用于获得车辆位置的方法和车辆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于求得车辆(10，10’)位置的方法，在该方法中利用传感器(14)检测位于车辆(10，10’)周围环境中的物体(16)。在求取车辆(10，10’)与物体(16)的相对位置时，考虑了给出物体(16)位置的数据值。为了求得车辆(10，10’)的相对位置，在两个不同的时刻下分别确定在由传感器(14)和物体(16)所确定的直线与基准方向(L)之间的角度(α，β)。此外确定车辆(10，10’)在这两个时刻之间驶过的行程的长度(c)。本发明还涉及一种具有定位装置(12)的车辆(10，10’)。
【专利说明】用于获得车辆位置的方法和车辆
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于获得车辆位置的方法，在该方法中利用传感器检测位于车辆 周围环境中的物体。获得车辆与物体的相对位置，其中考虑到给出物体位置的数据值。本 发明还涉及一种具有定位装置的车辆。
【背景技术】
[0002] 在车辆技术中同时存在多个系统，它们利用借助于GPS的车辆位置确定（GPS = Global Positioning System,全球定位系统）。这些系统例如是导航系统或者用于灯光控 制的系统。在灯光控制系统中可以根据车辆在街道上的位置例如改变车辆大灯的位置，例 如在弯道行驶时。同样，通过使参与通信的车辆传达各自的位置，也在车对车通信领域使用 GPS定位。这有助于避免事故。
[0003] 但是由于在获得位置时的干扰影响，在实际位置与利用GPS确定的位置之间的水 平偏差为IOm或更大。这对于需要定位特别准确的功能产生不利作用。在这方面由现有技 术已知，利用位于车辆周围环境中的、已知精确GPS位置的物体或显著的点。
[0004] DE 10 2008 020 446 Al描述了利用显著的点对车辆位置的修正，其中按照对这 种显著的点的鉴别来修正所测得的车辆位置。
[0005] 显著的点以其精确的GPS位置存储在车辆的数据库里面。利用摄像机检测到显著 的点，并且在达到该显著的点时将相应的精确GPS位置与在车辆中测得的位置进行比较。 接着修正所测得的位置。
[0006] 此外JP 2006 242 731 A描述了一种定位装置，该定位装置利用GPS信号和位于 定位装置周围环境中的物体。在此还借助于图像分析处理来改善定位精度。
[0007] 在车辆周围环境中高度精确地测得的、可以用于改善GPS定位的物体也称为地 标。通过确定相对于这种地标的相对位置，可以修正利用GPS确定的车辆位置，并因此改善 定位精度。作为这些地标例如可以使用交通牌或者红绿灯。这些地标的位置例如可以通过 具有差分信号的全球定位系统（Differential Global Positioning System(差分全球定 位系统），DGPS)来测量并且存储在数据库里面。如果在一稍后的时刻车辆驶过这个地标， 则可以由该地标的高精度测量的GPS位置并借助于其与地标的相对距离自动地更精确地 确定并由此改善其GPS位置。
[0008] 但是，以足够高的精度确定地标的相对位置是困难的。如果通过目前在车辆技术 中可供使用的传感器、例如摄像机或者雷达确定地标的相对位置，则这带来一定的不精确 性。对于摄像机其原因在于，由二维的摄像机图像仅能不准确地重建地标与车辆的三维的 空间关系、即距离。如果使用雷达传感器，则由于反射特性仅能不精确地测量地标的横向位 置。
【发明内容】
[0009] 因此本发明的目的是，实现一种上述形式的方法以及车辆，利用其能够以特别高 的精度确定车辆相对于周围环境中的物体的相对位置。
[0010] 这个目的通过具有权利要求1特征的方法和通过具有权利要求10特征的车辆得 以实现。在从属权利要求中给出具有本发明的适宜的改进方案的有利扩展结构。
[0011] 在按照本发明的方法中，为了获得车辆相对于位于其周围环境中的物体的相对位 置，在两个不同的时刻下分别确定存在于由传感器和物体所确定的直线与基准方向之间的 角度。此外确定车辆在这两个时刻之间驶过的行程的长度。即，为了确定相对位置，考虑车 辆在对所述两个角度进行检测的所述两个时刻之间完成的运动。这基于这种认识，即：能够 高精度地确定所述角度和由车辆驶过的行程，其中为了获得相对位置可以使用简单的、例 如三角函数运算。
[0012] 因为已知传感器在车辆中的安装地点以及传感器的校准参数，因此能够特别精确 地确定相对于基准方向（该基准方向优选与车辆纵轴线重合）的角度。与此相比，仅能不 精确地实现对于获得相对位置所必需的、由被设计成摄像机的传感器检测到的二维图像在 三维周围环境中的投影。但是由摄像机的二维图像可以非常精确地确定上述角度。
[0013] 同样可以以特别高的精度确定由车辆在两个时刻之间驶过的行程的长度，例如通 过对车辆车轮的旋转圈数进行积分。因此在考虑给出车辆与物体的相对位置的几何参数的 条件下也能够利用高精度（物体位置以该高精度被已知）来改善车辆定位。
[0014] 在本发明的一种有利扩展结构中，借助于在两个时刻出现的、在所述直线与基准 方向之间的角度，并且借助于所述行程的长度，获得在两个时刻中的第二时刻存在的、传感 器与物体的距离。如果已知这个距离，就能够特别精确地确定传感器位置和进而车辆位置， 这是因为物体位置提供了高精度测量的基准点。
[0015] 例如，可利用下述关系式计算所述距离：
【权利要求】
1. 一种用于求得车辆（10,10'）位置的方法，在该方法中，利用传感器（14)检测位于 车辆（10,10')周围环境中的物体（16)，求得车辆（10,10')相对于物体（16)的相对位置， 其中，考虑了给出物体（16)位置的数据值，其特征在于，为了求得车辆（10，10'）的相对位 置，在两个不同的时刻下分别确定在基准方向（L)与由传感器（14)和物体（16)所确定的 直线之间的角度（a，目）W及车辆（1〇，1〇')在所述两个时刻之间驶过的行程的长度（C)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于在所述两个时刻出现的、在所述直 线与基准方向（L)之间的角度（a，目）并且借助于所述行程的长度（C)，求得在所述两个 时刻中的第二时刻出现的、传感器（14)与物体（16)的距离（a)。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用下述关系式计算所述距离（a); a= t(。) .C sitify：?-仿j > 其中， a =在第二时刻在传感器（14)与物体（16)之间的距离， a =在第一时刻在所述直线与基准方向（L)之间的角度， 目=在第二时刻在所述直线与基准方向（L)之间的角度， C =所述行程的长度。
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，借助于传感器（14)与物体（16)之间 的所述距离（a)求得传感器（14)相对于物体（16)的坐标（y^，XfJ。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，借助于下述关系式计算所述坐标（y W， X 巧 1): Yrei= a ? sin(；90° -目）和 x"i= a ? cos 巧0。-目）， 其中， yw =传感器（14)在基准方向（L)上的坐标值， xw =传感器（14)在垂直于基准方向（L)的方向上的坐标值， a =在第二时刻在传感器（14)与物体（16)之间的距离， a =在第一时刻在所述直线与基准方向（L)之间的角度， 目=在第二时刻在所述直线与基准方向（L)之间的角度。
6. 根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，将给出物体（16)位置的地理数据值 和给出车辆（10,10'）位置的地理数据值转换成平面坐标系数据值。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，借助于传感器（14)的坐标（y^i，XfJ和 借助于给出物体（16)位置的平面坐标系数据值来修正给出车辆（10,10')位置的平面坐标 系数据值。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，借助于下述关系式修正给出车辆（10， 10'）位置的平面坐标系数据值： (Ykorr，Xkorr)=如，X3)_(yrel，Xrei)， 其中， ykDtt=车辆a〇，l〇')在基准方向（u上的修正的坐标值， XkD"=车辆（10,10')在垂直于基准方向a)的方向上的修正的坐标值， y3 =物体（16)在基准方向（L)上的坐标值， X3 =物体（16)在垂直于基准方向（L)的方向上的坐标值。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，通过对由被设计成摄像机 (14)的传感器在两个不同的时刻下检测到的图像进行分析处理，求得在该两个时刻下确定 的角度（a，目）。
10. -种车辆，具有用于求得车辆（10,10'）位置的定位装置（12)，该定位装置包括传 感器（14)和存储装置（15)，利用所述传感器能检测位于车辆（10,10')周围环境中的物体 (16)，在所述存储装置中存储有给出物体（16)位置的数据值，其中，所述定位装置（12)包 括分析装置（18)，该分析装置被设计用于在考虑所述给出物体（16)位置的数据值的条件 下求得车辆（10,10'）与物体（16)的相对位置，其特征在于，利用所述分析装置（18)在两 个不同的时刻下能分别确定在由传感器（14)和物体（16)所确定的直线与基准方向（L)之 间的角度（a，目），其中，利用所述分析装置（18)还能确定车辆（10，10')在所述两个时刻 之间驶过的行程的长度（C)。
【文档编号】G01S5/02GK104428686SQ201380037050
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年6月12日 优先权日:2012年7月13日
【发明者】S·恩格尔 申请人:奥迪股份公司