausgabegerät (26) für ein Fahrzeug (10), mit
– einer Anzeigeeinrichtung (28) zur optischen Wiedergabe der geographischen Fahrzeugposition; und
– einer Recheneinheit (30), welche dazu eingerichtet ist, die Fahrzeugposition auf Grundlage einer Korrelation von einer gemessenen lokalen Feldstärke eines oder mehreren Funknetze mit von einem Dienst (40) abgerufenen Feldstärkeninformationen zu dem einen oder den mehreren Funknetzen zu bestimmen.

13. Positionssensitives Ausgabegerät (26) nach Anspruch 12, wobei das positionssensitive Ausgabegerät (26) ein Navigationssystem ist.

14. Fahrzeug (10), mit
– einem Empfangsgerät (32) zum Empfangen eines Funksignals eines Funknetzes,
– einer Messeinrichtung (34) zum Messen einer lokalen Feldstärke des Funknetzes an einer Messposition;
– einer Kommunikationseinrichtung (36) zum Abrufen von Feldstärkeninformationen zu einem oder mehreren Funknetzen und/oder zum Senden von einer oder mehreren gemessenen lokalen Feldstärken des Funknetzes und der dazugehörigen Messpositionen; und
– einem positionssensitiven Ausgabegerät (26);
dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) dazu eingerichtet ist, das Verfahren zum Bereitstellen von Feldstärkeninformationen eines Funknetzes für positionssensitive Ausgabegeräte (26) in einem Fahrzeug (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder das Verfahren zur Positionsbestimmung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11 auszuführen.

15. Kommunikationssystem (42), mit
– einem oder mehreren Fahrzeugen (1016) nach Anspruch 14, und
– einem Dienst (40),
wobei das eine oder die mehreren Fahrzeuge (1016) dazu eingerichtet sind, dem Dienst (40) gemessene lokale Feldstärken und zugehörige Messpositionen zur Verfügung zu stellen und/oder Feldstärkeninformationen zu einem oder mehreren Funknetzen von dem Dienst (40) abzurufen, und
wobei der Dienst (40) dazu eingerichtet ist, aus den mehreren lokalen Feldstärken und den dazugehörigen Messpositionen ein dynamisches Feldstärkenprofil (22) des Funknetzes zu erzeugen und bereitzustellen.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Feldstärkeninformationen eines Funknetzes für positionssensitive Navigationssysteme in einem Fahrzeug, ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs, ein positionssensitives Ausgabegerät für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug und ein Kommunikationssystem.

Moderne Fahrzeuge sind regelmäßig mit einem Navigationssystem ausgestattet, welches den Fahrzeugführer bei der Wahl einer geeigneten Fahrstrecke unterstützt und/oder dem Fahrzeugführer Informationen zu dem geographischen Standort des Fahrzeugs zur Verfügung stellt.

Die Genauigkeit der Positionsbestimmung von satellitengestützten Navigationssystemen verbessert sich üblicherweise mit der Anzahl der georteten Satelliten. Beim Kaltstart eines Navigationssystems nimmt die Ortung einzelner Satelliten jedoch eine gewisse Zeit in Anspruch, in welcher eine Positionsbestimmung nicht oder nur mit großer Ungenauigkeit erfolgen kann.

Um eine Positionsbestimmung eines Fahrzeugs durchzuführen ist es bekannt, Radio-Daten-Signale (RDS) zu verwenden. DE 41 07 116 A1 offenbart ein Verfahren, welches die Radio-Daten-Signale wenigstens dreier ortsfester Sender ausgewertet und die relativen Einfallswinkel ihrer Funksignale bestimmt, um die Standort-Koordinaten des Empfängers über trigonometrische Funktionen zu berechnen.

Ebenfalls ist es bekannt, eine Standortbestimmung durch den Vergleich von Funksignaleigenschaften an einer aktuellen Position mit hinterlegten Funksignaleigenschaften an einer Referenzposition durchzuführen. DE 10 2008 036 681 A1 schlägt im Hinblick auf eine solche Standortbestimmung vor, ein Übereinstimmungsmaß für die Funksignaleigenschaften an der aktuellen Position und die hinterlegten Funksignaleigenschaften an der Referenzposition zu ermitteln.

Die bekannten Lösungen haben jedoch den Nachteil, dass diese nach dem Start eines zugehörigen Systems entweder zu viel Zeit in Anspruch nehmen, um eine Positionsbestimmung mit einer zufriedenstellenden Genauigkeit liefern zu können oder von statischen Datenbanken abhängig sind, deren Daten mit fortschreitender Zeit an Aktualität verlieren und somit nur eine gewisse Zeit eine verlässliche Positionsbestimmung erlauben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, aktuelle Feldstärkeninformationen eines Funknetzes bereitstellen zu können, um diese zur schnellen Positionsbestimmung eines Fahrzeugs nutzen zu können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 7, ein positionssensitives Ausgabegerät gemäß Anspruch 12, ein Fahrzeug gemäß Anspruch 14 beziehungsweise ein Kommunikationssystem gemäß Anspruch 15.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bereitstellen von Feldstärkeninformationen eines Funknetzes für positionssensitive Navigationssysteme in einem Fahrzeug messen mehrere Fahrzeuge die lokale Feldstärke des Funknetzes an mehreren Messpositionen. Die mehreren Fahrzeuge stellen die gemessenen lokalen Feldstärken und die zugehörigen Messpositionen zur Verfügung, wobei aus den mehreren lokalen Feldstärken und den dazugehörigen Messpositionen ein dynamisches Feldstärkenprofil des Funknetzes erzeugt und bereitgestellt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass das erzeugte und bereitgestellte dynamische Feldstärkenprofil des Funknetzes aufgrund der mehreren partizipierenden Fahrzeuge stets eine hohe Aktualität und eine feine Rasterung aufweist. Aufgrund der hohen Aktualität und der feinen Rasterung können positionssensitive Navigationssysteme zuverlässige Informationen auf Grundlage des erzeugten und bereitgestellten Feldstärkenprofils liefern. Somit kann das dynamische Feldstärkenprofil zusätzlich oder alternativ bei der Positionsbestimmung durch ein globales Navigationssatellitensystem (GNSS) zum Einsatz kommen, beispielsweise um bei einem Kaltstart die Genauigkeit der Positionsbestimmung zu verbessern.

Die mehreren Fahrzeuge können die gemessenen lokalen Feldstärken und die dazugehörigen Messpositionen über einen Internet-Gateway, mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder mittels Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation zur Verfügung stellen

Das Funknetz kann beispielsweise ein Broadcast-Radio-Funknetz, ein Mobilfunknetz, ein WLAN (Wireless Local Area Network) Funknetz oder ein Funknetz, in welchem Fahrzeuge und/oder Infrastruktureinrichtungen untereinander Informationen austauschen (Car-to-X Funknetz), sein. Sämtliche Funknetze erlauben das Erzeugen eines dynamischen Feldstärkenprofils und eignen sich somit für die Berücksichtigung in dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Die jeweiligen Fahrzeuge können zusätzlich eine, mehrere oder sämtliche der folgenden Informationen zur Verfügung stellen, wobei diese Informationen auch zum Erzeugen des dynamischen Feldstärkenprofils des Funknetzes verwendet werden: ein zeitliches Messintervall, ein räumliches Messintervall, die Sendestation des empfangenen Funksignals und/oder die Anzahl der verfügbaren Sendestationen an der Messposition.

Das zeitliche und räumliche Messintervall gibt Aufschluss darüber, mit welcher Regelmäßigkeit das jeweilige Fahrzeug Messungen der lokalen Feldstärke eines Funknetzes vornimmt. Die von dem jeweiligen Fahrzeug zur Verfügung gestellten gemessenen lokalen Feldstärken des Funknetzes sowie die dazugehörigen Messpositionen können somit beispielsweise auf Plausibilität geprüft werden. Ferner können die von dem jeweiligen Fahrzeug zur Verfügung gestellten gemessenen lokalen Feldstärken des Funknetzes sowie die dazugehörigen Messpositionen entsprechend ihres zeitlichen und/oder räumlichen Messintervalls klassifiziert werden, sodass diese Daten gegenüber Daten von anderen Fahrzeugen stärker oder schwächer berücksichtigt werden.

Informationen über die Sendestation des empfangenen Funksignals und die Anzahl der verfügbaren Sendestationen an der Messposition erlauben eine verbesserte Integration von Ausbreitungsmodellen, da dem Messwert eine spezifische Sendestation zugeordnet werden kann. Außerdem lässt sich durch diese Informationen auch die Plausibilität der übermittelten Daten überprüfen.

Die jeweiligen Fahrzeuge können außerdem eine, mehrere oder sämtliche der folgenden Informationen zur Verfügung stellen, wobei diese Informationen auch zum Erzeugen des dynamischen Feldstärkenprofils des Funknetzes verwendet werden: die Feldstärkenhistorie, zeitliche Informationen über einen zurückliegenden Empfangsverlust, räumliche Informationen über einen zurückliegenden Empfangsverlust, das Datum der Messung, die Uhrzeit der Messung, das Konfidenzniveau, technische Daten zu der verwendeten Messeinrichtung und/oder technische Daten zu dem Fahrzeug.

Die Feldstärkenhistorie sowie die zeitlichen und räumlichen Informationen über einen zurückliegenden Empfangsverlust können beispielsweise bei der Positionsbestimmung hilfreich sein, sodass durch die geringe oder nicht vorhandene Feldstärke des Funknetzes die in Frage kommenden aktuellen Positionen erheblich eingegrenzt werden können.

Das Datum und die Uhrzeit der Messung erlauben es bei der Erzeugung des dynamischen Feldstärkenprofils die zeitliche Entwicklung der Feldstärken des Funknetzes zu berücksichtigen. Hierdurch können temporäre und/oder wiederkehrende Feldstärkenschwankungen des Funknetzes zuverlässig erkannt und entsprechend in das dynamische Feldstärkenprofil eingebunden werden.

Das Konfidenzniveau gibt Auskunft über die Zuverlässigkeit der übermittelten Messdaten. Beispielsweise können Messdaten eines Fahrzeugs bei der Erzeugung des dynamischen Feldstärkenprofils keine Berücksichtigung finden, wenn dessen Konfidenzniveau einen ausgewählten Konfidenzniveaugrenzwert unterschreitet. Bei der Festlegung eines solchen Konfidenzniveaugrenzwerts sind die Auswirkungen eines möglicherweise ungenauen oder fehlerhaften Messwerts bei der Erzeugung des dynamischen Feldstärkenprofils zu berücksichtigen und gegenüber einer möglichen Verbesserung des dynamischen Feldstärkenprofils abzuwägen.

Die technischen Daten zu der verwendeten Messeinrichtung und die technischen Daten zu dem Fahrzeug lassen beispielsweise auf die verwendete Messtechnologie schließen, woraus die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der gemessenen Daten ableitbar ist. So können beispielsweise Messwerte, welche mit einer modernen und als zuverlässig bekannten Messtechnologie aufgezeichnet wurden, bei der Erzeugung des dynamischen Feldstärkenprofils stärker berücksichtigt werden, als Messwerte, welche mit einer überholten und als ungenau bekannten Messtechnologie aufgezeichnet wurden.

Zum Erzeugen des dynamischen Feldstärkenprofils können Wellenausbreitungsmodelle verwendet werden. Durch die Verwendung von Wellenausbereitungsmodellen kann das dynamische Feldstärkenprofil weiter verbessert werden. Die einzelnen zu Verfügung stehenden gemessenen lokalen Feldstärken und die dazugehörigen Messpositionen erlauben somit die Erzeugung einer dynamischen Feldstärkenkarte, welche Feldstärkeninformationen eines Funknetzes für ein örtliches Gebiet umfassen. Dabei kann die Streuung, also die Wechselwirkung einer Welle mit einem Hindernis, die Intensität der Welle und/oder die Reflexion und Transmission an einer Grenzfläche berücksichtigt werden. Außerdem kann durch einen Abgleich der mehreren lokalen Feldstärken und der dazugehörigen Messpositionen mit Topologiemodellen eine weitere Verbesserung des dynamischen Feldstärkenprofils erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich können zum Erzeugen des dynamischen Feldstärkenprofils Daten aus zur Verfügung stehenden Datenbanken verwendet werden. Dies können beispielsweise Datenbanken über die Position von Sendestationen oder Datenbanken über Positionen von Gebäuden, welche eine Beeinträchtigung der lokalen Feldstärke des Funknetzes erwarten lassen, wie beispielsweise Tunnel oder Parkhäuser, sein. Die gemessenen lokalen Feldstärken und die dazugehörigen Messpositionen verschiedener Fahrzeuge können außerdem interpoliert werden. Außerdem können die von den mehreren Fahrzeugen zur Verfügung gestellten Daten statistisch ausgewertet werden, um das dynamische Feldstärkenprofil zu verbessern.

Die mehreren Fahrzeuge können die gemessenen lokalen Feldstärken und die zugehörigen Messpositionen einem Dienst zur Verfügung stellen. Alternativ oder zusätzlich kann derselbe oder ein anderer Dienst aus den mehreren lokalen Feldstärken und den dazugehörigen Messpositionen das dynamische Feldstärkenprofil des Funknetzes erzeugen und bereitstellen. Der Dienst kann dabei einen Cloud-Speicher verwenden, wobei die gemessenen lokalen Feldstärken und die dazugehörigen Messpositionen in einer Datenbank des Cloud-Speichers gespeichert und durch eine entsprechende zentrale Auswerteeinheit, welche Zugriff auf die Datenbank des Cloud-Speichers hat, ausgewertet werden. Der Dienst erzeugt somit das dynamische Feldstärkenprofil durch eine Aggregation der zur Verfügung gestellten gemessenen Feldstärken und der dazugehörigen Messpositionen. Das dynamische Feldstärkenprofil kann beispielsweise auch von dem Cloud-Speicher heruntergeladen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bereitstellen von Feldstärkeninformationen kann ferner Anwendung finden, um anderen positionssensitiven Ausgabegeräten in einem Fahrzeug, wie beispielsweise Entertainmentsystemen, ein dynamisches Feldstärkenprofil zur Verfügung zu stellen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs wird die lokale Feldstärke eines Funknetzes durch das Fahrzeug an der momentanen Fahrzeugposition gemessen und Feldstärkeninformationen zu dem einen Funknetz abgerufen, wobei die Feldstärkeninformationen mit einem der vorstehend beschriebenen Verfahren bereitgestellt wurden. Nach dem Abruf der Feldstärkeninformationen wird die gemessene lokale Feldstärke des einen Funknetzes mit den abgerufenen Feldstärkeninformationen zu dem einen Funknetz verglichen, damit die Fahrzeugposition auf Grundlage der Korrelation der gemessenen lokalen Feldstärke des einen Funknetzes mit den abgerufenen Feldstärkeninformationen zu dem einen Funknetz bestimmt werden kann. Nach der Bestimmung der Fahrzeugposition wird diese durch ein positionssensitives Ausgabegerät wiedergegeben.

Das positionssensitive Ausgabegerät kann als fahrzeuginternes Navigationssystem oder als Teil eines fahrzeuginternen Navigationssystems ausgebildet sein. Das Navigationssystem umfasst vorzugsweise eine Anzeigeeinheit, beispielsweise einen LCD-, TFT- oder LED-Display, über welche der Fahrzeugführer die bestimmte Fahrzeugposition optisch wahrnehmen kann. Das Navigationssystem kann ferner einen internen Speicher umfassen, auf welchem Straßenkartenmaterial gespeichert ist, sodass dem Fahrzeugführer die bestimmte Fahrzeugposition in Bezug auf ein Straßennetz angezeigt werden kann.

Das Fahrzeug kann nicht nur die lokale Feldstärke eines Funknetzes, sondern auch die lokale Feldstärke von mehreren Funknetzen an der momentanen Fahrzeugposition ermitteln. Außerdem kann das Fahrzeug auch Feldstärkeninformationen zu den mehreren Funknetzen abrufen, wobei die Feldstärkeninformationen zu den mehreren Funknetzen mit einem vorstehend beschriebenen Verfahren bereitgestellt wurden. Nach dem Abruf der Feldstärkeninformationen der mehreren Funknetze kann die gemessene lokale Feldstärke der mehreren Funknetze mit den abgerufenen Feldstärkeninformationen zu den mehreren Funknetzen verglichen werden, um die Fahrzeugposition auf Grundlage der Korrelation der gemessenen lokalen Feldstärke der mehreren Funknetze mit den abgerufenen Feldstärkeninformationen zu den mehreren Funknetzen zu bestimmen. Die Bestimmung der Fahrzeugposition auf Grundlage der lokalen Feldstärke von mehreren Funknetzen führt zu einer schnelleren und genaueren Standortbestimmung.

Die gemessene lokale Feldstärke des einen oder der mehreren Funknetze können mit gespeicherten Feldstärkeninformationen zu dem einen oder den mehreren Funknetzen verglichen werden, sodass die Fahrzeugposition zusätzlich auf Grundlage der Korrelation der gemessenen lokalen Feldstärke des einen oder der mehreren Funknetze mit den gespeicherten Feldstärkeninformationen zu dem einen oder den mehreren Funknetzen bestimmt werden kann. Die Berücksichtigung von gespeicherten Feldstärkeninformationen, beispielsweise aus Datenbanken, führt zu einer weiteren Verbesserung der Genauigkeit der Positionsbestimmung. Ferner können die gespeicherten Feldstärkeninformationen zu dem einen oder den mehreren Funknetzen auch zur Überprüfung der Plausibilität der abgerufenen Feldstärkeninformationen zu dem einen oder den mehreren Funknetzen Verwendung finden.

Die Feldstärkeninformationen zu dem einen oder den mehreren Funknetzen können von einem Dienst abgerufen werden. Der Dienst kann beispielsweise über einen Cloud-Speicher verfügen, auf welchem die Feldstärkeninformationen zu dem einen oder den mehreren Funknetzen in Form von einer oder mehreren dynamischen Feldstärkenprofilen gespeichert ist. Das Fahrzeug kann das eine oder die mehreren dynamischen Feldstärkenprofile entweder von dem Dienst anfordern oder das eine oder die mehreren dynamischen Feldstärkenprofile selbsttätig von dem Cloud-Speicher herunterladen.

Das erfindungsgemäße positionssensitive Ausgabegerät für ein Fahrzeug umfasst eine Anzeigeeinrichtung zur optischen Wiedergabe der geographischen Fahrzeugposition und eine Recheneinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Fahrzeugposition auf Grundlage einer Korrelation von einer gemessenen lokalen Feldstärke eines oder mehrerer Funknetze mit von einem Dienst abgerufenen Feldstärkeninformationen zu dem einen oder den mehreren Funknetzen zu bestimmen. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das positionssensitive Ausgabegerät als Navigationssystem ausgebildet.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst ein Empfangsgerät zum Empfangen eines Funksignals eines Funknetzes, eine Messeinrichtung zum Messen einer lokalen Feldstärke des Funknetzes an einer Messposition, eine Kommunikationseinrichtung zum Abrufen von Feldstärkeninformationen zu einem oder mehreren Funknetzen und/oder zum Senden von einer oder mehreren gemessenen lokalen Feldstärken des Funknetzes und der dazugehörigen Messpositionen, und ein positionssensitives Ausgabegerät. Das Fahrzeug ist dazu eingerichtet, das Verfahren zum Bereitstellen von Feldstärkeninformationen eines Funknetzes für positionssensitive Ausgabegeräte in einem Fahrzeug gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und/oder das Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Das Empfangsgerät und/oder die Messeinrichtung können als Radioeinheit oder als Teil einer Radioeinheit ausgebildet sein. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben.

Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem umfasst ein oder mehrere erfindungsgemäße Fahrzeuge und einen Dienst. Das eine oder die mehreren Fahrzeuge sind dazu eingerichtet, dem Dienst gemessene lokale Feldstärken und dazugehörige Messpositionen zur Verfügung stellen und/oder Feldstärkeninformationen zu einen oder mehreren Funknetzen von dem Dienst abzurufen. Der Dienst ist dazu eingerichtet, aus den mehreren lokalen Feldstärken und den dazugehörigen Messpositionen ein dynamisches Feldstärkenprofil des einen oder der mehreren Funknetze zu erzeugen und bereitzustellen. Der Dienst erzeugt somit das dynamische Feldstärkenprofil durch eine Aggregation der zur Verfügung gestellten gemessenen Feldstärken und der dazugehörigen Messpositionen. Der Dienst kann ein dynamischer Kartendienst sein und/oder einen Cloud-Speicher verwenden, wobei die gemessenen lokalen Feldstärken und die dazugehörigen Messpositionen in einer Datenbank des Cloud-Speichers gespeichert und durch eine entsprechende zentrale Auswerteeinheit, welche Zugriff auf die Datenbank des Cloud-Speichers hat, ausgewertet werden. Das dynamische Feldstärkenprofil kann beispielsweise von dem Cloud-Speicher heruntergeladen werden. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 mehrere erfindungsgemäße Fahrzeuge bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bereitstellen von Feldstärkeninformationen eines Funknetzes;

2 mehrere erfindungsgemäße Fahrzeuge bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bereitstellen von Feldstärkeninformationen eines Funknetzes; und

3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.

1 und 2 zeigen mehrere erfindungsgemäße Fahrzeuge 1016 bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bereitstellen von Feldstärkeninformationen eines Funknetzes. Sämtliche Fahrzeuge 1016 messen die lokale Feldstärke des Funknetzes an ihren jeweiligen Positionen und stellen die gemessenen lokalen Feldstärken und die dazugehörigen Messpositionen einem Cloud-Speicher 44 eines Dienstes 40 zur Verfügung. Der Dienst 40 erzeugt aus den mehreren lokalen Feldstärken und den dazugehörigen Messpositionen ein dynamisches Feldstärkenprofil 22 des Funknetzes und stellt dieses dynamische Feldstärkenprofil den Fahrzeugen 1016 zum Abruf bereit.

Wie an den Wellenausbreitungsmodellen 20 gezeigt, befindet sich das Fahrzeug 10 in dem Empfangsgebiet des Senders S1. Das Fahrzeug 12 befindet sich in dem Empfangsgebiet der Sender S1 und S2. Das Fahrzeug 14 befindet sich in dem Empfangsgebiet des Senders S3. Das Fahrzeug 16 befindet sich in dem Empfangsgebiet des Senders S4. Sämtlich Fahrzeuge 1016 bewegen sich entlang der Fahrstrecke 18, wobei das Fahrzeug 10 sich zwischen den Wegpunkten A und B befindet, das Fahrzeug 12 sich zwischen den Wegpunkten B und C befindet, das Fahrzeug 14 sich zwischen den Wegpunkten C und D befindet und das Fahrzeug 16 sich zwischen den Wegpunkten D und E befindet.

Die Fahrzeuge 1016 stellen dem Dienst 40 neben der gemessenen lokalen Feldstärke ebenfalls das zeitliche Messintervall, in welchem regelmäßig Messungen der lokalen Feldstärke vorgenommen werden, die Anzahl der verfügbaren Sendestationen an der Messposition sowie das Datum und die Uhrzeit der Messung zur Verfügung. Der Dienst 40 verwendet diese Informationen zum Erzeugen des dynamischen Feldstärkenprofils. Der Dienst 40 verwendet zum Erzeugen des dynamischen Feldstärkenprofils 22 Wellenausbreitungsmodelle 20 und Daten aus zur Verfügung stehenden Datenbanken.

Das Fahrzeug 10 führt außerdem das erfindungsgemäße Verfahren zur Positionsbestimmung aus. Dazu misst das Fahrzeug 10 die lokale Feldstärke des Funknetzes an der momentanen Fahrzeugposition und ruft Feldstärkeninformationen zu dem Funknetz bei einem Dienst 40 ab. Der Fahrzeug 10 verfügt hierzu über eine Kommunikationseinrichtung, mittels welcher eine Internetverbindung aufgebaut werden kann. Der Dienst 40 verfügt über einen Cloud-Speicher 44, von welchem die Feldstärkeninformationen zu dem Funknetz in Form eines dynamischen Feldstärkenprofils beziehungsweise einer dynamischen Feldstärkenkarte über das Internet heruntergeladen werden können.

Zur Positionsbestimmung vergleicht das Fahrzeug 10 die gemessene lokale Feldstärke des Funknetzes mit den abgerufenen Feldstärkeninformationen zu dem Funknetz und bestimmt daraufhin auf Grundlage der Korrelation der gemessenen lokalen Feldstärke des Funknetzes mit den abgerufenen Feldstärkeninformationen zu dem Funknetz die Fahrzeugposition. Die Fahrzeugposition wird dem Fahrzeugführer über ein positionssensitives Ausgabegerät, welches als fahrzeuginternes Navigationssystem ausgebildet ist, auf einer Anzeigeeinrichtung optisch dargestellt.

Hierbei kann beispielsweise auch ein aus dem dynamischen Feldstärkenprofil 22 hervorgehender Bereich 24 mit einer lokalen Beeinträchtigung der Feldstärke des Funknetzes bei der Positionsbestimmung Berücksichtigung finden. Bei der Messung einer geringen oder nicht vorhandenen Feldstärke des Funknetzes durch das Fahrzeug 10 können die in Frage kommenden aktuellen Positionen erheblich eingegrenzt werden, sodass erkannt werden kann, wenn sich das Fahrzeug 10 in dem Bereich 24 befindet.

Das Fahrzeug 10 ist dazu eingerichtet, die Positionsbestimmung auch unter Berücksichtigung der lokalen Feldstärke mehrerer Funknetze durchführen zu können. Die Bestimmung der Fahrzeugposition auf Grundlage der lokalen Feldstärke von mehreren Funknetzen führt zu einer schnelleren und genaueren Standortbestimmung. Hierzu misst das Fahrzeug 10 die lokale Feldstärke mehrerer Funknetze an der momentanen Fahrzeugposition und ruft Feldstärkeninformationen zu den Funknetzen von einem Dienst 40 ab. Daraufhin vergleicht das Fahrzeug 10 die gemessene lokale Feldstärke der Funknetze mit den abgerufenen Feldstärkeninformationen zu den Funknetzen und bestimmt auf Grundlage der Korrelation der gemessenen lokalen Feldstärke der Funknetze mit den abgerufenen Feldstärkeninformationen zu den Funknetzen die Fahrzeugposition.

Zur Verbesserung der Genauigkeit und zur Beschleunigung der Positionsbestimmung vergleicht das Fahrzeug 10 die gemessene lokale Feldstärke der Funknetze mit gespeicherten Feldstärkeninformationen zu den Funknetzen und bestimmt die Fahrzeugposition zusätzlich auf Grundlage der Korrelation der gemessenen lokalen Feldstärke der Funknetze mit den gespeicherten Feldstärkeninformationen zu den Funknetzen.

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem 42. Das Kommunikationssystem 42 umfasst ein Fahrzeug 10 und einen Dienst 40.

Das Fahrzeug 10 umfasst ein Empfangsgerät 32 zum Empfangen eines Funksignals eines Funknetzes, wobei das Funksignal von einem Sender S1 ausgesendet wird. Das Fahrzeug 10 umfasst ferner eine Messeinrichtung 34 zum Messen der lokalen Feldstärke des Funknetzes an einer Messposition und eine Kommunikationseinrichtung 36. Die Kommunikationseinrichtung 36 ist dazu eingerichtet, Feldstärkeninformationen zu einem oder mehreren Funknetzen von einem Cloud-Speicher 44 des Dienstes 40 abzurufen. Darüber hinaus ist die Kommunikationseinrichtung 36 dazu eingerichtet, ein oder mehrere gemessene lokale Feldstärken eines Funknetzes und die dazugehörigen Messpositionen an den Dienst 40 zu versenden.

Das Fahrzeug 10 weist außerdem ein positionssensitives Ausgabegerät 26 auf, welches als positionssensitives Navigationssystem ausgebildet ist. Das positionssensitive Ausgabegerät 26 weist eine Anzeigeeinrichtung 28 zur optischen Wiedergabe der geographischen Fahrzeugposition auf. Die Anzeigeeinrichtung 28 ist als LCD-Display ausgeführt. Das positionssensitive Ausgabegerät 26 weist ferner eine Recheneinheit 30 auf. Die Recheneinheit 30 ist signalleitend mit der Anzeigeeinrichtung 28 verbunden und hat Zugriff auf Straßenkartenmaterial, sodass dem Fahrzeugführer die Fahrzeugposition in Bezug auf ein Straßennetz angezeigt werden kann.

Das positionssensitive Ausgabegerät 26, das Empfangsgerät 32, die Messeinrichtung 34 und die Kommunikationseinrichtung 36 sind signalleitend mit einer Recheneinheit 38 verbunden. Die Recheneinheit 38 ist dazu eingerichtet, das positionssensitive Ausgabegerät 26, das Empfangsgerät 32, die Messeinrichtung 34 und die Kommunikationseinrichtung 36 zu steuern.

Das Fahrzeug 10 ist dazu eingerichtet, das Verfahren zum Bereitstellen von Feldstärkeninformationen eines Funknetzes für positionssensitive Ausgabegeräte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und das Verfahren zur Positionsbestimmung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11 auszuführen.

Die Erfindung ermöglicht es somit ein dynamisches Feldstärkenprofil zu erzeugen, welches von Fahrzeugen zur schnellen und genauen Positionsbestimmung genutzt werden kann, bevor eine ausreichende Anzahl von Satelliten durch ein fahrzeuginternes Satellitennavigationssystem geortet wurde, welche eine zufriedenstellende Positionsbestimmung erlauben würde.

Bezugszeichenliste

10–16
Fahrzeuge
18
Fahrstrecke
20
Wellenausbreitungsmodelle
22
dynamisches Feldstärkenprofil
24
Bereich mit einer lokalen Beeinträchtigung der Feldstärke des Funknetzes
26
positionssensitives Ausgabegerät
28
Anzeigeeinrichtung
30
Recheneinheit
32
Empfangsgerät
34
Messeinrichtung
36
Kommunikationseinrichtung
38
Recheneinheit
40
Dienst
42
Kommunikationssystem
44
Cloud-Speicher
S1–S4
Sendestationen
A, B, C, D, E
Wegpunkte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 4107116 A1 [0004]
  • DE 102008036681 A1 [0005]