通过特征地点对车辆位置的校正的制作方法

专利名称：通过特征地点对车辆位置的校正的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于车辆的导航和安全技术。具体地，本发明涉及一种用于校正车辆
位置的校正装置、校正系统、校正装置在车辆中的应用、方法、计算机程序产品和计算机可 读介质。
背景技术：
对于许多任务来说，例如导航、路口辅助系统或其他驾驶员辅助系统，例如在公路 交叉点或者多车道路口可能出现的复杂的交通状况下，由于不能以足够的精确度识别出车 辆当前所在的道路，GPS(全球定位系统)和或许将来的伽利略系统(Galileo-System)的 位置精确度通常不高。 另外，例如在隧道或车库中通常不能实现GPS接收。因此，在这种情况下，借助于 例如车轮转速传感器来定位。但是，在没有直接的GPS接收的情况下，行驶动态性能越强且 越长，这种定位效果越差。

发明内容
本发明的目的是改进车辆定位。 根据独立权利要求的特征，本发明提供一种校正装置、校正系统、应用、方法、计算
机程序产品和计算机可读介质。本发明的改进方案在从属权利要求中给出。 本文说明的实施形式同样涉及一种校正装置、校正系统、应用、方法、计算机程序
产品和计算机可读介质。 在本发明的一种实施形式中，提供一种用于校正车辆位置的校正装置，所述校 正装置具有一用于存储数据的存储单元，所述数据与车辆行驶路线中的特征地点/陆标 (markante Pimkte)对应，所述存储单元被设计成用于存储所述特征地点的精确的第一位 置。另外，还设置有一用于探测在行驶路线上的特征地点的探测单元以及一基于所述特征 地点的精确的第一位置校正车辆的测得的第二位置的校正单元。 换句话说，所述校正装置可以存储一数字地图，所述数字地图还包含关于沿车辆 行驶路线的多个特征地点的信息。例如，这些特征地点可以是在车道上的明显障碍物或视 觉上可辨别的特征。数字地图数据和特征地点数据也可以存储在不同的文件中，例如存储 在不同的存储介质上。以这种方式，可以防止在改变特征地点数据时必须改变数字地图数 据。 在车辆运动期间，由车辆传感器系统进行测量。如果在这种测量中探测到一个在
行驶路线上的特征地点，则可以确定(所探测到的)特征地点是哪一个特征地点(通过与
数字地图上的数据进行比较和/或通过与特别存储的特征地点数据进行比较)。在明确地
识别出该特征地点后，即精确地识别出该特征地点位置后，校正测得的车辆位置。 以这种方式，可以关于沿着行驶路线的每一个特征地点对测得位置进行校正。因
此，可以改进定位，而对此不需要GPS接收。
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根据本发明的另一种实施形式，所述校正装置具有一用于测量车辆的第二位置的 定位单元。 因此，除了或替代借助ESP或类似的传感器系统来定位，还可通过定位单元来测 量车辆的第二位置。 根据本发明的另一种实施形式，所述定位单元被设计成用于借助GPS测量第二位 置，为此，所述定位单元具有一 GPS接收器。 根据本发明的另一种实施形式，所述定位单元被设计成用于在行驶动力学模型的 基础上测量第二位置。例如，所述行驶动力学模型使用电子稳定程序(ESP)和其他车辆传 感器系统——例如里程表或方向盘角度传感器——的测量数据。在这种方式时，定位与卫 星接收无关。 根据本发明的另一种实施形式，所述探测单元具有至少一个选自包括ESP传感器 和照相机的组的传感器。 以这种方式，例如可以探测到在车道中的障碍物或者在车道旁侧的确定标志。
根据本发明的另一种实施形式，所述校正装置还具有一用于接收与特征地点对应 的更新数据的通信单元。 以这种方式，如果特征地点改变，则可以立即通知车辆。在此要传输的数据量较 小。例如可以由指挥中心/总站(Zentrale)或者由另一车辆借助车辆至车辆通信系统 (Fahrzeug-zu-Fahrzeug Komm皿ikation)传输更新数据。 为了避免误用的危险，可对此使用加密技术，利用所述加密技术可精确地识别各 个的发送器。 根据本发明的另一种实施形式，提供一种用于校正车辆位置的校正系统，所述校 正系统包括上述校正装置和指挥中心，所述指挥中心具有一用于将更新数据发送至所述校 正装置的通信单元。 例如，指挥中心可以是具有中央服务器的交通控制系统，所述交通控制系统能够 向多个车辆提供单个的更新数据。术语"单个的更新数据"可理解成每一辆车辆都可以确 定要在何时、以何种程度以及在车辆的哪个区域接收来自中心系统的更新数据。以这种方 式，可以减少数据通信。 术语"数字地图"是指在没有任何导航的情况下，用于高级驾驶员辅助系统(ADAS， Advanced DriverAssistance Systems)的地图。 更新数据的无线传输或者无线接收例如通过GSM、UMTS、WLAN(例如802. llp)或者
通过WiMax实现。也可以使用其他传输协议。所述协议的优点是已经实现的标准化。 所述车辆例如是机动车，如汽车、公共汽车或者载货汽车，或者还可以是轨道车
辆、船、航行器——例如直升机或飞机，或者例如是自行车。 根据本发明的另一种实施形式，提供上述校正装置在车辆中的应用。 根据本发明的另一种实施形式，提供一种用于校正车辆位置的方法，其中存储与
车辆行驶路线的特征地点对应的数据。另外，存储所述特征地点的精确的第一位置。另外，
探测在行驶路线上的特征地点并基于所述特征地点的精确的第一位置校正车辆的测得的
第二位置。 根据本发明的另一种实施形式，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品当在处理器上运行时引导所述处理器执行上述方法步骤。 根据本发明的另一种实施形式，提供一种存储计算机程序产品的计算机可读介
质，所述计算机程序产品当在处理器上运行时引导所述处理器执行上述方法步骤。 可以看到，本发明的基本构思是通过探测在车辆行驶路线上的特征地点来校正或
者实际首次测量车辆的位置。在识别出这种特征地点后，可借助与所述特征地点对应的位
置数据校正或者首次确定车辆的位置。
以这种方式，可以改进车辆的定位。对此不需要卫星接收。


下面参照附图对本发明的优选实施例进行说明。
图1示出根据本发明的实施例的校正装置的示意图； 图2示出根据本发明的实施例的用于位置校正的整个系统的示意图； 图3示出根据本发明的实施例的数字导航地图的示意图； 图4示出根据本发明的实施例的方法的流程图。
具体实施例方式图中的图示是示意性的，而非成比例的。 在下述对附图进行的说明中，相同的附图标记表示相同或者相似的元件。
图1示出用于校正车辆位置的、具有多个不同部件的校正装置的示意图。例如，校
正装置ioo安装在车辆中，该校正装置被设计成一方面用于校正车辆的测得位置，另一方
面还用于首次确定车辆位置。校正装置100具有形式为微处理器的校正单元102作为中央 元件。另外，还设置有一通信单元115，该通信单元具有一用于与指挥中心或者其他车辆通 信的天线116。为确保数据安全性并防止可能的误用，设置一加密单元114，该加密单元连 接在校正单元102和通信单元115、 116之间，并且该加密单元被设计成用于加密和解密所 发送或接收的数据。 另外，设置一存储单元113，该存储单元用于存储与车辆的行驶路线的特征地点对 应的数据，并用于存储特征地点的精确的第一位置。 例如形式为CPU的校正或控制单元102与输入单元112连接。可以通过输入单元 112对校正装置进行各种不同的调整并例如为导航单元选择一 目的地和必要时选择一位 置。在这种情况下，可通过输入目的地全称或还通过从列表中选择来输入目的地，所述列表 在可视输出单元、例如监视器110上显示。 在监视器110上还输出目标向导信息。另外，该目标向导信息也能通过可听输出 单元111输出。通过可听输出单元lll输出的优点是，驾驶员较少地受到当前交通状况的 影响。存储元件113与中央校正单元102连接或者集成在校正单元102内，在该存储单元 113中存储形式为数据项的地图数据(导航地图数据)和特征地点数据。例如，在存储元件 113中还存储配备给数据项的、有关交通限制等的附加信息。 在具有校正单元102的中央控制器上可连接有一用于辅助驾驶的驾驶员辅助系 统117。 为了确定车辆的当前位置，校正装置IOO具有一导航单元或者定位单元和一GPS接收器106，所述导航单元或者定位单元例如可集成在中央控制器102内，所述GPS接收器 106被设计成用于接收来自GPS卫星的导航信号。当然，导航单元与GPS接收器106也可用 于其他卫星导航系统，例如伽利略导航系统(Galileo)。 但是由于例如在市中心区域不能总接收到GPS信号，为了实施综合定位导航和确 定车辆位置，校正装置100还包括一探测单元，所述探测单元具有方向传感器107、距离传 感器108、必要时具有方向盘角度传感器109、以及ESP传感器系统104、和可视探测器—— 例如照相机105。 例如在校正装置102中处理GPS接收器和其他传感器的信号。在行驶路线上的特 征地点被识别后，将由所述信号确定的车辆位置与该特征地点的位置进行比较。当车辆的 位置被校正后，可通过监视器110输出以这种方式获得的目标向导信息。
换句话说，在车辆内的数据库中(例如在数字地图中)存储特征地点连同特征地 点的精确的GPS位置。 一旦车辆到达这些地点，可以利用所存储的位置来校正GPS位置。如 果存在GPS接收，则所述校正能够以类似差分GPS的方式改善定位的精确度。如果不存在 GPS接收，则显著改善位置更新的精确度。在这种情况下，必须利用车载(ESP)传感器系统 或照相机清晰地识别出特征地点。 例如，所述特征地点可以是引道坡、交通信号灯、在平坦道路上的障碍物、斜坡、交 通标志、井盖/雨水口盖、碎石铺面的道路的起点或终点、铺石道路段的起点或终点、与道 路交叉的轨道等。 在这种情况下，还可以在本地例如通过无线电传输所存储的数据。由此可以适应 改变的环境。形式为更新数据的存储数据的传输可以由相邻的车辆或交通指挥中心来实 现。 可以通过特征地点在完全没有GPS接收器的情况下也可以有限的程度实施定位。
为此，通过一个行驶动力学模型或者多个行驶动力学模型在特征地点之间确定位置。 在一个实施例中，差分GPS用于校正GPS，但是所述差分GPS需要GPS接收。如果
没有GPS信号，则可以在行驶动力学模型中借助ESP传感器系统来计算GPS位置。 还可以通过特征地点在没有信号接收的情况下来校正远途行驶时的GPS位置。另
外，还可在无需新设施的情况下改善精确度，如同在差分GPS中通过额外必要的发射器提
高精确度那样。通过应用特征地点，则在车辆中不需要额外的传感器系统。 图2示出整个系统的示意图，该系统包括一指挥中心200和一集成在车辆201内
的校正装置100。校正装置IOO不仅具有带天线116的通信装置和中央控制器或者校正单元
102，而且还具有完整的车辆传感器系统。在此，车辆传感器系统包括ESP传感器系统104、
照相机系统105和方向盘角度传感器109。 通过照相机系统105可以探测行驶路线205的特征。为此，照相机系统105利用 探测束207来扫描周围环境。如果探测到特征地点——例如在道路旁或车道上的凸起206， 则照相机系统105向控制器102发射相应的探测信号。然后在控制器102中对探测信号进 行相应的分析。对于这种分析来说，必要时还可以考虑例如来自ESP传感器系统104的其 它测量值。例如，ESP传感器系统104可探测出这是否真的是在车道上的障碍物。
例如在数字地图中存储多层停车场引道坡的起点处于位置(0/0)。车辆借助ESP 传感器系统识别出多层停车场引道坡的斜面(Steig皿g)并将内部位置校正至数值(0/0)。
指挥中心200具有一带天线204的通信装置202和一中央服务器203。更新数据 通过通信路径205从指挥中心传输至各个车辆。同样，各个车辆也可以将测量数据传输至 指挥中心200，然后指挥中心可以将新数据通知给其他车辆。 图3示出数字地图的局部301的示意图。可以看到，道路305分为两个支路304、 307。车辆310从西南方向接近分岔口。 一旦车辆驶过地点302，车辆传感器系统探测所谓 地"特征地点"，例如在车道上具有特殊形状的障碍物。在分析所探测的数据后能以较高的 精确度来确定车辆的位置。如果现在接着探测出第二特征地点303 (例如急转弯)，则车辆 识别出选择了路线307。另一方面，如果探测到另一特征地点304——例如下穿道路，则车 辆识别出选择了路线306。 相应信息能可视地在区域308中输出或者可听地输出(由附图标记309表示)。
图4示出根据本发明的实施例的方法的流程图。在步骤401，校正装置与指挥中心 通信。在此，指挥中心传输关于特征地点的更新数据。在步骤402，特征地点包括GPS位置 被储存在车辆内。能够以规则的或者由驾驶者自己选择的间隔必要时按位置地例如通过无 线电来实时更新这些地点。 在步骤403，通过已经存在的传感器系统(例如ESP传感器系统)或者照相机识别 出这种特征地点。还可以设置多个具有不同灵敏度和观测方向的照相机。同时探测车辆的 GPS位置。在步骤404，分析由传感器系统探测的数据。必要时为了防止与特征地点相关的 错误测量，可以设置过滤功能。在没有GPS接收的区域或者GPS仪器被关闭的情况下，基于 特征地点对车辆位置进行校正(步骤405)。以这种方式可以改善GPS精确度。此外以这种 方式可以在没有GPS接收器的情况下确定GPS位置。 另外应当指出，"包括"和"具有"并不排除其他元件或步骤，"一"或"一个"并不 排除多个。此外应当指出，参照上述实施例之一所描述的特征和步骤也可与上述其他实施 例的特征和步骤组合。权利要求中的附图标记不应认为是对权利要求的限制。
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权利要求
一种用于校正车辆位置的校正装置，所述校正装置包括存储单元(113)，所述存储单元用于存储与车辆行驶路线的特征地点对应的数据，以及用于存储所述特征地点的精确的第一位置；探测单元(104)，所述探测单元用于探测在行驶路线上的特征地点；和校正单元(102)，所述校正单元用于基于所述特征地点的精确的第一位置校正车辆的测得的第二位置。
2. 根据权利要求1所述的校正装置，其中，所述校正装置还包括一用于测量所述车辆的第二位置的定位单元(102， 106)。
3. 根据权利要求2所述的校正装置，其中，所述定位单元(102,106)具有一GPS接收器(106)以用于测量所述第二位置。
4. 根据权利要求2或3所述的校正装置，其中，所述定位单元(102,106)被设计成用于在行驶动力学模型的基础上测量所述第二位置。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的校正装置，其中，所述探测单元(104)具有至少一个选自包括ESP传感器(104)和照相机(105)的组的 传感器。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的校正装置，其中，所述校正装置还包括一用于接 收与所述特征地点对应的更新数据的通信单元(115， 116)。
7. —种用于校正车辆位置的校正系统，所述校正系统包括 根据权利要求1至6中任一项所述的校正装置；指挥中心(200)，所述指挥中心具有一用于将更新数据发送至所述校正装置的通信单 元(202、204)。
8. 根据权利要求1至6中任一项所述的校正装置在车辆中的应用。
9. 一种用于校正车辆位置的方法，所述方法包括下列步骤存储与车辆行驶路线的特征地点对应的数据，并存储所述特征地点的精确的第一位置；探测在行驶路线上的特征地点；禾口基于所述特征地点的精确的第一位置校正车辆的测得的第二位置。
10. —种计算机程序产品，所述计算机程序产品当在处理器上运行时弓I导所述处理器 执行下列步骤存储与车辆行驶路线的特征地点对应的数据，并存储所述特征地点的精确的第一位置；探测在行驶路线上的特征地点；禾口基于所述特征地点的精确的第一位置校正车辆的测得的第二位置。
11. 存储计算机程序产品的计算机可读介质，所述计算机程序产品当在处理器上运行 时引导所述处理器执行下列步骤存储与车辆行驶路线的特征地点对应的数据，并存储所述特征地点的精确的第一位置；探测在行驶路线上的特征地点；禾口基于所述特征地点的精确的第一位置校正车辆的测得的第二位置。
全文摘要
根据本发明的一个实施例，通过下列方法来校正车辆的位置探测在行驶路线上的特征地点，并且在识别出这种特征地点后，校正测得的车辆位置。与所属的精确GPS位置相关的特征地点被存储在车辆内的数据库中。当到达一特征地点时，所属的精确GPS位置与在车辆中测得的位置进行比较，由此校正测得位置。能以这种方式改进定位。
文档编号G01C21/30GK101796375SQ200880105119
公开日2010年8月4日 申请日期2008年4月23日 优先权日2007年8月29日
发明者U·斯塔林 申请人:大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司