用于在基础设施装置的区域中为机动车提供车道定位的方法与流程

本发明涉及一种在基础设施装置的区域中为机动车提供车道定位的方法。本发明还涉及一种用于执行这种方法的机动车。

背景技术：

1、机动车可以具有至少一个驾驶员辅助系统，该驾驶员辅助系统构造用于操控机动车的纵向和/或横向引导。例如，该驾驶员辅助系统可以构造用于执行车道变换。该机动车还可以具有导航系统，借助于该导航系统可以确定到行驶目的地的行驶路线并且在机动车中提供行驶路线。到行驶目的地的行驶路线可以例如与车道有关，尤其是如果行驶路线包括在具有多个车道的道路上的行驶，所述多个车道之中，例如只有个别车道可用于转弯和/或直线行驶。为了沿着到目的地的行驶路线成功地进行路线引导和/或为了驾驶员辅助系统的完全功能性(该驾驶员辅助系统例如可以执行车道变换)，因此可能需要存在机动车的车道准确的定位，即知道该机动车当前位于哪个车道上。

2、de 10 2015 206 342 a1表明了一种用于修正具有用于确定自身位置的全球卫星导航系统的车辆的位置的方法。在此，借助于全球卫星导航系统检测到的位置被配入到数字地图中。这在考虑到车辆环境中的至少一个物体的情况下进行，所述物体已被识别并且其位置在数字地图中是可参考的。

3、de 10 2015 211 279 a1表明了一种用于对借助于全球卫星导航系统获得的位置信号进行可信性检查的方法。在此，检测车辆环境中的物体，并且通过比较物体的位置与车辆的自身位置来执行位置信号的可信性检查。

4、us 2018/0257615 a1表明了一种用于车辆的自动制动系统。在这种情况下描述如何可以对交通灯进行定位，其中，将交通灯的位置信息与利用全球导航卫星系统确定的车辆的位置数据进行比较。

技术实现思路

1、本发明的任务是提供一种解决方案，通过该解决方案可以为机动车可靠地提供车道定位。

2、所述任务通过本发明的主题来解决。

3、本发明的第一方面涉及一种用于在基础设施装置的区域中为机动车提供车道定位的方法。该基础设施装置例如是交通灯设备，其中，其可以具有一个单个的交通灯单元、即一个单个的交通灯，或多个交通灯。对此备选地或附加地，基础设施装置也可以是施工现场。如下信息可以理解为车道定位，该信息描述机动车布置在道路的多个可能的车道之中的哪个车道上。因此，实现了与道路的其它车道、例如关于自身车道的相邻车道相比的在机动车布置所在的自身车道上的定位。该车道备选地可以被称为行车道。

4、本发明是基于这样的认识：通常，在地图中对于一个道路通常没有存储关于例如道路的车道数量的详细信息，该地图例如提供给机动车的导航系统。可能的情况是，如此详细的信息只针对特定的道路型式的道路、如快车道道路型式来存储。如果在地图中存储了道路的车道数量，则借助于机动车检测的描述机动车周围环境的周围环境信息可以在考虑地图的情况下为机动车进行车道定位。

5、此外，本发明基于这样的认识：基于全球导航卫星系统(gnss)的机动车定位，例如基于全球定位系统(gps，代表global positioning system)的机动车定位可能具有几米的误差，并且因此不能实现机动车的车道准确的定位。因此，迄今为止，通常基于gnss定位、导航系统中的地图和/或检测的周围环境信息为机动车执行车道定位。然而，考虑地图可能是耗费的且数据密集的，尤其是当地图只是临时加载到机动车中，例如从外部计算装置加载时便是如此。因此有意义的是，采用由基础设施装置提供的数据，所述数据例如描述车道的数量，以便能够以简单和节省计算的方式在机动车中执行车道定位。

6、根据本发明的方法包括以下步骤：实现从基础设施装置接收基础设施消息。该基础设施消息具有至少一个车道数量信息，所述车道数量信息描述基础设施装置的区域中的车道数量。例如，如果基础设施装置是用于两个道路(所述两个道路分别具有多个车道)相交所处的交叉路口的交通灯设备，则基础设施消息可包括相应的道路的车道数量，从而由机动车接收的接收到的基础设施消息例如描述两个相交的道路之中的每个道路具有总共四个车道。基础设施装置的区域在该示例中是交通灯布置所在的交叉路口的区域。在施工现场作为基础设施装置的情况下，基础设施装置的区域例如可以包括整个施工现场区域或施工现场区域的一部分。基础设施装置的区域是当地(或本地，即lokal)限界的并且在交叉路口的情况下例如限制于两个相交道路的道路区域，这些道路区域例如布置在交通灯设备，尤其是交通灯设备的各个交通灯之前最多10至20米远处。

7、基础设施消息可以通过在基础设施装置、尤其是基础设施装置的通信接口与机动车的通信接口之间的无线缆的、尤其是无线的通信连接来传输。例如，该通信连接可以通过无线局域网(wlan，代表wireless local area network)、蓝牙连接和/或移动数据网络、例如基于移动无线电标准：长期演进(lte)、高级长期演进(lte-a)、第五代(5g)或第六代(6g)的移动数据网络来设置。

8、进一步的方法步骤设置：提供周围环境信息。所述周围环境信息描述所述基础设施装置的区域中的机动车的周围环境并且借助于周围环境检测装置检测。周围环境检测装置可以是机动车的周围环境检测装置，例如摄像头、如机动车的前摄像头、后摄像头、侧摄像头和/或360度摄像头。优选地，周围环境信息以由机动车本身检测和提供的静态或运动图像数据的形式存在。例如，机动车的周围环境可以由周围环境检测装置的检测区域在空间上限界。

9、在进一步的方法步骤中，通过评价所提供的周围环境信息来确定相邻车道信息。所述相邻车道信息描述相邻车道的相对于所述机动车布置所在的自身车道的相对布置以及数量。因此，根据相邻车道信息已知，多少车道与自身车道相邻布置，以及这些车道相对于自身车道如何布置，也就是说例如有多少相邻车道在行驶方向上分别位于该机动车的左侧和右侧。相邻车道信息在此单纯由周围环境信息确定，也就是说，例如基于机动车的摄像头的摄像头数据。相邻车道信息可以通过应用图像处理方法来确定。例如，可以基于周围环境信息执行物体识别，在其中例如如果车道标记由周围环境信息描述，则识别和评价布置在行驶地面上的车道标记。

10、然后，通过评价接收到的基础设施消息、即至少所述车道数量信息、和所确定的相邻车道信息来实现车道定位信息的确定。所述车道定位信息描述，所述自身车道如何相对于所述相邻车道定位。因此，例如可以确定，机动车在基础设施装置的区域中布置在道路的哪个车道上。为此，为了能够确定车道定位信息，不需要考虑例如存储在机动车的导航系统中的地图和/或借助于机动车的位置检测装置检测的且描述机动车的例如呈坐标形式的位置的位置信息。因此，优选设置成，车道定位信息的确定仅通过评价所接收的基础设施消息和所确定的相邻车道信息来进行。换言之，车道定位信息的确定只能通过评价所接收的基础设施消息和评价周围环境信息、即例如借助于机动车的摄像头所检测的数据来进行。

11、在进一步的方法步骤中，实现所确定的车道定位信息的提供。因此，通过提供所确定的车道定位信息，在基础设施装置的区域中为机动车提供车道定位。各个方法步骤、尤其是相邻车道信息和车道定位信息的确定可以借助于机动车的控制设备来进行。该控制设备可以是计算装置、即计算机。此外，控制设备可以提供接收到的基础设施消息以及周围环境信息。此外，控制设备可以提供所确定的车道定位，例如为机动车的另一个部件、例如驾驶员辅助系统的控制装置或机动车的导航系统提供所确定的车道定位。对此备选地或附加地设置成，所确定的车道定位可以提供给其它交通参与者、例如所述机动车周围环境中的另一个车辆和/或外部计算装置，例如借助于无线的车对车或车对基础设施通信进行提供。

12、总的来说实现了：能够可靠地为机动车提供车道定位。此外，为此省却了数据存储耗费和数据传输耗费的评价，因为车道定位可在没有地图的情况下实现。此外，省却了基于gnss的经常不准确的位置确定。因此，对于基础设施装置的区域提供特别有用的用于将机动车定位在一个车道上的可行方案。

13、一个实施例设置成，将所确定的车道定位信息提供给用于所述机动车的导航系统。该导航系统可以是机动车本身的一个部件和/或由定位在机动车中的移动终端设备提供。该移动终端设备可以是移动电话，例如智能手机，和/或平板电脑。对此备选地或附加地，可以将所确定的车道定位信息提供给机动车的驾驶员辅助系统，例如车道保持或车道变换辅助、即用于至少辅助保持或变换车道的驾驶员辅助系统。基于车道定位信息，例如可以指定机动车的由导航系统提供的当前的行驶路线，尤其是当多个车道可供适用于不同的行驶方向和/或交通规则时便是这样。例如当一个车道设置用于转弯、即作为转弯车道，和/或用于直线行驶、尤其是仅用于转弯或仅用于直线行驶时，可存在不同的交通规则。通过提供所确定的车道定位信息确保，例如可以及早地在机动车中输出车道变换指示，因此机动车可以在基础设施装置的区域中进入到适用于到行驶目的地的行驶路线的车道。还可以实现：驾驶员辅助系统，例如经辅助地、半自动地或甚至全自动地执行车道变换或当前车道的保持，取决于基于车道定位信息有用的东西。因此，车道定位信息特别有用地且对于机动车用户来说舒适地在机动车中使用。

14、附加的实施例设置成，所确定的车道定位信息仅针对所述机动车的当前行驶提供。因此可以设置成，车道定位信息不例如设置用于补充导航系统的地图，而是仅设置用于当前行驶。因此，车道定位信息短时间地且在时间上受限地在机动车中使用。由此，一方面可以防止在机动车中车道定位信息的如有可能存储空间密集的存储。另一方面，可以由此防止仅临时可能的车道定位(例如在临时施工现场的情况下)对将来的行驶产生影响，在将来的行驶中，由于例如施工现场的变化，这种车道定位完全不再相关。由此实现了：所述方法总是与当前相关地(或实时地，即aktuell)执行并且防止如有可能错误地假定的关于车道布置和数量的信息被储存在机动车中。

15、此外，一个实施例可以设置成，接收到的基础设施消息包括以下信息中的至少一个信息：配属信息；运行状态信息；速度规定信息；行驶方向规定信息；位置说明信息；车道标记类型信息；车道拓扑信息；和/或交通情况信息。

16、所述配属信息描述相应的车道与所述基础设施装置的基础设施单元的配属。例如，该配属针对由用于相应的车道的多个单个的交通灯组成的交通灯设备中的每个单个的交通灯进行。因此在这种情况下可以知道，基础设施的哪个子单元、即哪个基础设施单元被直接配属给相应的车道，即例如可以提供针对相应的车道的行驶信号。

17、运行状态信息描述所述基础设施单元和/或所述基础设施装置的运行状态。在交通灯设备的情况下，运行状态例如可以描述单个的交通灯和/或整个交通灯设备的红色、黄色或绿色阶段。与施工现场相关地，运行状态可以例如区分：道路施工现场当前是否可驶过，或单个的车道当前是否可驶过。

18、所述速度规定信息描述针对相应的车道的速度规定。例如，该速度规定是相应的车道上允许的最大速度。行驶方向规定信息描述针对相应的车道的行驶方向规定。行驶方向在此对应于如下方向，在相应的车道上可以沿该方向行驶。对于自身车道，行驶方向规定通常对应于机动车的行驶方向。由此，可以例如区分哪些车道是为沿与所述机动车相同的行驶方向的交通设置的，而哪些是为与所述机动车的行驶方向相反指向的交通设置的。由此，还可以评价，机动车必须从哪个方向接近基础设施装置，由此在特定的车道上的定位是可信的。例如，在不清楚的情况下，如果行驶方向规定信息也一同评价为所接收到的基础设施消息的可能信息，则可以判定该机动车实际位于哪个车道上。

19、位置说明信息描述针对相应的车道、基础设施单元和/或基础设施装置的位置说明。该位置说明例如以坐标的形式提供。因此，例如可以提供限界相应的车道的位置说明。此外，单个的基础设施单元、例如单个的交通灯，和/或整个基础设施装置的地点可能是已知的，其中，基础设施装置的位置说明例如描述基础设施装置的整个区域。

20、所述车道标记类型信息描述相应的车道的车道标记型式和/或车道标记颜色。例如，车道标记型式可以在布置在行驶地面上的车道标记的实线和虚线之间进行区分。例如，车道标记颜色可以是白色。可以设置成，如果车道标记颜色是橙色或黄色，这例如被评价为针对作为基础设施装置的施工现场内的车道标记的指示。如果例如当地规定成，只有在白色的车道标记的情况下才允许车道变换且例如在橙色或黄色的车道标记的情况下不允许车道变换，则在考虑车道标记颜色的情况下可以考虑针对在车道之间变换的交通规则。

21、所述车道拓扑信息描述相应的车道的车道拓扑。车道拓扑例如涉及车道的宽度、车道的表面性质和/或车道的几何走向，即例如车道是否具有弯曲的或直线的走向。交通情况信息描述基础设施装置的区域中的当前的交通情况，并且借助于基础设施装置的交通检测装置来检测。例如，交通情况信息以图像数据的形式存在，所述图像数据借助于作为交通检测装置的摄像头来检测，该摄像头例如布置在交通灯设备的交通灯的空间上附近。例如，交通情况信息可以具有图像，在该图像中机动车本身被映射在其自身车道上。

22、一般来说，如果上述信息由基础设施消息包括，则上述信息可以在确定车道定位信息时一同评价，即可以用于自身车道相对于相邻车道的定位。因此总的来说，通过基础设施消息可以接收到大量的附加信息，所述附加信息可以使车道定位信息的确定设计得还更准确。

23、针对接收到的基础设施消息包括车道标记信息和/或车道拓扑信息的情况，另一个实施例设置成，对这些、即车道标记信息和/或车道拓扑信息进行评价，以用于周围环境检测装置的可信性检查。因此，最终将描述机动车的周围环境并且借助于周围环境检测装置检测的周围环境信息与关于设置在机动车的周围环境中的车道的信息进行比较，其中，在此车道标记类型、即车道标记颜色和/或车道标记型式，和/或车道拓扑被考虑到。在可信性检查成功的情况下，即如果例如由周围环境信息所描述的车道标记的外观与可从车道标记类型信息和/或车道拓扑信息中得出的外观预设相一致，则认为可信性检查成功执行。在可信性检查成功的情况下，则周围环境检测装置被视作为能起作用的。在可信性检查不成功的情况下，即在借助于周围环境检测装置检测到的车道标记与由基础设施消息包括的关于车道标记类型和/或车道拓扑信息之间相区分的情况下，则周围环境检测装置可被评价为不能起作用的，并且由此被评价为不能工作的。因此，通过可信性检查，可以设置控制实例，通过该控制实例可以识别不能完全或不能可靠起作用的周围环境检测装置。这提高了借助于用于机动车的周围环境检测装置检测的周围环境信息的可靠性。

24、另一个实施例设置成，为了确定所述车道定位信息，执行格式适配。通过所述格式适配将所述基础设施消息的格式与针对机动车的地图的格式相适配。因此可以实现：尽管车道没有在地图上绘制，但由于进行了基础设施消息的格式适配，仍然可以利用迄今已知的方法或算法来进行机动车布置在其上的车道的定位。

25、此外，一个实施例设置成，在确定所述车道定位信息之前，检查是否在所述机动车中提供了地图。在该地图中至少针对所述基础设施装置的区域绘制了所述数量的车道。如果提供了所述地图，则在确定所述车道定位信息时考虑所提供的地图。因此，所述方法不仅可以基于对接收到的基础设施消息和所确定的相邻车道信息的评价，而且可以附加地例如基于地图进行对所确定的车道定位信息的检查。由此使得该方法在可能的错误检测和错误确定方面特别鲁棒。

26、备选于此，在一个实施例中可以设置成，如果提供了所描述的地图，则仅通过评价所提供的地图和所提供的相邻车道信息来确定车道定位信息。在此，从以下出发，在确定所述车道定位信息之前，检查是否在所述机动车中提供了地图，在该地图中至少针对所述基础设施装置的区域绘制了所述数量的车道。在这种情况下，可以省却为了能够确定车道定位信息如有可能地耗费地对接收到的基础设施消息进行评价，而是可以直接从地图出发在考虑到所确定的相邻车道信息的情况下确定车道定位信息，所述相邻车道信息由周围环境信息确定。因此，如有可能没必要的可以是，采用基础设施消息。根据本发明的方法也适用于这种情况。

27、一个优选的实施例设置成，基础设施消息是地图数据通知。该地图数据通知通常被称为map通知，该map通知备选地也可以被称为地图消息。map在此对于英语单词表示地图。对此备选地或附加地，基础设施消息可以是信号相位与时点通知，信号相位与时点通知备选地也可以称为信号相位和时序(signal phase and timing,spat)消息。因此，可以采用两种常见类型的基础设施装置的通知或消息，其通常由基础设施装置提供并且这些消息因此是标准化的，从而接收到的基础设施消息可以特别容易地且以小的耗费用于进一步的评价和确定步骤。

28、本发明意义上的相应的信息能够可以以数据的形式表示。因此，备选地，车道数量信息可以被称为车道数量数据，周围环境信息可以被称为周围环境数据，相邻车道信息可以被称为相邻车道数据，车道定位信息可以被称为车道定位数据，配属信息可以被称为配属数据，运行状态信息可以被称为运行状态数据，速度规定信息可以被称为速度规定数据，行驶方向规定信息可以被称为行驶方向规定数据，位置说明信息可以被称为位置说明数据，车道标记类型信息可以被称为车道标记类型数据，车道拓扑信息可以被称为车道拓扑数据，和/或交通情况信息可以被称为交通情况数据。

29、本发明的另一方面涉及到一种机动车。该机动车构造用于执行根据本发明的方法。该机动车例如是乘用车、载货车、巴士和/或摩托车。该机动车此外构造用于执行实施例之一或实施例的组合。

30、本发明的附加的方面涉及用于机动车的控制设备。该控制设备具有处理器装置，所述处理器装置设置用于单个地或组合地以及只要在可应用的情况下执行根据本发明的方法或根据本发明的方法的实施例。为此，处理器装置可具有至少一个微处理器和/或至少一个微控制器和/或至少一个fpga(现场可编程门阵列)和/或至少一个dsp(数字信号处理器)。此外，处理器装置可以具有程序代码，所述程序代码设置用于在通过处理器装置实施的情况下单个地或与至少一个另外的实施例组合地执行根据本发明的方法或根据本发明的方法的实施例。该程序代码可以存储在处理器装置的数据存储器中。控制设备执行根据本发明的方法的针对所述控制设备设置的方法步骤。

31、本发明的另一方面涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品例如可以是计算机程序。根据本发明的计算机程序产品包括指令，所述指令在该程序由计算机、例如由机动车的控制设备实施时促使计算机执行上文所述的方法和根据本发明的方法的单个或多个实施例。

32、本发明还包括根据本发明的机动车、控制设备和/或计算机程序产品的扩展方案，这些扩展方案具有与根据本发明的方法的扩展方案相关已经描述的特征。

33、本发明还包括所描述的实施方式的特征的组合。