用于定位机动车辆的方法和定位装置以及机动车辆与流程

本发明涉及一种用于定位机动车辆的方法和定位装置。本发明还涉及一种相应设计或配备的机动车辆。

背景技术：

1、对于机动车辆的许多所寻求的辅助功能或自动行驶功能而言，对机动车辆相应当前位置的精确了解是重要的基础。为此，已经存在多种方案，这些方案例如设有借助于相机的环境检测和自动识别物体。然而，相机会受到不利的环境条件的限制，例如在夜间、低太阳或阳光直接照射到相机中、雾、大雨等限制。此外，根据相机图像准确确定距离会是困难的或不可行的。此外，用于所谓的计算机视觉的相应的装置和/或算法也会是相对计算密集的进而无法始终能够实时地完全精确地运行或执行。

2、在de 10 2018 008 904 a1中描述使用传感器融合模块根据地标物体在高清地图中定位车辆的方法的具体方案。其中，求出车辆的地理位置，借助于环境检测系统在车辆坐标系中检测潜在地标物体，并且将与高清晰度地图的至少一个地标物体配准。从中求出与地理位置相比更精确的车辆定位。在此规定，求出沿着机动车辆的路线布置的参考线，并且将潜在地标物体以及至少一个地标物体投影到参考线上并且沿着参考线配准。因此最终应该实现改进的车辆定位。

技术实现思路

1、本发明的目的是：实现机动车辆的特别稳健的定位。

2、根据本发明，所述目的通过独立权利要求的主题来实现。本发明的可能的设计方案和改进形式在从属权利要求、说明书和附图中公开。

3、根据本发明的方法用于定位机动车辆，特别是在预设地图中或相对于预设地图定位机动车辆。根据本发明的方法包括多个方法步骤，这些方法步骤尤其可以自动或半自动地执行，例如通过机动车辆的根据本发明的相应设计的定位装置来执行。对于该方法，提供预设的地图，在地图中绘制或说明了人工侧屏障，所述人工侧屏障侧向地在道路旁边且在行驶方向上沿着道路、即至少基本上平行于道路伸展。这种人工侧屏障可以是例如保护板、混凝土保护墙或混凝土拦截系统、隔音墙、隧道墙和/或类似物。这种人工侧屏障的位置和形状是不可变的，并且由此例如与道路边缘处的可变的天然植被根本不同。根据本发明所基于的发现，因此这种人工侧屏障代表能够实现精确、可靠和鲁棒的车辆定位的有价值的参考物体。

4、所提供的地图可以特别是所谓的hd地图(hd：高清晰度)，所述地图可以包含相应的细节，例如特别是人工侧屏障，所述人工侧屏障通常不存在于或不绘制在传统地图中。地图或高清地图可以例如具有厘米级的分辨率或精度，即例如优于1m、优于50cm或优于20cm。

5、在根据本发明的方法的一个方法步骤中，在机动车辆行驶期间，借助于机动车辆的雷达装置沿车辆横向方向发射雷达信号，并且接收所产生的雷达回波。因此，雷达信号可以朝至少一侧、优选地朝两侧发送，即相对于机动车辆的向前行驶方向向左侧和/或右侧发送。相应地，雷达装置可以是机动车辆的侧向雷达。

6、在本文意义中的机动车辆的行驶尤其可以包括行驶运动，但是同样还包括机动车辆的与交通所决定的静止，例如在交通堵塞中或在交通灯设施处等。

7、在根据本发明的方法的另一方法步骤中，确定所接收的雷达回波中的如下雷达回波，所述雷达回波垂直于车辆纵向方向和/或垂直于机动车辆的相应当前的行进方向被反射，并且指示在机动车辆或机动车辆的雷达装置和雷达回波所源自的相应的源之间消失的相对速度。此外，据此确定机动车辆到相应的源、即相应的车辆外部物体的间距，由所述物体产生或投射雷达回波。为此，例如可以自动执行接收到的雷达回波的相应的低级处理或预处理，借助所述低级处理或预处理可以确定雷达回波源(即相对于雷达方向或其传感器的相应雷达反射)的角度和间距、即最终位置。这可以例如通过雷达装置本身或与其耦合的装置、例如根据本发明的定位装置或相应的数据处理装置来执行。从中可以产生雷达回波的列表，所述列表然后可以被进一步处理或者例如被传输给根据本发明的定位装置或可以由根据本发明的定位装置检测。

8、所确定的雷达回波指示消失的相对速度在此意味着：雷达回波具有与来自相对于机动车辆或雷达装置不动、即静止的物体的反射恒定的特性或参数。例如，这可以涉及雷达回波中的多普勒频移。在此可以考虑或允许0m/s相对速度附近的预设的容差区间，例如以便考虑不可避免的信号噪声。

9、在雷达装置的检测范围内存在人工侧屏障碍物的情况下，在雷达装置的每个测量周期中可以出现、即确定至少一个或恰好一个这种雷达回波。但是，在机动车辆行驶期间，雷达装置会经历大量测量周期，并且相应地会出现或确定多个或大量这种雷达回波。

10、在根据本发明的方法的另一方法步骤中，将所确定的雷达回波的相应源鉴别为人工侧屏障。基于此，然后确定机动车辆在地图中的相应当前位置。在此，机动车辆在道路上的至少一个横向位置，即可以确定在车辆横向方向上或垂直于行进方向或道路纵向方向上从机动车辆到相应的人工侧屏障的侧向间距。

11、因此，在此借助在地图中绘制的人工侧屏障鉴别所确定的雷达回波的基于雷达识别的源作为人工侧屏障，即等同。

12、机动车辆的纵向位置、即机动车辆在车辆纵向方向上或在行进方向上或道路纵向方向上的位置，可以借助其他措施或方法来确定或限制，例如借助于全球导航卫星系统，通过自动识别机动车辆环境中的特征等等来确定或限制。特别地，这可以在鉴别地图中的人工侧障碍之前执行。由此可以实现限制机动车辆的位置，以限制用于鉴别地图中的相应的人工侧屏障的搜索或可能性空间。

13、本发明基于如下认识：本发明意义上的人工侧屏障一致地产生具有所描述的特性的雷达回波，而这对于其他非结构化的环境物体、例如沿着道路边缘的植被情况并非如此。因此，可以根据这种雷达回波来鉴别人工侧屏障。如开始时已经表明的那样，这种人工侧屏障至少对于横向定位、即确定机动车辆的位置为合适的参考物体。因为本意义上的人工侧屏障保持其位置和形状，所以其实现机动车辆的特别鲁棒且可靠的定位。例如与基于相机的定位相比，在此基于雷达对机动车辆进行定位同样有助于改进定位的鲁棒性和可靠性。这是因为雷达装置或雷达信号、例如基于飞行时间或多普勒的雷达装置或雷达信号本质上实现比相机图像更精确地确定间距，并且还独立于环境中的光条件，并且也不受或至少不那么强烈地受天气现象影响。

14、根据本发明的方法或其方法步骤可以在机动车辆行驶期间连续地或定期重复地执行。这可以除了提供地图之外都适用或者是这种情况。这可以例如在该方法的相应执行开始时执行一次，例如通过将地图加载到计算机可读数据存储器中、激活或使这种数据存储器可访问等来进行。通过以这种方式连续或重复地执行根据本发明的方法，至少可以在行驶期间相应地跟踪机动车辆的横向位置。

15、在本发明的一个可能的设计方案中，只有在雷达装置的多个、尤其彼此相随的测量周期期间稳定地检测到来自固定于车辆的坐标系中的相同点的具有所提出的特性的相应的雷达回波，才将所确定的雷达回波的相应的源鉴别为人工侧屏障。换言之，为了成功地将雷达回波的源鉴别为人工侧屏障，必须多次以彼此间的时间间距在车辆自身的或随机动车辆一起运动的坐标系中识别相同点处(即在相对于机动车辆相同的相对方位中)的源或源出现在相同点处。这与如下假设一致，尤其当机动车辆在雷达装置的多个测量周期期间向前运动时，沿着由机动车辆行驶的道路存在纵向延伸的人工侧屏障或其沿着所述道路延伸。因为雷达信号不只是精确地沿相应的车辆横向方向以唯一的无分散的射束发射，所以还可以接收以以其他角度(即不垂直于车辆纵向方向或机动车辆的行进方向)入射和/或指示出相应的源相对于机动车辆的不同于0m/s的相对速度的其他的雷达回波。尽管所述雷达回波同样可以与人工侧屏障一致，但它们通常不恒定地在几个测量周期期间出现，并且还同样可以源自机动车辆环境中的其他物体，使得根据所述雷达回波无法可靠地将人工侧屏障鲁棒地鉴别为雷达回波的源。例如，这种雷达回波可以通过植被、道路设备的不沿着道路纵向延伸的其他物体、其他交通参与者等一次性或随机产生。通过本发明在此提出的设计方案可以改进人工侧屏障鉴别的安全性和可靠性。

16、在本发明的另一可能的设计方案中，特别是当鉴别或已经鉴别人工侧屏障时，基于所提供的地图确定来自人工侧屏障的预期的雷达回波，即在存在人工侧屏障的情况下预期的雷达装置测量。在此，特别地，可以考虑机动车辆的相应的当前姿态，以便确定预期雷达回波的特性或参数。为此，例如可以求出并考虑机动车辆的转向角度、运动状态、借助其他手段确定或限制的姿态或部分姿态等。然后，根据预期的雷达回波和所确定的一个或多个雷达回波来跟踪机动车辆在地图中的位置。预期的雷达回波可以基于如下知识来确定：具有预设特定或参数的雷达回波仅可针对机动车辆环境中或雷达装置的检测范围中的物体的点来预期，在所述检测区域中物体表面平行于雷达信号的波，即对于其中发送的雷达信号垂直射到物体表面的点中。例如，可以在诸如卡曼滤波器的递归贝叶斯滤波器中或在粒子滤波器等中使用预期的和实际接收到的雷达回波构成的对应对，以跟踪机动车辆在所提供的地图中或关于所提供的地图的位置。在一定时间段期间对未知的这种跟踪可以得到机动车辆的轨迹。借此实现对定位、即机动车辆的特定位置进行检查或合理性检查，因为机动车辆的真实轨迹不能在点之间以任意方式继续或改变。同样地，可以基于此实现或实施其他有用的功能，例如轨迹或碰撞预测、对车辆纵向和/或车辆横向引导的干预等。

17、在本发明的另一可能的设计方案中，针对一些或全部接收到的雷达回波在预设模型中产生对应的粒子。然后在其中或之上应用预设的粒子滤波器，以鉴别源自人工侧屏障的雷达回波。通过粒子滤波器可以随时间跟踪雷达回波。为了保持计算耗费低，例如可以进对于满足至少一个预设的基本标准的雷达回波在模型中产生对应的粒子。所述基本标准可以例如对应于特定的雷达回波的所提到的特性。换言之，因此可以进针对如下雷达回波产生例子，所述雷达回波以至少基本上0m/s的相对速度和/或可以通过在道路纵向方向上沿平行地沿着道路延伸的物体来解释的探测或入射角而一致。在此提出的方法代表了用于鲁棒且可靠鉴别通过沿着相应的所行驶的道路布置的人工侧屏障产生的或射回的雷达回波的尤其简单且可低耗费实施和可执行的可能性。

18、在本发明的一个可能的改进形式中，通过粒子滤波器在雷达装置的测量周期之间仅保留以下粒子：该粒子在固定于车辆的坐标系中的相同部位或位置处重复(即从一个测量周期到另一个测量周期)出现，并且分别指示相应的源相对于机动车辆或相对于固定于车辆的雷达装置的消失的相对速度。因此，换言之，建模的粒子群的各个粒子的保留或存活取决于：相应跟踪的雷达回波是否在相应的新的测量周期中在相同位置处重复，以及其是否指示相应雷达回波的源的(至少约)0m/s的相对速度。因此，如果这种人工侧屏障存在于机动车辆的环境中或雷达装置的检测区域中，则粒子群向唯一的点或粒子收敛，所述点或粒子对应于对应的垂直的雷达反射的源并且对应于人工侧屏障壁上的点。如果不存在这种人工侧屏障或不存在相应的雷达回波源，则在多个测量周期期间、即在粒子滤波器的多次应用期间粒子群不收敛，因为例如源自植被、未结构化斜坡或其他单个物体的所有个体粒子都始终被再次滤除，并且通过其他的、以随机角度、以随机间距和/或以显示出不同的或随机的相对速度的特性出现的雷达回波或对应的粒子取代。本发明在此所提出的设计方案代表了可靠且鲁棒鉴别人工侧屏障或源自这种人工侧屏障的雷达回波的可尤其简单且低耗费实施的和可应用的可能性。

19、在本发明的另一可能的设计方案中，在机动车辆和侧屏障之间的横向相对运动中，对源自人工侧屏障的雷达回波的变化进行建模。然后，建模的变化对于雷达回波的关联在雷达装置的多个测量周期期间被考虑。因此，在出现这种横向相对运动时，例如雷达回波还与侧屏障或与源自侧屏障的雷达回波的事先的(即在之前的测量周期中记录的)或可期望的或未来的实例相关联。于是，因此机动车辆相对于人工侧屏障碍物的横向位置也可以在相对运动的时间段或区域之上恒定且可靠地确定和跟踪。这还会是特别有用的，因为在这种情况下，即，在机动车辆和侧障碍之间的横向相对运动期间，可能没有出现具有所提到特性、即垂直入射方向和至少几乎0m/的相对速度的雷达回波，但是通过建模并考虑相应雷达回波的变化，仍然不间断地实现位置确定和位置跟踪。因此，横向相对运动或其对相应雷达回波的作用可以通过相应的建模来补偿。

20、在本发明的一个可能的改进形式中，为了确定横向相对运动，自动评估机动车辆的里程计数据。为此，例如通过定位装置可以检测可说明、描述或表征机动车辆自身运动的里程计数据，同样例如检测说明转向运动或转向角、车道变换等的数据或信号。必要时，特别是如果可以根据检测到的数据推断出机动车辆的车道变换，则例如可以认为人工侧屏障不变地平行于先前行驶的车道伸展。这可以实现横向相对运动的特别简单的确定和雷达回波的对应变化的特别简单的确定。

21、在一个本发明的可能的改进形式中，为了确定横向相对运动，确定道路的走向，并且对侧屏障的跟随道路走向的走向进行建模或假设。如果说明或表征机动车辆的自身运动的检测到的里程计数据和/或车辆数据与机动车辆的未改变的直行行驶一致，则这尤其是这种情况或者考虑这种情况。例如，在机动车辆和侧屏障之间的横向相对运动可以全部或部分地通过以下方式引起：侧屏障或其走向遵循道路加宽、模拟车道的起点或终点、围住或包围紧急停靠处或停车位等等。在这种情况下，即使没有机动车辆相对于所行驶的车道的横向运动，也会造成横向相对运动。例如，可以根据所提供的地图通过借助于机动车辆的环境传感器系统等确定道路的相应的走向。在此，根据相应的道路变化遵循多项式或悬链线的假设，可以同样完全或部分地对道路走向进行建模或平滑。然后也可以为侧屏障假设或建模这种走向。然后，例如可以通过维持与其一致的相应的雷达回波或相应的粒子的方式，在其他位置处提到的滤波器中描绘或考虑相应的模型或相应的走向或相应的假设。特别地，可以对模型中的相应的偏差或变化和/或通过滤波器以预设方式与没有横向相对运动交替出现的雷达回波或粒子被加权，特别是低加权。由此，可以考虑在横向相对运动的情况下可能更大的定位不确定性。

22、本发明的另一方面是一种定位装置，特别是用于机动车辆的定位装置，所述定位装置具有用于检测雷达数据的数据接口、计算机可读的数据存储器和与其耦合的处理器装置，例如微芯片、微控制器或微处理器等。根据本发明的定位装置被设计用于执行、尤其自动或部分自动地执行根据本发明的方法的至少一个变型形式、实施方式或改进形式。为此，例如可以将相应的操作程序或计算机程序存储在数据存储器中，即存储如下程序，所述程序编码或执行相应的方法或其方法步骤，并且所述程序可以通过处理器装置执行，以便实现或促使执行相应的方法。定位设备例如可以设计用于检测和处理原始信号形式的雷达数据或以如上所描述的那样的预处理的雷达数据。根据本发明的定位装置尤其可以是结合根据本发明的方法提到的定位装置或者与其相对应。因此，根据本发明的定位装置可以具有结合根据本发明的方法提到的一些或全部特性和/或特征。

23、本发明的另一方面是一种机动车辆，其具有至少一个雷达装置，所述雷达装置被设计用于检测在车辆横向方向上侧向位于机动车辆旁边的环境物体。根据本发明的机动车辆还具有与其耦合的根据本发明的定位装置。因此，根据本发明的机动车辆同样被设计用于执行、尤其自动或部分自动地执行根据本发明的方法。根据本发明的机动车辆尤其可以是结合根据本发明的方法和/或结合根据本发明的定位装置提到的机动车辆。根据本发明的机动车辆尤其可以具有多个侧向对准的雷达装置，例如每侧至少一个这种雷达装置。根据本发明的机动车辆可以在至少一侧上具有多个这种雷达装置，所述雷达装置于是例如可以具有例如重叠的记录或检测区域。这可以实现对测量结果的检查或合理性检查或保护，进而最终实现对侧向环境物体、从而尤其对人工侧屏障的特别可靠的识别或鉴别，进而能够实现对机动车辆特别可靠和鲁棒的至少横向的定位或位置确定。