用于在测绘环境中确定车辆位置的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在测绘环境中确定待定位车辆在给定的行驶范围内的车辆位置的方法和装置。
【背景技术】
[0002]现代车辆具有驾驶员辅助系统，它们可以主动地干预行驶状况。这些系统例如是轨迹警示系统，它们不仅例如当驾驶员驶过白色道路标记的时候警示驾驶员，而且也通过转向干预防止继续驶过标记。也存在附加用于驾驶员舒适性的驾驶员辅助系统，例如泊车系统，它们可以无需驾驶员操作地使车辆泊入停车空位中。这种泊车系统大多与自动速度控制一起通过转向干预使车辆自动泊入。
[0003]但是为了使车辆能替驾驶员完全或者按照情况承担驾驶任务，因此能领航地、即自主地操纵，车辆必需高度准确地分析自身在其(邻近的或较大的)环境中的位置并且可以执行相应的行动计划。
[0004]由现有技术一般已知驾驶员辅助系统，其中确定在例如一车辆与路标之间的距离，由此可以使车辆例如在停车楼中领航地行驶，其中传感器安置在车辆上。
[0005]德国专利DE 3248544 C2公开了一种用于在位置固定的路标与车辆之间传递信息的系统。在此利用红外线通过至少两个设置在车辆上的且定向不同的发射器/接收器组合传递信息。设置在车辆上的接收器分别具有干扰信号指示器，它截止干扰信号高于给定阈值的接收器。通过至少两个定向不同的发射器/接收器也可以在不利的太阳辐射时实现无干扰地传递，太阳辐射可能干扰红外信号的接收。
[0006]德国专利DE 4026649 Cl公开了一种红外定位系统形式的数据传递系统，具有激光器。在这个系统中位置固定的、具有用于识别编码的IR路标被固定在车辆上的移动的、发送给定的激光射线的发射/接收单元识别，然后为了分析将接收的(位置)数据继续传递到分析装置。
[0007]由德国专利申请DE 11 2006 001 864 T5的公开文献已知一种用于从远离的远景观察车辆环境的系统，以能观察车辆周围的较大区域，并由此实现改进的碰撞警示、避免和减少碰撞，或者使驾驶员更好地了解当前状况。在这个系统中在车辆中提供至少一系统，它由(视频)摄像系统、具有地图数据库的GPS系统、车对车通信系统和远/近距离雷达组成，由此提供物体在车辆附近和在所能检测到的范围内的位置数据。系统的目的是车辆环境的两维或三维的视图，在其中也示出障碍物，其中驾驶员可以自己选择视角，例如由车辆的斜上或斜后方。
[0008]由德国专利申请DE 10 2009 046 671 Al的公开文献已知一种用于利用导向装置导引车辆的方法，其中车辆的环境通过固定在车辆上的光电传感器连续地检测。这个传感器扫描车道并且提供关于至少一个限制物体的信息，它位于车辆的车道上，其中对于驾驶员的显示也可以通过显示器实现。通过该系统也可以确定车辆的最佳行驶方向并且这个行驶方向通过系统的转向干预建立。
[0009]由国际专利申请WO 2008/112148 Al的公开文献已知一种基于AR(AugemtedReality增强现实)的系统和方法，其中无人车辆可以由使用者从外部控制，其中为此必需的数据(例如车辆的位置或状态等)由固定在车辆上的传感器提供。这些信息转换成图像，然后将这个图像为使用者示出，其中能附加地通过在图像中显示的导向部件控制车辆。
[0010]上述系统的缺陷是，车辆定位精度不足以与状况环境相协调地精确且可靠地以领航方式控制车辆，即，不足以使车辆自主行驶。这例如影响到在窄的或者难以行驶的环境中领航地汽车或者以领航方式导航。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是，提供一种方法，它能够高精度地在测绘的或可测绘的环境中实时地定位车辆并且确定位置，从而能克服上述缺陷，同时要避免例如由于附加安置传感器引起的车辆在技术上的高配备。
[0012]这个目的一方面通过具有权利要求1特征的方法、另一方面通过按照权利要求9所述的装置得以实现。在相应的从属权利要求中提出有利的实施方案。
[0013]在按照本发明的用于在测绘环境中确定待定位车辆在给定的行驶范围内的车辆位置的方法中，通过对车辆的至少一个预先确定的部件的位置数据进行分析来确定车辆位置，其中，通过固定设置在测绘环境内的传感器装置来提供所述位置数据。
[0014]通过按照本发明的方法和按照本发明的装置能够解决本发明的技术问题。
[0015]所述传感器装置具有多个位置检测传感器，所述多个位置检测传感器中的一个位置检测传感器被选为主传感器，该主传感器张成全局传感器坐标系，所述多个位置检测传感器中的其它位置检测传感器在所张成的传感器坐标系中描述它们的位置数据。全局坐标系和将传感器数据转换到全局坐标系中的优点是，由此定义每个物体在这个全局坐标系中的位置并因此可以更简单、更快速且更高效地分析数据。所述传感器装置备选地可以具有唯一的传感器、尤其是具有角度检测功能的激光雷达传感器。
[0016]有利地，作为所述预先确定的部件检测车辆的轮胎。车辆的至少一个轮胎作为预先确定的部件，即，以车辆的至少一轮胎为基础实现位置确定的优点是，非常准确地定义轮胎的轮廓和材料，与例如可能是镜面的、由于添加装饰元素而难以测量的外反射镜或车辆车身的部件的轮廓或材料不同。此外，轮胎的优点是，对于几乎任何车辆轮胎距地面的距离都是可靠地确定的，而与轮胎尺寸或者车辆的尺寸或形式无关。
[0017]有利地，在按照本发明的方法中检测待定位车辆的四个轮胎的位置数据。测量车辆、尤其是乘用车的所有轮胎的位置的优点在于，由此明显改善在测绘环境中的位置确定。
[0018]有利地，对所述至少一个预先确定的部件中的每一个部件的位置数据在时间上进行踪并进行可信化处理，从而确定所述至少一个预先确定的部件中的每一个部件的位置，然后通过对所述至少一个预先确定的部件中的每一个部件的位置数据进行合并来确定车辆相对于传感器坐标系的位置。通过可信化处理以及合并每个传感器测得的位置数据明显改善了通过更大量现有的数据确定位置。
[0019]有利地在按照本发明的方法中，对位置数据进行实时分析。实时分析的优点是，立亥IJ、即在几毫秒以内对例如障碍物作出反应，并由此明显减少不期望地与障碍物碰撞的危险。
[0020]在按照本发明的方法中，所述多个位置检测传感器中的每一个位置检测传感器具有180°的张角和直到30m的有效范围。所述传感器的这个尺寸的优点在于，通过大的张角和大的有效范围可以覆盖大的待监控范围，并因此总体上比较小张角和较小有效范围时使用更少的传感器。
[0021]在按照本发明的方法中，所述多个位置检测传感器中的每一个位置检测传感器是激光雷达传感器。激光雷达传感器的优点是，尤其在保护的环境中，通过所使用的激光测量方法实现高精度的距离测量，这使这些传感器理想地用于高精度地检测车辆位置。
[0022]在本发明的另一方案中，一种用于在测绘环境中确定待定位车辆在给定的行驶范围内的车辆位置的装置具有固定设置在测绘环境内的传感器装置和用于由位置数据确定出车辆位置的分析装置，该传感器装置设计成提供车辆的至少一个预先确定的部件的位置数据。通过这个装置能够应用按照本发明的方法。
【附图说明】
[0023]下面参照附图详细解释本发明，其中
[0024]图1示出传感器的俯视图，以示出对一对位置检测传感器的标定，和
[0025]图2示出一示意图，其表示出按照本发明第一实施例安置在停车楼中行驶的车辆的轮胎高度上的位置检测传感器的布置。
【具体实施方式】
[0026]下面，以安置在停车楼中的许多位置检测传感器中的一个传感器为例描述本方法。位置检测传感器能够高精度地定位车辆，由此实现车辆的领航的、即自动的泊车。车辆的领航的、即自动的泊车的前提是，能高精度地确定车辆位置。
[0027]用于执行本方法的第一前提是，作为示例使用的停车楼或者已经被测绘，S卩，例如存在CAD建筑图，或者高精度地测量停车楼，即，由可测绘环境产生测绘环境。这个停车楼还必需配备有固定设置在其中的位置检测传感器。为此在停车楼中这样布置许多位置检测传感器，使得至少两个传感器的“视野”、即许多传感器中的每个传感器可以覆盖或监控的范围以给定的范围相交，这在图1中示意地作为俯视图示出。位置检测传感器SI和S2这样设置在停车楼中，使它们无空隙地覆盖停车楼的整个行驶范围3。在此应当指出的是，在任何如下的经测绘的或者可测绘的环境中都能执行本方法:在所述环境中可以按照本发明设置位置检测传感器。
[0028]为了可以高精度地检测物体在停车楼中的位置并由此能够领航地行驶，必需检测车辆的位置数据以使得能尽可能实时地处理这些数据。为此可行的是，通过所有传感器张成一全局坐标系，从而描述每个传感器在这个坐标系中的位置数据。这样便简化了物体在停车楼中的整体位置的计算。
[0029]为了产生全局坐标系，必需在安置在停车楼中以后标定位置检测传感器。为此对于每个位置检测传感器建立传感器坐标系，在该传感器坐标系中描述由每个位置检测传感器测得的物体、例如车辆轮胎的位置数据。然后必需将在各位置检测传感器的传感器坐标系中描述的数据转换到易于解释或者易于分析的坐标系中，由此基于设置在停车楼中的位置检测传感器的所有的测量数据得到车辆的绝对位置，也就是说，将各传感器的位置数据转换到全局传感器坐标系中。
[0030]为此，例如在停车楼的也可以控制栅栏等的计算机中心中提供中央控制器、例如市场常见的PC，该中央控制器得