专利名称：一种用于获取导航数据的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于获取导航数据的方法、一种根据权利 要求10所述的计算机程序产品和一种根据权利要求11和12所述的计算单元。
背景技术：
在现有技术中已知各种用于提供车辆的导航数据的数据库。发明内容
本发明的任务在于提供一种用于获取导航数据的方法。该任务将通过根据权利要 求I所述的方法、根据权利要求10所述的计算机程序产品和根据权利要求11和12所述的 计算单元解决。
在从属权利要求中给出了本发明的其他的有利的实施例。
该方法的优点在于由车辆收集附加信息且为车辆的导航提供该附加信息。这将 由此实现，即车辆借助于传感器获取街道和/或环境的特征且确定该特征的位置。所获取 的特征和所获取的特征的位置将作为导航数据的附加信息存储和/或传输至外部的计算 单元。以这样的方式获取附加的信息，借助于该些附加信息能够确定车辆相对于该特征的 位置。由此能够根据所获取的特征更精确地确定例如车辆的位置。
在另一个实施例中，确定特征相对于导航数据的有用信息的位置。该特征的相对 位置将被存储为附加信息的一部分。由此存储特征相对于已存储的导航数据的有用信息的 相对位置是可行的。由此在识别出特征的情况下，能够计算车辆的相对于导航数据的有用 信息的相对位置。
在另一个实施例中，常常由一辆或多辆车辆获取特征和该特征的位置且将所获取 的位置的平均值作为该特征的位置存储。以这样的方式确定和存储特征的更准确的位置。
在另一个实施例中，获取特征的传感器与标识信息相关联，除了附加信息之外还 存储该标识信息。由此能够例如基于该标识信息在考虑该标识信息的情况下更精确地分析 特征和/或特征的位置。例如，仅将由标识信息相同的传感器获取的特征和特征的位置用 于构造位置的平均值。
在另一个实施例中，将由车辆将附加信息传输至外部的计算单元。外部的计算单 元例如能够被构造在其他的车辆中或被构造为静态的计算单元。此外，该静态的计算单元 能够将附加信息传输至车辆。借助于该方法能够与其他的车辆或与静态的计算单元交换所 获取的特征和/或位置。由此能够分享信息且能够由多辆车辆使用信息。
在另一个实施例中，在静态的计算单元中执行对位置的平均或对相对位置的平 均，其中该静态的计算单元将所平均的位置再传输至车辆。由此能够在外部分计算单元中 实施计算量很大的方法。此外，外部的计算单元能够考虑例如由不同的车辆所获取的特征 的位置或相对位置。当传感器的标识信息已知时，尤其能够考虑来自不同的传感器的特征 或位置。基于该标识信息例如能够考虑车辆上的传感器的相对位置或不同的可获取的特征。在另一个实施例中，计算单元基于该标识信息确定关于标识信息相同的传感器的位置的平均值和/或该计算单元基于多个标识信息考虑比较值，以便能够考虑标识信息不同的传感器的位置。在另一个实施例中，将交通标识和/或行车道几何形状作为有用信息使用。由此能够存储所获取的特征相对于该有用信息的相对位置。在另一个实施例中，例如将诸如行车道表面的裂缝、柏油斑点、用于街道排水的沟壑的路面特点识别为特征。诸如树木、房屋或其他的偶然性元素的环境信息能够作为附加的特征使用。本发明的优点在于，通过诸如以被构造为服务器形式的中央的计算单元接收来自不同的车辆的数据，以例如借助于数据聚集产生更高品质的地图或附加信息。在此能够由带有不同的传感器的不同的车辆获取行车道和/或环境的特征，且考虑该特征以改善定位。在此将使用车辆的和传感器的待聚集的数据，以实现改善的数据品质。在此，能够分开存储且分开或彼此相联系地分析和考虑不同的传感器类型的特征或不同的车辆的相同的传感器的特征。由此实现提高用于识别特征的数据质量。
以下将根据附图进一步阐述本发明。其中图1示出了驾驶员的视角的示意图；图2示出了用于传输导航数据的基本架构的示意图。
具体实施例方式图1示出了从驾驶员的视角的透过车辆的挡风玻璃I的典型的驾驶场景的示意图。示出的是位于车辆前方的、具有两个分开的车道11、12的行车道10。车辆装备有传感器系统4，该传感器系统能够被构造为例如视频传感装置的形式。借助于该传感器系统4能够获取和测量例如行车道边界标记15、16。借助于该传感器系统4能够确定例如弯道曲率。视频传感器系统的另一个应用情况可能是交通标识17的视觉识别，该交通标识例如是带有速度限制的交通标识。此外，车辆装备有带有转向角传感器的方向盘2以及带有GPS定位的导航系统8。同样通过该转向角传感器能够确定弯道曲率。此外，能够通过跟踪GPS轨迹确定诸如弯道曲率的行车道几何形状。弯道的弯道曲率描述了由车辆获取的有用信息。为此，导航系统8例如包括相应的软件和相应的数据存储器。此外，能够设置计算单元18，其与传感器、传感器系统和导航系统8相连接且分析和/或存储由传感器或者传感器系统所获取的有用信息。通过组合地使用多个传感器系统和/或传感器，例如视频系统、转向角传感器、GPS轨迹，能够很好地获取车辆运动，从而能够精确地描述车辆沿着行车道的运动。在需要时能够进行附加的分析，例如借助于视频传感器进行车辆在行车道内的位置确定，从而识别例如弯道的抄近道。为了进一步改善系统，还能够使用其他的传感器，例如转动速度传感器或加速度传感器。以此种方式装备的车辆能够用于以其他的有用信息来丰富诸如导航地图的导航数据。能够获取例如关于街道走向的几何信息作为有用信息，尤其是精确的弯道几何形状、车辆实际使用的运动弯道，即早前所抄近道或驶过的弯道、在弯道路段内的确定的位置的弯道速度。此外能够获取街道边缘处的物体，诸如交通标识、交通灯、岔道、十字路口或建筑物的精确的位置。通过接收关于一辆或多辆车的多次行驶的信息能够达到系统的改善，且以该方式聚集数据，即不断地学习和持续地改善数据。例如，在聚集诸如位置、街道曲率等的几何信息的数据的情况下，能够构造所获取的不同的数据的平均值。这样能够通过许多个重复的行驶更精确地获取例如弯道的几何形状。除了导航系统8的数字的地图之外，该弯道的更精确的位置和/或更精确地走向也能够存储在车辆的导航系统8之内的本地数据库之中。车辆越频繁地经过某个确定的地方，所聚集的信息越好。以相似的方式也能够在车辆或静态的计算单元之中收集、分析且例如聚集来自不同车辆的数据。尤其能够计算和存储关于所收集的数据的平均值，尤其是关于几何数据(如位置或走向)的平均值。外部的计算单元或车辆内的计算单元能够将所聚集的数据再提供给其他的车辆。除了获取和改善有用数据之外，收集有用数据的附加信息也是有利的。该附加信息例如是从车辆的环境可获取的特征和该特征的位置。研究表明，存在大量的表征特征，这些特征能够由传感器获取且这些特征不改变其位置。这些特征能够是街道的特性，例如纹理、裂缝、颜色、粗糙度，也能够是街道的组成部分，如标识、街道井盖、排水井的栅栏等等。此外，该特征也能够是自然的元素，如树木、灌木、岩石等等。此外，该特征也能够是建筑物或�？椋绲缦吒�、交通灯等等。本发明的基本构思在于借助于附加信息的获取改善用于车辆的引导、信息和/或导航的数据库。借助于附加信息例如能够修正车辆的自身位置的GPS定位的不准确性。基于所获取的特征相对于有用信息的相对位置，车辆能够在获取该特征的情况下，更精确地确定其相对于有用信息的相对位置。能够将行车道表面或环境中的特征识别为车辆的行车道和/或环境的特征。此处，例如能够借助于车辆的视频系统获取有关颜色的结构，例如在行车道表面的柏油斑点6或裂缝7或行车道和/或环境的其他的可获取的结构。此外，例如能够借助于视频系统识别用于街道排水的街道雨水口 5。此外，附加地或替代地能够借助于雷达传感器获取街道雨水口，因为该街道雨水口由铁组成且铁会表征地影响传感器的信号。因此，可通过雷达传感器的表征信号识别街道雨水口。以相似的方式，也能够将其他的铁的积聚物(例如街道中的铁的装备或桥梁)获取作为特征。此外，车辆能够例如借助于导航系统和GPS定位确定和存储所识别的特征的绝对位置。此外，车辆能够存储所识别特征的相对于导航系统中存储的的有用信息(诸如交通标示牌或建筑物或街道拐弯处或弯道中间点)的相对位置。此外附加地存储针对所使用的、用于获取特征的传感器的标识信息。该标识信息例如能够包括关于传感器的类型和/或车辆上的传感器的安装位置的信息。由此能够例如计算传感器相对于车辆的GPS定位装置的相对距离，从而能够更精确地确定所获取的特征的绝对的和相对的位置。此外，基于该标识信息能够识别特征是由哪种传感器类型所获取的。由此例如能够标出并一起分析同一个或相似的传感器的特征。此外能够分开处理由不同的传感器所获取的特征。由此能够提高该方法的精度。本发明的另一个设计方案在于收集并分析关于例如一辆车或不同的车辆的多次行驶的信息。例如能够在中央的计算单元中存储、分析信息，即附加信息，且将其再传输至 车辆。
图2示出了用于借助于服务器作为其他的计算单元19来中央地收集数据的系统 的示意图。车辆13驶过某一路段且借助于传感器系统4记录附加信息，即特征和特征的绝 对位置或特征相对于已知的有用信息的相对位置，有用信息例如是具有已知的本地的位置 的物体。该特征例如还能够是交通标识，例如借助于视频传感装置识别的交通标识。此外 能够获取行车道几何形状作为特征，例如视觉可识别的结构或行车道表面的元素描绘该行 车道几何形状。
车辆13将由车辆所获取的特征和特征的位置或特征相对于有用信息的相对位置 通过接口 20传输至中央的计算单元19,该中央的计算单元同样包括第二接口 21。在该中 央的计算单元19中，收集来自不同的车辆的附加信息，且借助于数据聚集压缩这些附加信 息。例如，如果竖起了一块新的交通标识，该交通标识尚未存储为有用信息，那么该交通标 识同样能够表示附加信息的特征。竖立在弯道前交通标识(限速60km/h)。弯道的曲率有 峰值点，出于安全的缘故在该峰值点处不允许行驶快于60km/h。交通标识(60km/h)和具有 限定的曲率的弯道几何形状表示有用信息。同时，“有用信息交通标识”也能够用作具有相 对于弯道曲率最大的峰值点的相对位置(例如120米)的特征。只要视频传感器探测到交 通标识，那么就已知了车辆相对于具有确定的曲率的弯道的峰值点的精确的位置。在这种 情况下，该交通标识既可以用作有用信息(针对诸如速度预警器的功能)，又可以用作用于 确定在弯道前的相对位置的特征。
在另一个实施形式中，当多辆车辆识别到同一交通标识且已将位置或相对位置传 输至计算单元19时，例如能够实现非常确定的交通标识信息，其具有该交通标识的精确的 位置数据。例如车辆能够借助于不同的视频传感器获取交通标识且将交通标识和交通标识 的位置传输至计算单元。为此，视频传感器示例性地包括图像识别方法，借助于该图像识别 方法能够识别该交通标识的种类。
示例性地能够借助于图像识别方法识别带有60km/h速度限制的交通标识。例如， 如果18辆车辆识别到60km/h的速度限制，且只有两辆车辆识别到90km/h的速度限制，那 么计算单元能够基于统计的分析由此确定由车辆所获取的交通标志牌表示的速度限制为 60km/h。该信息能够再发至车辆。由此，曾识别出错误的交通标识的车辆也能够在下一次 驶过时基于由计算单元提供的信息识别该速度限制为60km/h的交通标识牌，尽管车辆的 视频传感器或许已经损坏。
在中央的计算单元19中，例如能够基于传感器的标识信息识别某些车辆是否包 括高精度的传感器。由此，例如在数据聚集时，优选地考虑或以因子加权地考虑具有高精度 的传感器的数据。
示例性地，所获取的特征的绝对和/或相对位置的平均值能够构成数据聚集。例 如如果存在来自品质差的传感器的数据和来自品质很高的传感器的数据，那么能够例如仅 使用品质很高的传感器的数据，以例如存储特征的绝对位置或特征的相对位置，并将其再 输出至车辆。
示例性地，当多辆具有不同的视频传感器的车辆经过交通标识且将所获取的特征 和位置或相对位置报告给中央的计算单元19时，能够实现具有更好的位置品质的可靠的交通标识信息。以这样的方式同样能够获取高精度的行车道几何形状，诸如弯道。为此将示例性地获取多辆车辆在同一地点的运动数据。例如能够由诸如视频传感器、转向角传感器和GPS系统的传感器以例如运动曲线的形式获取运动数据。能够借助于数据聚集压缩运动曲线，例如构成平均值。因此，中央的计算单元19能够获取有价值的和高精度的关于车辆周围环境的信息且将其传输至车辆。由此车辆能够为了例如前瞻性地示出辅助功能而考虑将所提供的信息。该信息能够是例如交通标识信息或行车道几何形状。为此，车辆能够从中央的计算单元19和/或从其他的车辆接收关于特征和特征的位置的信息。车辆能够将这些信息结合至本地的导航地图。在此能够使用已知的方法，如地图匹配。由于数字的地图的不精确性和GPS定位的不精确性，能够借助于附加地获取的数据，即所获取的特征及其位置实现定位的改善。对于许多的辅助功能，存在尽可能精确地定位车辆的位置的需求，例如在过快地行驶的弯道前的自动的紧急制动。为此，例如能够向车辆提供所获取的特征和所获取的与弯道峰值点有关的特征的相对位置。示例性地，该特征能够是行车道表面的裂缝、行车道表面的柏油斑点或行车道或环境的其他的结构，如排水雨水口。因此，车辆在获取所存储的特征的情况下能够比借助于传统的导航数据更精确地或更早地计算至弯道峰值点的距离，且例如更早地和/或更恰当地自动引入紧急制动行为。为此，车辆拥有相应的计算单元18和相应的控制单元，该控制单元参与车辆系统，如发动机、离合器、制动器。这些特征能够用于存储有用数据的位置，有用数据例如是相对于特征的位置的交通标识或街道几何形状。车辆在其自身的数据存储器中存储特征、所获取的特征和有用信息(例如已识别的交通标识)之间的相对距离。车辆将特征、所获取的特征和有用信息(例如所识别的交通标识)之间的相对距离传输至外部的计算单元19。外部的计算单元19将该信息转达至其他的车辆，从而使得之后在该行车道上行驶该相同的路段的、并且识别到例如行车道中的裂缝的车辆能够附加地使用该信息，即在距离20m处存在带有60km/h速度限制的交通标识。以这样的方式，后续的车辆能够利用该附加信息来进行其当前位置相对于有用信息的高精度的定位。为此，优选地将所聚集的关于特征及其位置的信息传输至车辆。后续的车辆基于其导航预览借助于GPS定位和示例性的电子的视野，识别出其接近有用信息(诸如交通标识或确定的行车道几何形状)。该信息还相对粗糙。当车辆的传感装置在其环境中识别到特征，那么其能够基于所传输的在所识别的特征和有用信息之间的相对距离确定车辆距离有用信息还有多远。以这样的方式能够及时地激活驾驶员辅助系统来例如减小速度。也能够发生的是，不同的车辆使用不同的传感器变形。因此，根据制造商的不同，识别行车道边界的视频传感器能够具有较高的或较低的图像分辨率。亮度的灵敏度或色彩的灵敏度可以是不同的。能够利用所有的传感器变形来获取特征，例如裂缝、柏油斑点、标识牌等。在此，能够非常的不同地得出由传感器所获取的信号。对于雷达或激光雷达传感器亦然。类似地，能够将雷达或激光雷达传感器用于识别周围的物体，然而在识别特征时，这些传感器的信号能够是非常不同的，且尤其依赖于分辨率、视角和所使用的技术。在极端的情况下，车辆使用向前安置的视频传感器(例如以交通标识摄像头的形式)来获取特征。其他的车辆例如能够使用向后安置的视频传感器(倒车摄像头)来获取特征。所获取的特征，即传感器的信号将因为不同的摄像头、不同的物体、不同的视角和/或不同的安装位置 而不同。因此，另一个设计方案设计了 用于获取特征的传感器也包括传感器信息，即关于 其自身的标识信息，其同样存储在外部的计算单元中。因此，外部的计算单元能够存储不同 的传感器变形的所获取的特征的控制信号，且通过传感器标识信息来标记传感器信号。在 该设计方案中，后续的车辆例如可能向中央的服务器发送其传感器信息，且之后除了有用 数据，仅获得传感器信号作为对特征及其位置的反映，该传感器信号由车辆还拥有的传感 器变形所产生。
由此能够选择从计算单元传输至车辆的数据且将其相应地匹配至车辆中现有的 传感器系统。以这样的方式避免了不必要的数据的传输。
此外，计算单元19也能够平均相同的传感器的传感器信号，以获得针对特征的最 优的传感器信号。也能够使用其他种类的方法代替平均来改善传感器信号。由此能够优化 传感器信号，并由此通过另一辆车来改善对同一特征的识别。
计算单元19向其他的车辆14传输数据，尤其是所聚集的数据，即例如确定的特征 的视频信号和该确定的特征的位置。其他的车辆14例如借助于视频摄像头获取视频信号。 车辆将所获取的视频信号与所存储的且由计算单元19所传输的视频信号比较。根据这样 的比较，车辆识别两者是否为同一视频信号。由此，车辆能够将与视频信号相符的特征的位 置或相对位置用于引导车辆。车辆例如根据附加信息识别出，在至所识别的特征确定的距 离处安置有用信号，例如交通标识。由此能够精确地确定车辆至交通标识的距离。
该方法并不依赖于所使用的传感器的种类。此外，计算单元19能够使用不同的传 感器的信号，以校验特征的识别。示例性地，车辆能够通过视频传感器获取确定的位置处的 街道井盖且将视频传感器的信号传输至计算单元19。此外，同一辆或其他的车辆借助于其 他的传感器，诸如雷达传感器，获取信号在确定的位置处的提高了的反射并将其传输至计 算单元19。计算单元19基于不同的传感器的信号识别在确定的位置处存在的表征特征。 由此提高了特征识别的安全性。
权利要求
1.一种用于获取导航数据的方法，其中车辆借助于传感器获取街道和/或环境的特征，其中所述车辆确定所述特征的位置，其中将所述特征和所述特征的所述位置作为导航数据的附加信息存储或传输至外部的计算单元。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述特征相对于所述导航数据的有用信息的相对位置确定为所述特征的位置，且将所述相对位置作为所述附加信息的一部分存储和/或传输。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通常由一辆或多辆车辆获取所述特征和所述位置，且其中将所获取的位置的平均值作为位置存储。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中标识信息与所述传感器相关联，其中除了所述附加信息之外还存储和/或传输所述标识信息。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由所述车辆将所述附加信息传输至外部的计算单元，其中所述外部的计算单元安置于另一车辆内或被构造为静态的计算单元。
6.根据权利要求2和5所述的方法，其中在所述静态的计算单元中执行对所述位置的平均和/或对所述相对位置的平均，且其中所述静态的计算单元将所平均的位置和/或所述相对位置和/或所平均的几何信息传输至车辆。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其中所述标识信息包括关于所述传感器的种类的信息，例如所述传感器类型和/或关于所述传感器在所述车辆内的位置或安置定向的信息。
8.根据权利要求5和7所述的方法，其中所述计算单元基于所述标识信息确定关于标识信息相同的所述传感器的位置的平均值和/或其中所述计算单元为了多个标识信息识别比较值，以便能够相对地评估和平均车辆上标识信息不同的传感器的所述位置。
9.根据权利要求2-8中任一项所述的方法，其中将交通标识和/或行车道几何形状用作有用信息。
10.一种带有程序代码的计算机程序产品，当所述计算机程序产品在处理装置上运行或在计算机可读的数据载体上存储时，其用于执行根据权利要求1-9中任意一项所述的方法。
11.一种车辆的计算单元，其被构造用于执行根据权利要求1-9中任意一项所述的方法。
12.—种外部计算单元，其被构造为从车辆接收由所述车辆所获取的街道和/或环境的特征和由所述车辆所获取的所述特征的位置，其中，所述计算单元被构造为将所述特征和所述特征的所述位置作为附加信息存储并再传输至车辆。
13.根据权利要求12所述的外部计算单元，其中所述计算单元被构造为平均多辆车的同一特征的位置和/或同一车辆的多个测量的同一特征的位置并再传输至车辆。
全文摘要
本发明涉及一种计算单元、一种计算机程序产品和一种用于获取导航数据的方法，其中车辆借助于传感器获取街道和/或环境的特征，并且其中车辆确定特征的位置，其中将特征和特征的位置作为导航数据的附加信息存储或传输至外部的计算单元。
文档编号G01C21/26GK102997926SQ201210337698
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月6日 优先权日2011年9月8日
发明者W·珀希米勒 申请人:罗伯特·博世有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
