定位系统和用于定位车辆的方法与流程

本发明涉及一种用于至少一个车辆的引导设备。本发明还涉及一种用于车辆的引导装置。本发明还涉及一种用于引导至少一个车辆的方法。此外，本发明涉及一种计算机程序产品。

背景技术：

已知基于基础设施传感器的监视系统。此外，基于显示装置的交通引导系统是已知的。

此外，例如由de102016113903a1已知这样的方案，在这些方案中，为了操作规划的目的，在自己的操作规划中考虑其他车辆的可能轨迹分布。

wo2017/174229a1公开了一种用于借助地标确定在环境中至少部分自动化行驶车辆的姿态的方法，其中，车辆在环境中运动并由此产生一系列定位场景，其中，至少由车辆控制系统对地标数据进行数字处理用于确定车辆的姿态。在此提出，根据定位场景按照需要增加或减少地标数据量。

wo2017/028994a1公开了一种用于定位自动化机动车的方法。在此公开了预先给定自动化机动车在运行期间要实现的定位精度，其中，由机动车针对具有要实现的限定定位精度的限定位置请求定位参考数据，并将这些定位参考数据传输给该自动化机动车，其中，借助自动化机动车的传感器装置感测自动化机动车的环境数据，并且将所感测的环境数据与位置信息关联，其中，借助所述定位参考数据和所感测的环境数据来定位所述自动化机动车，其中，所达到的定位精度被求取；其中，为了在要实现的定位精度方面优化定位参考数据的传输，将所达到的定位精度信号化。

wo2014/029492a1公开了一种用于控制自主车辆系统的方法和机动车，其中，由对机动车的当前位置进行说明的位置信息和至少一个位置相关的、涉及车辆系统的利用可靠性的允许信息来求取用于车辆系统的设定信息，并且根据设定信息来选择车辆系统的至少一个运行参数。

技术实现要素：

本发明的任务是，提供一种用于改善地引导车辆的设备。

根据第一方面，该任务借助定位系统来解决，该定位系统具有：

-至少三个在本地限定的方位测定装置，其中，使方位测定装置的时钟同步，

-其中，借助方位测定装置能够接收至少一个车辆的信号，和

-求取装置，其构造为用于接收至少一个车辆的信号和方位测定装置相对于所述车辆的间距的数据，由所接收的数据求取具有车辆位置数据的环境模型，并且将该环境模型无线地传输给所述车辆。

以该方式，提供一种具有在在本地限定的定位装置的本地定位系统，所述定位装置的时钟彼此同步，由此，能够非常精确地求取定位装置相对于车辆的间距。结果，由此可以借助求取装置求取车辆在本地环境中的非常精确的定位。

根据第二方面，该任务借助用于车辆的定位装置来解决，该定位装置具有：

-发送装置，用于将信号发送给至少三个方位测定装置；

-接收装置，用于无线地接收定位系统的定位数据，这些定位数据已由所述信号和方位测定装置相对于车辆的间距生成；和

-显示装置，用于显示定位数据。

根据第三方面，该任务借助用于定位至少一个车辆的方法来解决，该方法具有以下步骤：

-使至少三个方位测定装置在时间上同步；

-将车辆信号传输给方位测定装置；

-将车辆相对于方位测定装置的间距数据传输给求取装置；

-借助求取装置求取环境模型；和

-将具有车辆定位数据的环境模型无线地传输给车辆。

结果，由此提供了一种用于车辆的基于服务器的高精度定位系统。

定位系统、定位装置和所述方法的有利扩展方案由优选实施方式得到。

定位系统的一个有利扩展方案设置，附加地可以将至少一个车辆的环境传感器装置的数据与环境模型的位置数据进行比较。以该方式使用并且比较车辆环境传感器装置的数据，并且可以以该方式使用所述数据用于求取其他对象的位置数据。

引导设备的另一有利扩展方案设置，所述定位系统包括至少四个方位测定装置。以该方式可以有利地求取车辆的高精度三维位置数据。

定位系统的另一有利扩展方案设置，可以借助数字地图示出至少一个车辆的位置数据。有利地，由此能够提供车辆位置的优化示出。

所述方法的一个有利扩展方案设置，将车辆环境传感器装置的数据传输给求取装置并且将这些数据与环境模型的定位数据进行比较。

下面，根据多个附图用其他特征和优点详细说明本发明。在此，所说明或者所示出的所有特征本身或以任意组合的方式构成本发明的主题，而与本发明的在实施方式中的概括或其引用无关，以及与其在说明书或附图中的表述或示出无关。

所公开的定位系统和定位装置的特征和优点以类似的方式由所公开的方法特征和优点得到，并且反之亦然。

附图说明

图1示出所提出的定位系统的一个实施方式的第一原理图。

图2示出所提出的定位系统的一个实施方式的另一原理图。

图3示出所提出的定位装置的一个实施方式的原理方框连接图。

图4示出所提出的用于定位至少一个车辆的方法的一个实施方式的原理流程图。

具体实施方式

下面，车辆理解为手动控制的车辆，部分自动化车辆或全自动化(自主)车辆。

本发明的核心思想尤其是，提供一种用于定位至少一个车辆的改进方法和设备。

与已知的gnss系统(英文，globalnavigationsatellitesystem，全球导航卫星系统)相比，本发明的定位系统具有以下优点：能够实现一种高精度的自定位，该自定位基于在本地环境中具有在本地已知的相对时间基准的、受陆地约束的本地接收器。

分别具有发送器的车辆的信号在本地始终可用，因为由于方位测定装置构造为受陆地约束，因而不会出现卫星被遮蔽、抖动信号、大气干扰和其他干扰等。有利地，例如在gnss卫星中所需的高精度时钟也不是必需的，因为仅需要在短的时间区间内和在本地环境上(例如交叉路口设施，典型的间距约为500m)使方位测定装置的时钟同步，其中，以该方式构成本地接收器导航系统(英文，localreceivernavigationsystem)。

因此，与已知的gnss系统相比，所提出的定位系统的优点尤其是：

-卫星信号不被遮蔽，

-没有电离层或对地层的延迟或者干扰，

-没有由于不精确的卫星位置所引起的误差，

-没有gnss信号的故意干扰，

-没有不同/不利的卫星几何分布。

通过所提出的本地的、基于服务器的方法，求取装置200可以经由互联网连接到后端上并且接收当前的地图层，例如也可以接收具有状态、施工工地、公共交通工具规划等的动态地图层。由此，始终可以利用当前的地图信息用于进行地理参考化(georeferenzieren)。此外，可以借助求取装置200同时执行多个车辆的定位。

求取装置200可以经由附加的通信网络(例如lte，wlan等)接收用于基于由车载传感器支持的定位而使车辆自定位的信息。

求取装置200也可以经由附加的通信网络(例如lte，wlan等)接收关于其他动态对象(例如其它车辆)的信息，本车辆可以基于其车载传感装置定位这些动态对象。

求取装置200可以基于上述信息源(向方位测定装置发送的发送器信号，发送器的自定位和基于车辆的车载传感装置通过发送器对其他动态对象的定位)来创建具有位置数据的连贯的环境模型(konsistenesumfeldmodell)。基于上述信息源例如可以利用卡曼滤波器或类似方法用于优化环境模型的对象位置。

图1示出用于解释所提出的方法的功能方式的概览图。可看到四个本地方位测定装置l1至l4，它们的大地测量学位置或者说定位数据精确已知，因为所述位置或者说定位数据优选借助大地测量学方法以高精度、例如在毫米范围内被测量。为了实现精确的同步，所说的方位测定装置l1至l4将参考时间信号与对应的辨识信息一起传输给所有其他方位测定装置l1至l4。基于已知的位置和从而方位测定装置l1至l4相对彼此的间距，可以通过预计的渡越时间差使方位测定装置l1至l4彼此精确地同步。

例如，方位测定装置l1在时间点t1将带有对应的辨识信息的参考时间信号发送给其余方位测定装置l2至l4。方位测定装置l1的参考时间信号在时间dt1_2＝x1_2/c(c为光速)之后被方位测定装置l2接收到。方位测定装置l1,l2之间的渡越时间差dt1_2由于方位测定装置l1,l2相对彼此的已知间距而精确已知。由此，方位测定装置l2可以将它自己的时钟准确地与方位测定装置l1的时钟同步。这以相同的方式针对方位测定装置l3,l4和所有其他方位测定装置(未示出)进行。

对于借助发送器精确定位车辆f1而言，至少三个方位测定装置l1至ln是必需的。在最小数量为至少四个方位测定装置l1至ln的情况下，可以有利地对车辆进行精确的三维定位。

所阐述的同步方法例如可以周期性地由所有方位测定装置l1至ln执行，例如每隔10ms。

方位测定装置l1至ln的同步信号也被具有发送器的车辆f1接收，该发送器基于数字地图非常精确地知道方位测定装置l1至l4的位置。为了提高同步精度，该方法可以交替地由所有方位测定装置l1至ln执行。

从而可以基于渡越时间测量实现用于处于方位测定装置l1至ln之间的对象(例如车辆)的位置的、足够精确的时间基准。

车辆f1的发送器将周期性信号发送给彼此同步的方位测定装置l1至l4。基于在方位测定装置l1至ln处抵达的信号的时间差，可以借助本身已知的三角测量法求取车辆f1的位置。

借助记载有方位测定装置l1至l4的位置的数字地图，本地求取装置200可以对车辆f1进行地理参考化或者说进行地点精确的定位。

在图2中阐明，车辆f1借助其车载环境传感装置探测感测范围b内的其他静态对象和动态对象、例如其他车辆f2,f3并且将这些数据传输给求取装置200。求取装置200将所传输的数据与环境模型的位置数据进行比较，由此，可以实现车辆f2,f3的高精度定位。基于数字地图，可以对这些对象进行地理参考化。

此外，可以通过探测和定位静态地标来定位车辆f1本身。

具有发送器的车辆f1至fn将关于它自己的位置和关于其他动态对象的位置的信息经由通信网络(z.b.wlan,lte等)发送给本地求取装置200。

本地求取装置200利用本地方位测定装置l1至ln的信息来定位车辆f1，以及利用车辆关于其位置的信息和关于其他动态对象位置的信息来创建本地环境的连贯的定位模型，所述信息经由通信网络被传输给求取装置200。为了创建本地环境的连贯的定位模型，求取装置200利用本身已知的方法、例如卡曼滤波或巴耶斯滤波器。

经由附加的通信装置将具有车辆f1至f3的和其他动态对象的、经过地理基准化的位置的连贯定位模型从求取装置200传输给车辆f1至f3。

因此，本地环境中的具有发送器的所有车辆f1至f3利用求取装置200的相同的连贯环境或定位模型。

结果可以以该方式实现高精度和低成本的、基于服务器的定位方法。

因此利用本发明来实现车辆中的发送器借助至少三个方位测定装置l1至ln在本地环境(例如交叉路口，复杂的城市环境)中的高精度自定位。在此，方位测定装置在3d坐标中的绝对位置是已知的，其中，方位测定装置l1至ln利用相对时间基准并且彼此同步。方位测定装置l1至ln接收待定位车辆f1至fn的信号并且所有这些方位测定装置都连接到本地的求取装置200上。

因此，基于在方位测定装置l1至ln处抵达的信号的差别借助三角测量计算车辆f1至fn相对于方位测定装置l1至ln的相对位置，所述方位测定装置借助记载有方位测定装置l1至ln的位置的数字地图使得能够实现具有发送器的车辆的地理参考化(welchedasfahrzeugmitdemsendermittelseinerdigitalenkarte,aufderdiepositionenderortungseinrichtungenl1…lneingetragensind,georeferenziert)。

图3示出所提出的用于车辆f1至fn的定位装置300的实施方式的原理方框图。可看到发送装置310，该发送装置以上述方式将信号传输给方位测定装置l1至ln。此外，可看到与发送装置310功能连接的接收装置320，该接收装置接收以上述方式求取的、具有位置数据的环境或定位模型。此外可看到与接收装置320功能连接的显示装置330(例如车辆显示器)，在该显示装置上可以显示具有位置数据的环境或定位模型。为定位装置300设置的数字地图未在图3中示出。

图4示出用于定位至少一个车辆f1至fn的方法的原理流程图。

在步骤400中，由至少三个方位测定装置l1至ln执行时间同步。

在步骤410中，将车辆f1至fn的信号传输给方位测定装置l1至ln。

在步骤420中，将车辆f1至fn相对于方位测定装置l1至ln的间距数据传输给求取装置200。

在步骤430中，借助求取装置200求取环境模型。

在步骤440中，将具有车辆f1至fn的定位数据的环境模型无线传输给车辆f1至fn。

有利地，本发明的方法可以作为软件实现，该软件例如在电子求取装置200上运行。以该方式，该方法的简单可适配性得到有利支持。

结果，可以借助所提出的方法有利地提高道路交通中的安全水平并且提供均匀的交通流。

专业人员将会以合适的方式改变和/或相互组合本发明的特征，而不会偏离本发明的核心。