Title:
Verfahren und System zur Lokalisierung eines Fahrzeugs
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Es werden ein Verfahren und ein zugehöriges System (1) zur Fahrzeuglokalisierung beschrieben. Das System (1) weist eine erste Sensoreinheit (3) zum Bestimmen einer Relativbewegung (6) des Fahrzeugs (2) in Bezug auf zumindest ein Merkmal (8) in der Fahrzeugumgebung (7) und eine zweite Sensoreinheit (4) zum Erfassen von Radardaten der Fahrzeugumgebung (7) auf. Das System hat ferner einen Speicher (15, 27) zum Speichern einer digitalen Karte (28), eine Lokalisierungseinheit (30), die dazu eingerichtet ist, das Fahrzeug (2) zum Ermitteln einer vorläufigen Positionsangabe (31) anhand der durch die erste Sensoreinheit (3) bestimmten Relativbewegung (6) in der digitalen Karte (28) zu lokalisieren, und eine Positionsbestimmungseinheit (32), die dazu eingerichtet ist, unter Berücksichtigung der vorläufigen Positionsangabe (31) die durch die zweite Sensoreinheit (4) erfassten Radardaten mit der digitalen Karte (28) zu vergleichen und basierend auf dem Vergleich eine Position (34) des Fahrzeugs (2) zu bestimmen. embedded image





Inventors:
Rasp, Philipp (72827, Wannweil, DE)
Pink, Oliver (71254, Ditzingen, DE)
Hasberg, Carsten (74360, Ilsfeld, DE)
Hiendriana, Danny (71636, Ludwigsburg, DE)
Schroeder, Christoph, Calif. (Sunnyvale, US)
Application Number:
DE102016224329A
Publication Date:
06/07/2018
Filing Date:
12/07/2016
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
G01C21/30; G01S13/94
Claims:
Verfahren zur Lokalisierung eines Fahrzeugs (2), mit den Schritten:
Erhalten (S1) von Radarmesswerten bezüglich der Fahrzeugumgebung (7),
Messen (S3) einer Relativbewegung (6) des Fahrzeugs (2) in Bezug auf zumindest ein in der Fahrzeugumgebung (7) vorhandenes Merkmal (8),
Lokalisieren (S4) des Fahrzeugs (2) in einer digitalen Karte (28) anhand der gemessenen Relativbewegung (6), zum Ermitteln einer vorläufigen Positionsangabe (31),
Vergleichen (S6) der erhaltenen Radarmesswerte mit der digitalen Karte (28) unter Berücksichtigung der vorläufigen Positionsangabe (31), und
basierend auf dem Vergleich, Bestimmen (S7) einer Position des Fahrzeugs (2).

Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Radarmesswerte durch fahrzeugeigene Radarsensoren (33) und/oder durch fahrzeugexterne, insbesondere in der Fahrzeugumgebung (7) angeordnete, Radarsensoren erhalten werden.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die digitale Karte (28) auf Kartendaten in einer Datenbank, insbesondere Radardaten, basiert.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die digitale Karte (28) anhand der erhaltenen Radarmesswerte insbesondere während des Vergleichens der erhaltenen Radarmesswerte mit der digitalen Karte (28) aktualisiert wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Relativbewegung (6) mittels einer oder mehrerer Inertialsensoren (20) und/oder durch ein visuelles Odometriesystem (21), das eine oder mehrere Kameras aufweist, gemessen wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die digitale Karte (28) basierend auf Messdaten, die bei dem Messen der Relativbewegung (6) erhalten werden, aktualisiert wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die digitale Karte (28) ein Umgebungsmodell bezüglich der aktuellen Fahrzeugumgebung (7) aufweist und durch ein zentrales Serversystem (16) verwaltet wird, das mit dem Fahrzeug (2) in Kommunikationsverbindung (24) steht, wobei das Umgebungsmodell zur Beschreibung der Merkmale (8) der Fahrzeugumgebung (7) dient.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Messen der Relativbewegung (6) ein probalistisches Sensormodell und/oder ein probalistisches Umgebungsmodell verwendet wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lokalisieren unter Verwendung eines probalistischen Lokalisierungsverfahrens durchgeführt wird.

System (1) zur Lokalisierung eines Fahrzeugs (2), aufweisend:
eine erste Sensoreinheit (3) zum Bestimmen einer Relativbewegung (6) des Fahrzeugs (2) in Bezug auf zumindest ein Merkmal (8) in der Fahrzeugumgebung (7),
eine zweite Sensoreinheit (4) zum Erfassen von Radardaten der Fahrzeugumgebung (7),
einen Speicher (15, 27) zum Speichern einer digitalen Karte (28),
eine Lokalisierungseinheit (30), die dazu eingerichtet ist, das Fahrzeug (2) zum Ermitteln einer vorläufigen Positionsangabe (31) anhand der durch die erste Sensoreinheit (3) bestimmten Relativbewegung (6) in der digitalen Karte (28) zu lokalisieren, und
eine Positionsbestimmungseinheit (32), die dazu eingerichtet ist, unter Berücksichtigung der vorläufigen Positionsangabe (31) die durch die zweite Sensoreinheit (4) erfassten Radardaten mit der digitalen Karte (28) zu vergleichen und basierend auf dem Vergleich eine Position (34) des Fahrzeugs (2) zu bestimmen.

System (1) nach Anspruch 10, wobei die erste Sensoreinheit (3) ein Umfelderfassungssystem, insbesondere ein Inertialsensorsystem (20), ein visuelles Odometriesystem (21), ein Ultraschallsensorsystem (22), und/oder ein Lidarsystem aufweist und wobei die zweite Sensoreinheit (4) einen oder mehrere fahrzeugeigene oder fahrzeugexterne Radarsensoren (33) aufweist.

System (1) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Speicher (15) in einem zentralen Serversystem (16) angeordnet ist, mit dem das Fahrzeug (2) in Kommunikationsverbindung (24) steht, so dass die digitale Karte (28) zumindest teilweise an das Fahrzeug (2) übertragen werden kann.

System (1) nach Anspruch 12, wobei die Lokalisierungseinheit (30) und die Positionsbestimmungseinheit (32) in einer Steuerungseinheit (18) angeordnet sind, wobei die Steuerungseinheit (18) ein zentrales Steuergerät des Fahrzeugs (2) und/oder das zentrale Serversystem (16) aufweist.

Fahrzeug (2), insbesondere autonom fahrendes Fahrzeug (2), das ein zentrales Steuergerät (18) aufweist, das mit einem System (1) zur Fahrzeuglokalisierung nach einem der Ansprüche 10 bis 13 versehen ist und so eingerichtet ist, dass zur Lokalisierung des Fahrzeugs (2) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angewandt werden kann.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Lokalisierung eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein System zur Lokalisierung eines Fahrzeugs unter Verwendung von Radar.

Stand der Technik

Fahrerassistenzsysteme sind bekannt und werden zunehmend zur Steuerung von Fahrzeugen verwendet. Ferner wird es in Zukunft eine Vielzahl von hochautomatisierten bzw. vollautomatisierten Fahrerassistenzfunktionen geben, bei denen das Fahrzeug automatisch ohne dauerhafte Überwachung durch den Fahrer gesteuert wird. Wichtig vor allem für hochautomatisiertes und vollautomatisiertes Fahren ist dabei die Fähigkeit des Fahrzeugs bzw. die Fähigkeit der entsprechenden Funktion, jederzeit eine genaue und aktuelle Lokalisierung des Fahrzeugs vornehmen zu können. Das heißt, es besteht die Anforderung, zu jeder Zeit genaue Informationen darüber haben, wo sich das Fahrzeug momentan befindet.

In der Druckschrift US2013103298 wird ein Verfahren für eine radarbasierte Lokalisierung beschrieben, bei dem eine grobe, auf GPS basierte Lokalisierung verfeinert wird, indem ein Vergleich zwischen Daten von einem Radar und aufgezeichneten Daten aus einer georeferenzierten Datenbank durchgeführt wird.

Jedoch können GPS-Positionsinformationen fehlerhaft sein, beispielsweise wegen einer Mehrwegausbreitung der GPS-Signale oder aufgrund des Auftretens von GPS-Jamming oder GPS-Spoofing, also dem Einsatz von Störsendern.

Es besteht somit im Stand der Technik das Bedürfnis, ein System und ein Verfahren zur Lokalisierung eines Fahrzeugs zu schaffen, bei denen eine genaue Positionsbestimmung möglichst frei von externen Störeinflüssen ermöglicht wird.

Offenbarung der Erfindung

Es werden ein System und ein Verfahren zur Lokalisierung eines Fahrzeugs und ein entsprechend ausgestattetes Fahrzeug nach den unabhängigen Patentansprüchen bereitgestellt.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Lokalisierung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Dabei werden Radarmesswerte bezüglich der aktuellen Fahrzeugumgebung erhalten, und es wird eine Relativbewegung des Fahrzeugs in Bezug auf zumindest eines in der Fahrzeugumgebung vorhandenen Merkmals gemessen. Ferner wird das Fahrzeug in einer digitalen Karte anhand der gemessenen Relativbewegung lokalisiert, um auf diese Weise eine vorläufige Positionsangabe zur Positionsbestimmung des Fahrzeugs zu ermitteln. Ferner werden die erhaltenen Radarmesswerte mit der digitalen Karte verglichen, wobei dies unter Berücksichtigung der ermittelten vorläufigen Positionsangabe geschieht. Schließlich wird, basierend auf dem Vergleich, eine Position des Fahrzeugs bestimmt.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeuglokalisierungssystem bereitgestellt, das eine erste Sensoreinheit und eine zweite Sensoreinheit aufweist. Die erste Sensoreinheit dient zum Bestimmen einer Relativbewegung des Fahrzeugs in Bezug auf zumindest ein Merkmal in der Fahrzeugumgebung, und die zweite Sensoreinheit dient zum Erfassen von Radardaten der Fahrzeugumgebung. Das System weist ferner einen Speicher zum Speichern einer digitalen Karte, eine Lokalisierungseinheit, und eine Positionsbestimmungseinheit auf. Die Lokalisierungseinheit ist dazu eingerichtet, das Fahrzeug zum Ermitteln einer vorläufigen Positionsangabe anhand der durch die erste Sensoreinheit bestimmten Relativbewegung in der digitalen Karte zu lokalisieren, und die Positionsbestimmungseinheit ist dazu eingerichtet, unter Berücksichtigung der vorläufigen Positionsangabe die durch die zweite Sensoreinheit erfassten Radardaten mit der digitalen Karte zu vergleichen und basierend auf dem Vergleich eine Position des Fahrzeugs zu bestimmen.

Nach noch einem anderen Aspekt wird ein Fahrzeug, insbesondere ein autonom fahrendes Fahrzeug, bereitgestellt. Ein zentrales Steuergerät des Fahrzeugs weist das erfindungsgemäße System zur Fahrzeuglokalisierung auf und ist so eingerichtet, dass zur Lokalisierung des Fahrzeugs das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden kann.

Durch die Aspekte der Erfindung wird eine robuste und hochgenaue Lokalisierung bzw. Selbstlokalisierung ermöglicht. Insbesondere kann eine Lokalisierung ohne Verwendung von GPS und/oder ohne die Auswirkungen von den im Rahmen einer GPS-Lokalisierung denkbaren Störeinflüssen erfolgen. Somit kann eine Unabhängigkeit bezüglich GPS-Störungen erreicht werden. Daher kann sowohl die globale Position eines Fahrzeugs als auch eine exakte Lokalisierung in Bezug auf die direkte Umgebung des Fahrzeugs auf sichere Weise ermittelt werden, was beispielsweise für den Einsatz von autonomen Fahrfunktionen oder für Fahrerassistenzsysteme vorteilhaft angewandt werden kann. Dadurch kann die Robustheit der hochgenauen Fahrzeuglokalisierung gegenüber dem Stand der Technik gesteigert werden. Dies wird insbesondere durch das Zusammenwirken einer Radarmessung einerseits und einer Messung einer Relativbewegung des Fahrzeugs andererseits ermöglicht.

Nach beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden die Radarmesswerte durch fahrzeugeigene Radarsensoren erhalten. Alternativ oder zusätzlich können die Radarmesswerte durch fahrzeugexterne Radarsensoren, die in der direkten Umgebung des Fahrzeugs angeordnet sind oder in einem anderen Fahrzeug installiert sind, erhalten werden.

Dadurch kann grundsätzlich ein sehr genaues Abbild der Fahrzeugumgebung gemessen werden, was insbesondere durch die mittlerweile erreichte hohe Genauigkeit von Radar ermöglicht wird. Die Genauigkeit kann dabei durch den Einsatz von mehreren Radarsensoren am Fahrzeug oder in der Umgebung weiterhin optimiert werden.

Nach bevorzugten Ausführungsformen steht das Fahrzeug durch eine Fahrzeug-zu-X Kommunikation mit externen Sensoren, insbesondere Radarsensoren, in Verbindung.

Ferner können bereits durchgeführte und in einem Speicher abgelegte Messungen in Form einer lokalen Radarkarte zur Verfügung gestellt werden. Ein Erhalten der Radarmesswerte zum Teil aus einer lokalen Radarkarte eignet sich verfahrensgemäß besonders in Hinblick auf unbewegliche Objekte der Fahrzeugumgebung. Ferner kann die lokale Radarkarte durch aktuelle Radarmessungen ergänzt oder korrigiert bzw. aktualisiert werden. Die lokale Radarkarte kann dabei auf einem zentralen Serversystem, dass entfernt zum Fahrzeug angeordnet ist, in dem Fahrzeug, oder in einem straßenseitigen Objekt der Fahrzeugumgebung gespeichert sein.

Die digitale Karte, die zum Lokalisieren des Fahrzeugs anhand der gemessenen Relativbewegung verwendet wird, kann in einer Datenbank gespeichert sein, die insbesondere Radardaten aufweisen kann.

Bevorzugt ist die digitale Karte eine hochgenaue Radarkarte, die insbesondere die lokale Radarkarte der Fahrzeugumgebung aufweist.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die digitale Karte im Zuge des Vergleichens, bei dem die Radarmesswerte mit der vorhandenen digitalen Karte verglichen werden, aktualisiert. Die in der Datenbank gespeicherten Daten sind jedoch nicht auf Radarmesswerte beschränkt, sondern können auch anderen geeigneten Ursprungs sein.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann durch die Datenbank auch ein Cloudzugriff ermöglicht werden.

Die Relativbewegung kann insbesondere mittels einer oder mehrerer Inertialsensoren gemessen werden. Ferner kann auch ein visuelles Odometriesystem verwendet werden. Dabei kann das Odometriesystem eine oder mehrere Kameras aufweisen, die bevorzugt am zu lokalisierenden Fahrzeug selbst angeordnet sind. Jedoch ist auch denkbar, das alternativ oder zusätzlich ein Ultraschallsensorsystem, ein Lidarsystem, oder eine andere Art von geeignetem Sensorsystem verwendet wird.

Dadurch, dass das Fahrzeug in der digitalen Karte anhand der gemessenen Relativbewegung lokalisiert wird bzw. sich selbst lokalisiert, so dass eine vorläufige Positionsangabe ermittelt wird, kann zunächst eine grobe und/oder globale Fahrzeugposition ermittelt werden, die daraufhin anhand des Vergleichens und Betrachtens der aktuellen Radardaten verfeinert werden kann.

Nach einer Ausführungsform kann die digitale Karte basierend auf die Messdaten, die bei dem Messen der Relativbewegung erhalten werden, aktualisiert werden.

Ferner kann die digitale Karte bevorzugt ein Umgebungsmodell bezüglich der aktuellen Fahrzeugumgebung aufweisen.

Die digitale Karte kann durch ein zentrales Serversystem verwaltet werden, das mit dem Fahrzeug in Kommunikationsverbindung steht, so dass die digitale Karte zumindest teilweise an das Fahrzeug übertragen werden kann. Dabei kann das Umgebungsmodell zur Beschreibung der Merkmale der Fahrzeugumgebung dienen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zum Messen der Relativbewegung ein probalistisches Sensormodell verwendet, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.

Auf ähnliche Weise kann für die digitale Karte ein probalistisches Umgebungsmodell verwendet werden.

Ferner kann nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Lokalisieren unter Verwendung eines probalistischen Lokalisierungsverfahrens durchgeführt werden.

Die digitale Karte kann Datensätzen entsprechen, die ein Netz aus Merkmalen beschreiben. Dabei sind die zur Fahrzeuglokalisierung verwendeten Merkmale nicht auf irgendeine Art beschränkt. Vielmehr kann jedes zur Detektion einer Relativbewegung geeignete Merkmal bzw. Objekt der Umgebung betrachtet werden. Ferner können bevorzugt durch den Menschen erstellte oder beeinflusste Objekte der Fahrzeugumgebung betrachtet werden. Dabei kann die Beschreibung der zu messenden Merkmale, als ein Beispiel, insbesondere auf einem Modell beruhen, für das eine bayessche Statistik angewandt wird, so dass eine sogenannte „Manhattenszenerie“ modelliert werden kann. Ferner kann die Messung der Relativbewegung unter Zuhilfenahme eines Filters, wie beispielsweise eines Kalmanfilters, ausgewertet werden.

Nach den Aspekten der Erfindung kann somit vorteilhaft ein zweistufig arbeitendes Lokalisierungssystem verwirklicht werden. So kann eine erste Phase als eine Initialisierungsphase betrachtet werden, bei der basierend auf die Messung der Relativbewegung das Fahrzeug grob in der digitalen Karte lokalisiert wird. Die digitale Karte kann dabei bevorzugt eine Radarkarte sein. Ferner kann eine zweite Phase als eine Lokalisierungsphase, d.h. eine Positionsbestimmungsphase durchgeführt werden, bei der zur genaueren Positionsbestimmung ein Vergleich zwischen der digitalen Karte und den gemessenen Radardaten durchgeführt wird. Dabei kann in der zweiten Phase durch den Vergleich der Radardaten der hochgenauen Karte und detektierten Radardaten der Sensoren die Positionsermittlung verbessert werden.

Die Lokalisierungseinheit des Systems, die die erste Phase des Verfahrens ausführen kann, und die Positionsbestimmungseinheit, die die zweite Phase des Verfahrens ausführen kann, können in einer Steuerungseinheit des Systems angeordnet sein. Dabei kann nach bestimmten Ausführungsformen der Erfindung die Steuerungseinheit ein zentrales Steuergerät des Fahrzeugs aufweisen. Ferner kann die Steuerungseinheit das zentrale Serversystem aufweisen, das mit dem Fahrzeug in Kommunikationsverbindung steht.

Figurenliste

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Systems zur Lokalisierung eines Fahrzeugs, nach einer Ausführungsform der Erfindung, und
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Lokalisierung eines Fahrzeugs, nach einer Ausführungsform der Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen

Die 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Systems 1 zur Lokalisierung eines Fahrzeugs 2, nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 1 weist eine erste Sensoreinheit 3 und eine zweite Sensoreinheit 4 auf. Die erste Sensoreinheit 2 weist eine Sensorik mit mehreren Sensoren 5 auf. Die Sensoren 5 sind zum Bestimmen einer Relativbewegung 6 des Fahrzeugs 2 in Bezug auf die Fahrzeugumgebung 7 bzw. in Bezug auf Merkmale 8 der Fahrzeugumgebung 7 vorgesehen. Die Fahrzeugumgebung 7 kann dabei das direkte Umfeld des Fahrzeugs 2 sein, das durch die Sensoren 5 erfasst wird, wobei jedes geeignete Merkmal 8 detektiert werden kann, das sich in irgendeiner Richtung des 4π Raumwinkels um das Fahrzeug 2 herum befindet oder das sich in einer beliebigen Richtung der 360°-Grad-Umgebung des Fahrzeugs 2 befindet. Um in der Zeichnung die zu messende Relativbewegung 6 genauer zu erklären, ist ferner ein Abstand 9 zwischen einer Vorderkante des Fahrzeugs 2 und einer bestimmten Höhe der Umgebung 7 gezeigt, wobei sich der Abstand 9 entlang der Richtung der Relativbewegung 6 erstreckt und sich mit fortschreitender Weiterbewegung des Fahrzeugs 2 laufend ändert.

Durch das Messen der Relativbewegung 6 kann das Fahrzeug 2 zunächst zumindest grob lokalisiert werden. Dazu werden durch die Sensoren 5 die Merkmale 8 der Fahrzeugumgebung detektiert. Die Merkmale 8 sind nicht auf eine besondere Gattung von Gegenständen, Strukturmerkmalen, oder Eigenschaften beschränkt. Vielmehr kann jedes zur Detektion einer Relativbewegung 6 geeignete Merkmal 8 bzw. Objekt verwendet werden. Auch ist die Anzahl der parallel gemessenen Merkmale 8 grundsätzlich beliebig und wird je nach Zahl der Messressourcen und dem Verarbeitungsrechenaufwand geeignet gewählt und gefiltert. Beispielsweise ist vorstellbar, dass das in der stark schematischen Darstellung der 1 gezeigte Merkmal 10 eine horizontale oder vertikale Kante eines bestimmten Gebäudes darstellt. Jedoch können die Merkmale 8 beliebig andere, insbesondere durch den Menschen beeinflusste oder erstellte Objekte, sein. Beispielsweise kann das Merkmal 11 ein Verkehrsschild sein, das Merkmal 12 kann eine oder mehrere Straßenmarkierungen oder Leitpfosten darstellen, und das Merkmal 13 kann eine Straßenkreuzung sein

Nach der hier gezeigten Ausführungsform wird eine digitale Karte 14 als Datenbank im Speicher 15 eines fernen zentralen Serversystems 16 gespeichert. Ferner ist das Fahrzeug 2 mit einer Sendeempfangseinheit 17 ausgestattet, mittels der das Fahrzeug 2 mit dem Serversystem 15 in Kommunikationsverbindung 24 steht.

Das System 1 wird durch eine Steuerungseinheit 18 gesteuert, die hier als eine Funktion des zentralen Steuergeräts das Fahrzeugs 2 verwirklicht ist. Durch die Steuerungseinheit18 werden die im Fahrzeug angeordneten Sensoren 5 der ersten Sensoreinheit 3 sowie die zweite Sensoreinheit 4 angesteuert. Ferner weist nach der hier erklärten speziellen Ausgestaltung die Steuerungseinheit 18 auch Komponenten (nicht gezeigt) außerhalb des Fahrzeugs 2 zur Ansteuerung des außerhalb des Fahrzeugs 2 angeordneten Teils 19 der ersten Sensoreinheit 3 auf. Obgleich nach zahlreichen Ausführungsformen zur Messung der Relativbewegung 6 lediglich fahrzeugeigene Sensoren 5 des Fahrzeugs 2 verwendet werden, sind hier auch fahrzeugexterne Sensoren 19 beteiligt, die in einem straßenseitigen Objekt oder in einem anderen Fahrzeug angeordnet sind, wobei die Daten zwischen den externen Sensoren und dem Fahrzeug 2 zur Fusionierung mittels Fahrzeug-zu-X bzw. Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation 25 übertragen werden.

Die Sensoren 5 weisen ein Inertialsensorsystem 20 auf, das mehrere Inertialsensoren aufweist, die der Einfachheit der Darstellung halber hier nicht einzeln gezeigt sind. Ferner weisen die Sensoren 5 ein visuelles Odometriesystem 21 und/oder ein anderes geeignetes System, wie beispielsweise ein Ultraschallsensorsystem 22 oder ein Lidarsystem, auf. Nach einer Variante können die Sensoren 5 auch Radarsensoren aufweisen.

Durch die Kommunikationsverbindung 24 werden relevante Teile der digitalen Karte 14 an das Fahrzeug übertragen und können dort insbesondere als lokale Karte 26 in dem Speicher 27 des zentralen Steuergeräts 18 gespeichert werden. Die digitale Karte 14 wird in regelmäßigen Abständen über eine Cloud aktualisiert oder korrigiert. Dies kann insbesondere durch Aktualisieren zunächst der lokalen Karte 26 erfolgen, die dann durch die Kommunikationsverbindung 24 zurück an den zentralen Server 16 übertragen wird. Diese Art von Aktualisierung der lokalen Karte 26 basiert insbesondere auf Messungen der Sensoreinheiten 3, 4 des Fahrzeugs 2. Im Folgenden ist mit dem Begriff „digitale Karte“ 28, je nach Zusammenhang, die lokale Karte 26, die auf dem Server 16 gespeicherte digitale Karte 14, oder beides gemeint. Aufgrund der Aktualisierungen, die im Allgemeinen durch das Ego-Fahrzeug 2, durch andere Fahrzeuge, oder durch straßenseitige Einrichtungen erfolgen können, kann die Karte 28 eine hohe Genauigkeit aufweisen.

Die digitale Karte 28 weist nach der hier gezeigten Ausführungsform Datensätze auf, die einem Netz aus virtuellen Merkmalen entsprechen, die die räumlichen Eigenschaften zumindest eines Teils der Merkmale 8 der Fahrzeugumgebung wiedergeben. Nach einer bevorzugten Variante werden hierzu Radardaten in der digitalen Karte 28 abgelegt. Für die durchzuführende Lokalisierung werden geeignete Modelle angewandt, die durch die zentrale Recheneinheit 29 des zentralen Serversystems 16 und/oder durch das zentrale Steuergerät 18 berechnet werden. Jedoch ist das Fahrzeug 2 nicht unbedingt auf das Serversystem 16 angewiesen und ist daher weitestgehend unabhängig von einer dauerhaften Kommunikationsverbindung 24. Dies wird dadurch erreicht, dass, wie bereits erwähnt, die relevanten Teile 26 der digitalen Karte 28 in dem Fahrzeug 2 gespeichert sind.

Das zentrale Steuerungsgerät 18 weist eine Lokalisierungseinheit 30 auf, die mit den Sensoren 5 und dem Speicher 27 verbunden ist. Die Lokalisierungseinheit 30 steuert die Sensoren 5 an, so dass Werte zur Berechnung eines Verlaufs der Relativbewegung 6 des Fahrzeugs 2 erhalten werden. Zu diesem Zweck wird hier bevorzugt ein probalistisches Sensormodell zugrunde gelegt. Anhand der gemessenen Relativbewegung 6 wird das Fahrzeug 2 in der digitalen Karte 28 lokalisiert, so dass eine vorläufigen Positionsangabe 31 zur Verfügung steht.

Anschaulich gesagt wird dabei ein Algorithmus angewandt, durch den beispielsweise ein bestimmter Verlauf der Relativbewegung 6 mit einem passenden möglichen Verlauf der Fahrzeugroute anhand der digitalen Karte abgeglichen wird, bis ein Übereinstimmungsergebnis gefunden wird, durch das die Position 31 des Fahrzeugs 2 annähernd berechnet werden kann. Durch die Betrachtung der digitalen Karte 28 in Kombination mit der gemessenen Relativbewegung 6 kann die Position des Fahrzeugs 2 auch global bestimmt werden. Die vorläufige Positionsangabe 31 wird durch Verwendung der zweiten Sensoreinheit 32 verbessert.

Das zentrale Steuergerät 18 weist ferner eine Positionsbestimmungseinheit 32 auf. Die Positionsbestimmungseinheit 32 steuert die Sensoreinheit 4 an, wobei die Sensoreinheit 4 eine Mehrzahl von Radarsensoren 33 aufweist. Durch die Radarsensoren 33 kann eine genaue Position 34 des Fahrzeugs 2 gemessen werden. Dazu werden die erfassten Sensordaten der Radarsensoren 33 nochmals mit der digitalen Karte 28, d.h. der hochgenauen Radarkarte verglichen, wobei eine angenäherte Position auf der Karte 28 bereits bekannt ist. Durch die Radarmessungen wird somit die Position 32 exakt bestimmt.

Die 2 zeigt ein Verfahren zur Lokalisierung eines Fahrzeugs, nach einer Ausführungsform der Erfindung. In Schritt S1 werden Radarmesswerte bezüglich der Fahrzeugumgebung des Fahrzeugs erhalten. In Schritt S2 wird eine Radarkarte erhalten und in einem Speicher abgelegt. Die Radarkarte entspricht hier einer digitalen Karte, die die Umgebung des Fahrzeugs beschreibt. In Schritt S3 wird eine Relativbewegung des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrzeugumgebung gemessen, wozu eine erste Sensoreinheit des Fahrzeugs verwendet wird, die Odometriemessungen durchführen kann. In Schritt S4 wird das Fahrzeug in der Radarkarte anhand der gemessenen Relativbewegung lokalisiert und eine vorläufige Positionsangabe, die die Position des Fahrzeugs angenähert beschreibt, ermittelt. In Schritt S5 wird die vorläufige Positionsangabe als ein Zwischenergebnis abgespeichert. In Schritt S6 werden die in Schritt S1 erhaltenen Radarmesswerte mit der Radarkarte verglichen. In Schritt S7 wird basierend auf den Vergleich aus Schritt S6 eine Position des Fahrzeugs bestimmt, um auf diese Weise die vorläufige Positionsangabe zu verbessern.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • US 2013103298 [0003]