WO2006040233A1 - Navigation system and method for determining the position of a vehicle within a three-dimensional road network - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a motor vehicle navigation system comprising means for determining the position of a vehicle by means of satellite navigation and/or coupled navigation, map data of a road network, means for allocating the vehicle position to a road of the road network and means for emitting driving instructions based on a current driving position and a calculated route. The inventive motor vehicle navigation system also contains means for determining a relative modification of the geographical altitude during a journey and the allocation of a vehicle position to a road of the road network with regard to the modification of the relative altitude or an absolute geographical height derived therefrom.

Description

Beschreibungdescription
Navigationssystem und Verfahren zur Bestimmung der Position eines Fahrzeugs innerhalb eines dreidimensionalen Straßennet- zesNavigation system and method for determining the position of a vehicle within a three-dimensional road network
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugnavigationssystem mit Mitteln zur Bestimmung einer Fahrzeugposition durch Satelli¬ tennavigation und/oder Koppelnavigation, Landkartendaten ei- nes Straßennetzes, Mitteln zur Zuordnung einer Fahrzeugposi¬ tion zu einer Straße des Straßennetzes und Mitteln zur Ausga¬ be von Fahrhinweisen anhand einer aktuellen Fahrzeugposition und der berechneten Route. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Kraftfahr- zeugs innerhalb eines dreidimensionalen Straßennetzes.The invention relates to a motor vehicle navigation system with means for determining a vehicle position tennavigation by Satelli¬ and / or dead reckoning navigation, map data egg nes road network, means for allocating a vehicle Posi ¬ tion to a road of the road network and means for Ausga ¬ be driving instructions based on a current vehicle position, and the calculated route. Furthermore, the invention relates to a method for determining the position of a motor vehicle within a three-dimensional road network.
Navigationssysteme und Verfahren zur Bestimmung der Position eines Kraftfahrzeugs sind bekannt und werden kommerziell ein¬ gesetzt. Entsprechende Navigationssysteme werden beispiels- weise von einem Tochterunternehmen der Patentanmelderin unter der Bezeichnung "VDO DAYTON" vertrieben. Bei diesen Navigati¬ onssystemen gibt der Benutzer den gewünschten Zielort über eine Eingabeeinrichtung ein oder wählt den Zielort aus einer Liste aus. Der Startort wird von den Systemen in der Regel automatisch bestimmt und zwar anhand von Signalen eines Sa¬ tellitenortungssystems. Anhand von digitalen Landkartendaten erfolgt die Berechnung einer Route zwischen dem Startort und dem Zielort nach bekannten Rechenalgorithmen. Zur Bestimmung der stets aktuellen Fahrzeugposition während der Fahrt kann die Satellitennavigation herangezogen werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Fahrzeugposition durch Koppelnavigation bestimmt werden. Bei letzterer werden in bekannter Weise die zurückgelegte Fahrstrecke und Richtungsänderungen des Fahr- zeugs ausgewertet. Eine durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation ermittelte Fahrzeugposition ist jedoch mit gewissen Fehlern behaftet, so dass die so ermittelte Fahr¬ zeugposition nicht zwangsläufig auf einer Straße eines Stra- ßennetzes liegt. Durch ein so genanntes Map-Matching-Verfah- ren wird der durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavi¬ gation ermittelten Fahrzeugposition daher eine Position auf einer Straße des Straßennetzes zugeordnet. Die entsprechenden Algorithmen sind erprobt und haben sich in der Praxis be- währt.Navigation systems and methods for determining the position of a motor vehicle are known and are commercially set ¬ . Corresponding navigation systems are marketed, for example, by a subsidiary of the patent applicant under the name "VDO DAYTON". In these navigation systems, the user enters the desired destination via an input device or selects the destination from a list. The starting location is determined automatically from the systems usually namely based on signals of a Sa ¬ setting tenor processing system. On the basis of digital map data, the calculation of a route between the starting place and the destination takes place according to known calculation algorithms. To determine the always current vehicle position while driving the satellite navigation can be used. Additionally or alternatively, the vehicle position may be determined by dead reckoning. In the latter case, the traveled distance and changes in direction of the driving evaluated. One vehicle position determined by satellite navigation and / or dead reckoning, however, has certain defects that the driving ¬ so determined does not necessarily imaging position on a road of a road is ßennetzes. By means of a so-called map-matching method, the vehicle position determined by satellite navigation and / or dead reckoning is therefore assigned a position on a road of the road network. The corresponding algorithms have been tried and tested in practice.
Dennoch kann es in der Praxis bei bestimmten Straßenverläufen zu Fehlern bei der Zuordnung der Fahrzeugposition zu einer Straße des Straßennetzes kommen. Eine derartige Situation tritt beispielsweise dann auf, wenn Straßen in verschiedenen Ebenen übereinander verlaufen. Bei herkömmlichen Fahrzeugna- vigationssytemen, die lediglich eine zweidimensionale Positi¬ onsbestimmung aufweisen, kann in solch komplexen Straßennet¬ zen die Fahrzeugposition nicht exakt bestimmt werden. Zur Verbesserung der Positionsbestimmung ist daher eine Informa¬ tion über die aktuelle Höhenlage des Fahrzeugs erforderlich. Diese kann grundsätzlich durch die Satellitennavigation be¬ stimmt werden. Nachteilig ist dabei jedoch die recht geringe Genauigkeit. Insbesondere in Großstädten, in denen die zuvor geschilderten komplexen Straßennetze vorwiegend auftreten, kann der Empfang der Satellitennavigationssignale durch Ab¬ schattung behindert oder unmöglich sein.Nevertheless, in practice, certain road profiles can lead to errors in the assignment of the vehicle position to a road in the road network. Such a situation occurs, for example, when roads in different levels are on top of each other. Vigationssytemen In conventional Fahrzeugna- having only a two-dimensional Positi ¬ onsbestimmung, in such complex Straßennet¬ zen can not be accurately determined, the vehicle position. To improve the position determination, therefore, information about the current altitude of the vehicle is required. This can basically be determined by the satellite navigation. The disadvantage, however, is the very low accuracy. Especially in large cities, in which the above-described complex road networks predominantly occur, the reception of satellite navigation signals through From ¬ shading can be impeded or impossible.
Als eine Alternative zur Bestimmung der Höhenlage bietet sich der Einsatz eines barometrischen Höhenmessers an. Derartige Geräte sind jedoch teuer und hinsichtlich der nur geringen Höhenunterschiede von in verschiedenen Ebenen verlaufenden Straßen auch zu ungenau. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kraftfahrzeugnaviga¬ tionssystem und ein Verfahren zur Bestimmung der Position ei¬ nes Kraftfahrzeugs derart weiterzubilden, dass die Position eines Kraftfahrzeugs auf einer Straße auch bei in verschiede- nen Ebenen verlaufenden Straßen bestimmt wird und die hier¬ durch verursachten Zusatzkosten jedoch gering gehalten wer¬ den.As an alternative to determining the altitude, the use of a barometric altimeter offers. However, such devices are expensive and too imprecise in terms of only small differences in height of running in different levels roads. The object of the invention is therefore to develop a Kraftfahrzeugnaviga ¬ tion system and a method for determining the position ei¬ nes motor vehicle such that the position of a motor vehicle on a road is also determined in different levels extending roads and the hier¬ caused by However, additional costs are kept low.
Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kraftfahrzeugnavi- gationssystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kraft¬ fahrzeugnavigationssystem weiterhin Mittel zur Bestimmung ei¬ ner relativen Änderung der geographischen Höhe während einer Fahrt enthält und die Zuordnung der Fahrzeugposition zu einer Straße des Straßennetzes unter Heranziehung der Änderung der relativen Höhe oder einer daraus abgeleiteten absoluten geo¬ graphischen Höhe erfolgt. Bei einem erfindungsgemäßen Verfah¬ ren zur Bestimmung der Position eines Kraftfahrzeugs inner¬ halb eines dreidimensionalen Straßennetzes erfolgt die Aus¬ wertung von durch Satellitennavigation und/oder Koppelnaviga- tion erhaltenen zweidimensionalen Positionsdaten sowie durch Auswertung von relativen Änderungen der geographischen Höhe des Fahrzeugs während einer Fahrt, wobei die Änderung der geographischen Höhe anhand eines Fahrzeugzustands bestimmt wird.The object is, in a generic Kraftfahrzeugnavi- gationssystem according to the invention characterized in that the force ¬ vehicle navigation system further comprises means for determining ei¬ ner relative change of the geographical altitude during running contains and the assignment of the vehicle position to a road of the road network by using the change in the relative Height or derived therefrom absolute geo¬ graphic height. In an inventive Verfah for determining the position of a motor vehicle ren inner¬ half of a three-dimensional road network takes the off ¬ evaluation of by satellite navigation and / or Koppelnaviga- tion obtained two-dimensional position data as well as evaluation of relative changes in the geographical height of the vehicle during running, wherein the change in the geographic altitude is determined based on a vehicle condition.
Von dem Erfinder wurde erkannt, dass für den Einsatz in Fahr¬ zeugnavigationssystemen die Bestimmung relativer Höhenlagen völlig ausreichend ist. Die Bestimmung einer absoluten Höhen¬ lage ist nicht zwingend erforderlich. So ist es völlig aus- reichend, wenn beispielsweise bekannt ist, dass das Fahrzeug zum gegenwärtigen Zeitpunkt 10 m höher fährt als vor 1 000 m oder einer Minute. Diese relative Höheninformation wird im Rahmen des Map-Matching verwendet, um das aktuell befahrene Straßensegment zu ermitteln.The inventor has recognized that the determination of relative altitudes is completely sufficient for use in vehicle navigation systems. The determination of an absolute altitude is not absolutely necessary. For example, if it is known that the vehicle is 10 m higher at the present time than it was 1 000 m or one minute, it is quite sufficient. This relative height information is in the Map matching framework used to determine the current road segment.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass an mindestens ei- ner Fahrzeugposition die ermittelte Änderung der relativenIt can be provided, in particular, that at at least one vehicle position the determined change in the relative
Höhe unter Verwendung einer absoluten geographischen Höhe ka¬ libriert wird. Nach einer solchen Kalibrierung kann unter Verwendung der Information über die relative Höhenänderung der Fahrzeugposition stets auch die absolute geographische Höhe ermittelt werden.Height is calibrated using an absolute geographic altitude. After such a calibration, using the information about the relative change in altitude of the vehicle position, the absolute geographic altitude can always be determined.
Die Kalibrierung kann unter Verwendung von empfangenen Satel¬ litennavigationsdaten durchgeführt werden. Insbesondere ist dann vorgesehen, dass die Kalibrierung nur dann durchgeführt wird, wenn die Qualität der empfangenen Satellitennavigati¬ onsdaten einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Bei aus¬ reichend gutem Empfang der Satellitennavigationssignale, wie er beispielsweise außerhalb geschlossener Ortschaften bei ge¬ ringer Abschattung auftritt, kann die Genauigkeit der aus den Satellitennavigationssignalen abgeleiteten Höheninformation hierfür ausreichend sein.The calibration can be carried out using received satellite navigation data. In particular, it is then provided that the calibration is only carried out if the quality of the received Satellitennavigati ¬ onsdaten exceeds a predetermined limit. In ¬ from reaching good reception of satellite navigation signals, as for example occurs outside built at ge ¬ ringer shadowing, the accuracy of the height information derived from the satellite navigation signals may be sufficient for this purpose.
Zusätzlich oder alternativ kann die Kalibrierung auch unter Verwendung von absoluten Höhenangaben der Landkartendaten er- folgen. Eine solche Kalibrierung kann beispielsweise dann durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug einen charakteristi¬ schen Punkt, wie zum Beispiel eine Kreuzung oder einen Abbie¬ gepunkt erreicht. An einem Abbiegepunkt ist die Position des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit bekannt. Über die Höhenangabe in den Landkartendaten kann dann mit hoher Genauigkeit eine Kalibrierung der Höheninformation erfolgen. Zur Bestimmung der relativen Änderung der Höhe kann ein Nei¬ gungswinkelsensor eingesetzt werden. Neigungswinkelsensoren sind vergleichsweise preiswert und dennoch für den vorgesehe¬ nen Zweck völlig ausreichend. Der Neigungswinkelsensor kann zusätzlich im Fahrzeug eingebaut werden. Alternativ ist je¬ doch die Mitbenutzung der Daten eines bereits für andere Fahrzeugkomponenten vorhandenen Neigungswinkelsensors mög¬ lich. Zu erwähnen sind insbesondere der Neigungswinkelsensor für eine Scheinwerferniveauregulierung oder eine Alarmanlage. Bei Verwendung eines Neigungswinkelsensors wird zur Bestim¬ mung einer Veränderung der Höhenlage über eine bestimmte ge¬ fahrene Strecke der Sinus des Neigungswinkels über die gefah¬ rene Strecke integriert. Die Länge der gefahrenen Strecke wird aus dem bereits im Fahrzeugnavigationssystem verwendeten Tachometer- oder Odometersignal ermittelt.Additionally or alternatively, the calibration can also be performed using absolute height data of the map data. Such a calibration can be performed, for example, when the vehicle reaches a point charac ¬ rule, such as an intersection or a turning ¬ gepunkt. At a turn-off point, the position of the vehicle is known with high accuracy. About the altitude in the map data can then be done with high accuracy calibration of the altitude information. To determine the relative change in height, a tilt angle sensor can be used. Inclination angle sensors are relatively inexpensive and yet quite adequate for the intended look ¬ nen purpose. The inclination angle sensor can also be installed in the vehicle. Alternatively, however, the shared use of the data of an inclination angle sensor already available for other vehicle components is possible. Particularly noteworthy are the tilt angle sensor for a headlight leveling or alarm system. When using a tilt angle sensor of a change in the height position over a certain distance traveled ge of the sine of the inclination angle is integrated over the gefah ¬ rene route for the determina ¬ determination. The length of the distance traveled is determined from the tachometer or odometer signal already used in the vehicle navigation system.
Außer durch ein Befahren von Steigungs- und/oder Gefällstre¬ cken kann sich die Neigung des Kraftfahrzeugs auch durch Än¬ derung der Beladung verändern. Änderungen der Neigungen des Kraftfahrzeugs durch Änderung der Beladung erfolgen jedoch ausschließlich bei Stillstand des Fahrzeugs. Änderungen des Ausgangssignals des Neigungswinkelsensors bei stehendem Fahr¬ zeug können daher zur Verbesserung der Genauigkeit kompen¬ siert werden.Apart from driving on inclines and / or slopes, the inclination of the motor vehicle can also change as a result of changes in the load. Changes in the inclinations of the motor vehicle by changing the load, however, take place exclusively when the vehicle is at a standstill. Changes in the output signal of the inclination angle sensor at a standstill driving ¬ imaging can therefore be Siert kompen¬ to improve the accuracy.
Zur Bestimmung der relativen Höhenlage können jedoch auch an¬ dere Sensoren oder Sensorkombinationen eingesetzt werden, wie beispielsweise Beschleunigungssensoren.To determine the relative altitude, however, it is also possible to use other sensors or sensor combinations, such as, for example, acceleration sensors.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann außer in einem Navigati¬ onssystem auch in anderen Systemen eingesetzt werden, die ei¬ ne genaue Positionsbestimmung erfordern, insbesondere in ei¬ nem System zur Mauterfassung. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei¬ spiels und der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Navigati¬ onssystems .The inventive method can be used not only in a Navigati ¬ onssystem in other systems that require ei¬ ne accurate positioning, particularly in ei¬ NEM system for toll collection. The invention will be explained in more detail with reference to an Ausführungsbei ¬ game and the drawing. The single figure shows a block diagram of a Navigati ¬ onssystems invention.
Zentraler Bestandteil des Navigationssystems ist die Rechen¬ einheit (CPU) 1, die auch die erforderlichen Speicherelemente enthält. Mit der CPU 1 ist eine Bedieneinheit 2 verbunden, über die beispielsweise der Zielort eingegeben oder ausge- wählt werden kann. Die Bedieneinheit 2 kann im gleichen Ge¬ häuse wie die CPU 1 untergebracht sein, jedoch kann die Be¬ dieneinheit 2 auch als Fernbedienung ausgebildet sein, die mit der CPU 1 beispielsweise über eine optische Schnittstelle oder eine Funkschnittstelle in Verbindung steht.The central component of the navigation system is the rake ¬ unit (CPU) 1, which also includes the necessary memory elements. Connected to the CPU 1 is an operating unit 2, via which, for example, the destination can be entered or selected. The control unit 2 may be the same Ge ¬ housing as the CPU 1 be housed, however, the Be ¬ may be diene unit formed as a remote control 2, that communicates with the CPU 1, for example an optical interface or a radio interface in connection.
Mit der CPU 1 ist eine optische Ausgabeeinheit 3 verbunden, über die eine Kartendatendarstellung und Zielführungsinforma¬ tionen sowie sonstige Informationen ausgegeben werden können. Die Zielführungsinformationen können weiterhin über einen Lautsprecher 4 akustisch ausgegeben werden.To the CPU 1, an optical output unit 3 is connected, via a map data display and route guidance Informa ¬ functions as well as other information can be output. The route guidance information can furthermore be output acoustically via a loudspeaker 4.
Die CPU 1 ist ferner mit einer Datenbank 5 verbunden, die die Landkartendaten enthält. Diese Daten sind beispielsweise auf einer CD-ROM oder einer DVD abgespeichert. In diesem Fall enthält das Navigationssystem ein CD-ROM oder ein DVD-Lauf¬ werk, das mit der CPU 1 verbunden ist. Andere bekannte Spei¬ chermittel, wie eine Festplatte oder eine Speicherkarte, kön¬ nen ebenfalls zum Einsatz kommen.The CPU 1 is further connected to a database 5 containing the map data. This data is stored, for example, on a CD-ROM or a DVD. In this case, the navigation system includes a CD-ROM or a DVD drive connected to the CPU 1. Other known Spei ¬ chermittel, like a hard drive or a memory card, Kings ¬ nen also are used.
Anhand der Landkartendaten kann von der CPU 1 bei gegebenemBased on the map data from the CPU 1 for a given
Start- und Zielort in bekannter Weise eine Berechnung der op¬ timalen Route durchgeführt werden, die dann über die optische Ausgabeeinheit 3 ausgegeben werden kann. Zur Bestimmung der aktuellen Fahrzeugposition enthält das Na¬ vigationssystem ferner einen Empfänger 6 zum Empfang von Sa¬ tellitennavigationssignalen. Um eine von Satelliten unabhän¬ gige Positionsbestimmung durchführen zu können, enthält das Navigationssystem ferner einen Richtungssensor 7 und einen Wegsensor 8, die ebenfalls mit der CPU 1 verbunden sind, so dass mit Hilfe eines geeigneten Computerprogramms mit diesem Signal eine Positionsbestimmung möglich ist.Start and destination in a known manner, a calculation of the optimal ¬ route are performed, which can then be output via the optical output unit 3. To determine the current vehicle position, the navigation system further includes a receiver 6 for receiving satellite navigation signals. In order to be able to carry out a position determination independent of satellites, the navigation system also contains a direction sensor 7 and a displacement sensor 8, which are likewise connected to the CPU 1, so that a position determination is possible with the aid of a suitable computer program.
Weiterhin kann die CPU 1 zusätzlich mit einem Rundfunkempfän¬ ger verbunden sein, der zum Empfang von RDS-TMC-Signalen aus¬ gebildet ist. Somit können empfangene Verkehrsinformationen vom Rundfunkempfänger 9 an die CPU 1 weitergeleitet und zur Berücksichtigung bei der Routenberechnung herangezogen wer- den. Alternativ können Verkehrsinformationen auch über einFurthermore, the CPU 1 can additionally be connected to a radio receiver, which is designed to receive RDS-TMC signals. Thus, received traffic information can be forwarded from the radio receiver 9 to the CPU 1 and used for consideration in the route calculation. Alternatively, traffic information can also be accessed via a
Mobilfunkgerät, insbesondere nach dem GSM-Standard, empfangen und an die Recheneinheit weitergeleitet werden.Mobile device, in particular according to the GSM standard, received and forwarded to the arithmetic unit.
Abweichend von dem gezeigten Navigationssystem können die Landkartendaten auch mittels einer Mobilfunkverbindung von einer zentralen Servicestelle in das Fahrzeug übertragen wer¬ den. In diesem Falle kann ein Lesegerät für ein Speichermedi¬ um mit den Landkartendaten im Fahrzeug entfallen. Auch die Routenberechnung kann außerhalb des Fahrzeugs erfolgen.Deviating from the navigation system shown, the map data can also be transmitted by means of a mobile radio connection from a central service point to the vehicle. In this case, a reader for a Speichermedi ¬ um accounts with the map data in the vehicle. The route calculation can also be done outside the vehicle.
Mit der CPU 1 ist weiterhin ein Neigungswinkelsensor 9 ver¬ bunden. Aus den Signalen des Neigungswinkelsensors 9 wird in der CPU 1 eine relative Änderung der Höhenlage des Fahrzeugs berechnet. Zur Bestimmung einer Veränderung der Höhenlage ü- ber eine bestimmte gefahrene Strecke wird der Sinus des Nei¬ gungswinkels des Fahrzeugs über die gefahrene Strecke integ¬ riert. Die Information über die gefahrene Strecke wird dabei von dem Wegsensor 8 zur Verfügung gestellt. Die Position des Fahrzeugs wird von der CPU 1 unter Verwen¬ dung des Signals des Empfängers 6 zum Empfang von Satelliten¬ navigationssignalen mittels Satellitennavigation und unter Verwendung der Signale des Richtungssensors 7 und des Wegsen- sors 8 mittels Koppelnavigation ermittelt. Mittels der zudem ermittelten relativen Höheninformation und eines MAP- Matching-Verfahrens kann nun die Position des Fahrzeugs auf einer Straße auch dann genau ermittelt werden, wenn mehrere Straßen in verschiedenen Ebenen verlaufen.An inclination angle sensor 9 is furthermore connected to the CPU 1. From the signals of the inclination angle sensor 9, a relative change in the altitude of the vehicle is calculated in the CPU 1. To determine a change in the height position over a certain distance traveled on the sine of the Nei ¬ is riert supply angle of the vehicle over the distance traveled integ ¬. The information about the distance traveled is provided by the displacement sensor 8 available. The position of the vehicle is determined by the CPU 1 using the signal of the receiver 6 for receiving satellite navigation signals by means of satellite navigation and using the signals of the direction sensor 7 and the position sensor 8 by means of dead reckoning. By means of the additionally determined relative height information and a MAP matching method, the position of the vehicle on a road can now be determined precisely even if several roads run in different planes.
Die Bestimmung der Position des Fahrzeugs innerhalb eines 3- dimensionalen Straßennetzes kann dann insbesondere durch fol¬ gende Verfahrensschritte erfolgen:The determination of the position of the vehicle within a 3-dimensional road network can then in particular by fol ¬ constricting process steps take place:
- Bestimmen einer ersten geographischen Position des Fahr¬ zeugs durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigati¬ on,Determining a first geographical position of the vehicle by means of satellite navigation and / or dead reckoning,
- Bestimmen einer ersten relativen geographischen Höhenin¬ formation des Kraftfahrzeugs an der ersten Position des Kraftfahrzeugs,Determining a first relative geographical altitude information of the motor vehicle at the first position of the motor vehicle,
- Bestimmen einer zweiten geographischen Position des Fahr¬ zeugs durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigati¬ on,Determining a second geographical position of the vehicle by means of satellite navigation and / or dead reckoning,
- Bestimmen einer zweiten relativen geographischen Höhenin- formation des Kraftfahrzeugs an der zweiten Position desDetermining a second relative geographical altitude information of the motor vehicle at the second position of the vehicle
Kraftfahrzeugs,Motor vehicle,
- Bestimmen einer aktuellen Fahrzeugposition auf einer Straße durch Vergleich der durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation bestimmten geographischen Po- sitionen des Fahrzeugs mit Höheninformationen enthalten¬ den Straßenkartendaten unter Berücksichtigung der relati¬ ven geographischen Höheninformationen. Zur Ermittlung der relativen Höhenposition wird diese bei¬ spielsweise zu Beginn der Fahrt auf Null gesetzt und in der zuvor beschriebenen Weise unter Auswertung der Signale des Neigungswinkelsensors 9 und des Wegsensors 8 die relative Hö- henlage fortlaufend ermittelt. Somit kann beispielsweise festgestellt werden, dass das Fahrzeug zum aktuellen Zeit¬ punkt sich 10 m höher befindet als vor 500 m. Diese Informa¬ tion wird beim Map-Matching verwendet. War die Zuordnung des Fahrzeugs zu einer Straße bei der um 500 m zurückliegenden Position des Fahrzeugs noch eindeutig, so kann zwischenzeit¬ lich beispielsweise eine Straßenverzweigung derart vorhanden sein, dass eine Fahrspur der Straße auf gleicher Höhe weiter verläuft, während eine zweite Fahrspur einer ansteigenden Rampe zu einer höher liegenden Ebene folgt. Unter Auswertung der Höhenlage kann nun im Map-Matching-Verfahren genau unter¬ schieden werden, auf welcher Ebene sich das Fahrzeug befin¬ det. Mit dem erfindungsgemäßen Navigationssystem ist daher auch bei komplizierten Straßenführungen in verschiedenen Ebe¬ nen eine eindeutige Positionierung möglich. Determining a current vehicle position on a road by comparing the geographical positions of the vehicle determined by satellite navigation and / or dead-reckoning with road map data containing height information taking into account the relative geographical height information. In order to determine the relative height position, this is set to zero, for example, at the beginning of the journey, and the relative altitude is continuously determined in the manner described above while evaluating the signals of the inclination angle sensor 9 and the travel sensor 8. Thus, it can be determined, for example, that the vehicle at the current time ¬ point located 10 m is higher than it was 500 m. This Informa ¬ tion is used in map matching. Was the assignment of the vehicle to a street in the position of the vehicle located by 500 m still unambiguous, so temporarily ¬ example, a road junction be such that a lane of the road at the same height continues, while a second lane of a rising ramp to a higher level follows. By evaluating the altitude, it can now be precisely distinguished in the map matching method at which level the vehicle is located. With the navigation system according to the invention, an unambiguous positioning is therefore possible even in complicated roadways in different planes.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kraftfahrzeug-Navigationssystem mit1. Motor vehicle navigation system with
- Mitteln zur Bestimmung einer Fahrzeugposition durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation,Means for determining a vehicle position by satellite navigation and / or dead reckoning,
- Landkartendaten eines Straßennetzes- Map data of a road network
- Mitteln zur Zuordnung der Fahrzeugposition zu einer Straße des Straßennetzes,Means for assigning the vehicle position to a road of the road network,
- Mitteln Ausgabe von Fahrhinweisen anhand einer ak- tuellen Fahrzeugposition und einer berechneten Rou¬ te, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kraftfahrzeug-Navigationssystem weiterhin Mittel zur Bestimmung einer relativen Änderung der geografischen Höhe während einer Fahrt enthält und die Zuordnung der Fahrzeugposition zu einer Straße des Straßennetzes un¬ ter Heranziehung der Änderung der relativen Höhe oder einer daraus abgeleiteten absoluten geografischen Höhe erfolgt.Means for outputting driving instructions on the basis of an actual vehicle position and a calculated route, characterized in that the motor vehicle navigation system further comprises means for determining a relative change in the geographical altitude during a journey and the assignment of the vehicle position to a road of the road network and ¬ takes place ter attraction of change in the relative height or a variable derived therefrom absolute geographical height.
2. Navigationssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an mindestens einer Fahrzeugposition die ermittelte Änderung der relativen Höhe unter Verwendung einer absoluten geografischen Hö- he kalibrierbar ist.2. Navigation system according to claim 1, characterized in that at least one vehicle position, the determined change in the relative height can be calibrated using an absolute geographical altitude.
3. Navigationssystem nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kalibrierung unter Verwendung von empfangenen Satellitennavigationsdaten durchführbar ist.3. Navigation system according to claim 2, characterized in that the calibration using the received satellite navigation data is feasible.
4. Navigationssystem nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kalibrierung in Abhängigkeit von der Qualität der empfangenen Satelli¬ tennavigationsdaten durchführbar ist.4. Navigation system according to claim 3, characterized in that the calibration in Depending on the quality of the received Satelli ¬ tennavigationsdaten is feasible.
5. Navigationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kalibrierung unter Verwendung von absoluten Höhen¬ angaben der Landkartendaten durchführbar ist.5. Navigation system according to one of the preceding claims, characterized in that the calibration can be carried out using absolute height data of the map data.
6. Navigationssystem nach Anspruch 5, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , dass die Kalibrierung unter6. Navigation system according to claim 5, characterized in that the calibration under
Verwendung der absoluten Höhenangaben der Landkartenda¬ ten an einem charakteristischen Punkt des Straßennet¬ zes, wie insbesondere einer Straßenkreuzung oder einem Abbiegepunkt, durchführbar ist.Use of the absolute altitude information of the land map at a characteristic point of the road network, such as, in particular, a road intersection or a turn-off point, can be carried out.
7. Navigationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Mittel zur Bestimmung der relativen Änderung der Höhe einen Neigungswinkelsensor (9) enthalten.7. Navigation system according to one of the preceding claims, characterized in that the means for determining the relative change in height include a tilt angle sensor (9).
8. Navigationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Änderungen des Ausgangssignals des Neigungswinkelsen¬ sors (9) bei stehendem Fahrzeug kompensierbar sind.8. Navigation system according to one of the preceding claims, characterized in that changes in the output signal of the inclination angle sensor (9) can be compensated when the vehicle is stationary.
9. Verfahren zur Bestimmung der Position eines Kraftfahr¬ zeugs innerhalb eines 3-dimensionalen Straßennetzes durch Auswertung von durch Satellitennavigation und/oder Koppelnavigation erhaltenen 2-dimensionalen Positionsdaten sowie durch Auswertung von relativen Än¬ derungen der geografischen Höhe des Fahrzeugs während einer Fahrt, wobei die Änderung der geographischen Höhe anhand eines Fahrzeugzustandes bestimmt wird.9. A method for determining the position of a motor vehicle within a 3-dimensional road network by evaluating obtained by satellite navigation and / or dead reckoning 2-dimensional position data and by evaluating relative Än¬ changes in the geographical height of the vehicle during a journey, the Change of the geographical height is determined based on a vehicle condition.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass es sich bei dem Fahrzeugzustand um einen Neigungswinkel handelt und die Änderung der geographischen Höhen aus den Signalen eines Neigungs¬ winkelsensors (9) und einer Wegstreckeninformation ge¬ wonnen wird.10. The method according to claim 9, dadurchgekenn ¬ characterized in that it is the vehicle state at an inclination angle and the change in the geographical heights from the signals of a tilt angle ¬ sensor (9) and a distance information ge ¬ wonnen.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Änderungen der Neigung des stehenden Fahrzeugs kompensiert werden.11. Method according to one of the preceding claims 10 to 15, wherein a change in the inclination of the stationary vehicle is compensated for.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an min¬ destens einer Fahrzeugpositionen der Änderung der geo¬ graphischen Höhe eine absolute geografische Höhe zuge¬ ordnet wird.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least ¬ one vehicle positions of the change in geo¬ graphic height an absolute geographical altitude is assigned ¬ .
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass die Zuordnung der absolu¬ ten geografischen Höhe unter Verwendung von empfangenen Satellitennavigationsdaten durchgeführt wird.13. The method according to claim 12, dadurchge ¬ indicates that the assignment of the absolute ¬ th geographical altitude is performed using received satellite navigation data.
14. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass die Zuordnung nur dann durchgeführt wird, wenn die Qualität der empfangenen Satellitennavigationsdaten einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.14. The method according to claim 13, dadurchge ¬ indicates that the assignment is only performed when the quality of the received satellite navigation data exceeds a predetermined limit.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zu- Ordnung einer absoluten geografischen Höhe unter Ver¬ wendung der Höheninformationen von Landkartendaten er¬ folgt.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Zu- Order of an absolute geographical height using Ver¬ the height information of map data er¬ follows.
16. Verfahren nach Anspruch 15, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass die Zuordnung der absolu¬ ten geografischen Höhe unter Verwendung der Höheninfor¬ mationen der Landkartendaten an einem charakteristi¬ schen Punkt des Straßennetzes, wie insbesondere einer Straßenkreuzung oder einem Abbiegepunkt, erfolgt.16. The method of claim 15, dadurchge ¬ indicates that the assignment of the absolu ¬ th geographical height using the Höheninfor¬ mation of the map data on a rule charakteristi¬ point of the road network, in particular a road intersection or turn-off takes place.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Verfahrens¬ schritte: - Bestimmen einer ersten geographischen Position des Fahrzeugs durch Satellitennavigation und/oder Kop¬ pelnavigation,17. The method according to any one of the preceding claims, characterized by the following method ¬ steps of: - determining pelnavigation a first geographic position of the vehicle by satellite navigation and / or Kop¬,
- Bestimmen einer ersten relativen geographischen Hö¬ heninformation des Kraftfahrzeugs an der ersten Position des Kraftfahrzeugs,Determining a first relative geographic height information of the motor vehicle at the first position of the motor vehicle,
- Bestimmen einer zweiten geographischen Position des Fahrzeugs durch Satellitennavigation und/oder Kop¬ pelnavigation,Determining a second geographical position of the vehicle by satellite navigation and / or head navigation,
- Bestimmen einer zweiten relativen geographischen Höheninformation des Kraftfahrzeugs an der zweitenDetermining a second relative altitude information of the motor vehicle at the second
Position des Kraftfahrzeugs,Position of the motor vehicle,
- Bestimmen einer aktuellen Fahrzeugposition auf ei¬ ner Straße durch Vergleich der durch Satellitenna¬ vigation und/oder Koppelnavigation bestimmten geo- graphischen Positionen des Fahrzeugs mit Höhenin¬ formationen enthaltenden Straßenkartendaten unter Berücksichtigung der relativen geographischen Hö¬ heninformationen. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verfahren zur Positionsbestimmung in einem Navigations¬ system oder einem System zur Mauterfassung angewendet wird. Determining a current vehicle position on a road by comparing the geographic positions of the vehicle determined by satellite navigation and / or dead reckoning with road map data containing altitude information taking into account the relative geographic altitude information. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the method for determining the position in a Navigations¬ system or a system for toll collection is applied.
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