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DE10149206A1 - Method and device for mapping a road and accident prevention system - Google Patents

Method and device for mapping a road and accident prevention system

Info

Publication number
DE10149206A1
DE10149206A1 DE10149206A DE10149206A DE10149206A1 DE 10149206 A1 DE10149206 A1 DE 10149206A1 DE 10149206 A DE10149206 A DE 10149206A DE 10149206 A DE10149206 A DE 10149206A DE 10149206 A1 DE10149206 A1 DE 10149206A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vehicle
road
information
modules
vehicles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10149206A
Other languages
German (de)
Inventor
Vittorio Castelli
William E Seitz
Wilbur E Duvall
David Scranton Breed
Wendell C Johnson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intelligent Technologies International Inc
Original Assignee
Intelligent Technologies International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/679,317 external-priority patent/US6405132B1/en
Priority claimed from US09/909,466 external-priority patent/US6526352B1/en
Application filed by Intelligent Technologies International Inc filed Critical Intelligent Technologies International Inc
Publication of DE10149206A1 publication Critical patent/DE10149206A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum Kartographieren einer Straße während der Fahrt eines Fahrzeugs, wobei zwei Datenerfassungsmodule an den Seiten des Fahrzeugs angeordnet sind, von denen jedes über einen GPS-Empfänger und eine Antenne verfügt, so daß die Position des Fahrzeugs bestimmt werden kann, und von denen jedes über eine Linearkamera verfügt, die eindimensionale Bilder einer Fläche auf der jeweiligen Seite in einer vertikalen, senkrecht zur Straße verlaufenden Ebene liefert, so daß aus einer senkrecht zur Straße verlaufenden Perspektive Informationen über die Straße geliefert werden. Eine Prozessoreinheit bildet eine kartographische Datenbank der Straße, in dem es die Fahrzeugposition in Korrelation zu den Informationen über die Straße setzt. Anstelle der Kameras oder zusätzlich zu den Kameras stehen Abtast-Laserradars zur Verfügung, die senkrecht zur Straße nach unten Wellen emittieren und reflektierte Wellen empfangen, woraus Informationen über den Abstand zwischen den Laserradars und dem Boden abzuleiten sind, die bei der Bildung der Datenbank verwendet werden können.Apparatus and method for mapping a road while driving a vehicle, wherein two data acquisition modules are arranged on the sides of the vehicle, each having a GPS receiver and an antenna so that the position of the vehicle can be determined and of which Each has a linear camera that provides one-dimensional images of a surface on each side in a vertical plane perpendicular to the road so that information about the road is provided from a perspective perpendicular to the road. A processor unit forms a cartographic database of the road, in which it correlates the vehicle position with the information about the road. Instead of the cameras or in addition to the cameras, scanning laser radars are available which emit waves perpendicular to the road downwards and receive reflected waves, from which information about the distance between the laser radars and the ground to be used in the formation of the database is derived can.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Diese Erfindung betrifft die Sicherheit von Kraftfahrzeugen, intelligente Sicherheitssysteme für Schnellstraßen und Autobahnen, das Verhüten von Unfällen, das Erkennen toter Winkel, antizipatorische Sensoren, die automatische Fahrzeugsteuerung, intelligente Tempomatvorrichtungen, die Navigation von Automobilen, die Sicherheit von Lastkraftwagen und Lastzügen sowie damit verwandte Fachgebiete. This invention relates to the safety of automobiles, intelligent security systems for Highways and highways, the prevention of accidents, the recognition of blind spots, anticipatory sensors, automatic vehicle control, intelligent cruise control devices Navigation of automobiles, the safety of trucks and road trains and so on related subjects.

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Verfahren zum Kartographieren von Straßen, wofür eine im Fahrzeug angebrachte Vorrichtung zum Einsatz kommt, sowie diese im Fahrzeug angebrachte Vorrichtung selbst. The invention relates generally to methods for mapping roads, for which a Vehicle-mounted device is used, as well as this mounted in the vehicle Device itself.

Zusammenfassung und Ziele der ErfindungSummary and Objects of the Invention

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues und verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung für das Kartographieren von Straßen vorzustellen. An object of the present invention is to provide a new and improved method and a Device for mapping roads.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein neues und verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung für ein (verglichen mit Systemen nach dem aktuellen Stand der Technik) schnelleres und genaueres Kartographieren von Straßen vorzustellen. Another object of the invention is to provide a new and improved method and a Device for a (compared to current state-of-the-art systems) faster and faster to introduce more accurate cartography of roads.

Um diese Zielstellungen zu erreichen, umfaßt eine an einem Fahrzeug anzubringende Vorrichtung zum Kartographieren einer Straße während der Fahrt des betreffenden Fahrzeugs ein erstes Datenerfassungsmodul, das so gestaltet ist, daß es auf einer ersten Seite des Fahrzeugs angebracht wird, und ein zweites Datenerfassungsmodul, das so gestaltet ist, daß es auf einer zweiten Seite des Fahrzeugs angebracht wird. Jedes Modul ist mit einem GPS-Empfänger und einer Antenne ausgestattet, so daß die Bestimmung der Position des Fahrzeugs möglich ist. Darüber hinaus umfaßt jedes Modul eine Linearkamera, die so gestaltet ist, daß sie eindimensionale Bilder einer Fläche an einer ersten beziehungsweise an einer zweiten Seite des Fahrzeugs aufnimmt. Die Linearkameras liefern Bilder einer vertikalen Ebene, die senkrecht zur Straße verläuft, so daß aus dieser Perspektive eine Ansicht der Straße in einer senkrecht zur Straße verlaufenden Richtung sowie Informationen über die Straße erfaßt werden. Mit den Modulen ist eine Prozessoreinheit verbunden. Sie bildet die kartographische Datenbank der Straße, indem sie die Position des Fahrzeugs auf der Straße in Korrelation zu den Informationen über die Straße setzt. Diese Prozessoreinheit kann fest im Fahrzeug angebracht sein. Es ist jedoch auch möglich, daß die Daten erfaßt und in einer Speichereinheit im Fahrzeug abgelegt werden und daß die kartographische Datenbank später aus diesen gespeicherten Daten abgeleitet wird. In order to achieve these objectives, a vehicle-mounted one includes Device for mapping a road while driving the vehicle in question a first Data acquisition module designed to be mounted on a first side of the vehicle and a second data acquisition module configured to be located on a second side of the Vehicle is attached. Each module comes with a GPS receiver and an antenna equipped so that the determination of the position of the vehicle is possible. In addition, each includes Module is a linear camera designed to image one-dimensional images of a surface on a computer first or on a second side of the vehicle receives. The linear cameras deliver Images of a vertical plane that runs perpendicular to the road, so that from this perspective a View of the road in a direction perpendicular to the road as well as information about the Road are detected. A processor unit is connected to the modules. She forms the Cartographic database of the road by showing the position of the vehicle on the road in correlation to the information about the street. This processor unit can be firmly mounted in the vehicle his. However, it is also possible that the data is detected and stored in a storage unit in the vehicle be stored and that the cartographic database later from this stored data is derived.

Bei den linearen Kameras kann es sich um ein lineares CCD- oder CMOS-System oder um eine andere lichtempfindliche Anordnung handeln. Die Lichtkameras können eine Linse umfassen, die ein Sichtfeld von einem annähernden Zentrum des Fahrzeugs zum Horizont schafft, wobei die Linearkameras so gestaltet sind, daß sie eindimensionale Bilder aufnehmen, die die gesamte Straße betreffen, beginnend mit der annähernden Mitte einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, und von dort aus weiter sich erstreckend bis zum Horizont. The linear cameras can be a linear CCD or CMOS system or a act other photosensitive array. The light cameras may include a lens that is a Field of view of an approximate center of the vehicle creates the horizon, the Linear cameras are designed to take one-dimensional images that cover the entire road pertaining to the approximate center of a lane on which the vehicle is traveling, and of from there extending further to the horizon.

Jedes Modul kann darüber hinaus eine Abtast-Laserradar-Vorrichtung umfassen, die so gestaltet ist, daß Wellen nach unten in eine Ebene übertragen werden, die senkrecht zur Straße verläuft, und daß diese Vorrichtung darüber hinaus reflektierte Radarwellen empfängt, so daß sie Informationen über die Entfernung zwischen dem Laserradar und dem Boden und somit Informationen über die Straße geben kann. Der Laserradar kann über ein Modul an der Linearkamera auf dieselbe abgestimmt oder mit ihr synchronisiert werden, so daß ein gemeinsames Sichtfeld geschaffen wird. Diese Laserradar-Vorrichtungen können impuls- oder tonmoduliert ausgeführt sein. In einer Ausführungsform werden Laserradar-Vorrichtungen verwendet, bei denen die linearen Kameras eine optionale Erweiterung des Systems darstellen. Each module may further comprise a scanning laser radar device that configures so is that waves are transmitted down into a plane that is perpendicular to the road, and that this device also receives reflected radar waves, so that it information about the distance between the laser radar and the ground and thus information about the Street can give. The laser radar can be tuned to the same via a module on the linear camera or be synchronized with it, so that a common field of view is created. This Laser radar devices may be pulse or tone modulated. In one embodiment Laser radar devices are used in which the linear cameras an optional Represent extension of the system.

Jedes Modul kann darüber hinaus eine Videokamera umfassen, die so gestaltet ist, daß sie Bilder einer sich vor dem Fahrzeug erstreckenden Fläche aufnimmt, wobei auch Aufnahmen von der Umgebung der Straße gemacht und beispielsweise Verkehrszeichen und andere Informationsanzeigen erfaßt sowie Angaben über die Straße gemacht werden. Diese Informationen gehen in die kartographische Datenbank ein. Bei den Videokameras kann es sich um Farb-Videokameras, High- Speed-Videokameras, Weitwinkelkameras, Teleskopkameras, Schwarzweiß-Videokameras und Infrarotkameras handeln. Vorrichtungen zur künstlichen Beleuchtung können in die Module integriert oder mit den Modulen verbunden werden, so daß eine künstliche Beleuchtung zumindest dann gegeben ist, wenn die Videokameras erkennen, daß die natürlichen Lichtverhältnisse für die Aufnahme von Bildern nicht ausreichen. Zu diesem Zweck kann ein Laserabtastsystem so gestaltet werden, daß es einen bestimmten Teil der Fläche vor dem Fahrzeug mit einem hellen Fleck ausleuchtet. Ein Entfernungsmesser in Form eines Laserabtastsystems kann mit mindestens einer der Videokameras verbunden werden, wobei der vom Entfernungsmesser ermittelte Abstand Informationen über die Straße vermittelt, die ebenfalls in die kartographische Datenbank eingehen. Each module may further comprise a video camera designed to be Images of an area extending in front of the vehicle takes up, with shots of the Environment of the road and, for example, traffic signs and other informational displays recorded and information about the road. This information goes into the cartographic database. The video cameras may be color video cameras, high- Speed video cameras, wide angle cameras, telescope cameras, black and white video cameras and Infrared cameras act. Artificial lighting devices can be integrated into the modules or be connected to the modules so that artificial lighting at least then is given when the video cameras realize that the natural lighting conditions for the Taking pictures is not enough. For this purpose, a laser scanning system can be designed be that there is a certain part of the area in front of the vehicle with a bright spot illuminates. A rangefinder in the form of a laser scanning system can be used with at least one of Video cameras are connected, with the distance determined by the distance meter Information about the road, which is also included in the cartographic database.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein computergesteuertes Fahrzeug- und Hindernis- Lokalisierungssystem sowie ein Verfahren, das folgende Schritte beinhaltet: Kontinuierlicher Empfang von GPS-Signalen über ein Netz von Satelliten und eine erste Kommunikationsverbindung an einem einzelnen aus einer Vielzahl von Fahrzeugen, so daß zusammen mit zentimetergenauen Karten eine erste genaue Bestimmung der Position des Hauptfahrzeugs auf einer auf der Erdoberfläche verlaufenden Straße möglich ist; kontinuierlicher Empfang eines DGPS-Hilfs- und Korrektursignals zur Korrektur von Ausbreitungsverzögerungs-Fehlern in den GPS-Signalen über eine zweite Kommunikationsverbindung von einer Station oder einem Satellit zum Hauptfahrzeug; in Auswertung des GPS-, DGPS- und des genauen Signals der kartographischen Datenbank kontinuierliche Bestimmung der Position des Hauptfahrzeugs auf der Erdoberfläche mit Zentimetergenauigkeit; Übermittlung der Position des Hauptfahrzeugs an ein anderes aus einer Vielzahl von Fahrzeugen; Überprüfung des Umstands, ob das andere Fahrzeug für das Hauptfahrzeug eine Kollisionsgefahr darstellt, wobei die Grundlage dieser Überprüfung die Position des anderen Fahrzeugs relativ zum Hauptfahrzeugs und zur Straße ist, sowie Generierung einer Antwort in Form eines Warn- oder Fahrzeugsteuersignals, um die Fahrzeugbewegung in seitlicher oder Längsrichtung so zu beeinflussen, daß eine Kollision mit dem anderen Fahrzeug vermieden wird. Another aspect of the invention is a computer-controlled vehicle and obstacle Localization system and a method that includes the following steps: Continuous Reception of GPS signals via a network of satellites and a first communication link on a single one of a variety of vehicles, so that together with centimeter accuracy Maps a first accurate determination of the position of the main vehicle on one on the earth's surface running road is possible; Continuous reception of a DGPS auxiliary and correction signal for correcting propagation delay errors in the GPS signals over a second one Communication link from a station or a satellite to the main vehicle; in evaluation the cartographic database continuous GPS, DGPS and accurate signal Determining the position of the main vehicle on the earth's surface with centimeter accuracy; Transmitting the position of the host vehicle to another of a plurality of vehicles; Verification of the fact that the other vehicle for the main vehicle is a danger of collision represents the basis of this review, the position of the other vehicle relative to Main vehicle and to the road, as well as generation of a response in the form of a warning or Vehicle control signal to influence the vehicle movement in the lateral or longitudinal direction, that a collision with the other vehicle is avoided.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung umfaßt der Schritt der Erkennung das Erkennen von Objekten durch Überprüfen mit einer oder mehreren Kameras, Radargeräten oder Laserradar- Geräten, die sich im Hauptfahrzeug befinden. Der Schritt der Analyse umfaßt die Verarbeitung und Analyse digitaler Signale, welche die von einer oder mehreren Kameras, Radargeräten oder Laserradar-Geräten erkannten Videobilder beinhalten, sowie die Verarbeitung und Analyse der digitalen Signale auf der Grundlage von Mustererkennungs- und Bereichsbestimmungs-Algorithmen. Bei den erkannten Objekten kann es sich um feste oder bewegliche, bekannte oder unbekannte Hindernisse, Personen, Fahrräder, Tiere oder ähnliche Objekte handeln. In some embodiments of the invention, the step of recognizing comprises recognizing objects by checking with one or more cameras, radars or laser radar Devices located in the main vehicle. The step of analysis includes the processing and Analysis of digital signals transmitted by one or more cameras, radars or Laser radar devices detected video images include, as well as the processing and analysis of digital signals based on pattern recognition and ranging algorithms. The detected objects may be fixed or movable, known or unknown Obstacles, people, bicycles, animals or similar objects.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß je nach der Art der vom neuronalen Fuzzy- Logik-Steuersystem festgestellten Reaktion eines oder mehrere der nachfolgend genannten Systeme gesteuert wird bzw. gesteuert werden: ein Bremspedal, ein Gaspedal, ein Lenksystem (beispielsweise das Lenkrad), die Hupe, die Beleuchtungsanlage, ein Spiegel, das Entfrostersystem oder eines der Kommunikationssysteme. Another feature of the invention is that, depending on the nature of the neuronal fuzzy Logic control system detected response of one or more of the systems mentioned below is controlled: a brake pedal, an accelerator pedal, a steering system (for example the steering wheel), the horn, the lighting system, a mirror, the defroster system or one of the Communication systems.

In der ersten Phase der Implementierung dieser Erfindung müssen am Fahrzeug lediglich einige kleinere Nachrüstarbeiten durchgeführt werden. Dazu gehört das Nachrüsten eines differentiellen GPS-Systems und einer genauen kartographischen Datenbank. In dieser ersten Phase wird der Fahrer nur gewarnt, wenn die Gefahr besteht, daß er von der Fahrbahn abkommt. In der zweiten Phase der Implementierung dieser Erfindung wird das System um ein System erweitert, mit dem verhindert wird, daß der Fahrer den ihm zugewiesenen Korridor und insbesondere die Straße mit hoher Geschwindigkeit verläßt. In weiteren Phasen der Implementierung dieser Erfindung erfolgt die Integration weiterer Systeme, die die Straße überstreichen und Unfälle mit Fahrzeugen verhindern, in denen das System nicht installiert ist. Darüber hinaus wird das System um Kommunikationssysteme ergänzt, die es ermöglichen, daß das Hauptfahrzeug seine Position, seine Geschwindigkeit usw. an in der Nähe befindliche Fahrzeuge übermittelt, die ebenfalls mit dem System ausgerüstet sind. In the first phase of the implementation of this invention, only a few need to be on the vehicle minor retrofitting be performed. This includes the retrofitting of a differential GPS system and a precise cartographic database. In this first phase, the driver becomes only warned if there is a risk of it coming off the road. In the second phase of the Implementation of this invention, the system is extended by a system that prevents that the driver assigned his assigned corridor and in particular the road with high Speed leaves. In further phases of the implementation of this invention, the Integration of other systems that cover the road and prevent accidents with vehicles, in which the system is not installed. In addition, the system is about communication systems added, which allow the main vehicle to its position, its speed, etc. in conveyed vehicles that are also equipped with the system.

Eine primäre bevorzugte Ausführungsform des Systems beinhaltet folglich das Ausstatten eines Fahrzeugs mit einem DGPS-System, einem Laser-Gyroskop oder einem anderen Inertial- Führungssystem, einer Steuervorrichtung für Lenkung, Gas- und Bremspedal, einem digitalen kartographischen System mit einer Genauigkeit von Meterbruchteilen sowie den entsprechenden Landkarten (bzw. einer Funktion zum Zugreifen auf die benötigten Landkarten), ein Infrarot-Impuls- Laserradar, ein System zum Erkennen oder Empfangen von Signalen von einem auf der Straße basierenden, präzisen Positionserkennungssystem, sowie Kommunikationssysteme, die folgenden Zweckbestimmungen dienen: (1) Austausch von Daten mit ähnlich ausgestatteten Fahrzeugen, (2) Empfang aktualisierter Landkarten und Landkarten-Statusinformationen, und (3) Empfang von Wetter- und Straßenzustandsinformationen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Infrastrukturerweiterungen umfaßt ein DGPS-System, ein präzises Positionserkennungssystem auf der Grundlage eines Micropower-Impulsradar-Systems (MIR-Systems) oder eines Radiofrequenz- Erkennungssystems (RFID-Systems) sowie ein lokales System zur Erkennung und Übertragung von Wetter- und Straßenzustandsinformationen. A primary preferred embodiment of the system thus includes equipping one Vehicle with a DGPS system, laser gyroscope or other inertial Guidance system, a control device for steering, accelerator and brake pedal, a digital Cartographic system with an accuracy of fractions of a meter and the corresponding Maps (or a function for accessing the required maps), an infrared pulse Laser Radar, a system for detecting or receiving signals from one on the road based, precise position detection system, as well as communication systems, the following Purpose: (1) to exchange data with similarly equipped vehicles, (2) Receiving updated maps and map status information, and (3) receiving Weather and road conditions information. A preferred embodiment of Infrastructure enhancements include a DGPS system, a precision based position recognition system Micropower Pulse Radar System (MIR system) or Radio Frequency Radar Identification system (RFID system) and a local system for the detection and transmission of Weather and road conditions information.

Diese Erfindung umfaßt folglich ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhütung von Unfällen mit Kraftfahrzeugen. Dabei ist ein Kraftfahrzeug mit einem differentiellen GPS- oder DGPS- Navigationssystem sowie einem inertiellen Navigations-Untersystem ausgestattet. Teil des Systems kann eine Anordnung von Infrastrukturstationen sein, die an verschiedenen Stellen entlang der Fahrstrecke dem Fahrzeug ein Erkennen der eigenen Position ermöglichen. Diese Stationen sind in der Regel in Intervallen von etwa 80 Kilometern an der Fahrbahn angebracht, können aber auch seltener oder häufiger installiert sein. Dies hängt letztlich von den weiter unten noch beschriebenen Anforderungen ab. Dank dieser Stationen wird das Fahrzeug selbst zu einer DGPS-Station, kann Fehler des GPS-Systems korrigieren und die Position des Fahrzeugs auf der Grundlage des primären Steuerungssystems feststellen. Darüber hinaus bieten diese Stationen ausreichend Informationen dafür, daß das Fahrzeug die Trägerfrequenz zur Feststellung seiner absoluten Position mit einer Genauigkeit von einigen Zentimetern bestimmen kann, solange eine Sichtverbindung zu einem Satelliten besteht. Darüber hinaus stehen dem Fahrzeug beispielsweise Informationen über die Ränder der Straßen und Fahrbahnen sowie über die Position des Fahrzeugs zur Verfügung, so daß das Fahrzeugsteuersystem ständig die Fahrzeugposition relativ zu den Rändern der Straße und/oder der Fahrbahn feststellen kann. Nach der anfänglichen Implementierung fährt der Fahrer sein Fahrzeug, ohne sich der Präsenz eines Unfallverhütungssystems bewußt zu sein. Falls er jedoch einschläft oder aus anderen Gründen die Gefahr besteht, daß er mit hoher Geschwindigkeit von der Fahrbahn abkommt, erkennt das System, daß sich das Fahrzeug einem der Straßenränder annähert. Daraufhin wird entweder ein akustisches Alarmsignal ausgegeben oder es wird verhindert, daß das Fahrzeug die Fahrbahn verläßt, wenn damit ein Unfall verbunden wäre. In einigen Fällen reduziert das System automatisch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und bringt es auf dem Randstreifen der Straße zum Stehen. This invention thus comprises a method and a device for preventing Accidents with motor vehicles. In this case, a motor vehicle with a differential GPS or DGPS Navigation system and an inertial navigation subsystem equipped. Part of the system may be an array of infrastructure stations located at various points along the Route allow the vehicle to recognize its own position. These stations are in the Usually attached at intervals of about 80 kilometers on the roadway, but can also be less common or installed more frequently. This ultimately depends on what is described below Requirements. Thanks to these stations, the vehicle itself can become a DGPS station Correct errors of the GPS system and the position of the vehicle based on the primary Detect control system. In addition, these stations provide enough information for that the vehicle the carrier frequency to determine its absolute position with accuracy of a few centimeters as long as there is a line of sight to a satellite. In addition, the vehicle, for example, information about the edges of the roads and Roadways and on the position of the vehicle available, so that the vehicle control system constantly determine the vehicle position relative to the edges of the road and / or the roadway can. After the initial implementation, the driver drives his vehicle without sacrificing presence to be aware of an accident prevention system. However, if he falls asleep or for other reasons There is a risk that he will leave the road at high speed, recognizes that System that the vehicle approaches one of the roadsides. Then either a Acoustic alarm signal issued or it is prevented that the vehicle leaves the road, if it meant an accident. In some cases, the system automatically reduces the Speed of the vehicle and bring it to a stop on the edge of the road.

Eine erste Verbesserung der Haupterfindung besteht in der Ausstattung des Fahrzeugs mit einem Instrument, das auf der Grundlage eines Radar-, Laserradar-, optischen oder Infrarotsystems oder einer ähnlichen Technologie die Präsenz, die Position und die Geschwindigkeit anderer, auf der Straße befindlicher Fahrzeuge, die nicht mit dem Unfallverhütungssystem ausgestattet sind, erkennt. Das erfindungsgemäße Unfallverhütungssystem kann aus den oben erörterten Gründen nicht alle Unfälle mit solchen Fahrzeugen vermeiden, bietet aber ein Sicherheitsniveau, das unseres Erachtens über dem aller nach dem aktuellen Stand der Technik bekannten Systeme liegt. Einige Verbesserungen im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik resultieren aus der Tatsache, daß das mit dem System ausgestattete Fahrzeug die Position der Straßenränder und Fahrbahngrenzen kennt, und zwar nicht nur in der eigenen Umgebung, sondern auch in der Umgebung von in der Nähe befindlichen Fahrzeugen. Folglich kann das mit dem System ausgestattete Fahrzeug erkennen, daß ein sich annäherndes Fahrzeug bereits seinen Korridor verlassen hat, und es kann den Fahrer warnen beziehungsweise ein Ausweichmanöver auslösen. Bei Systemen, die auf dem aktuellen Stand der Technik basieren, ist die Position des Fahrzeugs relativ zur Straße nicht bekannt, was mit einer wesentlich geringeren Diskrimierungsmöglichkeit verbunden ist. A first improvement of the main invention is in the equipment of the vehicle with an instrument based on a radar, laser radar, optical or infrared system or a similar technology the presence, position and speed of others, on the Road vehicles which are not equipped with the accident prevention system. The accident prevention system according to the invention can not all for the reasons discussed above Avoid accidents with such vehicles, but provides a level of safety, in our view above all of the current state of the art known systems. Some improvements Compared to the current state of the art result from the fact that with the system equipped vehicle knows the position of the road edges and lane boundaries, not only in their own environment, but also in the vicinity of nearby vehicles. Consequently, the vehicle equipped with the system can recognize that an approaching Vehicle has already left its corridor, and it can warn the driver respectively one Trigger evasive maneuvers. In systems based on the current state of the art, the Position of the vehicle relative to the road not known, with a much lower Discrimination option is connected.

Eine zweite Verbesserung der Erfindung besteht in der Schaffung einer Kommunikationsmöglichkeit mit in der Nähe befindlichen, ähnlich ausgestatteten Fahrzeugen, was den ständigen Austausch von Positionsdaten mit diesen Fahrzeugen ermöglicht. Da jedes Fahrzeug die Position und damit die Geschwindigkeit aller potentiell für eine Kollision in Frage kommenden Fahrzeuge kennt, läßt sich die Gefahr von Fahrzeugkollisionen vermindern und schließlich, wenn alle Fahrzeuge mit dem erfindungsgemäßen System ausgestattet sind, sogar völlig beseitigen. A second improvement of the invention is to provide a Communication with nearby, similarly equipped vehicles, which is the permanent Exchange of position data with these vehicles allows. Because each vehicle's position and in order to know the speed of all potential vehicles for a collision, can reduce the risk of vehicle collisions and finally, if all vehicles with The system according to the invention are equipped, even completely eliminate.

Eine dritte Verbesserung umfaßt die Integration von Software in das System, so daß die Fahrzeuge auf speziellen Fahrzeugkorridoren fahren und der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug an das fahrzeugbasierte System und unter Umständen ein Straßencomputersystem abgibt. Dadurch wird es dann möglich, daß die Fahrzeuge mit hoher Geschwindigkeit dicht hintereinander fahren und damit der Fahrzeugdurchsatz einer Straße wesentlich erhöht werden kann. Natürlich muß dann ein jedes Fahrzeug, das einen solchen Korridor nutzt, mit dem erfindungsgemäßen System ausgestattet sein. Dies wiederum bedeutet für die Fahrzeugbesitzer einen Anreiz, ihr Fahrzeug ebenfalls mit einem solchen System auszustatten, um die kontrollierten Korridore nutzen zu können und damit die Reisezeit zu verkürzen. A third improvement involves the integration of software into the system so that the Vehicles drive on special vehicle corridors and the driver takes control of the vehicle to the vehicle-based system and possibly a street computing system. Thereby It is then possible that the vehicles drive at high speed close to each other and so that the vehicle throughput of a road can be significantly increased. Of course then one has to Any vehicle using such a corridor, equipped with the system according to the invention his. This in turn means for the vehicle owners an incentive to their vehicle also with a equip such a system to use the controlled corridors and thus the To shorten travel time.

Systeme nach dem aktuellen Stand der Technik erforderten aufwendige Veränderungen an den Straßen, um eine solche kontrollierte hohe Geschwindigkeit von dicht hintereinander fahrenden Fahrzeugen zu ermöglichen. Diese Veränderungen setzen voraus, daß das System von einer starken Infrastruktur unterstützt wird. Die vorliegende Erfindung erfordert in ihrer einfachsten Form keinerlei Veränderungen an der Straße. Statt dessen stützt sie sich primär auf das GPS- oder ein ähnliches Satellitensystem. Die Informationen über Straßenränder und Fahrbahngrenzen sind entweder im fahrzeuginternen Speicher abgelegt oder werden während der Fahrt zum Fahrzeug übertragen. Auch die zulässige Geschwindigkeit wird an die im eingeschränkten Korridor befindlichen Fahrzeuge übertragen. Folglich bewegt sich jedes Fahrzeug mit der gleichen Geschwindigkeit. Da alle Fahrzeuge die Position aller anderen in der Nähe befindlichen Fahrzeuge kennen, können bei der Verlangsamung eines Fahrzeugs, beispielsweise aufgrund eines Motorschadens, geeignete Maßnahmen getroffen werden, um einen Unfall zu verhindern. Es ist nicht erforderlich, daß die Fahrzeuge in Gruppen fahren, wie dies bei einigen Systemen nach dem aktuellen Stand der Technik vorgeschlagen und gefordert wird. Statt dessen kann jedes Fahrzeug unabhängig von einem anderen in den Korridor einfahren und bis zum Verlassen des Korridors mit der vom System festgelegten Geschwindigkeit fahren, wobei das Verlassen des Korridors mit der Notwendigkeit verbunden sein kann, das System entsprechend zu informieren. State-of-the-art systems required elaborate changes to the Roads to such a controlled high speed of closely behind each other Allow vehicles. These changes require that the system of a strong Infrastructure is supported. The present invention does not require any in its simplest form Changes on the road. Instead, it relies primarily on the GPS or similar Satellite system. The information about roadsides and lanes are either in the stored in-vehicle memory or be transferred to the vehicle while driving. Also the permissible speed is given to the vehicles in the restricted corridor transfer. Consequently, each vehicle moves at the same speed. Because all vehicles Knowing the position of all other nearby vehicles may slow down a vehicle, for example due to engine damage, taken appropriate action to prevent an accident. It is not necessary that the vehicles are in groups drive, as proposed in some systems according to the current state of the art and is required. Instead, each vehicle can be independent of another in the corridor retracting and leaving the corridor at the speed set by the system driving, leaving the corridor may be associated with the need for the system to inform accordingly.

Eine weitere Verbesserung beinhaltet die Übertragung zusätzlicher Informationen über Witterungsbedingungen, Unfälle usw. an das mit dem System ausgestattete Fahrzeug, so daß dessen Geschwindigkeit auf ein Niveau begrenzt werden kann, das beispielsweise angesichts der Straßenverhältnisse sicher ist. Bei nasser Fahrbahn und Außentemperaturen unter dem Gefrierpunkt besteht die Gefahr von Glatteisbildungen. Auch in solchen Fällen kann das Fahrzeug vom Straßeninformationssystem entsprechend in Kenntnis gesetzt werden, um ein Fahren mit überhöhter, gefährlicher Geschwindigkeit zu verhindern. Another improvement involves the transmission of additional information about Weather conditions, accidents, etc. to the vehicle equipped with the system so that its Speed can be limited to a level that, for example, given the Road conditions is safe. On wet roads and outside temperatures below freezing the danger of black ice formations. Even in such cases, the vehicle from the Road information system in order to avoid driving with excessive, to prevent dangerous speed.

Nachfolgend weitere Ziele und Vorteile der Erfindung: Hereinafter further objects and advantages of the invention:

Vorstellung eines Systems, das teilweise auf dem Global Positioning System (GPS) oder einem äquivalenten System basiert und das es einem im Fahrzeug befindlichen elektronischen System ermöglicht, die Fahrzeugposition mit einer Genauigkeit von einem Meter (oder darunter) zu bestimmen. Presentation of a system partly based on the Global Positioning System (GPS) or a equivalent system and that it is an in-vehicle electronic system allows the vehicle position with an accuracy of one meter (or less) too determine.

Vorstellung eines Systems, das es einem im Fahrzeug befindlichen elektronischen System ermöglicht, die Position der Straßenränder und/oder Fahrbahngrenzen in der Nähe des Fahrzeugs mit einer Genauigkeit von einem Meter (oder darunter) zu bestimmen. Presenting a system that is an electronic system in-vehicle allows the position of the road edges and / or lane boundaries near the Vehicle with an accuracy of one meter (or less) to determine.

Vorstellung eines Systems, das es einem im Fahrzeug befindlichen elektronischen System ermöglicht, die Position der Straßenränder und/oder Fahrbahngrenzen relativ zum Fahrzeug mit einer Genauigkeit von etwa 10 Zentimeter zu bestimmen. Presenting a system that is an electronic system in-vehicle allows the position of the roadsides and / or lane boundaries relative to the vehicle with to determine an accuracy of about 10 centimeters.

Vorstellung eines Systems, mit dem die Gefahr eines Unfalls eines einzelnen Fahrzeugs aufgrund eines unrichtigen Verlassens der Fahrbahn bei hoher Geschwindigkeit wesentlich vermindert wird. Presentation of a system with the risk of accident of a single vehicle due to an improper exit of the road at high speed essential is reduced.

Vorstellung eines Systems, dessen Implementierung keine Veränderungen an Straßen erfordert und das ein kontrolliertes Fahren von Fahrzeugen auf einer Straße bei hoher Geschwindigkeit ermöglicht, so daß der Verkehrsdurchsatz auf den überfüllten Straßen erhöht werden kann. Presentation of a system whose implementation requires no changes to roads and the controlled driving of vehicles on a road at high speed allows so that the traffic flow on the crowded streets can be increased.

Vorstellung eines Kollisionsverhütungssystems, bestehend aus einem Sensorsystem, das auf die Präsenz von mindestens einem anderen Fahrzeug in der Nähe des mit dem System ausgestatteten Fahrzeugs reagiert, sowie eines Instruments zur Erkennung der Position des anderen Fahrzeugs relativ zu den Fahrbahngrenzen und damit Überprüfung des Umstands, ob das andere Fahrzeug von der richtigen Position auf der Straße abwich und das Unfallrisiko erhöhte, sowie gegebenenfalls Einleitung der erforderlichen Maßnahmen zu einer Verminderung dieses Risikos. Presentation of a collision avoidance system, consisting of a sensor system based on the Presence of at least one other vehicle near the system equipped vehicle and an instrument for detecting the position of the vehicle other vehicle relative to the lane boundaries and thus check the fact whether the other vehicle deviated from the correct position on the road and the accident risk increased and, where appropriate, initiation of the necessary measures Reduction of this risk.

Vorstellung eines Systems, mit dem Fahrzeuge, die sich in der Nähe zueinander befinden, einander ihre Position und/oder ihre Geschwindigkeit melden können, um damit das Risiko einer Kollision zu vermindern. Presentation of a system that allows vehicles that are close to each other to To each other their position and / or their speed can report, in order thereby the risk to reduce a collision.

Vorstellung eines Instruments, mit dem genaue Straßenkarten an ein auf der Straße befindliches Fahrzeug übertragen werden können. Presenting an instrument that maps exact road maps to an on-road map Vehicle can be transmitted.

Vorstellung eines Instruments, mit dem Wetter-, Straßenzustands- und ähnliche Informationen an ein auf einer Straße fahrendes Fahrzeug übertragen werden können sowie Vorstellung eines Instruments im Fahrzeuginneren, das diese Informationen nutzen kann, um das Risiko eines Unfalls zu vermindern. Presentation of an instrument with the weather, road conditions and similar information can be transmitted to a driving on a road vehicle and presentation of a Instruments inside the vehicle that can use this information to reduce the risk of To reduce accidents.

Vorstellung eines Instruments und einer Vorrichtung, die dazu dienen, daß ein Fahrzeug an bestimmten Stellen auf einer Straße exakt seine Position kennt, wenn es durch oder über ein auf einer bestimmten Infrastruktur basierendes Subsystem fährt, wodurch es den Elektroniksystemen des Fahrzeugs möglich wird, selbst Satellitenfehler zu korrigieren, so daß das Fahrzeug selbst für eine kurze Zeit zu einer DGPS-Station wird. Presentation of an instrument and device that serve to power a vehicle certain places on a street knows exactly where its heading, if it passes through or over a particular infrastructure based subsystem, which causes the Electronic systems of the vehicle is possible to correct even satellite errors, so that the Vehicle itself for a short time becomes a DGPS station.

Nutzung staatlicher Navigationshilfesysteme, beispielsweise WAAS und LARS sowie anderer gegenwärtig oder zukünftig verfügbarer Systeme, um eine Genauigkeit der Bestimmung der Fahrzeugposition von weniger als einem Meter zu erreichen. Use of state-of-the-art navigation assistance systems, such as WAAS and LARS, and others current or future available systems to ensure accuracy of the determination of Vehicle position of less than one meter.

Nutzung der kartographischen Datenbankstruktur OpenGIS™, um für die Erfindung offene Systeme mit genauen Landkarten nutzbar zu machen. Use of the OpenGIS ™ cartographic database structure to open to the invention To make systems usable with exact maps.

Ausschließen von Unfällen an Kreuzungen, die darauf zurückzuführen sind, daß ein Fahrer eine rote Ampel oder ein Stoppzeichen mißachtete. Excluding accidents at intersections, which are due to the fact that a driver a red traffic light or a stop sign disregarded.

Ausschließen von Unfällen an Kreuzungen, die darauf zurückzuführen sind, daß ein Fahrer trotz Gegenverkehr abbog. Excluding accidents at intersections, which are due to a driver despite Oncoming traffic turned off.

Im Unterschied zu einigen Systemen nach dem aktuellen Stand der Technik sollte bei der Umsetzung dieser Erfindung und insbesondere dann, wenn alle Fahrzeuge mit einem erfindungsgemäßen System ausgestattet sind, ein automatisches Abbremsen des Fahrzeugs nur selten notwendig sein, und Eingriffe in die Lenkung oder die Intensität des Durchtretens des Gaspedals sollten in den meisten Fällen zur Verhütung von Unfällen ausreichend sein. Bremsen bedeutet in den meisten Fällen, daß der Unfall nicht erwartet wurde. In contrast to some state-of-the-art systems should be at the Implementation of this invention and in particular when all vehicles with a equipped system according to the invention, an automatic braking of the vehicle rarely necessary should be, and interference with the steering or the intensity of the accelerator pedal should be in the be sufficient to prevent accidents in most cases. Braking means, in most cases, that the accident was not expected.

Wichtig ist es zu verstehen, daß es sich hierbei um ein Problem der Prozeßsteuerung handelt. Der Prozeß ist so gestaltet, daß ein Ausfall unmöglich ist und folglich alle Unfälle ausgeschlossen werden sollten. Zu Ereignissen, die das System vor Probleme stellen könnten, gehört beispielsweise ein Reh, das in die Fahrzeugfront läuft, eine von einem Lastkraftwagen herabfallende Kiste, ein auf die Fahrbahn stürzender Gesteinsbrocken sowie ein katastrophaler Systemausfall am Fahrzeug. Ständige Verbesserungen am Verfahren müssen folglich vorgenommen werden, ehe diese Ereignisse im wesentlichen eliminiert werden können. Jeder einzelne Fahrer und jedes einzelne Steuer- und Regelungssystem eines Fahrzeugs sind Teil des Systems. Stellt der Fahrer fest, daß ein solches Ereignis eintrat, muß er die Möglichkeit haben, den Prozeß anzuhalten, um eine Notfallsituation zu verhindern oder ihre Auswirkungen zu mildern. Alle mit dem System ausgestatteten Fahrzeuge können deshalb die Nachricht weitervermitteln, daß der Prozeß gestoppt wurde und daß deshalb beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit wesentlich verringert werden sollte, bis das Fahrzeug den Gefahrenpunkt passiert hat oder das Problem nicht mehr existiert. Anders ausgedrückt: Der Fahrer ist Teil des Prozesses. It is important to understand that this is a process control problem. The process is designed so that a failure is impossible and consequently excludes all accidents should be. Examples of events that could cause problems for the system include, for example a deer running into the front of the vehicle, a box falling down from a truck, on the roadway of falling rocks and a catastrophic system failure on the vehicle. Continuous improvements to the procedure must therefore be made before these events can be eliminated substantially. Every single driver and every single control and Control system of a vehicle are part of the system. Does the driver notice that such Event occurred, he must have the possibility to stop the process to an emergency situation prevent or mitigate their effects. All vehicles equipped with the system can therefore relay the message that the process has been stopped and therefore For example, the vehicle speed should be significantly reduced until the vehicle Danger point has happened or the problem no longer exists. In other words, the driver is Part of the process.

Bei dieser Erfindung handelt es sich um ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausschließen von Unfällen durch genaues Bestimmen der Position eines Fahrzeugs, durch genaue Kenntnis der Lage der Straße und durch eine Kommunikation der Fahrzeuge untereinander sowie zwischen den Fahrzeugen und der Infrastruktur, die den Verkehr unterstützt. Zu Unfällen kommt es, wenn mangels Berücksichtigung der Umstände zu schnell gefahren wird oder die Fahrzeuge ihren Korridor verlassen. Mit dieser Erfindung können diese und weitere Unfallursachen beseitigt werden. Auf mehrspurigen Straßen verhindert die Umsetzung der Erfindung das Wechseln in eine andere Fahrspur aufgrund mangelnder Berücksichtigung des toten Winkels im Rückspiegel, so daß damit auch dieses Problem überwunden werden kann. Die Fahrzeuge fahren in jedem Fall entlang eines Korridors, wobei die Breite dieses Korridors einer Fahrspur, der gesamten Straße oder einem dazwischenliegenden Wert entsprechen kann, je nach den Straßenverhältnissen und dem Verkehrsaufkommen. This invention is a method and apparatus for exclusion of accidents by accurately determining the position of a vehicle, through accurate knowledge of the Location of the road and by a communication of the vehicles among themselves as well as between the Vehicles and the infrastructure that supports the traffic. Accidents happen, if not Circumstances are driven too fast or the vehicles leave their corridor. With this invention, these and other causes of accidents can be eliminated. On multi-lane Roads prevents implementation of the invention changing into another lane due Lack of consideration of the blind spot in the rearview mirror, so that with this problem can be overcome. The vehicles drive in any case along a corridor, with the Width of this corridor of a lane, the entire road or an intermediate value according to the road conditions and the traffic volume.

Die Implementierung der Erfindung erfolgt sowohl durch die Anwendung eines Inertial- Navigationssystems (INS) oder eines DGPS, manchmal auch unter Erweiterung der Trägerfrequenz. Aufgrund der Tatsache, daß die Signale von mindestens vier GPS- oder GLONASS-Satelliten nicht immer vorliegen und es zu Fehlern in Zusammenhang mit dem Empfang mehrerer Streckeninformationen von einem bestimmten Satelliten kommen kann, ist kein einhundertprozentiger Verlaß auf die DGPS-Systeme möglich. Der entscheidende Teil des Systems ist folglich das INS. In dem Maße, wie weitere Satelliten gestartet und zusätzliche Erdstationen eröffnet werden, wird dieses System weiter verbessert. Zu einer wesentlichen Verbesserung kommt es darüber hinaus, wenn WAAS- und LAAS-Systeme implementiert und verbessert werden, so daß sie auch bei Landmaschinen und Flugzeugen zum Einsatz kommen können. The implementation of the invention occurs both through the application of an inertial Navigation system (INS) or a DGPS, sometimes under extension of the carrier frequency. Due to the fact that the signals from at least four GPS or GLONASS satellites are not always present and there are errors related to the receipt of several Route information can come from a particular satellite is not a hundred percent reliance possible to the DGPS systems. The crucial part of the system is therefore the INS. In that Measurements on how to launch more satellites and open additional earth stations will become this System further improved. In addition, a significant improvement occurs when WAAS and LAAS systems are implemented and improved so that they can also be used Agricultural machinery and aircraft can be used.

Fachleuten auf diesem Gebiet werden weitere Verbesserungen deutlich. Die oben beschriebenen Merkmale sollen der Illustration und nicht der Definition dienen. Experts in this area will see further improvements. The ones described above Features should serve the illustration and not the definition.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Fig. 1 zeigt ein GPS-Satellitensystem mit den 24 Satelliten, die die Erde umkreisen. Fig. 1 shows a GPS satellite system with the 24 satellites orbiting the earth.

Fig. 2 zeigt die Übertragung von Positionsinformationen durch vier GPS-Satelliten an ein Kraftfahrzeug und an eine Basisstation, die wiederum das entsprechende differentielle Korrektursignal an das Fahrzeug überträgt. Fig. 2 shows the transmission of position information by four GPS satellites to a motor vehicle and to a base station, which in turn transmits the corresponding differential correction signal to the vehicle.

Fig. 3 zeigt ein WADGPS-System mit vier GPS-Satelliten, die Positionsinformationen an ein Kraftfahrzeug und eine Basisstation übertragen, die wiederum das entsprechende differentielle Korrektursignal an das Fahrzeug überträgt. Figure 3 shows a WADGPS system with four GPS satellites transmitting position information to a motor vehicle and a base station, which in turn transmits the corresponding differential correction signal to the vehicle.

Fig. 4 ist ein logisches Flußdiagramm, das die Kombination des GPS-Systems mit dem Intertial-Navigationssystem zeigt. Fig. 4 is a logic flow diagram showing the combination of the GPS system with the Intertial Navigation System.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Systems und Verfahrens zur Unfallverhütung, Warnung sowie Steuerung und Regelung eines Kraftfahrzeugs und zeigt Systemsensoren, Transceiver, Computer, Anzeigen, Ein- und Ausgabegeräte sowie andere wichtige Elemente. Figure 5 is a block diagram of the system and method for accident prevention, warning, and control of a motor vehicle according to the present invention showing system sensors, transceivers, computers, displays, input and output devices, and other important elements.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines Bildanalysecomputers des Typs, der in einem erfindungsgemäßen System und Verfahren zur Unfallverhütung eingesetzt werden kann. Fig. 6 is a block diagram of a picture analysis computer of the type which may be employed in a system and method for accident prevention according to the present invention.

Fig. 7 zeigt ein Fahrzeug, das auf einer Straße in einem festgelegten Korridor fährt. Fig. 7 shows a vehicle traveling on a road in a fixed corridor.

Fig. 8 zeigt zwei Fahrzeuge, die auf einer Straße nebeneinander fahren und zwischen denen eine Kommunikationsverbindung besteht. Fig. 8 shows two vehicles running side by side on a road and between which there is a communication link.

Fig. 9 ist ein schematisches Diagramm, das ein neuronales Netzwerks eines Typs zeigt, der nützlich für die Verwendung im Bildanalysecomputer aus Fig. 5 ist. Fig. 9 is a schematic diagram showing a neural network of a type useful for use in the image analysis computer of Fig. 5;

Fig. 10 ist ein schematisches Diagramm, das die Struktur eines Knotenverarbeitungselements in dem neuronalen Netzwerk aus Fig. 9 zeigt. Fig. 10 is a schematic diagram showing the structure of a node processing element in the neural network of Fig. 9;

Fig. 11 zeigt den Einsatz eines präzisen Positionierungssystems mit drei Micropower- Impulsradar-Sendern oder drei RFID-Anschlüssen in einer Konfiguration, die einem Fahrzeug die genaue Bestimmung seiner Position ermöglicht. Figure 11 shows the use of a precise positioning system with three micropower pulse radar transmitters or three RFID ports in a configuration that allows a vehicle to accurately determine its position.

Fig. 12a ist eine Fließdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verhinderung von Unfällen durch Abkommen von der Fahrbahn. Fig. 12a is a flow chart of the method of the invention for preventing accidents by lane departure.

Fig. 12b ist eine Fließdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verhinderung von Unfällen aufgrund des Überfahrens von Begrenzungslinien. Fig. 12b is a flow chart of the method according to the invention for preventing accidents due to the crossing of boundary lines.

Fig. 12c ist eine Fließdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verhinderung von Unfällen aufgrund des Überfahrens von Haltesignalen. Fig. 12c is a flow chart of the method of the present invention for preventing accidents due to overrun of hold signals.

Fig. 13 zeigt eine Kreuzung mit einem Stoppzeichen an der untergeordneten Straße, wobei die Gefahr eines Frontal-Seiten-Aufpralls sowie eines Heckaufpralls besteht. Fig. 13 shows an intersection with a stop sign on the subordinate road with the danger of a frontal side impact and a rear impact.

Fig. 14 zeigt eine schlecht einsehbare Ampelkreuzung, an der die Gefahr eines Frontal-Frontal- Aufpralls besteht. FIG. 14 shows a poorly visible traffic light junction at which there is the danger of a frontal frontal collision.

Fig. 15 zeigt eine Kreuzung, an der die Gefahr eines Frontal-Frontal-Aufpralls besteht, wenn ein Fahrzeug den Gegenverkehr mißachtet. Fig. 15 shows an intersection at which there is a danger of a head-on-front impact when a vehicle misses the oncoming traffic.

Fig. 16a ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs, das mit einer erfindungsgemäßen Kartographievorrichtung ausgestattet ist. Fig. 16a is a side view of a vehicle equipped with a cartographic device according to the invention.

Fig. 16b ist eine Vorderansicht eines Fahrzeugs, das mit einer erfindungsgemäßen Kartographievorrichtung ausgestattet ist. Fig. 16b is a front view of a vehicle equipped with a cartographic device according to the invention.

Fig. 17 ist eine schematische Perspektivdarstellung eines Datenerfassungsmoduls entsprechend der Erfindung. Fig. 17 is a schematic perspective view of a data acquisition module according to the invention.

Fig. 17a ist eine schematische Darstellung des Datenerfassungsmoduls entsprechend der Erfindung. Fig. 17a is a schematic diagram of the data acquisition module according to the invention.

Fig. 18 zeigt die Ansicht einer Straße aus der Perspektive der Videokameras, die in beiden Datenerfassungsmodulen untergebracht sind. Fig. 18 shows the view of a road from the perspective of the video cameras accommodated in both the data acquisition modules.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die vorliegende Erfindung nutzt die GPS-Satellitentechnologie zur Positionserkennung, einschließlich der MIR- und RFID-Sendertriaden, um die kinematischen Fahrzeugpositions- und Bewegungsbahnparameter für ein System und Verfahren zur Verhütung von Fahrzeugkollisionen nutzbar zu machen. Die hierin beschriebenen Erfindungen sind nicht auf die speziellen GPS- und PPS- Vorrichtungen beschränkt, die mit den bevorzugten Ausführungsformen offengelegt werden, sondern sind für den Einsatz in allen und jeglichen solchen satellitengestützten Positionserkennungsgeräten, -systemen und -verfahren gedacht, solange diese Geräte, Systeme und Verfahren Eingabesignale generieren, die von einem Computer analysiert werden können, so daß eine genaue Quantifizierung der Fahrzeugposition und der kinematischen Bewegungsparameter in Echtzeit möglich ist. Folglich ist davon auszugehen, daß die in dieser Schrift gezeigten und allgemein erwähnten GPS-Geräte und -Verfahren, sofern nicht anders angegeben, alle und jegliche Geräte repräsentieren, die geeignet sind, um solche Parameter der Position und der kinematischen Bewegung zu erkennen. The present invention uses GPS satellite technology for position detection, including the MIR and RFID transmitter triads, the kinematic vehicle position and Trajectory parameters for a system and method for preventing vehicle collisions to make usable. The inventions described herein are not limited to the specific GPS and PPS Limited devices disclosed with the preferred embodiments, but are for use in all and any such satellite-based position-sensing devices, Systems and procedures are designed as long as these devices, systems and procedures input signals which can be analyzed by a computer, so that an accurate quantification the vehicle position and the kinematic motion parameters in real time is possible. Consequently, it is assume that the GPS devices shown in this document and generally mentioned and Process, unless otherwise specified, represents any and all apparatus which are suitable to recognize such parameters of position and kinematic motion.

Ebenso generieren beispielsweise die vorliegenden Erfindungen Überwachungsbilddaten, die von einem Abtast- oder Bilderfassungssystem oder -verfahren analysiert werden können. Die hierin beschriebenen Erfindungen können nicht auf die speziellen, in den bevorzugten Ausführungsformen beschriebenen Abtast- und Bilderfassungsvorrichtungen beschränkt bleiben, sondern sind statt dessen für eine Nutzung mit sämtlichen anwendbaren elektronischen Erfassungsvorrichtungen vorgesehen, solange die entsprechende Vorrichtung ein Ausgangssignal generieren kann, das von einem Computer zur Erkennung und Kategorisierung von Objekten zu analysieren ist. Folglich ist davon auszugehen, daß die in dieser Schrift gezeigten und allgemein erwähnten Abtast- und Bilderfassungsvorrichtungen, sofern nicht anders angegeben, alle und jegliche Geräte repräsentieren, die geeignet sind, um einen bestimmten Bereich abzutasten oder von ihm Bilder zu erfassen. Dementsprechend sind die Wörter "Abtasten" und "Bilderfassung" in dieser Schrift breit und allgemein auszulegen. Likewise, for example, the present inventions generate surveillance image data that can be analyzed by a scanning or imaging system or method. The herein The inventions described can not be limited to the specific, in the preferred embodiments described sampling and image capture devices remain limited, but instead intended for use with all applicable electronic detection devices, as long as the corresponding device can generate an output signal from a computer is to analyze the recognition and categorization of objects. Consequently, it can be assumed that the scanning and image capture devices shown in this document and generally mentioned, Unless otherwise stated, represent all and any devices that are suitable to one to scan certain area or capture images from it. Accordingly, the words are "Scanning" and "image capture" broad and general interpreted in this document.

Außerdem werden verschiedene Computer- sowie Steuer- und Regelvorrichtungen offengelegt, die verschiedene Steuer- und Regeloperationen ausführen. Die spezielle Form des Computers ist für die Erfindung bedeutungslos. In dieser bevorzugten Ausführungsform teilen die Anmelder die Berechnungs- und Analyseoperationen auf verschiedene zusammenwirkende Computer und Mikroprozessoren auf. Bei einer entsprechenden Programmierung können jedoch, wie Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt ist, die Erfindungen auch mit einem einzelnen Hochleistungsrechner implementiert werden. Es ist folglich nicht die Absicht der Anmelder, ihre Erfindung auf eine bestimmte Form eines Computers zu beschränken. In addition, various computer and control devices are disclosed, which execute various control and regulation operations. The special shape of the computer is for the invention meaningless. In this preferred embodiment, the applicants share the Calculation and analysis operations on various collaborative computers and On microprocessors. However, with appropriate programming, as professionals can known in this field, the inventions also with a single high performance computer be implemented. It is therefore not the intention of the applicants, their invention to a restrict certain form of a computer.

Außerdem werden in dieser Offenlegungsschrift Beispiele genannt. Es ist nicht die Absicht der Anmelder, vom Schutzumfang der Erfindung die Nutzung von Strukturen, Materialien oder Handlungen auszunehmen, die nicht ausdrücklich genannt sind, nichtsdestoweniger jedoch zur Ausführung einer beanspruchten Funktion verwendet werden können. In addition, examples are given in this publication. It is not the intention of Applicant, within the scope of the invention, the use of structures, materials or To exclude acts that are not expressly named, but nonetheless to Execution of a claimed function can be used.

Die oben genannten und weitere Ziele werden mit der vorliegenden Erfindung erreicht. Sie stellt Systeme und Verfahren zur Vermeidung der Kollision von Kraftfahrzeugen sowie zur Warnung und Kontrolle vor, die auf satellitengestützten GPS-Positionserkennungssystemen basieren und durch präzise Positionierungssysteme erweitert wurden, die eine zentimetergenaue Positionsermittlung gestatten und die Ermittlung des Fahrzeugverhaltens, der Positionskoordinaten und der kinematischen Bewegungsparameter eines Fahrzeugs ermöglichen. Die GPS-Positions- und Computersysteme sind in Videoabtast-, Radar-, Laserradar, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsmesser sowie Gyroskope integriert und bieten nicht nur genaue Informationen über den Standort eines Fahrzeugs, sondern auch über Objekte, die eine mögliche Kollisionsgefahr darstellen und/oder über andere Gefahren. Mit Hilfe moderner Technologien der Bildbearbeitung werden die Videoinformationssignale quantifiziert. Je nach den erkannten Gefahren werden daraus Warn- sowie Steuer- und Regelungssignale abgeleitet. The above and other objects are achieved with the present invention. She poses Systems and methods for avoiding the collision of motor vehicles and for warning and Control based on satellite-based GPS position detection systems and by precise positioning systems were added, the centimeter-accurate position determination permit the determination of vehicle behavior, positional coordinates and kinematic Allow movement parameters of a vehicle. The GPS position and computer systems are in Video scanning, radar, laser radar, speed and / or accelerometer as well Gyroscopes integrate and provide not only accurate information about the location of a vehicle, but also about objects that pose a potential collision hazard and / or others Hazards. With the help of modern technologies of image processing, the Video information signals quantified. Depending on the identified dangers warning and control and Derived control signals.

Die oben beschriebenen Ausgaben von den Sensoren werden im fahrzeuginternen neuronalen Netz sowie in neuronalen Fuzzy-Berechnungsalgorithmen verwendet, um eine optimale Präzision der Warn-, Steuer- und Regelungssignale zu erreichen und damit Kollisionen mit anderen Fahrzeugen oder mit Objekten oder Gefahrenquellen, die sich auf der Straße befinden, zu vermeiden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden neuronale Fuzzy-Steuerungsalgorithmen zur Entwicklung koordinierter Brems-, Beschleunigungs- und Lenksteuerungssignale genutzt, um jedes einzelne Fahrzeug im Interesse einer Minimierung der Auswirkungen potentieller Kollisionen optimal steuern zu können. An alle Fahrzeuge werden Video-, Radar, Laserradar-, GPS-Positionierungs- und Fahrspurdaten übermittelt, welche die Bewegung des betreffenden Fahrzeugs und aller in seiner Nähe befindlichen Fahrzeuge beschreiben. The above-described outputs from the sensors become in-vehicle neural Net as well as in neural fuzzy calculation algorithms used to obtain optimal precision of the To reach warning, control and regulation signals and thus collisions with other vehicles or to avoid objects or hazards found on the road. In a preferred embodiment will be neuronal fuzzy control algorithms for development coordinated braking, acceleration and steering control signals used to each Optimally control the vehicle to minimize the effects of potential collisions to be able to. All vehicles are equipped with video, radar, laser radar, GPS positioning and Lane data is transmitted indicating the movement of the vehicle in question and all those in its vicinity describe vehicles.

Bei den neuronalen Fuzzy-Berechnungsalgorithmen werden außerdem Gefahren und andere Hindernisse berücksichtigt, die für ein bestimmtes Fahrzeug eine potentielle Gefahr darstellen könnten. Sämtliche Objekte, Hindernisse und/oder andere Fahrzeuge, die sich an einer beliebigen Stelle vor oder hinter einem bestimmten Fahrzeug bzw. an dessen Seiten befinden, werden in den Fuzzy-Steuerungsalgorithmen bei der Berechnung der optimalen Steuerungs- und Warnsignale berücksichtigt. The neural fuzzy calculation algorithms are also dangers and others Consider obstacles that pose a potential hazard to a particular vehicle could. All objects, obstacles and / or other vehicles that are at any Place in front of or behind a particular vehicle or on its sides are in the Fuzzy control algorithms in the calculation of the optimal control and warning signals considered.

Beschreibung des GPS-SystemsDescription of the GPS system

Bezugnehmend auf Fig. 1 stellt das derzeit in Betrieb gehende Global Positioning System mit seinen 24 Satelliten 2 eine echte Revolutionierung der Fahrzeugnavigation in aller Welt dar. Die Satelliten umkreisen die Erde auf sechs Bahnen 4. Um das volle Navigationspotential zu erreichen, muß das GPS jedoch erweitert werden, zum einen, um die Genauigkeit zu verbessern, zum anderen jedoch, um die Zeitspanne bis zur Information eines Fahrers über eine bestehende Funktionsstörung eines GPS-Satelliten (das Eintreten des sogenannten Integritätsproblems) zu verkürzen. Referring to Figure 1, the currently operating Global Positioning System with its 24 satellites 2 represents a true revolution in vehicle navigation throughout the world. The satellites orbit the earth on six lanes 4 . To achieve the full navigation potential, however, the GPS must be extended, on the one hand to improve the accuracy, but on the other hand, the time until a driver information on an existing malfunction of a GPS satellite (the so-called integrity problem) To shorten.

Das Global Positioning System (GPS) ist ein satellitenbasiertes Navigations- und Zeitsignal- Übertragungssystem, das vom US-Verteidigungsministerium entwickelt wurde. Das GPS wird von zivilen und militärischen Nutzern auf See, in der Luft und zu Land genutzt. Bestandteil des GPS ist der Standard Positioning Service (SPS). Dieser Dienst bietet zivilen Nutzern eine Positionierungsgenauigkeit von 100 Meter. Bei dem vom Militär genutzten Precise Positioning Service beträgt die Genauigkeit sogar 20 Meter. Beide Dienste können weltweit ohne besondere Vorrichtungen genutzt werden. The Global Positioning System (GPS) is a satellite-based navigation and time signal Transmission system developed by the US Department of Defense. The GPS is from civilian and military users at sea, in the air and on land. Part of the GPS is the standard positioning service (SPS). This service offers civil users a Positioning accuracy of 100 meters. The Precise Positioning Service used by the military is the Accuracy even 20 meters. Both services can be used worldwide without special devices become.

Mit einem differentiellen Betrieb des GPS soll die Genauigkeit und Integrität des Systems verbessert werden. Dabei werden ein oder mehrere qualitativ hochwertige GPS-Receiver an bekannten Überwachungsstandorten positioniert, um die eingehenden GPS-Signale zu prüfen. Diese Referenzstation(en) schätzt (schätzen) die leicht variierenden Komponenten der Satellitenmessungen ab und korrigieren jeden GPS-Satelliten, zu dem eine Sichtverbindung besteht. Das entsprechende Korrektursignal wird an alle DGPS-Benutzer übertragen, die sich in der Reichweite der Funkeinrichtungen befinden. With a differential operation of the GPS should be the accuracy and integrity of the system be improved. One or more high-quality GPS receivers are known Monitoring sites positioned to check the incoming GPS signals. This Reference station (s) estimate (estimate) the slightly varying components of the satellite measurements and correct any GPS satellites that have a line of sight connection. The corresponding Correction signal is transmitted to all DGPS users who are within range of the Radio facilities are located.

Das hier beschriebene System erreicht seine hohe Genauigkeit durch die Kombination aus dem Inertial-Führungssystem, das eine genaue Feststellung von Positionsveränderungen ermöglicht, und der Mehrfach-Datenermittlung durch das GPS-System. Anders ausgedruckt: Im Laufe der Zeit nähert sich die berechnete Position immer stärker der wirklichen Position an. Die Einbeziehung des DGPS ist mit einer Genauigkeitssteigerung um mindestens das Zehnfache verbunden, was (eine ausreichende Anzahl von DGPS-Stationen vorausgesetzt) in einigen Fällen ausreichend ist, ohne dass Trägerfrequenzkorrekturen vorgenommen werden müssen. Eine weitere, wesentliche Verbesserung der Systemgenauigkeit auf das erforderliche Niveau wird erreicht, wenn die Fahrzeuge durch die Errichtung einer entsprechenden Infrastruktur von Stationen an den jeweiligen Standorten zu ihrer eigenen DGPS-Station werden. The system described here achieves its high accuracy through the combination of the Inertial guidance system that allows accurate detection of positional changes, and multiple data acquisition by the GPS system. Expressed differently: As time approaches the calculated position becomes more and more the real position. The inclusion of the DGPS is associated with an increase in accuracy by at least ten times what (a sufficient Number of DGPS stations) is sufficient in some cases, without Carrier frequency corrections must be made. Another significant improvement System accuracy to the required level is achieved when the vehicles through the Establishment of an appropriate infrastructure of stations at the respective locations to theirs own DGPS station.

Bei Mehrwegestörungen werden zu einem bestimmten Receiver mehrere Signale übertragen, wobei eines dieser Signale beispielsweise aus der Reflexion von einem Gebäude oder dem Boden resultieren kann. Da es sich bei Mehrwegestörungen um geometrisch begründete Phänomene handelt, können sie durch entsprechende Vorkehrungen an den Autobahnen und eine geeignete Antennenkonstruktion überwunden werden. Auch die von anderen Fahrzeugen ausgehenden Mehrwegestörungen lassen sich ausschließen, denn die Positionen dieser Fahrzeuge sind jeweils bekannt. Ein wichtiges Merkmal des DGPS-Systems besteht darin, daß sich die Fehler der GPS-Satelliten im Laufe der Zeit nur langsam verändern, so daß es folglich ausreicht, von Zeit zu Zeit entsprechende Korrektursignale an den Benutzer zu übertragen. Durch eine Implementierung von Referenzsignalempfängern, die in einem Abstand von 25 bis 120 km installiert werden, sind mit lokalen DGPS- Systemen Genauigkeiten von 10 cm bis 1 m erreichbar, was bei RtZF-Systemen eine unwesentliche Abweichung bedeutet. Noch bessere Ergebnisse werden erreicht, wenn in die Infrastruktur geeignete Sender integriert werden. In the case of multipath interference, several signals are transmitted to a particular receiver, one of these signals, for example, from the reflection of a building or the ground can result. Since multipath disturbances are geometrically based phenomena, They can by appropriate precautions on the highways and a suitable Antenna construction to be overcome. Also outgoing from other vehicles Multipath disturbances can be excluded, because the positions of these vehicles are known. An important feature of the DGPS system is that the errors of the GPS satellites change slowly over time, so that it is sufficient from time to time accordingly Correction signals to the user to transfer. Through an implementation of Reference signal receivers installed at a distance of 25 to 120 km are to be tested with local DGPS System accuracies of 10 cm to 1 m achievable, which in RtZF systems an insignificant Deviation means. Even better results are achieved if suitable in the infrastructure Transmitter be integrated.

Eine Art des weiträumigen DGPS-(WADGPS-)Systems erstreckt sich über die gesamte USA und erreicht eine RMS-Genauigkeit von unter 50 cm. Dieses System wird von Bertiger et al in "A Prototype Real-Time Wide Area Differential GPS System", Proceedings of the National Technical Meeting, Navigation und Positioning in the Information Age, Institute of Navigation, January 14-16, pp. 645-655 beschrieben. Ein RMS-Fehler von 50 cm ist für das RtZF-System unwesentlich. Bei der Umsetzung dieser Erfindung können mit genaueren Überwachungsvorrichtungen wesentlich bessere Genauigkeiten erreicht werden. Das gilt insbesondere für die Ermittlung der Abstände zum Straßenrand und zu den Fahrbahngrenzen. Als weiteres WADGPS-System sei das System OmniSTAR genannt, dessen Genauigkeit angeblich bei 6 cm (1 σ) liegen soll. One type of long-range DGPS (WADGPS) system spans the entire United States and achieves an RMS accuracy of less than 50 cm. This system is described by Bertiger et al in "A Prototype Real-Time Wide Area Differential GPS System ", Proceedings of the National Technical Meeting, Navigation and Positioning in the Information Age, Institute of Navigation, January 14-16, pp. 645-655. An RMS error of 50 cm is immaterial to the RtZF system. In the Implementation of this invention can significantly improve with more accurate monitoring devices Accuracies are achieved. This applies in particular to the determination of the distances to Roadside and to the lane boundaries. Another WADGPS system is the OmniSTAR system whose accuracy is said to be 6 cm (1 σ).

Mit dem DGPS-System werden allgemeine Fehler überwunden. Das gilt insbesondere für jene Fehler, die auf das Referenzsignal und die entfernten Empfänger zurückzuführen sind (nicht auf Mehrwegestörungen und Empfängerrauschen). Am häufigsten kommt es zu diesen Fehlern, wenn die Empfänger dicht beieinander positioniert sind (Abstand weniger als 100 km). Mit DGPS-Systemen, die auf C/A-Code-SPS-Signalen basieren, können differentielle Positionsgenauigkeiten zwischen 1 und 10 Meter erreicht werden. The DGPS system overcomes common mistakes. This is especially true for those Errors due to the reference signal and the remote receivers (not on Multipath interference and receiver noise). Most often these errors occur when the Receiver are positioned close to each other (distance less than 100 km). With DGPS systems, based on C / A code PLC signals, differential position accuracies between 1 and 10 meters can be reached.

Unter Verwendung des kommerziellen CNET-Systems sind Genauigkeiten von rund 30 cm möglich, vorausgesetzt, die Basisstationen befinden sich nicht mehr als 50 km vom Fahrzeug entfernt. Zur Abdeckung des CONUS-Systems würden unter diesen Voraussetzungen rund 1000 Basisstationen benötigt. Dieselbe Genauigkeit kann auch bei Anwendung einer anderen Methode erreicht werden: Dann müßte, wie oben beschrieben, das Fahrzeug sein eigenes DGPS-System sein, dessen Koordinaten sich alle 50 km ändern. Using the commercial CNET system, accuracies of about 30 cm possible, provided that the base stations are not more than 50 km away from the vehicle. To cover the CONUS system would under these conditions about 1000 base stations needed. The same accuracy can be achieved by using another method: Then, as described above, the vehicle would have to be its own DGPS system whose Coordinates change every 50 km.

Leider kommt es in bezug auf die oben erwähnten Fehlerquellen zu einer rapiden Dekorrelation, wenn die Abstände zwischen der Referenzstation und dem Fahrzeug zunehmen. Von einem "konventionellen DGPS-System" wird gesprochen, wenn die Abstände so gering sind, daß Fehler nicht ins Gewicht fallen. Von Einzel- bzw. Mehrfachreferenz-DGPS-Systemen wird gesprochen, wenn betont werden soll, daß es sich um eine einzelne bzw. um mehrere Referenzstationen handelt. Wenn der Versorgungsbereich vergrößert und gleichzeitig die Anzahl der stationären Referenzempfänger vermindert werden soll, müssen Modelle der räumlichen und zeitlichen Varianz des Restfehlers entwickelt werden. Eine Möglichkeit zur Erreichung dieser Ziele bietet das Wide Area Differential GPS-System (WADGPS). Unfortunately, with respect to the sources of error mentioned above, a rapid decorrelation occurs, when the distances between the reference station and the vehicle increase. Of a "conventional DGPS system" is spoken when the distances are so small that errors not significant. Single or multiple reference DGPS systems are used when should be emphasized that it is a single or multiple reference stations. If the coverage area increases and at the same time the number of inpatient referral recipients should be reduced, models of spatial and temporal variance of the residual error be developed. One way to achieve these goals is the Wide Area Differential GPS system (WADGPS).

Pseudoliten sind künstliche, satellitenähnliche Strukturen, die auf der Erdoberfläche angebracht sind und mit denen die Genauigkeit des DGPS-Systems verbessert werden kann. Solche Strukturen könnten ein Bestandteil des RtZF™-Systems werden. Pseudolites are artificial, satellite-like structures attached to the surface of the earth and with which the accuracy of the DGPS system can be improved. Such structures could be part of the RtZF ™ system.

Das Wide Area Augmentation System (WAAS) soll das Instrument Landing System ersetzen, das derzeit noch landesweit an den Flughäfen zum Einsatz kommt. Das WAAS-System bietet eine Genauigkeit von 1 bis 2 Metern und dient zur Steuerung des Landevorgangs von Flugzeugen. Ist die vertikale Position des Beobachtungssubjekts bekannt (wie dies bei Automobilen auf der Straße der Fall ist), kann diese Genauigkeit noch wesentlich verbessert werden. Folglich kann das WAAS- System für viele Zwecke dieser Erfindung genutzt werden, um genaue Positionsdaten von Kraftfahrzeugen zu liefern. Die Genauigkeit des WAAS-Systems wird außerdem durch die Tatsache verbessert, daß jeder WAAS-Empfänger mit einer Atomuhr ausgestattet ist, der durch die Einbeziehung von Trägerphasendaten eine große Genauigkeit ermöglicht. Bei einigen Standorten werden damit Genauigkeiten von weniger als einem Meter erreicht. The Wide Area Augmentation System (WAAS) is designed to replace the Instrument Landing System which is currently still used nationwide at the airports. The WAAS system offers one Accuracy of 1 to 2 meters and is used to control the landing of aircraft. Is the vertical position of the observation subject known (as in automobiles on the street of the Case), this accuracy can be significantly improved. Consequently, the WAAS System for many purposes of this invention can be used to obtain accurate position data from To deliver motor vehicles. The accuracy of the WAAS system is further enhanced by the fact improves that each WAAS receiver is equipped with an atomic clock, which is through the Inclusion of carrier phase data enables high accuracy. At some locations will be to achieve accuracies of less than one meter.

Das WAAS-System basiert auf einem Netz von rund 35 Boden-Referenzstationen. Die Signale von GPS-Satelliten werden sowohl von Flugzeugempfängern, als auch von den Boden-Referenzstationen empfangen. Jede dieser Referenzstationen wird genau überwacht, so daß Fehler in den GPS- Signalen erkannt werden. Diese Informationen werden dann zu einer weiträumig aktiven Hauptstation weitergeleitet. Diese Hauptstation berechnet die Korrekturalgorithmen und schätzt die Systemintegrität ein. Diese Daten werden in ein Nachrichtenformat umgerechnet und an eine Bodenstation übermittelt, von wo aus sie an einen geostationären Kommunikationssatelliten weitergeleitet werden. Von dort aus werden die Korrekturinformationen an den an Bord des Flugzeugs befindlichen Empfänger übertragen, der die erforderlichen Korrekturen vornimmt. Darüber hinaus agieren die Kommunikationssatelliten als zusätzliche Navigationssatelliten des Flugzeugs, die zusätzliche Navigationssignale zur Positionsbestimmung übertragen. The WAAS system is based on a network of around 35 ground reference stations. The signals GPS satellites are used both by aircraft receivers and by the Ground reference stations received. Each of these reference stations is closely monitored so that errors in the GPS Signals are detected. This information then becomes a widely-used main station forwarded. This master station calculates the correction algorithms and estimates the System integrity. These data are converted into a message format and sent to a ground station from where they are forwarded to a geostationary communication satellite. From there, the correction information will be on board the aircraft Transmit receiver that makes the necessary corrections. In addition, the act Communication satellites as additional navigation satellites of the aircraft, the additional Transmit navigation signals for position determination.

Die FAA plant die Implementierung eines Netzes lokaler, differentieller GPS-Stationen, die ihre Informationen an das Flugzeug übertragen. Dieses System wird als Local Area Augmentation System (LAAS) bezeichnet. Das LAAS-System bietet in Ergänzung des WAAS-Systems einen noch höheren Deckungsgrad für die Bereiche in der Umgebung großer Flughäfen. The FAA plans to implement a network of local, differential GPS stations that will support their Transfer information to the aircraft. This system is called Local Area Augmentation System (LAAS). The LAAS system offers an even higher complement to the WAAS system Coverage for the areas around large airports.

Für die Zwecke des RtZF™-Systems wären sowohl das WAAS- als auch das LAAS-System nützlich, sind aber wahrscheinlich unzureichend, sofern nicht die Informationen in anderen mathematischen Systemen verarbeitet werden, beispielsweise in dem vom OmniSTAT™ WADGPS- System genutzten. Neben Flugzeugen gibt es viele Orte, an denen ein Empfang von LAAS- oder WAAS-Informationen unmöglich ist bzw. (was noch stärker ins Gewicht fällt) an denen die GPS- Signale nicht die notwendige Genauigkeit und Zuverlässigkeit bieten. Deshalb ist es durchaus möglich, daß die ersten RtZF™-Systeme auf WAAS- und LAAS-Systemen basieren, doch in dem Maße, in dem sich das System dem Ziel völliger Fehlerfreiheit annähert, werden straßenbasierte Systeme bevorzugt, die einem Fahrzeug die genaue Angabe der eigenen Position gestatten. Auf diesem Gebiet finden jedoch umfangreiche Entwicklungsarbeiten statt, so daß alle Systeme immer noch als potentiell geeignet für eine Implementierung in das RtZF™-System betrachtet werden müssen und sich erst im Laufe der Zeit das kostengünstigste herauskristallisieren wird. For the purposes of the RtZF ™ system, both the WAAS and LAAS systems would be used useful, but are probably inadequate, unless the information in others mathematical systems such as the OmniSTAT ™ WADGPS System used. In addition to aircraft, there are many places where a reception of LAAS or WAAS information is impossible or (even more important) in which the GPS Signals do not provide the necessary accuracy and reliability. That's why it is It is possible that the first RtZF ™ systems are based on WAAS and LAAS systems, but in the Measures in which the system approaches the goal of total accuracy become road-based Systems preferred that allow a vehicle to specify the exact position. On In this area, however, extensive development work takes place, so that all systems always still considered potentially suitable for implementation in the RtZF ™ system and only in the course of time will the most cost-effective crystallize out.

Eine extrem genau arbeitende Variante des GPS-Systems ist das Carrier Based Differential GPS-System. Diese Form des GPS-Systems nutzt die 1,575-GHz-Trägerkomponente des GPS-Signals, auf der der Pseudo Random Number Code (PRN-Code) und die Datenkomponente überlagert werden. Zu den aktuellen Versionen des Carrier Based Differential GPS-Systems gehören Systeme zur Positionsbestimmung für die Trägerkomponente eines GPS-Signals, die auf der an zwei unterschiedlichen Antennen gemessenen Phasenverschiebung, einer Basisstation bzw. einem Pseudoliten und dem Fahrzeug basieren. Diese Technologie setzt voraus, daß zunächst bestimmt wird, wie viele ganzzahlige Wellenlängen der Trägerkomponente zu einem bestimmten Zeitpunkt zwischen den beiden Antennen vorliegen. Dieser Wert wird als ganzzahlige Mehrdeutigkeitsauflösung bezeichnet. Für diese Auflösung gibt es unterschiedliche Herangehensweisen. Einige Beispiele sind im US-Patent Nr. 5.583.513 und 5.619.212 genannt. Mit diesen Systemen können Genauigkeiten von weniger als einem Meter, in einigen Fällen sogar von weniger als einem Zentimeter erreicht werden. Im US-Patent 5.477.458 wird ein DGPS-System offengelegt, dessen Genauigkeit bei rund 5 cm liegt und dessen Basisstationen sich in einem Radius von etwa 3000 km befinden. Arbeitet man mit einem solchen System, werden zur Abdeckung des Festlands der USA nur wenige Basisstationen benötigt. Nachteilig wirkt sich auf dieses System die noch immer mangelnde Verfügbarkeit genauer Signale des Fahrzeugs ungeachtet seiner Position auf der Straße sowie genauer Signale der in der Umgebung befindlichen Fahrzeuge und Objekte aus. Trotzdem kann das Prinzip der Nutzung der Trägerfrequenz zur genauen Bestimmung der Position eines Fahrzeugs auch bei den unten beschriebenen Schnellstraßensystemen zum Einsatz kommen, wobei eine extreme Genauigkeit erzielt wird. Auch mit der Nutzung des unten beschriebenen PPS-Systems, bei dem ein Fahrzeug sein eigenes DGPS-System wird, wird das Problem der Mehrdeutigkeit der Trägerphase eliminiert, denn die Anzahl der Zyklen kann rechnerisch ermittelt werden (vorausgesetzt, die genaue Position ist bekannt). Sofern die Sperrung an einem Satellit nicht für mehr als ein paar Minuten ausfällt, sind Mehrdeutigkeiten in bezug auf das an der PPS-Station befindliche Fahrzeug ausgeschlossen. An extremely accurate variant of the GPS system is the Carrier Based Differential GPS system. This form of GPS system uses the 1.575 GHz carrier component of the GPS signal, on which the pseudo random number code (PRN code) and the data component are superimposed. The current versions of the Carrier Based Differential GPS system include systems for Position determination for the carrier component of a GPS signal, which on the at two different antennas measured phase shift, a base station or a pseudolite and based on the vehicle. This technology requires that you first determine how many integral wavelengths of the carrier component at a particular time between two antennas are present. This value is called integer ambiguity resolution. There are different approaches to this resolution. Some examples are in the US patent Nos. 5,583,513 and 5,619,212. With these systems, accuracies of less than one meter, in some cases even less than one centimeter. In the US patent No. 5,477,458, a DGPS system is disclosed whose accuracy is around 5 cm and whose Base stations are located in a radius of about 3000 km. Do you work with such System, only a few base stations are needed to cover the mainland US. adversely This system still affects the lack of availability of accurate signals from the vehicle regardless of its position on the road as well as more accurate signals from those in the area Vehicles and objects off. Nevertheless, the principle of using the carrier frequency for accurate Determining the position of a vehicle even in the expressway systems described below be used, with extreme accuracy is achieved. Also with the use of the below described PPS system, in which a vehicle becomes its own DGPS system, the Problem of ambiguity of the carrier phase eliminated, because the number of cycles can be calculated determined (assuming the exact position is known). If the lock on a Satellite does not fail for more than a few minutes, ambiguities are in relation to the PPS station located vehicle excluded.

Es gibt keine weiteren Informationsquellen, die zur Erhöhung der Genauigkeit der Positionsbestimmung genutzt werden können. Die Nutzung eines GPS-Systems mit vier Satelliten ermöglicht die dreidimensionale, zeitabhängige Bestimmung der Fahrzeugposition. Von diesen Dimensionen ist die vertikale die am wenigsten genau bekannte. "Weiß" das Fahrzeug jedoch selbst, wo es sich auf der Straße befindet, ist die vertikale Dimension nicht nur die unwichtigste, sondern sie ist dann auch bereits aus der Straßenkarte und dem Intertial-Führungssystem bekannt. There are no other sources of information to increase the accuracy of the Position determination can be used. The use of a GPS system with four satellites allows the three-dimensional, time-dependent determination of the vehicle position. Of these dimensions is the vertical the least well known. However, the vehicle "knows" itself, where it is on the The vertical dimension is not only the least important, but it is already known from the road map and the intertial guidance system.

Eine weitere Hilfe bieten Marker, die entlang des Straßenrandes angebracht werden und bei denen es sich um visuelle, passive oder aktive Transponder, Reflektoren oder andere technische Lösungen handelt. Sie alle basieren auf dem Prinzip, daß ein am Marker vorbeifahrendes Fahrzeug die Identität des Markers identifizieren und von einer Datenbank aus dessen exakte Position abrufen kann. Befinden sich am Straßenrand drei oder mehr solcher Marker, kann ihre exakte Position durch Triangulierung ermittelt werden. Obwohl eine Plazierung solcher Marker an allen Straßen unter Umständen nicht praktikabel sein kann, so ist doch eine Positionierung an besonders überlasteten Bereichen oder Stellen, an denen bekanntermaßen die Sichtverbindung zu den GPS-Satelliten blockiert ist, sinnvoll. Weiter unten wird noch eine Variante dieses Konzepts erörtert. Another help is provided by markers that are placed along the roadside and at which are visual, passive or active transponders, reflectors or other technical Solutions acts. They are all based on the principle that a vehicle passing by the marker is the vehicle Identify the identity of the marker and retrieve it from a database from its exact location. If there are three or more such markers on the roadside, their exact position can be determined Triangulation can be determined. Although placing such markers on all roads is below Circumstances can not be practicable, then it is a positioning on particularly congested Areas or locations known to be in line of sight with the GPS satellites blocked, makes sense. Below, a variant of this concept will be discussed.

Obwohl zunächst die Nutzung der GPS-Navigationssatelliten als Basistechnologie bevorzugt wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Statt dessen wird mit ihr die Nutzung aller Verfahren beabsichtigt, durch die die Position eines Kraftfahrzeugs relativ zur Erdoberfläche genau bestimmt werden kann. Darüber hinaus müssen die Positionen der Straßenränder und der anderen Fahrzeuge relativ zur Erdoberfläche bestimmt und alle entsprechenden Informationen in einem Steuer- und Regelsystem ausgewertet werden, um zunächst die Anzahl der Verkehrsunfälle wesentlich zu vermindern und sie später ganz auszuschließen. Der optimale Mix der Technologien, der die kostengünstigste Lösung darstellt, kann sich erst im Laufe der Zeit und im Zuge der weiteren Systementwicklung herauskristallisieren. Alle Formen der Information und alle Arten der Kommunikation kommen in Betracht, darunter auch die direkte Kommunikation mit stationären und beweglichen Satelliten und die Kommunikation mit festen Bodenstationen unter Verwendung von Infrarot-, Radar-, Funk- und optischen Strahlen sowie anderen Komponenten des elektromagnetischen Spektrums. Nachfolgend einige weitere Beispiele: Although initially preferred to use the GPS navigation satellites as the base technology is, the invention is not limited thereto. Instead, with it is the use of all procedures intended by which determines the position of a motor vehicle relative to the earth's surface exactly can be. In addition, the positions of the roadsides and the other vehicles must determined relative to the Earth's surface and all relevant information in a control and Control system will be evaluated, to initially significantly increase the number of traffic accidents reduce it and later exclude it altogether. The optimal mix of technologies that the The most cost-effective solution can only become apparent over time and in the course of the further Crystallize system development. All forms of information and all types of communication come into consideration, including direct communication with stationary and mobile Satellites and communication with fixed ground stations using infrared, radar, Radio and optical beams and other components of the electromagnetic spectrum. Here are some more examples:

Mobilfunkstationen können anstelle von oder zusätzlich zu Satelliten ein Pseudo-GPS-System bilden. Dabei muß die genaue Position eines Mobilfunkturms anfänglich nicht unbedingt bekannt sein. Wenn vom Turm aus die GPS-Satelliten über einen ausreichend langen Zeitraum hinweg überwacht werden, läßt sich ihre Position rechnerisch bestimmen, da sich dieser Rechenwert statistisch immer stärker der exakten Position annähert. Folglich kann jeder Mobilfunkturm mit einem sehr geringen Kostenaufwand zu einer exakt funktionierenden DGPS-Basisstation entwickelt werden. Die Übertragung der DGPS-Korrekturen an die Kraftfahrzeuge ist beispielsweise mittels einer Hilfsträgerfrequenz über ein UKW-Radio möglich. Ein an der Straße angebrachter Infrarot- oder Radiosender kann die Informationen über den Verlauf des Straßenrands übertragen. Auch die Nutzung einer CD- ROM oder eines anderen Massenspeichers, der am Beginn einer kontrollierten Straße zu aktivieren ist, ist möglich, um die Straßenranddaten an das Fahrzeug zu übertragen. Es wird beabsichtigt, daß schließlich über einen Satellit in periodischen Abständen, unter Umständen alle fünf Minuten, eine Übersicht mit Daten übertragen wird, die das gesamte CONUS-System mit den neuesten Updates für alle Landkartensegmente enthält. Wenn ein bestimmtes Fahrzeug nicht über die neuesten Informationen für die Region, in der es sich aktuell befindet, verfügt, kann es mit Hilfe des bordeigenen Mobiltelefons die entsprechenden Karten abrufen, beispielsweise über das Internet. Notfallinformationen werden auf eine ähnliche Art und Weise verarbeitet. Das bedeutet praktisch: Fällt ein Baum auf die Fahrbahn, werden alle in der Nähe befindlichen Fahrzeuge schnellstmöglich darüber in Kenntnis gesetzt. Mobile stations may use a pseudo-GPS system instead of or in addition to satellites form. The exact position of a mobile communications tower does not necessarily have to be known initially. When the GPS satellites are monitored from the tower over a sufficiently long period of time their position can be computationally determined, since this computational value always statistically closer to the exact position. Consequently, every mobile tower with a very small Cost to a well-functioning DGPS base station to be developed. The Transmission of the DGPS corrections to the motor vehicles is for example by means of a Subcarrier frequency via a VHF radio possible. An infrared or radio transmitter attached to the road can transmit the information about the course of the roadside. The use of a CD ROM or other mass storage to be activated at the beginning of a controlled road, is possible to transmit the roadside data to the vehicle. It is intended that finally via a satellite at periodic intervals, possibly every five minutes, one Overview is transmitted with data that the entire CONUS system with the latest updates for contains all map segments. If a particular vehicle does not have the latest Information for the region in which it is currently located, it can with the help of the on-board Mobile phones to retrieve the appropriate cards, for example via the Internet. Emergency information is processed in a similar manner. That means in practice: falls in Tree on the road, all nearby vehicles will be in as soon as possible in Knowledge set.

Insbesondere am Anfang ist damit zu rechnen, daß das DGPS- oder GPS-System und ihre verschiedenen Varianten eine Vielzahl von Löchern aufweisen, so daß dem Fahrzeug kein genaues Hilfsmittel zur Feststellung der eigenen Positionsdaten zur Verfügung steht. Das weiter unten beschriebene Inertial-Navigationssystem trägt dazu bei, diese Löcher auszufüllen. Seine Genauigkeit ist jedoch auf einen Zeitraum von wesentlich weniger als einer Stunde und eine Entfernung von unter 80 km beschränkt, bevor es erneut korrigiert werden muß. Das reicht unter Umständen nicht aus, um die Lücke bis zu erneuten Verfügbarkeit des DGPS-Systems zu schließen. Es wird folglich beabsichtigt, daß auch das RtZF-System kostengünstige Systeme nutzt, die entlang der Straße positioniert sind und es ermöglichen, daß ein Fahrzeug seine Position exakt bestimmen kann. Als Beispiel für ein solches System sei die Nutzung von drei Micropower Impulse Radar-Einheiten (MIR- Einheiten) genannt, die beispielsweise von Lawrence Livermore Laboratory entwickelt wurden. Especially at the beginning is to be expected that the DGPS or GPS system and their different variants have a plurality of holes, so that the vehicle is not accurate Aid for determining the own position data is available. The below described inertial navigation system helps to fill these holes. His accuracy however, is for a period of significantly less than an hour and a distance of less than 80 km before it has to be corrected again. That may not be enough to close the gap until the DGPS system becomes available again. It will therefore The RtZF system also intends to use low cost systems along the road are positioned and allow a vehicle to accurately determine its position. As An example of such a system is the use of three Micropower Impulse radar units (MIR Units) developed, for example, by Lawrence Livermore Laboratory.

MIR-Systeme arbeiten mit einer sehr geringen Leistungsaufnahme und senden in periodischen Abständen einen sehr kurz gestreuten Spektrum-Radarimpuls aus. Die Kosten für ein MIR-System liegen selbst bei kleinen Mengen etwa im Bereich von lediglich 10 Dollar. Werden drei solcher MIR- Sender, 151, 152 und 153, wie in Fig. 11 dargestellt, entlang der Straße plaziert und gleichzeitig oder mit einer bekannten Verzögerung ausgelöst, kann beim Vorbeifahren eines mit einem entsprechenden Empfängersystems ausgestatteten Fahrzeugs der Zeitpunkt des Empfangs der Impulse und damit die Position des Fahrzeugs relativ zu den ermittelten Sendern bestimmt werden. Der Punkt, an dem alle drei Impulse gleichzeitig eintreffen, entspricht jenem Punkt, an dem das Fahrzeug von allen drei Transmittern gleich weit entfernt ist. Mit Hilfe einer Landkarte kann dieser Punkt exakt bestimmt werden. Drei Vorrichtungen reichen aus, denn es müssen nur zwei Dimensionen bestimmt werden. Dabei wird davon ausgegangen, daß sich das Fahrzeug auf der Straße befindet und folglich seine vertikale Position bekannt ist. Anderenfalls werden vier MIRs benötigt. Es ist nicht notwendig, daß die Signale Kenninformationen enthalten, denn das Fahrzeug befindet sich nicht so weit von den Sendern entfernt, daß deren Positionen verwechselt werden könnten. Bei diesem Verfahren werden beim jedem Annähern und Vorbeifahren des Fahrzeugs an eine(r) solche(n) Dreifach-MIR-Anlage genaue Daten an das Fahrzeug übermittelt. Das Dreiecks-MIR-PPS-System oder das alternativ genutzte andere System kann auch mit einem GPS-Empfänger ausgestattet sein und damit die exakte Position ermitteln, wie dies weiter oben für Mobilfunktürme beschrieben wurde. Nachdem der Standort bestimmt ist, kann der GPS-Empfänger deaktiviert werden. In diesem Fall kann das Dreiecks-MIR- PPS-System oder das alternativ genutzte andere System an einem beliebigen Ort plaziert werden und die exakten Positionsdaten an die vorbeifahrenden Fahrzeuge übertragen. Ein alternatives Verfahren besteht darin, den GPS-Empfänger mit dem Moment des Eingangs der GPS-Daten von den Satelliten am PPS-System zu verlassen, so daß auch Fahrzeuge, die nicht ausreichend dicht am PPS-System vorbeifahren, exakt ihre Position feststellen können. Ein ähnliches System, das auf der Verwendung von RFID-Anschlüssen basiert, wird unten erörtert. MIR systems operate with very low power consumption and periodically emit a very short spread spectrum radar pulse. The cost of a MIR system is about $ 10, even for small quantities. If three such MIR transmitters, 151 , 152 and 153 , as shown in Fig. 11, placed along the road and triggered at the same time or with a known delay, when passing a vehicle equipped with a corresponding receiver system, the time of receipt of the pulses and to determine the position of the vehicle relative to the detected transmitters. The point at which all three pulses arrive simultaneously corresponds to the point at which the vehicle is equidistant from all three transmitters. With the help of a map this point can be determined exactly. Three devices are enough, because only two dimensions have to be determined. It is assumed that the vehicle is on the road and consequently its vertical position is known. Otherwise, four MIRs are needed. It is not necessary for the signals to include identification information because the vehicle is not so far away from the transmitters that their positions could be confused. In this method, accurate data is transmitted to the vehicle each time the vehicle approaches and drives past such triple MIR system. The triangle MIR PPS system or alternatively used other system may also be equipped with a GPS receiver and thus determine the exact position, as described above for mobile towers. Once the location is determined, the GPS receiver can be disabled. In this case, the triangle MIR-PPS system or alternatively used other system may be placed at any location and transmit the exact position data to the passing vehicles. An alternative method is to leave the GPS receiver with the moment GPS data is received from satellites on the PPS system, so that even vehicles that are not sufficiently close to the PPS system can accurately determine their position. A similar system based on the use of RFID ports will be discussed below.

Natürlich können alle diese Ermittlungen und Positionsbestimmungen bei einem Vorgang der Annäherung an die MIR-Anlage erfolgen; das Fahrzeug muß nicht warten, bis alle Daten eingegangen sind. Darüber hinaus kann das System so konfiguriert werden, daß die Signale zwar niemals gleichzeitig ankommen, trotzdem aber immer die gleiche Genauigkeit bieten. Voraussetzung dafür ist, daß das Fahrzeug über eine ausreichend genaue Uhr verfügt. Betrachtet man Fig. 11, so erkennt man, daß eine Möglichkeit darin besteht, daß die Sender 151 und 152 die seitliche Position des Fahrzeugs erkennen, während die Sender 151 und 153 zur Erkennung der Längsposition des Fahrzeugs dienen. Die drei Sender 151, 152 und 153 müssen nicht an den Rändern einer Fahrspur positioniert sein. Sie können statt dessen an mehreren Fahrspuren verlaufen und müssen auch nicht auf Bodenhöhe angebracht sein, sondern müssen lediglich so positioniert werden, daß vorüberfahrende Lastkraftwagen nicht die Übertragung der von Pkws emittierten Strahlen behindern können. Insbesondere in Bereichen mit einer hohen Verkehrsdichte kann es wünschenswert sein, die Impulse zu codieren und mit mehr als drei Sendern zu arbeiten, um einen weiteren Schutz vor Signalblockierungen oder Mehrwegestörungen zu erreichen. Of course, all of these determinations and positional determinations can be made in a process of approaching the MIR facility; The vehicle does not have to wait until all the data has been received. In addition, the system can be configured so that the signals never arrive at the same time, but always provide the same accuracy. Prerequisite is that the vehicle has a sufficiently accurate clock. Referring to Fig. 11, it can be seen that there is a possibility that the transmitters 151 and 152 recognize the lateral position of the vehicle, while the transmitters 151 and 153 serve to detect the longitudinal position of the vehicle. The three transmitters 151 , 152 and 153 need not be positioned at the edges of a lane. Instead, they can run in multiple lanes and also need not be at ground level, but merely have to be positioned so that passing trucks can not interfere with the transmission of the jets emitted by cars. Particularly in areas of high traffic density, it may be desirable to encode the pulses and work with more than three transmitters to provide further protection against signal blocking or multipath interference.

Die Leistungsaufnahme von MIR-Transmittern ist gering, so daß durch eine einfache Solarzellenkonfiguration eine ausreichende Versorgung der meisten (wenn nicht aller) CONUS- Standorte gewährleistet ist. Anhand dieser exakten Positionsdaten kann das Fahrzeug als seine eigene DGPS-Station fungieren und die für das GPS-System notwendigen Korrekturen ermitteln. Es kann darüber hinaus das Ausmaß des Problems der Ganzzahl-Mehrdeutigkeit feststellen und damit die exakte Anzahl der Wellenlängen zwischen dem Fahrzeug und den Satelliten bzw. zwischen dem Fahrzeug und der MIR-Station feststellen. The power consumption of MIR transmitters is low, so that by a simple Solar cell configuration sufficient supply of most (if not all) CONUS Locations is guaranteed. Based on this exact position data, the vehicle can as its own DGPS station and determine the corrections necessary for the GPS system. It can In addition, they determine the extent of the problem of integer ambiguity and thus the exact number of wavelengths between the vehicle and the satellites or between the Detect the vehicle and the MIR station.

MIR ist eine der Technologien, die zur Bestimmung exakter Standortdaten genutzt werden kann. Als weitere Beispiele sei die Verwendung eines RFID-Anschlusses genannt, der im Zusammenwirken mit einem Abfragesender den Abstand zwischen dem Anschluß und dem Radar- oder einem anderen Reflektor feststellt, so daß die Laufzeit gemessen werden kann. MIR is one of the technologies used to determine exact location data can. As further examples the use of an RFID connection is mentioned, which in the Interact with a polling station the distance between the connection and the radar or one detects another reflector, so that the transit time can be measured.

Wenn ein Fahrzeug eine Precise Positioning Station (PPS) passiert, beispielsweise die oben beschriebene MIR-Triade, kann das Fahrzeug diese Information auch an andere Fahrzeuge in der Umgebung übertragen. Wenn die Entfernung zwischen zwei kommunizierenden Fahrzeugen ebenfalls nach der Laufzeitmethode bestimmt werden kann, kann das vorüberfahrende Fahrzeug zu einem Satellitenäquivalent oder einem beweglichen Pseudolit werden. Übermitteln schließlich viele Fahrzeuge ihre Positionen an viele andere Fahrzeuge zusammen mit Angaben über die Genauigkeit dieser Informationen, können diese Informationen in jedem Fahrzeug zur Verbesserung der Exaktheit der eigenen Positionsdaten genutzt werden. Damit steigt mit einer wachsenden Anzahl von Fahrzeugen auch die Genauigkeit des gesamten Systems an, bis sich ein extrem genaues Positionierungssystem für alle Fahrzeuge herausgebildet hat. Da in einem solchen System eine Vielzahl von Quellen für Positionsdaten kombiniert sind, ist es gegenüber Ausfällen einer oder mehrerer solcher Quellen tolerant. Das heißt, das RtZF™-System entspricht dahingehend dem Internet, daß es nicht geschlossen werden kann und eine große Annäherung an das Ziel der Perfektion zu konstatieren ist. Einige der Probleme, die mit diesem Konzept verbunden sind, werden weiter unten noch genauer erörtert. When a vehicle passes a Precise Positioning Station (PPS), for example, the one above described Mir triad, the vehicle can also transmit this information to other vehicles in the Transferred environment. If the distance between two communicating vehicles also can be determined by the transit time method, the passing vehicle to a Satellite equivalent or a mobile pseudolite. Finally, many transmit Vehicles share their positions with many other vehicles along with details of the accuracy of these Information, this information can improve the accuracy of any vehicle own position data are used. This increases with a growing number of vehicles Also, the accuracy of the entire system until an extremely accurate positioning system for all vehicles has evolved. Because in such a system a multiplicity of sources for Position data is combined, it is against failures of one or more such sources tolerant. That is, the RtZF ™ system complies with the Internet in that it is not closed can be and a big approach to the goal of perfection is to be noted. Some of the Problems associated with this concept will be discussed in more detail below.

Insbesondere mit zunehmender Reife der Systemimplementierung und der Inbetriebnahme der kompletten Infrastruktur kann es dazu kommen, daß ein bestimmtes Fahrzeugsystem nicht betriebsfähig ist. Ursache hierfür können beispielsweise Hindernisse sein, die eine klare Sichtverbindung zu einer ausreichenden Anzahl von GPS-Satelliten verhindern, beispielsweise, wenn ein Fahrzeug in einen Tunnel einfährt. Die Außerbetriebsetzung des Systems kann auch auf mangelnde Straßenrandinformationen, beispielsweise aufgrund von Bauarbeiten, oder die Tatsache zurückzuführen sein, daß die Straße nicht überwacht wurde und folglich auch keine Informationen erfaßt und an das Fahrzeug weitergeleitet werden konnten. Eine Vielzahl weiterer Ursachen ist denkbar. Folglich ist in Erwägung zu ziehen, daß jedes mit einem solchen System ausgestattete Fahrzeug auch eine Warnleuchte umfaßt, die den Fahrer warnt, wenn er sich in einer Position befindet, in der das System nicht betriebsfähig ist. Falls es dazu auf einer der mit dem System ausgestatteten Fahrspuren kommt, wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert, bis das System wieder betriebsfähig wird. Especially with increasing maturity of system implementation and commissioning of complete infrastructure, it can happen that a particular vehicle system is not is operational. This can be caused, for example, by obstacles that provide a clear line of sight prevent a sufficient number of GPS satellites, for example, when a vehicle is in enters a tunnel. The decommissioning of the system can also be due to lack of Roadside information, for example, due to construction, or the fact that the road was not monitored and therefore also no information recorded and to the vehicle could be forwarded. A variety of other causes is conceivable. Consequently, it is considered that any vehicle equipped with such a system also includes a warning light, which warns the driver when he is in a position where the system is inoperable. If it comes to this on one of the lanes equipped with the system, the Reduced speed of the vehicle until the system becomes operational again.

Bei einem Systemausfall über eine kurze Distanz kann das Fahrzeug trotzdem noch exakt seine Position ermitteln, wenn es mit mindestens einem Laser-Gyroskop, mikrobearbeiteten Winkelsensoren oder äquivalenten Vorrichtungen sowie einem oder mehreren Beschleunigungsmessern ausgestattet ist, die gemeinsam als Inertial Navigation System (INS) bezeichnet werden. Im allgemeinen verfügen solche INS-Systeme über drei Gyroskope und drei Beschleunigungsmesser. In case of a system failure over a short distance, the vehicle can still be exactly his Detect position when using at least one laser gyroscope, micro-machined angle sensors or equivalent devices and one or more accelerometers , collectively referred to as the Inertial Navigation System (INS). Generally have such INS systems via three gyroscopes and three accelerometers.

Je größer die Anzahl der Sensoren an einem Fahrzeug ist, die Informationen zur Fahrzeugposition, zur Geschwindigkeit und zur Beschleunigung übermitteln, desto komplizierter wird das System, so daß der Einsatz eines neuronalen Netzes oder eines neuronalen Fuzzy-Systems notwendig werden kann, um eine optimale Auswertung der ermittelten Informationen zu gewährleisten. Dieser Umstand wird noch wichtiger, wenn von außen neben den GPS-bezogenen Daten weitere Informationen verfügbar werden. Beispielsweise ist es möglich, daß ein Fahrzeug mit anderen Fahrzeugen, in denen ähnliche Systeme installiert sind, kommunizieren und deren Position ermitteln kann. Kann das Fahrzeug selbst die Position des anderen Fahrzeugs bestimmen, beispielsweise durch Laserradarsysteme, die Abtastimpulse emittieren, wie weiter unten beschrieben, und damit die Feststellung der relativen Position von zwei oder mehr Fahrzeugen möglich wird, kann für alle diese Fahrzeuge die Positionierung optimiert werden. Das zusätzliche Eingeben aller dieser Daten in das System würde wahrscheinlich ein neuronales Netzwerk oder eine Kombination aus neuronalem Netzwerk und Fuzzy- Logik-System voraussetzen. The larger the number of sensors on a vehicle, the information on the Vehicle position, transmit to speed and acceleration, the more complicated it is System, so that the use of a neural network or a neural fuzzy system necessary can be used to ensure optimal evaluation of the information obtained. This Circumstance becomes even more important when from the outside next to the GPS-related data more Information becomes available. For example, it is possible to use a vehicle with other vehicles, in where similar systems are installed, communicate and determine their position. Can the Vehicle itself determine the position of the other vehicle, for example by Laser radar systems that emit scanning pulses, as described below, and thus the determination of Relative position of two or more vehicles is possible for all these vehicles Positioning to be optimized. The additional input of all this data into the system would probably a neural network or a combination of neural network and fuzzy Require logic system.

Eine Möglichkeit zur bildhaften Darstellung des Systembetriebs besteht darin, sich das Kraftfahrzeug und den Straßenrand so vorzustellen, als würde rings um das Fahrzeug ein "Kraftfeld" verlaufen, das einen Zusammenprall mit einem anderen Fahrzeug oder einem Hindernis bei der Fahrt entlang der Straße verhindert. Dabei würde es nicht möglich sein, daß ein Fahrer mit seinem Fahrzeug den ihm zugewiesenen Korridor verläßt. Dies wird durch ein Steuer- und Regelungssystem erreicht, das die Lenkung, das Gaspedal und unter Umständen auch die Bremsen auf der Grundlage der Kenntnis der Fahrzeugposition, des Straßenrandverlaufs und der in der Nähe befindlichen anderen Fahrzeuge steuert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Position des Fahrzeugs dadurch bestimmt, daß zunächst das GPS-L1-Signal zur Ermittlung der Position mit einer Genauigkeit von rund 100 Metern genutzt wird. Danach wird durch das DGPS-System und Korrektursignale, die entweder über UKW übertragen oder von erdsynchronen oder Low Earth Orbiting-Satelliten (LEO- Satelliten) bzw. von an der Straße angebrachten Sendern heruntergeladen werden, die Position mit einer Genauigkeit von weniger als 10 Zentimetern bestimmt. Schließlich ermittelt das Fahrzeug durch ein MIR-System oder ein ähnliches System seine genaue Position und damit die GPS-Korrekturen, wird die Trägerzyklus-Mehrdeutigkeit eliminiert und wird das INS-System eingerichtet. Falls dies noch nicht ausreicht, liefert die Phase der Trägerfrequenz die erforderlichen Positionsdaten mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern. Eventuelle Lücken können durch Koppelnavigation unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkwinkels und der Drehzahl der Räder und/oder der Inertialführung ausgefüllt werden. Wenn zu Satelliten keine Sichtverbindung besteht, werden an der Straße Pseudoliten oder ein äquivalentes System installiert. Zum Erkennen von Hindernissen wird ein gepulstes Infrarot-Abtast-Laserradarsystem oder ein äquivalentes System verwendet. Die Kommunikation mit anderen Fahrzeugen erfolgt durch Nahbereichs-Funksysteme oder durch Streuspektrum-Impulsradarsysteme, wie beispielsweise das von der Time Domain Incorporated beschriebene. One way to visualize system operation is to look at the Vehicle and the roadside imagine as if a "force field" around the vehicle A collision with another vehicle or an obstacle while driving prevented along the road. It would not be possible for a driver to drive his vehicle leaves the corridor assigned to him. This is achieved by a control and regulation system, the steering, the gas pedal and possibly also the brakes on the basis of Knowledge of the vehicle position, the roadside course and the others nearby Vehicles controls. In a preferred embodiment, the position of the vehicle thereby becomes determines that first the GPS-L1 signal to determine the position with an accuracy of around 100 meters is used. Thereafter, by the DGPS system and correction signals, the either transmitted via VHF or from earth-synchronous or low earth orbiting satellites (LEO Satellites) or downloaded from the street-mounted transmitters, the position with an accuracy of less than 10 centimeters. Finally, the vehicle determines through a MIR system or similar system its exact position and thus the GPS corrections, the carrier cycle ambiguity is eliminated and the INS system is set up. If so is not enough, the phase of the carrier frequency provides the required position data with a Accuracy of a few centimeters. Any gaps may be due to dead reckoning Consideration of the vehicle speed, the steering angle and the speed of the wheels and / or the inertial guide. If there is no line of sight to satellites, Pseudolites or an equivalent system will be installed on the road. To recognize Obstacles become a pulsed infrared scanning laser radar system or an equivalent system used. Communication with other vehicles takes place through short-range radio systems or by spread spectrum pulse radar systems, such as that provided by Time Domain Incorporated . described

Kommunikation mit anderen Fahrzeugen - KollisionsverhütungCommunication with other vehicles - collision prevention

Das MIR-System kann auch für die Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug verwendet werden, es sei denn, es besteht direkte Sichtverbindung. Ein Vorteil besteht darin, dass man durch eine Reichweiteneingrenzung genau festlegen kann, wann ein bestimmtes Fahrzeug reagiert. Darüber hinaus ist es bei dieser Konstellation aufgrund der kurzen Übertragungszeit möglich, daß gleichzeitig viele Fahrzeuge miteinander kommunizieren. The MIR system can also be used for vehicle-to-vehicle communication unless there is direct line of sight. One advantage is that you get through one Range limitation can determine exactly when a particular vehicle is responding. About that In addition, it is possible in this constellation due to the short transmission time that simultaneously many vehicles communicate with each other.

Beschreibung des Systems: AnforderungenDescription of the system: requirements

Die Kommunikation zwischen Fahrzeugen zum Zwecke der Kollisionsvermeidung kann nicht allein auf Technologien basieren, die eine Sichtverbindung voraussetzen, denn auch Fahrzeuge, zu denen momentan keine Sichtverbindung besteht, können wenige Augenblicke später eine Kollision verursachen. Andererseits ist eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen mit Sichtverbindung nicht erforderlich, wenn sie noch über 1 Kilometer voneinander entfernt sind. Deshalb enthält die von jedem Fahrzeug versandte Nachricht entsprechend einer Ausführungsform dieser Erfindung Informationen, aus denen eindeutig hervorgeht, wo sich das Fahrzeug befindet und welchen Typs das Fahrzeug ist. Mögliche Typenkategorien sind beispielsweise Nothilfefahrzeug, Baufahrzeug, Lkw (klassifiziert nach Größe und Gewicht), Pkw oder Lkw mit Übergröße. Dadurch kann das Hauptfahrzeug alle Fahrzeuge unberücksichtigt lassen, die keine potentiellen Gefahren darstellen, selbst wenn diese Fahrzeuge sich in unmittelbarer Nähe (wenngleich auf der anderen Seite der Leitplanke) befinden. The communication between vehicles for the purpose of collision avoidance can not based solely on technologies that require a line of sight, as well as vehicles, too If there is currently no line of sight, a few moments later, a collision may occur cause. On the other hand, a communication between vehicles with line of sight is not required if they are more than 1 kilometer apart. That's why it contains everyone Vehicle sent message according to an embodiment of this invention information, which clearly indicates where the vehicle is and what type the vehicle is. Possible categories include, for example, emergency vehicle, construction vehicle, truck (classified according to Height and weight), cars or oversized trucks. This allows the main vehicle all vehicles which are not potential hazards, even if these vehicles are themselves in the immediate vicinity (albeit on the other side of the guardrail).

Mit der Verwendung eines Ethernet-Protokolls werden die Anforderungen des Netzwerks erfüllt, das alle Fahrzeuge umfaßt, die sich im betreffenden Moment in der Nähe des Hauptfahrzeugs befinden. Alternativ hierzu kann ein Netzwerk verwendet werden, das so konfiguriert ist, daß das Hauptfahrzeug an ein bestimmtes anderes Fahrzeug eine Nachricht übermittelt und die entsprechende Reaktion abwartet. Aus der Reaktionszeit läßt sich dann die relative Position anderer Fahrzeuge ermitteln - eine weitere Möglichkeit der Positionsbestimmung. Das heißt: Je mehr Fahrzeuge sich auf der Straße befinden, die mit dem System ausgestattet sind, desto größer ist die Genauigkeit des gesamten Systems und desto sicherer wird das System, wie oben beschrieben. With the use of an Ethernet protocol are the requirements of the network which covers all vehicles at the moment in the vicinity of the main vehicle are located. Alternatively, a network may be used that is configured so that the Main vehicle to a certain other vehicle transmitted a message and the corresponding Reaction waits. From the reaction time can then be the relative position of other vehicles determine - another way of determining position. That means: the more vehicles are on the road equipped with the system, the greater the accuracy of the entire system and the more secure the system becomes, as described above.

Die einzige Voraussetzung zur Verhütung von Unfällen aufgrund des Abkommens eines Fahrzeugs von der Fahrbahn oder des Aufpralls auf ein Hindernis ist eine genaue Kenntnis der Position des Fahrzeugs und der Straßenränder. Um Kollisionen mit anderen Fahrzeugen zu vermeiden, ist es notwendig, daß die Positionen der in der Nähe befindlichen anderen Fahrzeuge ständig aktualisiert werden. Doch die bloße Kenntnis der Position des Fahrzeugs, das eine potentielle Gefahr darstellt, reicht nicht aus. Wichtig für die Entscheidung über die richtige Maßnahme zur Verhinderung eines Unfalls sind außerdem die Geschwindigkeit, die Größe und die Fahrtrichtung. Wenn alle Fahrzeuge mit dem erfindungsgemäßen System ausgestattet sind, erfolgt die Vermittlung aller notwendigen Informationen über eine Kommunikationsverbindung, beispielsweise eine Funkverbindung. Neben der Signalisierung seiner absoluten Positionsdaten versendet jedes Fahrzeug eine Nachricht, aus der seine Masse, die Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung und andere relevante Daten hervorgehen. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß Nothilfefahrzeuge sich gegenüber anderen, in ihrer Nähe befindlichen Fahrzeugen als solche zu erkennen geben können und daß die Führer dieser anderen Fahrzeuge in die Lage versetzt werden, darauf angemessen zu reagieren. Dasselbe System kann auch dazu genutzt werden, um Informationen über Unfälle und andere Gefahren von Fahrzeug zu Fahrzeug zu übertragen. The only condition for the prevention of accidents under the agreement of a Vehicle from the road or the impact on an obstacle is an accurate knowledge of Position of the vehicle and the roadsides. To avoid collisions with other vehicles It is necessary that the positions of other vehicles nearby are constant to be updated. However, the mere knowledge of the position of the vehicle, which is a potential danger represents is not enough. Important for deciding the right preventive measure accidents are also the speed, the size and the direction of travel. If all Vehicles are equipped with the system according to the invention, the mediation of all takes place necessary information via a communication connection, such as a radio connection. In addition to the signaling of its absolute position data, each vehicle sends a message, its mass, speed, direction of travel and other relevant data. This has the added benefit of having emergency vehicles facing others in their vicinity vehicles can be identified as such and that the leaders of these other Vehicles are enabled to respond appropriately. The same system can also be used to provide information about accidents and other hazards from vehicle to vehicle transferred to.

Bei einer bevorzugten Methode der Kommunikation zwischen Fahrzeugen wird jener Teil des elektromagnetischen Spektrums genutzt, der ausschließlich eine Kommunikation via Sichtverbindung ermöglicht. In den meisten Fällen kann es nur zur einer Kollision zwischen Fahrzeugen kommen, die auf Sichtweite voneinander entfernt sind. Dieses System hat den Vorteil, daß sein "Kommunikationsnetz" nur Fahrzeuge umfaßt, die sich in der Nähe befinden. Dazu ein Beispiel: Blockiert ein Lkw die Weiterfahrt eines anderen, wird diese Information vom blockierten Lkw aus an das Folgefahrzeug übertragen. Eine Verbesserung dieses Systems wird erreicht, wenn mit einer rotierenden Öffnung gearbeitet wird, die jeweils nur eine Kommunikation über einen eingeschränkten Winkel ermöglicht, wodurch die Gefahr eines Überschneidens von Nachrichten vermindert wird. Bei einem solchen System kann jedes Fahrzeug seine Nachrichten in alle Richtungen versenden, jedoch nur aus einem bestimmten Winkel empfangen. Das bietet außerdem den Vorteil, daß zumindest die relative Richtung, in welcher sich das andere Fahrzeug zum Hauptfahrzeug befindet, "automatisch" bekannt ist. Ein solcher drehender Infrarotempfänger kann in seiner Wirkungsweise mit dem menschlichen Auge verglichen werden. Das heißt: Er reagiert in einem bestimmten Winkel empfindlich auf Strahlen und fokussiert sich dann in eine bestimmte Richtung (immer nur in eine), und zwar jene, aus der die Strahlen kommen. Eine ununterbrochene Erfassung ist dabei nicht notwendig. Selbstverständlich ist bei entsprechender Konfiguration der Software auch möglich, daß ein Sender, der Signale in einem Winkel von 360 Grad emittiert, auch Signale in einem Winkel von 360 Grad empfängt. In a preferred method of communication between vehicles that part of the used electromagnetic spectrum, the only communication via line of sight allows. In most cases, it can only come to a collision between vehicles, the are within sight of each other. This system has the advantage of being "Communication network" includes only vehicles that are located nearby. Here is an example: If a truck blocks the Continued by another, this information is from the blocked truck to the follower vehicle transfer. An improvement of this system is achieved when using a rotating aperture which only allows communication over a restricted angle, thereby reducing the risk of overlapping messages. In such a System, each vehicle can send its messages in all directions, but only one receive certain angle. This also offers the advantage that at least the relative Direction in which the other vehicle is to the main vehicle, "automatically" known is. Such a rotating infrared receiver may be in its operation with the human Eye are compared. This means that it reacts sensitively to rays at a certain angle and then focuses in a certain direction (always only in one), namely the one from which the Rays come. An uninterrupted recording is not necessary. Of course it is with appropriate configuration of the software also possible that a transmitter, the signals in a Emitted angle of 360 degrees, also receives signals at an angle of 360 degrees.

Eine andere bevorzugten Ausführungsform basiert auf Funkverbindungen über kurze Entfernungen, so daß ein Fahrzeug Positionsdaten von allen in der Nähe befindlichen Fahrzeugen empfangen kann. Ein Beispiel für ein solches System ist das DS/SS-System. Bei solchen Systemen besteht die Möglichkeit, daß Positionsinformationen, die von anderen Fahrzeugen empfangen werden, zu einem Ausschluß der betreffenden Fahrzeuge von einer weiteren Kommunikation führt, da diese Fahrzeuge beispielsweise eine andere Straße nutzen oder aus anderen Gründen keine Möglichkeit eines direkten Kontakts mit dem Hauptfahrzeug besteht. Another preferred embodiment is based on short-range radio links Distances so that a vehicle position data from all nearby vehicles can receive. An example of such a system is the DS / SS system. In such systems there is a possibility that position information received from other vehicles leads to an exclusion of the vehicles in question from further communication, since these Vehicles, for example, use a different road or for other reasons no way direct contact with the main vehicle.

Für die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen sowie zwischen Fahrzeug und Straße wurden bereits viele Vorschläge entwickelt. Derzeit ist ein DS/SS-Kommunikationssystem im 2,4-GHz-INS- Bandbereich zu empfehlen. Experimente haben gezeigt, daß die entsprechende Kommunikation bei Entfernungen von bis zu 200 Metern eine Genauigkeit von 100 Prozent aufweist. Bei einer Geschwindigkeit von 200 km/h und einem Bremswert von 0,5 g beträgt der Bremsweg eines Fahrzeugs 30 Meter. Das heißt: Die Kommunikationsgenauigkeit von 200 Metern reicht aus, um alle Fahrzeuge zu erfassen, die eine potentielle Gefährdung des Hauptfahrzeugs darstellen. For the communication between the vehicles as well as between vehicle and road were already developed many suggestions. Currently, a DS / SS communication system in the 2.4 GHz INS Tape range recommended. Experiments have shown that the appropriate communication at Distances of up to 200 meters have an accuracy of 100 percent. At a Speed of 200 km / h and a braking value of 0.5 g is the braking distance of one Vehicle 30 meters. In other words: the communication accuracy of 200 meters is sufficient for all Detecting vehicles that pose a potential hazard to the main vehicle.

Ein hiermit verwandtes Verfahren ist die Nutzung eines MIR-Systems in einem Kommunikationsmodus. Da die Breite der von MIR-Systemen typischerweise genutzten Impulse bei weniger als einer Nanosekunde liegt, sind Übertragungen von vielen Fahrzeugen aus möglich, ohne daß die Gefahr einer Interferenz besteht. A related method is the use of a MIR system in one Communication mode. As the width of the pulses typically used by MIR systems contributes is less than a nanosecond, transfers from many vehicles are possible without that there is a risk of interference.

Bei jedem anderen als dem MIR-System besteht die Möglichkeit, daß gleichzeitig mehrere Fahrzeuge versuchen, eine Nachricht zu versenden und daß es dadurch zu einer "Datenkollision" kommt. Wenn alle miteinander kommunizierenden Fahrzeuge als Teil eines lokalen Netzes betrachtet werden, kann zur Lösung dieses Problems das Standard-Ethernet-Protokoll dienen. Bei der Nutzung dieses Protokolls wird im Moment einer Datenkollision jedes sendende Fahrzeug über ein solches Kollisionsereignis informiert und darüber in Kenntnis gesetzt, daß es seine Nachrichten zu einem randomisierten späteren Zeitpunkt übertragen soll. Befinden sich in der Nähe mehrere Fahrzeuge und besteht die Gefahr einer Datenkollision, können die Koordinaten, die zuletzt von den in der Umgebung befindlichen Fahrzeugen empfangen wurden, sowie die Geschwindigkeit dieser Fahrzeuge gespeichert und zum Erstellen einer Prognose über ihre nächsten Positionen genutzt werden, selbst wenn es zu gewissen Datenverlusten kam. Anything other than the MIR system has the possibility of having several Vehicles try to send a message, causing a "data collision" comes. When all communicating vehicles are considered part of a local area network can be used to solve this problem the standard Ethernet protocol. When using This protocol is at the moment of a data collision each sending vehicle via such Informed collision event and informed that it is his messages to a randomized to transfer later. There are several vehicles nearby and If there is a risk of data collision, the coordinates may last from those in the environment were received as well as the speed of these vehicles stored and to be used to make a forecast about their next positions, even if it's too certain data losses came.

Wenn ein auf Sichtverbindung basierendes System genutzt werden soll, sind ein Infrarot- oder MIR-System zu empfehlen. Bei einem Infrarotsystem, das gleichzeitig noch zum Überprüfen der Umgebung auf abgestellte Fahrzeuge, Fußgänger, Tiere usw. verwendet werden kann, wie weiter unten noch erläutert wird, können beide Systeme dieselbe Hardware nutzen. If you want to use a line-of-sight-based system, you can use an infrared or MIR system recommended. In an infrared system, the same time to check the Environment on parked vehicles, pedestrians, animals, etc. can be used as further explained below, both systems can use the same hardware.

Wenn zwischen den Fahrzeugen eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation aufgebaut werden kann, wie im US-Patent 5.528.391 beschrieben wird, wird ein Kollisionserkennungssystem auf der Basis eines Ethernet nicht benötigt. Wenn der Empfänger eines Fahrzeugs beispielsweise immer nur für die Nachrichten von jeweils einem Absender empfangsbereit sein muß, ist eine wesentlich höhere Bandbreite möglich, denn es kommt nicht zu Unterbrechungen. If a point-to-point communication can be established between the vehicles, As described in U.S. Patent 5,528,391, a collision detection system is based an ethernet is not needed. For example, if the receiver of a vehicle is always only for the Messages from each sender must be ready to receive, is a much higher Bandwidth possible, because there are no interruptions.

Wenn zwei Fahrzeuge ihre Positionen einander übermitteln, ist es durch eine Bereichseingrenzung oder das Versenden eines "Sendebereitschaftssignals" und die zeitbezogene Erfassung der Antwort möglich, die Entfernung der Fahrzeuge voneinander zu bestimmen. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Eigenschaften der Kommunikationsverbindung zwischen den Fahrzeugen bekannt sind, was der Fall ist, wenn eine Sichtverbindung besteht. Befindet sich hingegen zwischen den beiden Fahrzeugen beispielsweise eine Baumreihe, besteht die Gefahr einer Verfälschung des Meßergebnisses, wenn die Funkwellen sich durch einen Baum ausbreiten. Ist die Kommunikationsfrequenz ausreichend niedrig, so daß das Durchdringen eines Baumes möglich ist, wie im oben beschriebenen Beispiel, kommt es zu einer Verzögerung der Wellen. Ist die Frequenz hingegen wesentlich höher, so daß sie durch den Baum blockiert werden, können sie über einen anderen Pfad trotzdem noch das zweite Fahrzeug erreichen. In beiden Fällen tritt ein nicht zu erkennender Fehler ein. Wird ein Bereich von Frequenzen versandt, wie es beispielsweise bei einem Streuspektrumimpuls der Fall ist, und der erste ankommende Impuls beinhaltet alle versandten Frequenzen, ist es wahrscheinlich, daß zwischen beiden Fahrzeugen eine Sichtverbindung besteht und die richtige Entfernung ermittelt wird. Wird eine der Frequenzen verzögert übertragen, sollte die Bereichsberechnung als ungenau betrachtet und verworfen werden. Wiederum besteht die Möglichkeit, die Ergebnisse vieler Sende- und Empfangsvorgänge zur Verbesserung der Genauigkeit der Entfernungsberechnung zu nutzen. Weitere Methoden zur Ermittlung des Abstands basieren auf Radar- Reflexionen, RFID-Anschlüssen usw. If two vehicles transmit their positions to each other, it is by one Range limitation or sending a "ready to send" signal and the time-related detection the answer possible to determine the distance of the vehicles from each other. It gets away from it assumed that the characteristics of the communication link between the vehicles are known, which is the case when there is a line of sight connection. Is located between the two vehicles, for example, a row of trees, there is a risk of falsification of Measurement result, when the radio waves propagate through a tree. Is the Communication frequency sufficiently low, so that the penetration of a tree is possible, as in the above described example, there is a delay of the waves. Is the frequency, on the other hand? much higher, so that they are blocked by the tree, they can take another path still reach the second vehicle. In both cases, an unrecognizable error occurs on. When a range of frequencies is sent, as in the case of a spread spectrum pulse the case is, and the first incoming pulse contains all the frequencies sent, it is Probably that there is a line of sight between the two vehicles and the right one Distance is determined. If one of the frequencies is transmitted with delay, the Range calculation considered inaccurate and discarded. Again, there is the possibility of the Results of many sending and receiving operations to improve the accuracy of the Distance calculation to use. Other methods for determining the distance are based on radar Reflections, RFID connections, etc.

Bei dem erfindungsgemäßen Unfallverhütungssystem können die Informationen über eine drohende Kollision auch von einem Fahrzeug kommen, das noch recht weit entfernt von jenem Fahrzeug ist, das sich am nächsten zum Hauptfahrzeug befindet. Das ist eine substantielle Verbesserung im Vergleich zu Kollisionsverhütungssystemen nach dem aktuellen Stand der Technik, die nur auf wenige, in unmittelbarer Nähe befindliche Fahrzeuge reagieren können. Darüber hinaus gestattet das hierin beschriebene System eine gleichzeitige Überwachung mehrerer Fahrzeuge. Kommt es beispielsweise auf der Autobahn zu einem Auffahrunfall, kann diese Information an andere Fahrzeuge übertragen werden, auch wenn sich diese noch in einem wesentlichen Abstand zum Unfallort befinden. Bei Systemen, die dem aktuellen Stand der Technik entsprechen, besteht eine solche Möglichkeit nicht. Folglich kann das hier beschriebene System auch einen Teil des Systems bilden, das im US-Patent 5.572.428 beschrieben wird. In the accident prevention system according to the invention, the information about a threatening collision also come from a vehicle that is still quite far away from that Vehicle is closest to the main vehicle. That's a substantial one Improvement compared to prior art collision avoidance systems, which can only react to a few nearby vehicles. Furthermore The system described herein allows simultaneous monitoring of multiple vehicles. comes For example, on the highway to a rear-end collision, this information can be shared with others Vehicles are transferred, even if they are still at a significant distance to Accident site. For state-of-the-art systems, there is one such possibility not. Thus, the system described herein may also be part of the system which is described in U.S. Patent 5,572,428.

Die Netzwerkanalogie kann erweitert werden, wenn alle Fahrzeuge alle empfangenen Daten als einen einzigen Datenblock empfangen und weitervermitteln. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, daß alle Fahrzeuge alle wichtigen Informationen erhalten, wenngleich aus vielen verschiedenen Quellen. Insbesondere bei einer Beteiligung vieler Fahrzeuge am Datenaustausch ist die Menge der übertragenen Daten im Verhältnis zur Bandbreite der Infrarot-, Funk- oder optischen Verfahren der Datenübertragung relativ gering. Natürlich kann in bestimmten Fällen ein Empfänger und Wiederversender Teil der Infrastruktur der Straße sein. Dies ist beispielsweise in einer Haarnadelkurve in den Bergen denkbar, wo der Gegenverkehr nicht zu sehen ist. The network analogy can be extended if all vehicles receive all received data as receive and transfer a single block of data. In this way will ensuring that all vehicles receive all the important information, albeit from many different sources. Especially with a participation of many vehicles in the data exchange is the Amount of transmitted data in relation to the bandwidth of the infrared, radio or optical Method of data transmission relatively low. Of course, in certain cases, a receiver and be re-sending part of the road infrastructure. This is for example in one Hairpin bend in the mountains conceivable where the oncoming traffic is not visible.

In einigen Fällen kann es notwendig sein, daß zwischen zwei Fahrzeugen eine Kommunikation stattfindet, um das bestmögliche Ausweichmanöver zu ermitteln. Das kann beispielsweise der Fall sein, wenn in einer Situation mit mehreren Fahrzeugen eines aufgrund eines geplatzten Reifens außer Kontrolle geriet. In einem solchen Fall kann von einem zweiten Fahrzeug das geplante Ausweichmanöver übermittelt werden. Das zweite Fahrzeug berechnet daraufhin, ob aufgrund des geplanten Ausweichmanövers des ersten Fahrzeugs eine Kollision verhindert werden kann. Falls nicht, wird an das erste Fahrzeug eine entsprechende Information übertragen, so daß es das Ausweichmanöver ändert. Darüber hinaus kann das zweite Fahrzeug das erste über eigene Ausweichmanöver unterrichten. Wenn verschiedene Fahrzeuge auf diese Art und Weise miteinander kommunizieren, kann für alle Fahrzeuge die optimale Fahrlinie ermittelt und damit die Unfallgefahr vermindert werden. In some cases it may be necessary to have communication between two vehicles takes place to determine the best possible evasive maneuver. This can be the case, for example be in a situation with multiple vehicles one due to a ruptured tire except Control came. In such a case, the planned from a second vehicle Evasive maneuvers are transmitted. The second vehicle then calculates whether due to the planned Dodge maneuvers of the first vehicle collision can be prevented. If not, it will turn on the first vehicle transmitted appropriate information, so that it is the evasive maneuver changes. In addition, the second vehicle may be the first on its own evasive maneuver teaching. When different vehicles communicate with each other in this way, can determine the optimum driving line for all vehicles and thus reduce the risk of accidents become.

Geriet ein Fahrzeug bei starkem Verkehrsaufkommen in einen Stau und möchte es die Fahrbahn wechseln, kann gleichzeitig mit dem Betätigen des Blinkers eine entsprechende Nachricht an andere Fahrzeuge übertragen werden, die daraufhin ihre Fahrgeschwindigkeit verringern und dem blinkenden Fahrzeug den Wechsel der Fahrspur ermöglichen können. Das ist insbesondere bei Autobahnkreuzen und Abzweigen von großer Bedeutung. If a vehicle gets stuck in a traffic jam in heavy traffic and it wants the road change, can simultaneously with the operation of the turn signal an appropriate message to others Vehicles are transmitted, which then reduce their driving speed and the flashing Vehicle can allow the change of the lane. This is especially at motorway junctions and branches of great importance.

Datenaustausch mit AutobahnkartenData exchange with motorway maps

Die Erstausstattung mit Landkarten, auf denen für das KONUS-System die Straßenränder und Fahrbahngrenzen angegeben sind, sollten möglichst bei der Fertigung des Fahrzeugs eingebaut werden. Danach prüft die Fahrzeugelektronik selbst Abschnitt für Abschnitt, ob ihm für den aktuellen Aufenthaltsbereich und die daran anschließende Umgebung die aktuellsten Informationen vorliegen. Eine Möglichkeit der Überprüfung dieser Informationen besteht darin, daß ein Satellit in regelmäßigen Abständen die Fahrzeugsysteme über die neuesten Updates informiert. Die Dauer der Übertragung solcher Informationen ist relativ gering und liegt zwischen einigen Sekunden und einer Minute. Zwischen diesen periodischen Updateinformationen können weitere Informationen zu Notfällen übermittelt werden, beispielsweise über Unfälle, umgestürzte Bäume usw. Falls die periodischen Updateinformationen alle fünf Minuten übertragen werden sollen und die Bewegungsmöglichkeiten des Fahrzeugs während der Downloadvorgänge beschränkt sind, kann die Sicherheit des Systems trotzdem aufrechterhalten werden: In diesem Fall loggt sich das Mobiltelefonsystem des Fahrzeugs beispielsweise in das Internet ein und kann von dort die fehlenden Daten herunterladen. Eine Alternative hierzu bieten LEOs und andere Satelliten, die die Korrekturdaten direkt übertragen. The initial equipment with maps on which for the KONUS system the roadsides and Lane limits are specified, should be installed as possible in the manufacture of the vehicle become. After that, the vehicle electronics themselves check section by section to see if they are up to date Living area and the adjoining environment the latest information. One way of checking this information is to have a satellite in regular Intervals informed the vehicle systems about the latest updates. The duration of the transfer Such information is relatively low and ranges from a few seconds to a minute. Between these periodic update information you can get more information about emergencies such as accidents, fallen trees, etc. If the periodic Update information should be transmitted every five minutes and the motion options If the vehicle is restricted during download operations, the security of the system may be compromised still be maintained: in this case, the mobile phone system of the vehicle logs For example, on the Internet and can download from there the missing data. A An alternative to this is provided by LEOs and other satellites, which transmit the correction data directly.

Es besteht auch die Möglichkeit, daß die Kartendaten auf der Autobahn von einem Sender direkt übertragen werden. In diesem Fall erhalten die Fahrzeuge immer nur die jeweils benötigten Informationen, die stets dem neuesten Stand entsprechen. Zeitweilige Datenübertragungsstationen sollten zumindest vor Baustellen oder staugefährdeten Abschnitten sowie an allen Positionen installiert werden, an denen die vorhandenen Karten nicht mehr aktuell sind. Mit einem solchen Notdaten-Transfer könnten alle sich annähernden Fahrzeuge auf die Notwendigkeit aufmerksam gemacht werden, die Geschwindigkeit zu verringern und vorsichtig zu fahren. Selbstverständlich könnten auf diese Weise auch Vorgaben für die Mindest- und Höchstgeschwindigkeit übertragen werden. There is also the possibility that the map data on the highway from a transmitter be transmitted directly. In this case, the vehicles always receive only the ones needed Information that is always up-to-date. Temporary data transmission stations should at least before construction sites or traffic jam prone sections as well as at all positions be installed, where the existing maps are out of date. With such a Emergency data transfer could alert all approaching vehicles to the need be made to reduce the speed and drive carefully. Of course This could also translate minimum and maximum speed requirements become.

Es gibt weitere Informationen, die für einen Fahrer bzw. das Steuerungssystem eines Kraftfahrzeugs von besonderem Nutzen sind. Dazu gehören beispielsweise witterungsbezogene Fahrbahninformationen. Diese Angaben können per Fahrbahnsensor ermittelt und über ein permanent installiertes System an alle im betreffenden Bereich befindlichen Fahrzeuge übertragen werden. Alternativ hierzu haben jüngste Studien gezeigt, daß beispielsweise Überfrierungen von Fahrbahnen präzise durch örtliche Wetterstationen zu prognostizieren sind und an alle im betreffenden Bereich befindlichen Fahrzeuge übertragen werden können. Fehlt ein solches System, sollte der Reibungsgrad der Fahrbahn direkt an der Oberfläche der Fahrbahn und nicht am Fahrzeug gemessen werden. Solche Informationen werden im voraus benötigt, damit die Geschwindigkeit entsprechend angepaßt werden kann bzw. Ausweichmaßnahmen eingeleitet werden können. Dasselbe fahrbahnbasierte oder örtliche meteorologische Sendersystem kann auch genutzt werden, um die Fahrer vor besonderen Verkehrssituationen, Verzögerungen aufgrund von Baustellen usw. zu warnen, damit diese ihre Geschwindigkeit entsprechend anpassen können. There is more information for a driver or the control system of a Motor vehicle are of particular use. These include, for example, weather-related Road information. This information can be determined by road sensor and via a permanent installed system to all vehicles in the area concerned. Alternatively, recent studies have shown that, for example, roadway frostbites to be accurately predicted by local weather stations and to everyone in the area concerned located vehicles can be transmitted. If such a system is missing, the degree of friction should be the road surface is measured directly on the surface of the road surface and not on the vehicle. Such Information is needed in advance for the speed to be adjusted accordingly can be initiated or evasive action. The same road-based or local Meteorological transmitter system can also be used to provide the driver with special Traffic situations, delays due to construction sites, etc. to warn them that their Speed can adjust accordingly.

LandkartenMaps

Alle zeitweilig und permanent geltenden Informationen zur Straße müssen die Landkarten- Datenbank implementiert sein. Dazu gehören beispielsweise Informationen über Geschwindigkeitsbeschränkungen die Ausstattung der Straße mit Leitplanken, die Breite der einzelnen Fahrspuren, die Breite der gesamten Straße, die Breite des Randstreifens, der Charakter des Geländes außerhalb der Straße, Angaben über Leitpfosten und Bäume sowie andere Objekte am Straßenrand, die genaue Position der Vorrichtungen des Positionserkennungssystems usw. Das Geschwindigkeitslimit für bestimmte, auf den Karten verzeichnete Stellen sollte so codiert werden, daß zeitliche und/oder witterungsbezogene Einschränkungen Berücksichtigung finden. Anders ausgedrückt:
Geschwindigkeitslimits sind variabel und ändern sich je nach den konkreten Bedingungen von Zeit zu Zeit. Es ist beabsichtigt, daß die Fahrzeuge mit einer Vorschaumöglichkeit für die Landkartendaten ausgestattet sind, die der Beifahrer immer und der Fahrer dann einsehen kann, wenn sein Fahrzeug automatisch gesteuert wird. Darüber hinaus können weitere Informationen angezeigt werden, beispielsweise über die Verkehrslage, die Witterungsverhältnisse, Werbung, die Lage von Restaurants und Tankstellen usw.
All temporary and permanent information about the road must be implemented in the map database. These include, for example, information on speed limits, the equipment of the road with guardrails, the width of individual lanes, the width of the entire road, the width of the marginal strip, the character of the terrain outside the road, details of guide posts and trees, and other roadside objects which precise location of the position-sensing system devices, etc. The speed limit for certain locations on the maps should be coded to accommodate timing and / or weather-related restrictions. In other words:
Speed limits are variable and change from time to time depending on the specific conditions. It is intended that the vehicles are provided with a map data preview capability that the passenger can always see and the driver can see when his vehicle is automatically controlled. In addition, other information may be displayed, such as traffic conditions, weather conditions, advertising, the location of restaurants and gas stations, etc.

Das Erstellen einer Landkarte mit den Straßen- und Fahrbahngrenzen kann problemlos durch ein speziell hierfür ausgestattetes Fahrzeug vorgenommen werden, das über ein hochpräzises Positions-Messystem verfügt. In manchen Fällen kann die Installation von einer oder mehreren lokalen DGPS-Basisstationen notwendig sein, damit der Verkehr mit einer Positionsgenauigkeit von einigen Zentimetern überwacht werden kann. In solchen Situationen fährt das Fahrzeug die Straße entlang, während vom Fahrzeug aus Signale an die Straßenränder und Fahrbahngrenzen übertragen werden. Dies erfolgt am besten durch Laserzeiger und Kameras. Mit den Zeigevorrichtungen verbundene Sender messen den Einfallswinkel der jeweiligen Vorrichtung und ermitteln durch Triangulation den Abstand des Meßfahrzeuges zur Straßen- bzw. Fahrbahnrandmarkierung. Da die Fahrzeugposition genau bekannt ist, können die Ränder und Fahrbahnmarkierungen exakt bestimmt werden. Es ist davon auszugehen, daß das Kartographieren ein permanent ablaufender Vorgang ist, so daß alle Straßen in einem bestimmten Gebiet immer wieder neu dargestellt werden. Auf diese Weise werden Änderungen erfaßt, die an andere Überwachungs- und Leitsysteme weiterzugeben sind. Darüber hinaus wird die Zuverlässigkeit der Landkarten verbessert, denn die Wahrscheinlichkeit eines menschlichen Fehlers wird minimiert. Veränderungen lösen eine Untersuchung aus, bei der ermittelt wird, warum sie nicht eher festgestellt wurden. Damit ist gleichzeitig eine Kontrolle der Kartographiearbeiten gegeben. Creating a map with the road and lane boundaries can easily be done by a specially equipped vehicle to be made, which has a high-precision Position measuring system features. In some cases, the installation of one or more local DGPS base stations may be necessary to allow traffic with a positional accuracy of a few centimeters can be monitored. In such situations, the vehicle drives the road along while transmitting signals to the roadsides and lane boundaries from the vehicle become. This is best done with laser pointers and cameras. With the pointing devices Connected transmitters measure the angle of incidence of the respective device and determine by Triangulation the distance of the measuring vehicle to the road or lane edge marking. Because the Vehicle position is known exactly, the edges and road markings can be determined exactly become. It can be assumed that the mapping is a permanent process, so that all roads in a certain area are always displayed again. In this way Changes are recorded that are to be passed on to other monitoring and control systems. In addition, the reliability of the maps is improved, because the probability of a human error is minimized. Changes trigger an investigation to determine is why they were not found earlier. This is at the same time a control of Cartography work given.

Das oben beschriebene Verfahren basiert auf menschlichen Fertigkeiten und der Aufmerksamkeit des Durchführenden der Arbeiten. Es ist folglich gegenüber Fehlern anfällig. Eine bevorzugte Methode ist das Fotografieren des Straßenrandes und die Verwendung der Laserzeiger zur Feststellung des Verlaufs der Straßenränder relativ zu den Zeigern sowie zur Feststellung der Neigung einer Straße durch Triangulation. In diesem Fall werden mehrere Laserzeiger verwendet, die oben, unten und an den Seiten der Kamera angebracht sind. Die Verminderung der Datenmenge erfolgt später mit Hilfe von Vorrichtungen, die automatisch die Fahrbahnmarkierungen und die reflektierten Lichtpunkte der Laserzeiger erfassen. Eine weitere Möglichkeit zur Unterstützung der Kartographiearbeiten ist die Verwendung bestimmter Chemikalien in der für die Fahrbahnmarkierungen genutzten Farbe, die beim Digitalisieren der Kameraaufnahmen von der Computersoftware erkannt werden. Dazu kann es notwendig sein, den Bereich, von dem Aufnahmen angefertigt werden, beispielsweise durch Infrarot- oder UV-Licht auszuleuchten. The method described above is based on human skills and the Attention of the performer of the works. It is therefore prone to errors. A preferred method is the photographing the roadside and the use of the laser pointer for Determination of the course of the roadsides relative to the hands and to determine the inclination a road through triangulation. In this case, several laser pointers are used, the above, attached to the bottom and sides of the camera. The reduction of the amount of data takes place later with the help of devices that automatically track the lanes and the reflected ones Capture light points of the laser pointer. Another way to support the Mapping is the use of certain chemicals in the pavement markings Color detected by the computer software when digitizing the camera shots. For this it may be necessary to specify the area from which shots are taken, for example Illuminate by infrared or UV light.

Verläuft die Fahrt problemlos geradeaus, kann das Kartographiefahrzeug die Fahrbahn- und Straßenranddaten auch bei moderater Fahrgeschwindigkeit erfassen. Bei kurvenreichen Strecken müssen hingegen mehr Daten je Kilometer erfasst werden, und es ist nur eine geringere Geschwindigkeit möglich. In jedem Fall kann die Aufnahme der Straßeninformationen halbautomatisch erfolgen, so daß mit einem erheblichen Zeit- und Ressourcenaufwand nicht zu rechnen ist. Es kann davon ausgegangen werden, daß sich auf diese Weise alle Interstate Highways der USA in weniger als einem Jahr Kartographieren lassen. If the journey runs smoothly straight ahead, the cartography vehicle can track the lane and Capture roadside data even at moderate driving speed. On winding roads On the other hand, more data per kilometer must be recorded, and it is only a minor one Speed possible. In any case, the inclusion of road information Semiautomatic done, so that with a considerable expenditure of time and resources not too is calculated. It can be assumed that this way all the interstate highways Mapping the US in less than a year.

Diese Kartographiearbeiten sollten durch exakte, digitale photogrammetrische Systeme ergänzt und überprüft werden, die beispielsweise in der Lage sind, die Höhenlage einer Straße mit einer Genauigkeit von unter 50 cm zu ermitteln. Derzeit laufen Arbeiten, die Erdoberfläche mit einer Genauigkeit von einem Meter zu kartographieren. Mit diesen Karten kann die Genauigkeit der durch Straßenfahrten erstellten Karten überprüft werden. These mapping works should be complemented by accurate, digital photogrammetric systems and checked, for example, are able to the altitude of a road with a Accuracy of less than 50 cm. Currently, work is underway, the Earth's surface with a Accuracy of one meter to map. With these maps, the accuracy of through Road trips created maps are checked.

Eine weitere mögliche Systemverbesserung und Erweiterung des Kartographiesystems kann durch eine Anzeige der Verkehrszeichen im Fahrzeuginneren erreicht werden. Dies kann durch eine bereits im Fahrzeug vorhandene Überkopfanzeige oder ein LCD-Display erfolgen. Diese Anzeige basiert auf den in der Landkarten-Datenbank erfaßten Verkehrszeichen. Eine weitere Verbesserung wäre die Einbeziehung von Verkehrszeichen mit variabler Bedeutung. Diese könnten an das Fahrzeug eine Nachricht mit dem Inhalt der Anzeige übertragen, die dann am fahrzeuginternen Display ausgegeben wird. Another possible system improvement and expansion of the mapping system can be achieved by displaying the traffic signs in the vehicle interior. This can be done by a already existing in the vehicle overhead display or an LCD display done. This display based on the traffic signs recorded in the map database. Another improvement would be the inclusion of traffic signs with variable meaning. These could be attached to the vehicle transmit a message with the content of the ad, which then appears on the in-vehicle display is issued.

Ist die Kartographierung einer Straße abgeschlossen, können auch die Verfügbarkeit einer Sichtverbindung zu GPS-Satelliten sowie das Vorhandensein von Mehrwegereflexionen durch feste Strukturen und Bauwerke ermittelt werden. Auf der Grundlage dieser Informationen läßt sich dann festlegen, ob an bestimmten Stellen der Straße der Aufbau eines präzisen lokalen Positionierungssystems oder einer anderen Infrastruktur zu empfehlen ist. In dieser Phase sollten die Systeme durch Pkws erprobt werden, so daß die Gültigkeit der Landkarten nachgewiesen werden kann, aber auch Fehler gemeldet werden. If the mapping of a road is completed, the availability of a Visual connection to GPS satellites as well as the presence of multipath reflections by fixed Structures and structures are determined. On the basis of this information can then be determine whether at certain points of the road the construction of a precise local Positioning system or other infrastructure. At this stage, the systems should go through Cars are tested, so that the validity of the maps can be detected, but also Errors are reported.

Sicherheitsafety

Schätzungen gehen davon aus, daß sich auf den Straßen rund 100 000 Fahrzeuge befinden, deren Fahrer eine Identifizierung nicht wünschen. Viele dieser Fahrzeuge wurden gestohlen. Wird als das beschrieben System um die Stufe einer Fahrzeugidentifikation ergänzt, könnte dies zur Aufklärung von Fahrzeugdiebstählen beitragen. Andererseits besteht dabei auch die Gefahr, daß die Diebe versuchen könnten, das System in dem gestohlenen Fahrzeug außer Betrieb zu setzen. Dadurch wird die volle Umsetzbarkeit des System verhindert, die Gefahr auf den Straßen erhöht und auch das Erreichen des mit dem Aufbau des RtZF-Systems verbundenen Ziels nicht möglich. Folglich muß das System mit einer Selbstdiagnosefunktion ausgestattet werden, und die Einsatzbereitschaft des Systems muß eine Voraussetzung dafür sein, die betreffenden Straßen zu nutzen. Estimates assume that there are around 100,000 vehicles on the roads, whose drivers do not want an identification. Many of these vehicles were stolen. Is used as The described system supplemented by the level of a vehicle identification, this could for clarification contribute to vehicle theft. On the other hand, there is also the danger that the thieves could try to disable the system in the stolen vehicle. This will prevents the full feasibility of the system, increases the risk on the roads and also the Not possible to achieve the goal associated with building the RtZF system. Consequently, that must System be equipped with a self-diagnostic function, and the operational readiness of the system must be a prerequisite for using the roads in question.

Erkennen von Objekten ohne RtZF-SystemDetecting objects without RtZF system

Fahrzeuge, die mit einem erfindungsgemäßen RtZF-System ausgestattet sind, müssen Fahrzeuge erkennen können, in denen ein solches System nicht installiert ist. Gleiches gilt für Fußgänger, Radfahrer, Tiere und andere Gefahrenquellen, die den Weg des Fahrzeugs kreuzen könnten. Vehicles equipped with an inventive RtZF system must Detect vehicles in which such a system is not installed. The same applies to Pedestrians, cyclists, animals and other sources of danger that could cross the path of the vehicle.

Beschreibungdescription

Bei radarbasierten Systemen ist es häufig problematisch, eine ausreichende Auflösung der an die Fahrzeuge zurückgesandten Bilder zu erreichen, so daß andere Fahrzeuge, Brücken usw. nicht immer einwandfrei zu erkennen sind. Bei adaptiven Tempomatsystemen wird deshalb häufig alles Unbewegliche ignoriert. Das würde bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung selbstverständlich zu Unfällen führen. Die Ursache dieses Problems liegt darin, daß mit Radarsystemen keine zufriedenstellende Auflösung erreicht werden kann, es sei denn, man verwendet eine sehr große Antenne. Da dies bei Kraftfahrzeugen nicht praktikabel ist, läßt sich mit Radarsystemen nur eine minimale Kollisionsvermeidung erreichen. With radar-based systems, it is often problematic to have sufficient resolution the vehicles to get sent back images, so that other vehicles, bridges, etc. not always be perfectly recognized. That's why everything becomes common in adaptive cruise control systems Immobile ignored. This would be self-evident in the practice of the present invention lead to accidents. The cause of this problem is that with radar systems no satisfactory resolution can be achieved, unless one uses a very large antenna. There this is not practical for motor vehicles, can be radar systems only a minimal Achieve collision avoidance.

Optische Systeme können eine bessere Auflösung bieten. Hier besteht der Nachteil wiederum darin, daß der Aufnahmebereich durch helles Licht oder Laser ausgeleuchtet werden muß. Bei der Arbeit mit Lasersystemen besteht jedoch die Gefahr von Augenschäden bei unbeteiligten Fußgängern oder Autofahrern. Zumindest stellen die Laserstrahlen für andere Fahrer eine Störung oder Belästigung dar. Das Problem einer Gefährdung der Augen und einer Belästigung Dritter kann dadurch vermieden werden, daß man im infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums arbeitet, vorausgesetzt, die entsprechende Frequenz ist ausreichend weit von der sichtbaren Frequenz entfernt. Auch die Auflösung ist bei der Nutzung von Infrarotsystemen ausreichend, so daß durch Mustererkennungssysteme im reflektierten Bild verschiedene Objekte, beispielsweise Fahrzeuge, erkannt werden können. Ein weiterer Vorteil von Infrarotsystemen liegt im Bereich der Objekterkennung. Alle Objekte geben Strahlen ab und reflektieren infrarotes Licht. Der heiße Motor oder die Reifen eines vorüberfahrenden Fahrzeugs sind folglich erkennbare Signale. Wird also ein Bereich in der Umgebung eines Fahrzeugs mit passiven und aktiven Infrarotvorrichtungen beobachtet, können im Vergleich zu beispielsweise Radarsystemen mehr Informationen eingeholt werden. Auch Nebel beeinträchtigt die Ergebnisse von Infrarotmessungen weniger als die Ergebnisse von Systemen mit anderen Frequenzen; die Leistungsfähigkeit von Radarsystemen wird jedoch in dieser Hinsicht nicht erreicht. Auch durch Schneefall wird das Leistungsvermögen von Infrarotsystemen geschwächt; in den richtigen Frequenzbereichen liegt es jedoch um das Fünffache über dem des menschlichen Auges. Optical systems can provide better resolution. Here is the disadvantage again in that the receiving area must be illuminated by bright light or laser. In the Working with laser systems, however, there is a risk of eye damage in uninvolved pedestrians or motorists. At the very least, the laser beams will jam or disturb other drivers Harassment. The problem of endangering the eyes and harassing others may be avoided by being in the infrared region of the electromagnetic spectrum works, provided the appropriate frequency is sufficiently far from the visible frequency away. The resolution is sufficient when using infrared systems, so that Pattern recognition systems in the reflected image different objects, such as vehicles, can be recognized. Another advantage of infrared systems lies in the area of Object recognition. All objects emit rays and reflect infrared light. The hot engine or the Tires of a passing vehicle are therefore recognizable signals. So is an area in the environment of a vehicle with passive and active infrared devices observed in Comparison to, for example, radar systems more information can be obtained. Also fog interferes with the results of infrared measurements less than the results of systems with other frequencies; However, the performance of radar systems will not be in this regard reached. Snowfall also weakens the performance of infrared systems; in the However, the correct frequency ranges are fivefold higher than those of the human eye.

Ein Beispiel für ein solches Instrument, das für die Zwecke dieser Erfindung ausreicht, wird von Sumitomo Electric hergestellt. Das Sumitomo-Produkt erkennt nachweislich das Laub von Bäumen auf eine Entfernung von rund 300 Metern. Das Produkt arbeitet bei einer Wellenlänge von 1,5 Mikrometern. An example of such an instrument sufficient for the purposes of this invention is disclosed by Sumitomo Electric made. The Sumitomo product has been proven to recognize the foliage of trees at a distance of about 300 meters. The product operates at a wavelength of 1.5 Micrometers.

Diese Erwägungen münden zwangsläufig in eine philosophische Diskussion über die Vor- und Nachteile von Radarsystemen mit ihrer größeren Sichtweite sowie Infrarot-Laserradarsystemen mit ihrer geringeren Sichtweite, aber größeren Auflösung. Und es stellt sich die Frage: An welchem Punkt sollte das Fahren bei ungünstigen Witterungsbedingungen verboten werden? Wenn das Ziel einer völligen Unfallfreiheit erreicht werden soll, sollte bei gefährlichen Witterungsbedingungen das Fahren mit Kraftfahrzeugen nicht gestattet werden. Dadurch kann es notwendig sein, bereits vor dem Eintreten dieser Bedingungen Straßen und Autobahnen zu sperren. Bei der Umsetzung einer solchen Verkehrspolitik kann die Nutzung eines Systems ratsam sein, das genaue Bilder von auf der Straße befindlichen Hindernissen aufnimmt, die mehr als das Doppelte bis Fünffache der Sichtweite entfernt sind. Dann könnte auf den Einsatz eines Radarsystems verzichtet werden. These considerations inevitably lead to a philosophical discussion of the pros and cons Disadvantages of radar systems with their greater visibility and infrared laser radar systems with their lower visibility, but greater resolution. And the question arises: at what point should driving in unfavorable weather conditions be prohibited? If the goal of a Complete freedom from accidents should be achieved when driving in dangerous weather conditions not permitted with motor vehicles. This may make it necessary before the Entering these conditions to block roads and highways. In the implementation of such Transport policy may be advisable to use a system that has accurate pictures of on the road obstructs more than twice the visibility are. Then could be dispensed with the use of a radar system.

Laserradar-AbtastsystemeLaser radar scanning

Auf der digitalen Landkarte kann auch definiert werden, welches Feld das Laserradarsystem abfragen soll. Solche Systeme erfassen beispielsweise den Abstand zu einem Objekt im abgetasteten Feld. Dabei werden alle Objekte erkannt, die sich auf der Straße oder in dem an die Straße angrenzenden Bereich befinden. Der Bildpunkt des Laserimpulses kann beispielsweise auf 300 m kleiner als 2,5 cm sein. Das Abtastsystem muß so gestaltet sein, daß es die gesamte Straße mit einer solchen Geschwindigkeit untersucht, daß die Eigenbewegung des Fahrzeugs vernachlässigt werden kann. Eine Alternative hierzu bietet ein separates Zielsystem, das mit wesentlich geringeren Geschwindigkeiten arbeitet, die dennoch ausreichend hoch sind, um Veränderungen im Fahrtwinkel kompensieren zu können. Ein solches Zielsystem wird auch bei Fahrbahnen mit Steigungen und Neigungen benötigt. Deshalb muß mit zwei Abtastverfahren gearbeitet werden: einem langsamen für größere Winkelveränderungen und einem schnellen für kleinere Winkel. Das für große Winkel vorgesehene System muß motorbetrieben sein, während die Grundlage des für kleinere Winkel ausgelegten Systems durch ein Schallwellensystem, beispielsweise ein Lithiumniobatsystem (LiNbO3) gebildet werden kann, das zur Steuerung eines Kristalls mit einem großen Brechungsindex zu nutzen ist, wie ihn beispielsweise Tellurdioxid bietet. On the digital map can also be defined which field the laser radar system should query. For example, such systems capture the distance to an object in the scanned field. It detects all objects that are on the road or in the area adjacent to the road. The pixel of the laser pulse may be smaller than 2.5 cm, for example, at 300 m. The scanning system must be designed so that it examines the entire road at such a speed that the proper motion of the vehicle can be neglected. An alternative to this is provided by a separate target system, which operates at much lower speeds, but which are nevertheless sufficiently high to be able to compensate for changes in the travel angle. Such a target system is also required for lanes with gradients and slopes. Therefore, you have to work with two sampling methods: a slow one for larger angle changes and a fast one for smaller angles. The large angle system must be motor driven, while the base of the smaller angle system can be formed by a sound wave system, such as a lithium niobate (LiNbO 3 ) system, which can be used to control a crystal having a large refractive index, such as, for example Tellurium dioxide offers.

Alternativ hierzu können zwei Systeme genutzt werden: Ein Radarsystem zum Absuchen großer Flächen und ein Laserradar zur bildlichen Darstellung kleiner Flächen. Zumindest eines dieser Systeme muß in seiner Streubreite begrenzt sein. Alternatively, two systems can be used: A radar system to search large Surfaces and a laser radar for visualization of small areas. At least one of these Systems must be limited in its range.

Das Laserradar-Abtastsystem kann zusammen mit einer Streubreitenbegrenzung eingerichtet werden, das heißt: Sobald das System ein Objekt erkennt, kann der Bereich so eingeengt werden, daß an den Empfänger nur Informationen über dieses Objekt und andere, im selben Bereich von beispielsweise 1,80 bis 2,20 m befindliche Objekte an den Empfänger übertragen werden. Dadurch ist es möglich, mit Hilfe eines Mustererkennungssystems Fahrzeugbilder von anderen Bildern zu trennen. Sobald das Bild eines bestimmten Objekts erfaßt wurde, wird die Streubreite wieder erweitert, beispielsweise um rund 0,60 bis 150 Meter, und der Prozeß wird für ein anderes Objekt wiederholt. Auf diese Art und Weise können alle Objekte, die sich im Beobachtungsfeld des Fahrzeugs befinden, einzeln erkannt und abgebildet werden. Das Beobachtungsfeld muß selbstverständlich den gesamten Bereich umfassen, in dem sich Objekte befinden können, die eine Kollisionsgefahr für das Fahrzeug darstellen. Bekannte und in der Landkarte verzeichnete Spezifika der betreffenden Straße können als Hilfe für das Abtastsystem genutzt werden, so daß der Neigungs- und Rollwinkel eines Fahrzeugs berücksichtigt werden können. The laser radar scanning system can be set up together with a spread width limitation that is, as soon as the system recognizes an object, the area can be narrowed so that to the receiver only information about this object and others, within the same range of for example, 1.80 to 2.20 m located objects are transmitted to the receiver. This is it is possible to separate vehicle images from other images by means of a pattern recognition system. Once the image of a particular object has been detected, the spread is widened again, for example, around 0.60 to 150 meters, and the process is repeated for another object. In this way, all objects that are in the observation field of the vehicle, individually recognized and mapped. The field of observation must, of course, the entire Include an area in which objects may be located that pose a risk of collision for the vehicle represent. Known and marked on the map specifics of the road in question can be considered Help are used for the scanning system, so that the inclination and roll angle of a vehicle can be considered.

Bevor alle Fahrzeuge mit dem oben beschriebenen RtZF-System ausgestattet sind, lassen sich Unfälle nicht vollständig vermeiden. Eine Verminderung der Unfallgefahr ist jedoch zu erreichen, beispielsweise durch die Verwendung eines Laserradarsystems, das dem bei Shaw beschriebenen ähnelt (US-Patent Nr. 5.529.138), an dem jedoch deutliche Veränderungen vorgenommen werden müssen. Shaw hat richtig erkannt, daß die Abmessungen eines Radarstrahls zu groß sind, um eine Unterscheidung der verschiedenen Objekte, die sich in der Fahrspur eines Hauptfahrzeugs auf einer Straße befinden können, zu ermöglichen. Laserradarsysteme bieten eine Auflösung, die konventionelle Radarsysteme nicht aufweisen können. Die Laserradarsysteme gemäß dieser Erfindung gestatten jedoch die Erfassung von weitaus mehr Daten als von Shaw erwartet. Von einer ausreichenden Datenerfassung könnte man jedoch sprechen, wenn alle dreidimensionalen Objekte im Beobachtungsfeld erkannt werden. Die Abmessungen dieser Objekte in der X- und Y-Ebene lassen sich selbstverständlich in Kenntnis des Winkels, den der Laserstrahl bildet, ermitteln. Die Größe der Längs- bzw. Z-Achse läßt sich durch die Dauer der Übertragung des Laserstrahl bis zu einem bestimmten Punkt auf dem Objekt und die Reflektierung zurück zum Projektor oder durch die Phasenverschiebung feststellen. Before all vehicles are equipped with the RtZF system described above, they can be Avoid accidents completely. However, a reduction in the risk of accidents can be achieved for example, by using a laser radar system similar to that described by Shaw is similar (US Patent No. 5,529,138), but where significant changes are made have to. Shaw has correctly recognized that the dimensions of a radar beam are too large to make one Distinguishing the different objects that are in the lane of a main vehicle on one Street can be located. Laser radar systems offer a resolution that conventional radar systems can not have. The laser radar systems according to this invention However, the collection of much more data than expected by Shaw. From one However, one could speak of adequate data collection, if all three-dimensional objects in the Observation field are recognized. Leave the dimensions of these objects in the X and Y planes Of course, determine in knowledge of the angle that forms the laser beam. The size of the Longitudinal or Z axis can be determined by the duration of the transmission of the laser beam up to a certain point on the object and the reflection back to the projector or through the Detect phase shift.

Mindestens zwei Methoden stehen für das Messen der Längsabmessungen von jedem der Bildpunkte innerhalb eines Bildes zur Verfügung. Bei der einen Methode kann ein Laserradarimpuls mit einer Impulsbreite von einer Nanosekunde in den Beobachtungsbereich übertragen werden. Nach dem Empfang der Reflexion und nach Bestimmung der Übertragungszeit wird ein neuer Impuls mit einer leicht abweichenden Winkelausrichtung emittiert. In diesem Fall fungiert der Laser folglich als Abtastvorrichtung für das Beobachtungsfeld. In diesem Fall reicht ein einzelner Detektor aus, denn dieser Detektor "wüßte", welcher Bildpunkt erleuchtet wurde. Der Abstand zum Reflexionspunkt ließe sich durch die Übertragungsdauer berechnen, wodurch der Abstand zu allen Punkten in Sichtweite des Objekts zu ermitteln ist. At least two methods are available for measuring the longitudinal dimensions of each of the Pixels within an image are available. In one method, a laser radar pulse transmitted with a pulse width of one nanosecond in the observation area. After the reception of the reflection and after determining the transmission time, a new pulse with emitted a slightly different angular orientation. In this case, the laser thus acts as Scanning device for the observation field. In this case, a single detector is sufficient, because this detector "knew" which pixel was illuminated. The distance to the reflection point would be calculated by the transmission time, whereby the distance to all points within sight of the Object is to be determined.

Alternativ hierzu ist auch möglich, den gesamten Beobachtungsbereich zur beleuchten und ein Bild auf eine CCD- oder CMOS-Anordnung zu fokussieren. Durch Überprüfung der Übertragungsdauer aller Bildpunkte nacheinander läßt sich der Abstand zu dem betreffenden Punkt am Fahrzeug feststellen. Eine Variante bildet die Verwendung eines Granatkristalls als Bildpunkt-Shutter sowie lediglich eines einzelnen Detektors. In diesem Fall ließe der Granatkristall das Licht jeweils durch einen Bildpunkt und einen Detektor passieren. Alternatively, it is also possible to illuminate the entire observation area and a Focus on a CCD or CMOS device. By checking the Transmission time of all pixels in succession can be the distance to the point in question on the vehicle determine. A variant is the use of a garnet crystal as a pixel shutter as well only a single detector. In this case, the garnet crystal would let the light through pass a pixel and a detector.

Fachleute auf diesem Gebiet werden sich selbstverständlich noch weitere Verfahren der Zuordnung eines Abstands zu einem bestimmten Reflexionspunkt vorstellen können. Bei Laserabtastvorrichtungen ist die Leistungsaufnahme des Lasers wesentlich geringer als die der Beleuchtungsvorrichtungen. Verkompliziert werden solche Vorrichtungen jedoch durch die Notwendigkeit, die Richtung des Laserstrahls innerhalb eines ausreichend kurzen Zeitraums ändern zu müssen. Ein solches System würde in etwa wie folgt arbeiten: Die gesamte Fläche vor dem Hauptfahrzeug, unter Umständen ein Winkel von 180 Grad in der Horizontalen, wird mit Hilfe eines Radar- oder Laserradarsystems auf Objekte abgesucht. Sobald ein oder mehrere Objekte erkannt wurden, wird der Abtastbereich deutlich verkleinert, so daß im Grunde nur noch das betreffende Objekt und ein bestimmter Bereich in seiner Umgebung von dem Laserradar erfaßt werden. Durch eine Streubreitenbegrenzung, die sich an den Objektabmessungen orientiert, können der gesamte Hintergrund und unter Umständen sämtliche Störungen, die von anderen Objekten herrühren, eliminiert werden. Auf diese Weise läßt sich ein sehr klares Bild des Beobachtungsobjekts und seiner Position aufnehmen. Durch die Nutzung eines Erkennungssystem auf der Basis eines neuronalen Netzes läßt sich die Identität des Objekts (beispielsweise ein Verkehrszeichen, ein Lastkraftwagen, ein Pkw usw.) sicher feststellen. Ist das Objekt erkannt, kann auch noch seine Masse und damit die Heftigkeit eines möglichen Aufpralls abgeschätzt werden. Of course, experts in this field will find further methods of Mapping a distance to a particular reflection point. at Laser scanning devices, the power consumption of the laser is much lower than that of the Lighting devices. However, such devices are complicated by the Need to change the direction of the laser beam within a sufficiently short period of time have to. Such a system would work something like this: The entire surface before the Main vehicle, possibly an angle of 180 degrees in the horizontal, is measured by means of a radar or Laserradarsystems scanned for objects. Once one or more objects have been detected, will the scanning significantly reduced, so that basically only the object in question and a certain area in its vicinity are detected by the laser radar. By a Spread width limitation, which is based on the object dimensions, the entire background and under Any interference caused by other objects will be eliminated. To this In this way a very clear picture of the object under observation and its position can be taken. By the use of a recognition system based on a neural network, the identity of the Object (for example, a traffic sign, a truck, a car, etc.) safely determine. is If the object is recognized, its mass and thus the intensity of a possible impact can also be detected be estimated.

Sobald eine mögliche Kollision erkannt ist, können die entsprechenden Informationen an den Fahrer weitergeleitet werden. Wenn dieser der Warnmeldung keine ausreichende Beachtung zukommen läßt, kann ihm die Kontrolle über das Fahrzeug entzogen und auf das System übertragen werden. Daß eine solche Übertragung der Kontrolle jedoch tatsächlich erfolgt, ist eher unwahrscheinlich, da es im Straßenverkehr häufig zu Situationen kommt, in denen das Kollisionspotential nicht mit letzter Sicherheit festgestellt werden kann. Folglich ist dieses System bis zur Ausstattung aller Fahrzeuge mit RtZF-System als eine Übergangslösung zu betrachten. Once a potential collision is detected, the appropriate information can be sent to the Driver will be forwarded. If this of the warning is not sufficient attention can deprive him of control of the vehicle and transfer it to the system become. That such a transfer of control actually takes place is more likely unlikely, as there are often situations in the road, where the collision potential can not be ascertained with complete certainty. Consequently, this system is up to the equipment of all vehicles with RtZF system as a temporary solution.

Die Verwendung eines Laserradarsystems in einem Abtastmodus erfordert bestimmte Instrumente zur Veränderung der Richtung der emittierten Lichtimpulse. Ein Verfahren der Nutzung einer Ultraschallwelle zur Veränderung des Brechungswinkels eines Tellurdioxid-Kristalls wird oben offengelegt. Eine Vielzahl anderer Möglichkeiten ist denkbar, beispielsweise die Nutzung eines Spin- Spiegels, wie er bei Laser-Scannern und Druckern zum Einsatz kommt. Dieser Spiegel kontrolliert beispielsweise das horizontale Abtasten, während das vertikale Abtasten durch einen Schrittmotor vorgenommen wird. Alternativ hierzu können ein oder mehrere piezoelektrische Materialien verwendet werden, die veranlassen, daß sich der Laserradarsender um einen bestimmten Schwenkpunkt dreht. Ein drehendes System, wie es beispielsweise bei Shaw beschrieben wird, ist am wenigsten wünschenswert, da bei solchen Systemen eine gute elektrische Verbindung zwischen dem Laser und dem Fahrzeug nur sehr schwer zu erhalten ist, wenn sich der Laser mit einer sehr großen Winkelgeschwindigkeit dreht. Eine andere, vielversprechende Variante sind MEMS-Spiegel zur Ablenkung des Laserstrahls. The use of a laser radar system in a scanning mode requires certain Instruments for changing the direction of emitted light pulses. A method of use an ultrasonic wave for changing the refraction angle of a tellurium crystal becomes above disclosed. A variety of other possibilities are conceivable, for example the use of a spin Mirror, as used in laser scanners and printers. This mirror controls for example, horizontal scanning while vertical scanning by a stepper motor is made. Alternatively, one or more piezoelectric materials be used, which cause the laser radar transmitter to a certain Pivot point turns. A rotating system, as described by Shaw, for example, is on least desirable, since in such systems a good electrical connection between the Laser and the vehicle is very difficult to obtain when the laser comes with a very large Angular velocity turns. Another promising variant is MEMS mirrors for Deflection of the laser beam.

Obwohl das oben beschriebene System zur Vermeidung von Kollisionen oder zumindest zur Ausgabe von Warnungen aufgrund einer Kollisionsgefahr in Zeiten vorgesehen ist, in denen noch nicht alle Fahrzeuge mit dem RtZF™-System ausgestattet sind, ist sein Einsatz auch danach noch wünschenswert. Darüber hinaus läßt es sich zur Suche nach Tieren und anderen Objekten nutzen, die sich auf der Straße befinden oder sie kreuzen. Das können beispielsweise Tiere sein, eine von einem Lkw herabfallende Kiste oder Personen, die unachtsam die Straße überqueren. Selbstverständlich ist auch die Erfassung von Motorrädern, Fahrrädern und anderen Fahrzeugen möglich. Although the system described above for avoiding collisions or at least for Issue of warnings due to a risk of collision is provided in times in which not all vehicles are equipped with the RtZF ™ system, its use is still after desirable. In addition, it can be used to search for animals and other objects that be on the street or cross. These can be, for example, animals, one of a kind Truck falling box or persons who carelessly cross the street. Of course it is Also the collection of motorcycles, bicycles and other vehicles possible.

Ein wesentliches Problem bei allen bisherigen Kollisions-Verhütungssystemen, die auf der Grundlage von Radar- oder Laserradarsystemen arbeiten, besteht darin, daß sich nicht feststellen läßt, ob sich das erfaßte Fahrzeug auf der Straße oder außerhalb der Straße befindet. In dem System entsprechend der vorliegenden Erfindung ist der Verlauf der Straße dank Landkarten mit einer Genauigkeit von weniger als einem Meter genau bekannt, so daß das System beispielsweise alle Fahrzeuge ignorieren kann, die durch eine physische Barriere von der Fahrspur des Beobachtungsfahrzeugs getrennt sind. Dies ist selbstverständlich eine Situation, wie sie auf Autobahnen häufig auftritt. Ein seitlich der Fahrspur des Hauptfahrzeugs abgestelltes Auto kann selbst dann nicht mit einem in der Fahrspur des Hauptfahrzeugs abgestellten Auto verwechselt werden, wenn die Straße eine Kurve beschreibt. Deshalb kann das erfindungsgemäße System auch für die automatische Geschwindigkeitsregelung genutzt werden. Im Unterschied zu Radarsystemen ist es nicht erforderlich, daß sich in der Fahrspur des Hauptfahrzeugs befindliche Fahrzeug bewegen müssen, um erkannt zu werden, so daß Auffahrunfälle durch den Aufprall eines mit hoher Geschwindigkeit sich an ein Stauende annähernden Fahrzeugs vermieden werden können. A major problem with all previous collision prevention systems on the Basis of radar or laser radar systems, is that it is impossible to determine whether the detected vehicle is on or off the road. In the system According to the present invention, the course of the road is thanks to maps with a Accuracy of less than one meter exactly known, so that the system, for example, all Vehicles that can ignore by a physical barrier from the lane of the Observation vehicle are separated. This is of course a situation as they often are on highways occurs. A car parked to the side of the lane of the main vehicle can not even then be confused with a car parked in the lane of the main vehicle when the road describes a curve. Therefore, the inventive system for the automatic Speed control can be used. Unlike radar systems, it is not necessary that in the lane of the main vehicle vehicle must move to be recognized be so that rear-end collisions by the impact of a high speed to a Clogging approaching vehicle can be avoided.

Wird ein System mit einem breiteren Strahl genutzt, damit ein größerer Bereich vor dem Hauptfahrzeug ausgeleuchtet werden kann, um nachfolgend das entsprechende Bild auf ein CCD- oder CMOS-System zu fokussieren, läßt sich ein Vergleich zwischen dem passiven Infrarotsignal und der Reflexion des aktiven Infrarotstrahls einer Laserradarvorrichtung anstellen. Metallobjekte werden beispielsweise von einem passiven Infrarotstrahl als kalt wahrgenommen. Dadurch lassen sich metallische von nichtmetallischen Objekten, beispielsweise Laub oder einem Reh unterscheiden. Die Breite des Strahls läßt sich einstellen, und damit kann ein bestimmtes Objekt exakt ausgeleuchtet werden. Bei der Anwendung dieses Systems sind im Vergleich zu anderen Systemen wesentlich langsamere Schwenkungsvorgänge des Abtaststrahls möglich. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, beide Systeme zusammenzufassen und auf diese Weise dem Erkennungssystem eine maximale Menge an Informationen zur Verfügung zu stellen. If a system with a wider beam is used, so that a larger area in front of the Main vehicle can be illuminated to subsequently the corresponding image on a CCD or CMOS system, a comparison can be made between the passive infrared signal and the Make reflection of the active infrared beam of a laser radar device. Become metal objects for example, perceived by a passive infrared beam as cold. This can be done distinguish metallic from non-metallic objects, such as foliage or a deer. The Width of the beam can be adjusted, and thus a specific object can be exactly illuminated become. When using this system are essential compared to other systems slower pivoting operations of the scanning possible. Of course, there is also the Possibility to combine both systems and in this way the recognition system one to provide maximum amount of information.

Durch die Streubreitenbegrenzung ist es möglich, Objekte von ihrer Umgebung zu isolieren, sofern es sich dabei nicht um einen Straßenabschnitt handelt. In vielen Fällen kann ein entsprechend programmiertes neuronales Netz diese Daten zur Identifikation von Objekten nutzen. Die Vorteile dieser zuletzt beschriebenen Vorgehensweise bestehen darin, daß die Position eines Fahrzeugs für seine Erkennung bedeutungslos ist. The spread width limitation makes it possible to isolate objects from their environment, unless it is a road section. In many cases, one can be appropriate programmed neural network use this data to identify objects. The advantages This last-described procedure consists in that the position of a vehicle for its detection is meaningless.

Wenn zukünftig die Steuerung von Fahrzeugen durch das erfindungsgemäße System möglich ist, sind wesentliche höhere Geschwindigkeiten erreichbar. Dann müssen jedoch alle Fahrzeuge, die eine vom System kontrollierte Straße nutzen, mit dem RtZF™-System ausgestattet sein, wie oben beschrieben. Es ist möglich, eine optische Fourier-Transformation der Beobachtungsobjekte unter Verwendung eines Lichtbeugungssystems vorzunehmen. Dann kann des Ergebnis dieser Transformation mit der Transformationsbibliothek aller potentiellen Objekte verglichen werden. Durch ein System, wie es bei der militärischen Zielerkennung verwendet wird, ist es dann möglich, mehrere Objekte zu identifizieren und das System jeweils auf eines zu fokussieren, um festzustellen, welcher Grad an Bedrohung von ihm ausgeht. If in the future the control of vehicles by the system according to the invention possible is significantly higher speeds are achievable. Then, however, all vehicles have to use a system-controlled road equipped with the RtZF ™ system as above described. It is possible to perform an optical Fourier transformation of the observation objects under Use of a light diffraction system. Then the result of this Transformation to be compared with the transformation library of all potential objects. Through a system, as used in military targeting, it is then possible identify multiple objects and focus the system on each one to determine what degree of threat emanates from him.

ITS und adaptive GeschwindigkeitsregelungITS and adaptive cruise control Das Problem: VerkehrsstauungenThe problem: traffic congestion

Weltweit wird mit einer Zunahme an Verkehrsstauungen gerechnet. Zur Lösung des Problems wird intelligenten Autobahnsystemen eine immer stärkere Bedeutung beigemessen. Es wird geschätzt, daß in den nächsten 20 Jahren in solche Systeme rund 240 Mrd. US$ investiert werden. Alle derzeit auf diesem Gebiet geplanten Systeme basieren auf einer Kombination aus am Fahrzeug montierten Sensoren sowie Sensoren und anderen Vorrichtungen, die an oder in der Straße angebracht sind. Solche Systeme sind in der Installation teuer, in der Wartung aufwendig und ebenfalls teuer, und sie werden folglich (wenn überhaupt) nur auf den wichtigsten Autobahnen zum Einsatz kommen. Obwohl diese Fahrzeuge in bezug auf die Sicherheit einige Vorteile bringen, werden sie selbst bei den Autobahnen, bei denen sie zum Einsatz kommen, unter Umständen auf eine bestimmte Anzahl von Fahrspuren beschränkt bleiben. Worldwide, an increase in congestion is expected. To solve the problem intelligent highway systems are becoming increasingly important. It is valued, that about $ 240 billion will be invested in such systems over the next 20 years. All currently Systems planned in this field are based on a combination of vehicle-mounted systems Sensors and sensors and other devices mounted on or in the street. Such systems are expensive to install, expensive to maintain and also expensive, and they will therefore (if at all) only be used on the main highways. Even though These vehicles bring some benefits in terms of safety, they are even in the Highways where they are used may be limited to a certain number of Lanes remain limited.

Mit dem erfindungsgemäßen RtZF™-System können die nach dem aktuellen Stand der Technik bestehenden Nachteile überwunden werden, denn dieses System macht keine Veränderungen an der Autobahn notwendig. Die Positionsinformationen werden, wie oben bereits beschrieben, durch eine Kartographierung der Straßenränder und Fahrbahngrenzen mit Hilfe eines Verfahrens erfaßt, das eine Kartographierung aller wichtigen Straßen des gesamten Landes zu sehr niedrigen Kosten ermöglicht. Folglich kann das System zu einer Verminderung von Staus beitragen und helfen, Leben auf allen wichtigen Straßen und nicht nur auf speziellen Hochgeschwindigkeitsstrassen zu schützen. With the RtZF ™ system according to the invention, those according to the current state of the art existing disadvantages are overcome, because this system makes no changes to the Motorway necessary. The position information, as already described above, by a Mapping of the roadsides and lanes is detected by means of a procedure that has a Mapping all major roads throughout the country at very low cost. Consequently, the system can contribute to a reduction of congestion and help life at all important roads and not just on special high-speed roads.

Beschreibungdescription

Laut der US-Patentschrift 5.506.584 werden mit dem US-DOT-IVHS-System folgende Ziele verfolgt:

  • - Verbesserung der Sicherheit im Binnentransport,
  • - Erhöhung der Kapazität und Effizienz des Binnentransportsystems,
  • - Verbesserung der persönlichen Mobilität sowie der Bequemlichkeit und des Komforts des Binnentransportsystems,
  • - Verminderung der ökologischen und energetischen Auswirkungen des Binnentransportsystems.
According to US Pat. No. 5,506,584, the following goals are pursued with the US DOT IVHS system:
  • - improving safety in inland transport,
  • - increasing the capacity and efficiency of the inland transport system,
  • - improving the personal mobility, comfort and comfort of the inland transport system,
  • - Reduction of the environmental and energy impacts of the inland transport system.

Mit dem erfindungsgemäßen RtZF™-System werden alle diese Ziele zu einem Bruchteil der Kosten erreicht, die bei Systemen nach dem aktuellen Stand der Technik entstehen. Die in bezug auf die Sicherheit bestehenden Vorzüge wurden oben bereits erörtert. Die Kapazitätszuwächse werden dadurch erreicht, daß die Fahrzeuge zur Nutzung bestimmter Korridore gezwungen werden, auf denen sie mit höheren Geschwindigkeiten fahren können. Dies ist ab dem Moment möglich, in dem ein DGPS für die Trägerphase zur Verfügung steht oder die Autobahnen mit präzisen Positionierungssystemen, wie in Fig. 11 dargestellt, ausgestattet werden. Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit von der Autobahn aus festgelegt werden kann. Dazu ist es lediglich erforderlich, einige zusätzliche Bytes mit Informationen zu übertragen, was zusammen mit der Übertragung der Straßenranddaten erfolgen kann und nur äußerst geringe Anfangskosten verursacht. Zum Ausgleich der Toleranzen von Geschwindigkeitsregelsystemen kann das Abtast-Laserradarsystem oder das jeweilige andere, zur Überwachung des Fahrzeugverkehrs ohne RtZF™ genutzte System auch als adaptives Geschwindigkeitsregelsystem genutzt werden. Das bedeutet in der Praxis: Wenn sich ein schnelleres Fahrzeug an ein langsameres annähert, wird es automatisch abgebremst und hält somit einen sicheren Abstand zu dem vorausfahrenden, langsameren Fahrzeug ein. Obwohl nicht geplant ist, das System gezielt zur Bildung von Fahrzeugzügen einzusetzen, ist genau dies in einigen Fällen das Ergebnis. Damit wird mit einem außerordentlich simplen System automatisch die maximale Fahrzeugdichte und damit der maximale Fahrzeugdurchsatz erreicht. The RtZF ™ system of the present invention achieves all of these goals at a fraction of the cost associated with state-of-the-art systems. The safety benefits have already been discussed above. Capacity increases are achieved by forcing vehicles to use certain corridors on which they can travel at higher speeds. This is possible from the moment a DGPS is available for the carrier phase or the highways are equipped with precise positioning systems as shown in FIG . Another improvement is that the vehicle speed can be set from the highway. All that is required is to transfer some extra bytes of information, which can be done along with the transmission of the roadside data, with very little initial cost. To compensate for the speed control system tolerances, the scanning laser radar system or the other system used to monitor vehicle traffic without RtZF ™ can also be used as an adaptive cruise control system. In practice this means that when a faster vehicle approaches a slower one, it will automatically decelerate keeping a safe distance to the preceding, slower vehicle. Although it is not planned to use the system specifically for the formation of vehicle trains, this is the result in some cases. This automatically achieves the maximum vehicle density and thus the maximum vehicle throughput with an exceptionally simple system.

Beim Intelligent Highway System (ITS) müssen bestimmte Vorkehrungen getroffen werden, um zu verhindern, daß Fahrzeuge, die nicht mit dem System ausgestattet sind, nutzungsbeschränkte Fahrbahnen nutzen. Zumeist ist der Aufbau einer Schrankenanlage notwendig, denn ein Fahrzeug, welches fälschlicherweise die beschränkte Spur nutzt, kann schwere Unfälle verursachen. Deshalb sollten die Fahrzeuge im Einfahrtsbereich oder an einer Art Mautstation daraufhin überprüft werden, ob das RtZF™-System einwandfrei funktioniert und die neueste Landkarte der betreffenden Region installiert ist. Nur Fahrzeugen wird einem uneingeschränkt funktionstüchtigen RtZF™-System wird schließlich die Zufahrt gestattet. Die Geschwindigkeit auf den nutzungsbeschränkten Fahrbahnen wird entsprechend den Witterungsbedingungen festgelegt und, wie oben beschrieben, automatisch an das Fahrzeug-Informationssystem übertragen. The Intelligent Highway System (ITS) requires certain precautions to be taken prevent vehicles that are not equipped with the system from using them Use roadways. In most cases, the construction of a barrier system is necessary because a vehicle, which mistakenly uses the limited lane can cause serious accidents. That's why should the vehicles in the entry area or at a type of toll station then be checked, whether the RtZF ™ system is working properly and the latest map of the region concerned is installed. Only vehicles will become an unrestrictedly functional RtZF ™ system finally the driveway allowed. The speed on the limited use lanes will determined according to the weather conditions and, as described above, automatically to the Transfer vehicle information system.

Wird das ITS-System genutzt, muß der Fahrer die Möglichkeit einer Notfallsignalisierung haben, beispielsweise durch Einschalten der Warnblinkanlage. Dadurch wird es möglich, daß das Fahrzeug bei Absinken der Geschwindigkeit unter eine bestimmte Grenze die Fahrbahn verlassen und auf dem Randstreifen abgestellt werden kann. Sobald der Fahrer eine solche Signalisierungsvorrichtung einschaltet, reduziert das Straßen-Informationssystem (oder das Netzwerk der fahrzeugbasierten Steuerungssysteme) die Geschwindigkeit aller in der Nähe befindlichen Fahrzeuge, bis die Gefahr nicht mehr besteht. Dieses Straßen-Informationssystem muß nicht mit der Straße verbunden sein. Auch der Aufbau einer speziellen Infrastruktur an der Straße ist nicht erforderlich, um ein solches System in Betrieb nehmen zu können. Der Begriff "Straßen-Informationssystem" steht in dieser Schrift für ein System, welches durch das Netzwerk der in der Nähe befindlichen Fahrzeuge und das Kommunikationssystem zwischen den Fahrzeugen betrieben wird. Durch fahrzeugbasierte Fehlerprognosesysteme können Notfallsituationen schließlich völlig ausgeschlossen werden. If the ITS system is used, the driver must have the option of emergency signaling have, for example, by switching on the hazard warning lights. This makes it possible that the Vehicle when the speed drops below a certain limit leave the lane and can be parked on the edge strip. Once the driver such a Turns signaling device reduces the road information system (or the network of vehicle-based control systems) the speed of all nearby vehicles until the Danger no longer exists. This road information system does not have to be connected to the road his. Also, the construction of a special infrastructure on the road is not required to one to be able to put such a system into operation. The term "road information system" is in this font for a system, which through the network of nearby vehicles and the communication system between the vehicles is operated. By vehicle-based Finally, error forecasting systems can completely rule out emergency situations.

Verbesserungen am FahrzeugImprovements to the vehicle

Auch auf "intelligenten" Autobahnen kann es zu Notfallsituationen kommen. Ein Einschätzung der Häufigkeit oder Schwere solcher Situationen ist jedoch schwierig. Die Industrie mußte aus den Erfahrungen mit Airbag-Systemen erkennen, daß ein System sich zwar nachweislich durch die Rettung vieler Leben bewähren kann, daß es aber dennoch nicht toleriert wird, wenn es Todesfälle verursacht. Folglich muß das ITS-System mit einer sehr hohen Zuverlässigkeit arbeiten, die der Unfallfreiheit nahekommt. Da das "Gehirn" des Systems in jedem einzelnen Fahrzeug liegt, das sich unter der Kontrolle seines jeweiligen Fahrers befindet, sind Funktionsstörungen nicht völlig auszuschließen. Diese müssen dann vom System behoben werden können, ohne daß es zu Unfällen kommt. Even on "intelligent" highways, emergency situations can occur. An assessment however, the frequency or severity of such situations is difficult. The industry had to leave the Experiences with airbag systems recognize that a system can be proven by the Salvation of many lives, but it will not be tolerated if there are deaths caused. Consequently, the ITS system must operate with a very high reliability that the Accident-freeness comes close. Because the "brain" of the system lies in every single vehicle that is itself Under the control of its respective driver, malfunctions are not complete excluded. These must then be able to be corrected by the system without causing accidents comes.

Der Abstand der Fahrzeuge ist ein entscheidendes Kriterium. Ebenfalls wichtig ist, daß jedes mit einem RtZF™-System ausgestattete Fahrzeug automatisch mit allen anderen Nachbarfahrzeugen kommunizieren kann und somit in einer Notfallsituation die sofortige Ausgabe einer Warnung möglich ist. Schließlich wird es durch die Installation eines umfassenden Fahrzeug-Diagnosesystems, wie es im US-Patent 5.809.437 offengelegt wird, möglich, potentielle Gefahren zu erkennen und dadurch mit hoher Zuverlässigkeit auszuschließen. The distance of the vehicles is a decisive criterion. It is also important that each one Vehicle fitted with an RtZF ™ system automatically with all other neighboring vehicles can communicate and thus in an emergency situation, the immediate issue of a warning is possible. Finally, by installing a comprehensive vehicle diagnostic system, as disclosed in U.S. Patent 5,809,437, it is possible to detect potential hazards and thereby exclude with high reliability.

Obwohl das ITS-System für spezielle Fahrspuren und eine hohe Geschwindigkeit vorgesehen ist, bietet die Erfindung die Möglichkeit, ein geringeres Maß an automatischer Kontrolle festzulegen, so daß der Fahrer selbst das RtZF™-System kontrolliert, solange die entsprechende Infrastruktur zur Verfügung steht. In diesem Fall kann das Fahrzeug "normale" Fahrbahnen nutzen. Gleichzeitig kann es jedoch auch auf seiner Position in der nutzungsbeschränkten Fahrbahn verbleiben, so daß Kollisionen vermieden werden, bis eine Entscheidung getroffen werden muß, die das Eingreifen des Fahrers notwendig macht. In diesem Moment wird der Fahrer entsprechend informiert. Übernimmt er dann nicht die Kontrolle über das Fahrzeug, wird das Fahrzeug am Fahrbahnrand ordnungsgemäß zum Anhalten gebracht. Although the ITS system is designed for special lanes and high speed the invention offers the possibility to set a lower level of automatic control, so that the driver himself controls the RtZF ™ system, as long as the appropriate infrastructure for Available. In this case, the vehicle can use "normal" lanes. At the same time However, it also remain in its position in the limited-use roadway, so that Collisions are avoided until a decision must be taken, which is the intervention of the Driver is necessary. At this moment, the driver is informed accordingly. He takes over then not in control of the vehicle, the vehicle is properly at the edge of the road Brought to a halt.

Für alle Fälle, in denen die Lenksteuerung des Fahrzeugs vom RtZF™-System wahrgenommen wird, muß ein Lenksteueralgorithmus unter Verwendung neuronaler Netze oder neuronaler Fuzzy- Systeme entwickelt werden. Dies gilt insbesondere für die oben erörterten Notfälle, wenn bekannt ist, daß der Fahrer häufig falsche Entscheidungen trifft oder zumindest langsam reagiert. Algorithmen, die von anderen, nicht mustergestützten Erkennungstechnologien entwickelt werden, verfügen im allgemeinen nicht über die erforderliche Allgemeingültigkeit und Komplexität und implizieren ebenfalls die Gefahr des Treffens falscher Entscheidungen. (Dennoch wird die Nutzung solcher Systeme durch die Erfindung nicht ausgeschlossen). Wenn auch das Gasgeben und Bremsen vom System übernommen wird, ist der Einsatz eines auf neuronalen Netzen oder neuronalen Fuzzy-Systemen basierenden Algorithmus noch wichtiger. For all cases in which the steering control of the vehicle is perceived by the RtZF ™ system if a steering control algorithm using neural networks or neural fuzzy Systems are developed. This applies in particular to the emergencies discussed above, if it is known that that the driver often makes wrong decisions or at least reacts slowly. Algorithms that are developed by other, non-patterned recognition technologies general does not have the required universality and complexity and imply also the risk of making wrong decisions. (Nevertheless, the use of such systems not excluded by the invention). Although the throttle giving and braking system is the use of one on neural networks or neural fuzzy systems based algorithm even more important.

Beim ITS-System gibt der Fahrer sein Fahrtziel ein, so daß dem System im voraus bekannt ist, wo die Autobahn verlassen werden soll. Alternativ hierzu besteht die Möglichkeit, daß der Fahrer zur Bekanntgabe seines Wunsches, die Autobahn zu verlassen, lediglich den Blinker betätigen muß, um das System und die anderen Fahrzeuge entsprechend zu informieren. In the ITS system, the driver inputs his destination so that the system knows in advance where the highway should be left. Alternatively, there is the possibility that the driver for Announcement of his desire to leave the highway, only has to press the turn signal to to inform the system and the other vehicles accordingly.

Andere Merkmale und FunktionenOther features and functions Überwindung des toten WinkelsOvercoming the blind spot

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen RtZF™-Systems kann auch auf den Einsatz spezieller Vorrichtungen zur Überwindung des toten Winkels verzichtet werden. Alternativ hierzu besteht außerdem die Möglichkeit, daß bei einer Teilinstallation des kompletten RtZF™-Systems, wovon in der Anfangsperiode auszugehen ist, eine Kompatibilität zwischen dem RtZF™-System und dem im Patent '447 beschriebenen System zur Überwindung des toten Winkels herzustellen. When using the RtZF ™ system according to the invention, it is also possible to use special Devices for overcoming the blind spot can be dispensed with. Alternatively, there is also the possibility that during a partial installation of the complete RtZF ™ system, of which in the initial period, compatibility between the RtZF ™ system and the Patent 447 system for overcoming the blind spot.

Fahruntauglichkeit des FahrersUpto-driving of the driver

Das erfindungsgemäße RtZF™-System bietet auch eine Lösung für die Problematik der Fahruntauglichkeit des Fahrers. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, mit Schlafsensoren zu arbeiten, die in vielen US-Patenten erwähnt werden. Diese Systeme wurden aufgrund ihrer mangelnden Zuverlässigkeit bisher nicht implementiert. Das RtZF™-System erkennt die Ergebnisse falscher Handlungen des Fahrers, beispielsweise aufgrund hohen Alters, Trunkenheit, Herzattacken, Drogenkonsum oder der Tatsache, daß er eingeschlafen ist. The RtZF ™ system according to the invention also offers a solution to the problem of Upto-driving of the driver. As a result, it is no longer necessary to work with sleep sensors that mentioned in many US patents. These systems were due to their lack of Reliability not yet implemented. The RtZF ™ system detects the results of wrongdoing of the driver, for example because of old age, intoxication, heart attacks, drug use or the fact that he fell asleep.

Notfälle: Car Jacking, KriminalitätEmergencies: Car Jacking, Crime

Eine weitere Verbesserung betrifft die Tatsache, daß mit dem System Car Jacking (Raub von Fahrzeugen) verhindert werden kann, denn es funktioniert ähnlich dem Lojack™-System: Wenn es zu einem Fahrzeugraub kommt, kann der Aufenthaltsort des Fahrzeugs überwacht werden. Wird eine Notfalltaste gedrückt, werden die Daten des Aufenthaltsorts des Fahrzeugs und die Fahrzeug-ID übertragen. Another improvement concerns the fact that with the system car jacking (robbery of Vehicles) can be prevented, because it works similar to the Lojack ™ system: if it is too a vehicle theft, the whereabouts of the vehicle can be monitored. Will one Emergency button pressed, the data of the location of the vehicle and the vehicle ID transfer.

Abblenden der ScheinwerferDimming the headlights

Da das mit einem RtZF™-System ausgestattet Fahrzeug die aktuelle Position aller anderen, in der Nähe befindlichen Fahrzeuge mit RtZF™-System kennt, kann das System auch bestimmen, wann die Scheinwerfer abzublenden sind. Da auch die Umgebung vor dem Fahrzeug abgefragt wird, sind außerdem die Existenz und die annähernde Position aller nicht mit dem RtZF™-System ausgestatteten Fahrzeuge bekannt. Das ist ein Beispiel für eine künftige Verbesserung am System. Das RtZF™- System führt zu ständigen Verbesserungen, ohne daß an den am Fahrzeug vorhandenen Systemen Veränderungen vorgenommen werden müssen. Since the vehicle equipped with a RtZF ™ system the current position of all others, in If the vehicle is familiar with nearby vehicles with the RtZF ™ system, the system can also determine when the headlights are to be faded off. Since the environment in front of the vehicle is queried, are in addition, the existence and approximate position of all not equipped with the RtZF ™ system Vehicles known. This is an example of a future system improvement. The RtZF ™ - System leads to constant improvements without affecting the existing systems on the vehicle Changes need to be made.

Überschlagen des FahrzeugsOverturning the vehicle

Unfälle mit Überschlagen des Fahrzeugs sollten durch das RtZF™-System effektiv vermieden werden. In den seltenen Fällen, in denen es zu solchen Unfällen kommt, kann das RtZF™-System diese Ereignisse erkennen, denn Position und Ausrichtung des Fahrzeugs werden ständig überwacht. Da die Geometrie der Straße bekannt ist, können die Trägheitseigenschaften des Fahrzeugs mit Last und folglich auch seine Neigungen zum Überschlagen bestimmt werden. Auch für diese Fälle gilt: Da die Geometrie der Straße bekannt ist, kann die Geschwindigkeit des Lastkraftwagen begrenzt und können Unfälle mit Überschlagen des Fahrzeugs verhindert werden. Vehicle overturning accidents should be effectively avoided by the RtZF ™ system become. In rare cases of such accidents, the RtZF ™ system may be used recognize these events, because the position and orientation of the vehicle are constantly monitored. Since the geometry of the road is known, the inertial properties of the vehicle can be reduced with load and, consequently, his inclinations are to be raided. Also for these cases: Da The geometry of the road is known, the speed of the truck can be limited and Accidental vehicle overturning accidents can be prevented.

Antizipatorische Sensoren: Intelligente Airbags, Entwicklung des SystemsAnticipatory sensors: Intelligent airbags, development of the system

Das RtZF™-System kann darüber hinaus dazu dienen, andere Sicherheitssysteme eines Fahrzeugs zu verbessern. Da Lage und Geschwindigkeit der anderen Fahrzeuge bekannt sind, kann das RtZF™-System in jenen Fällen, in denen ein Unfall unvermeidlich ist, dessen Entstehen allgemein prognostizieren und unter Anwendung von beispielsweise der Technologie des neuronalen Netzwerks die Schwere des Unfalls abschätzen. Selbst bei einer beschränkten Implementierung des RtZF™- Systems kann die intelligente Airbag-Technologie wesentlich verbessert werden, wenn sie zusammen mit einem Kollisionsverhütungssystem wie in den US-Patenten 5.314.037 und 5.529.138 und einem antizipatorischen Sensoralgorithmus auf der Grundlage eines neuronalen Netzes verwendet wird. Eine weitere Verbesserung kann mit der Codierung des Signals von den mit einem RtZF™-System ausgestatteten Fahrzeugen durch Größen- und Gewichtsdaten erreicht werden. Das ermöglicht bei einem unvermeidlichen Unfall eine genaue Prognostizierung von dessen Schwere, und das Auslösen des intelligenten Airbagsystems kann exakt auf das bevorstehende Ereignis abgestimmt werden. Eine solche Vorrichtung kann als RFID-Anschluß implementiert und mit dem Nummernzeichen verbunden werden. The RtZF ™ system can also serve other security systems Vehicle to improve. Since location and speed of other vehicles are known, can the RtZF ™ system is general in cases where an accident is inevitable predict and using, for example, the technology of the neural network estimate the severity of the accident. Even with a limited implementation of the RtZF ™ - Systems, the intelligent airbag technology can be significantly improved when put together with a collision avoidance system as in US Patents 5,314,037 and 5,529,138 and US Pat anticipatory sensor algorithm based on a neural network is used. A Further enhancement can be achieved by encoding the signal from those using a RtZF ™ system equipped vehicles by size and weight data can be achieved. That allows for an inevitable accident an accurate prognosis of its severity, and the triggering The intelligent airbag system can be tailored exactly to the upcoming event. A such device may be implemented as an RFID port and connected to the number sign become.

Aus der obenstehenden Erörterung ist zu erkennen, daß sich mit dem RtZF™-System viele Probleme lösen lassen, die mit der Sicherheit des Fahrzeugs, seiner Steuerung und dem ITS-System zusammenhängen. Selbst solche Technologien wie funkgesteuertes Lenken und Fahren werden mit dem erfindungsgemäßen RtZF™-System verbessert, denn es korrigiert automatisch Fehler in diesen Systemen und verhütet Unfälle. From the above discussion, it can be seen that with the RtZF ™ system many Solve problems associated with the safety of the vehicle, its control and the ITS system related. Even such technologies as radio-controlled steering and driving come along the RtZF ™ system according to the invention improves because it automatically corrects errors in these Systems and prevents accidents.

Weitere Vorteile und VerbesserungenFurther advantages and improvements

Eines der möglichen Probleme, die am RtZF™-System auftreten können, besteht darin, daß in Großstädten wie zum Beispiel New York die Signale der GPS-Satelliten im wesentlichen blockiert sein können, wenn nicht eine Vielzahl lokaler Pseudoliten oder präziser Positionserkennungssysteme zum Einsatz kommen. Darüber hinaus wird hier das Problem der Mehrwege-Interferenzen deutlich spürbar. Ein Lösung für solche Gebiete bietet des LORAN-System als Backup-System. Die Genauigkeit des LORAN-Systems kann mit der des DGPS-Systems verglichen werden. Natürlich wäre der Einsatz präziser Positionserkennungssysteme an den Straßenrändern eine bessere oder ergänzende Lösung. Gewisse Verbesserungen sind darüber hinaus durch den Einsatz des im US-Patent Nr. 5.874.914 und weiteren Patenten von Krasner (SnapTrak) beschriebenen SnapTrack-Systems zu erreichen. One of the possible problems that can occur with the RtZF ™ system is that in Big cities such as New York essentially block the signals from GPS satellites if not a multitude of local pseudolites or precise position-recognition systems be used. In addition, the problem of multipath interference becomes clear here noticeable. A solution for such areas offers the LORAN system as a backup system. The Accuracy of the LORAN system can be compared with that of the DGPS system. Of course that would be Using precise location detection systems on the roadsides a better or more complementary Solution. Certain improvements are also made by the use of the method described in US Pat. 5,874,914 and other patents to Krasner (SnapTrak) to SnapTrack system to reach.

Der Einsatz geosynchroner Satelliten als Ersatz für Basisstation am Erdboden innerhalb eines DGPS-Systems, bei dem Trägerphasenverbesserungen bis auf eine Genauigkeit von weniger als einem Meter erreicht werden, ist ebenfalls eine wahrscheinliche Verbesserung des RtZF™-Systems, die in Innenstadtbereichen spürbar positive Wirkungen haben kann. The use of geosynchronous satellites as a replacement for base station on the ground within one DGPS system, in which carrier phase improvements to an accuracy of less than one Meter is also a likely improvement of the RtZF ™ system used in Inner city areas can have noticeably positive effects.

Eine weitere Verbesserung, die mit speziellen Satelliten und/oder am Boden stationierten Pseudoliten zu erreichen ist, läßt sich auf die im Vergleich zum GPS-System bessere Kontrolle der Informationen zurückführen. Wenn man bedenkt, daß dieses System allein in den USA jährlich bis zu 40 000 Leben retten kann, sind die Kosten für die Inbetriebnahme solcher zweckgebundener Stationen leicht zu rechtfertigen. Dazu ein Beispiel: Angenommen, eine modulierte Welle ist 10 000 km lang, eine andere ist 1000 km lang usw., bis 1 cm. Es wäre dann kein Problem, den absoluten Abstand von einem Punkt zu einem anderen zu ermitteln. Auch mit anderen Arten der Modulation kann selbstverständlich das gewünschte Ziel erreicht werden: Die bezüglich der Träger-Ganzzahl bestehende Unsicherheit zu eliminieren, die in vielen US-Patenten und anderen Schriften erörtert wird. Dies ist nicht als Empfehlung gedacht, sondern dient zur Illustration der Tatsache, daß nach dem Treffen der Entscheidung, Informationen an alle Fahrzeuge zu übertragen, die dies zulassen, um ihre Position mit einer Genauigkeit von 10 cm bestimmen zu können, bereits viele technologische Systeme vorhanden sein werden, die dies ermöglichen. Die Kosten, welche durch das Vermeiden tödlicher und schwerer Unfälle eingespart werden, übersteigen die Kosten für die Anschaffung solcher Technologien um ein Vielfaches. Another improvement, which stationed with special satellites and / or on the ground Pseudolites can be achieved, compared to the better control of the GPS system To return information. If you consider that this system is used annually in the US alone up to Save 40,000 lives are the cost of commissioning such dedicated stations easy to justify. Here's an example: Suppose a modulated wave is 10 000 km long, another is 1000 km long, etc., to 1 cm. It would not be a problem then, the absolute distance from one point to another. Also with other types of modulation can Of course, the desired goal can be achieved: the existing with respect to the carrier integer To eliminate uncertainty that is discussed in many US patents and other writings. This is not intended as a recommendation, but serves to illustrate the fact that after the meeting of the Decision to transmit information to all vehicles that allow this to coincide with their position To determine an accuracy of 10 cm, many technological systems already exist that will make it possible. The cost, by avoiding deadlier and heavier Accident savings exceed the cost of acquiring such technologies Many times over.

Verbesserungen an den StraßenImprovements on the roads

Zu den Verbesserungen, die an den Straßen durch den Einsatz des RtZF™-Systems möglich werden, gehört die Verkehrssteuerung. Die Abstimmung der Ampeln kann nunmehr automatisch auf der Grundlage des relativen Verkehrsflusses vorgenommen werden, denn die Position aller Fahrzeuge, die sich in der Nähe der Ampel befinden, ist bekannt. Sind alle Fahrzeuge mit dem RtZF™-System ausgestattet, werden viele Ampeln überflüssig, denn der Fluß des Verkehrs über eine Kreuzung kann exakt gesteuert werden. Kollisionen werden damit vermieden. Among the improvements that are possible on the roads through the use of the RtZF ™ system become, belongs the traffic control. The vote of the traffic lights can now automatically based on the relative flow of traffic, because the position of all vehicles, which are located near the traffic light, is known. Are all vehicles with the RtZF ™ system equipped, many traffic lights become superfluous, because the flow of traffic over an intersection can be controlled exactly. Collisions are avoided.

Da dem System nunmehr die Verkehrsverhältnisse bekannt sind, können verbesserte RtZF™- Systeme den Fahrer anweisen, nicht zu fahren bzw. können diese Systeme alternative Routen ermitteln, wenn bestimmte Straßen (beispielsweise aufgrund von Unfällen oder wegen Überfrierungen) nicht befahrbar sind. Manche werden sich vielleicht entscheiden, bei schlechtem Wetter oder Verkehrsstaus ganz auf den Fahrtantritt zu verzichten. Wichtig ist hierbei, daß die Sensoren sowohl ungünstige Witterungsverhältnisse als auch Verkehrsstörungen erkennen. Diese Informationen sind automatisch verfügbar und erfordern nicht das gesonderte Abrufen von Wetterberichten, die häufig ungenau sind oder verspätet eintreffen. Auch die Gebühren für die Nutzung bestimmter Straßen können vom Wetter, vom Verkehrsaufkommen, der Tageszeit usw. abhängig sein. Sie lassen sich also dynamisch kontrollieren. Since the system is now aware of the traffic conditions, improved RtZF ™ Systems instruct the driver not to drive or can these systems alternate routes determine if certain roads (for example, due to accidents or because of Over-frosting) are not passable. Some may decide, in bad weather or to forego traffic congestion entirely on the journey. It is important that the sensors recognize both unfavorable weather conditions and traffic disruptions. This information are automatically available and do not require the separate retrieval of weather reports often inaccurate or arrive late. Also the fees for the use of certain roads can be dependent on the weather, the traffic volume, the time of day and so on. They let themselves so dynamically control.

Das System eignet sich für die Zuweisung von Autobahnkapazitäten auf der Grundlage der Zeit und des Verkehrsaufkommens. Da die Fahrzeuge identifiziert werden können, ist es möglich, alle Fahrzeuge automatisch mit variablen Gebühren zu belegen. Das heißt auch: Die automatischen Systeme zur Gebührenerhebung, die zur Zeit eingeführt werden, werden zukünftig ebenso überholt sein wie heute die Mauthäuschen. The system is suitable for the allocation of motorway capacities on the basis of time and the traffic. Since the vehicles can be identified, it is possible all Vehicles automatically with variable fees to occupy. This also means: the automatic Charging systems currently in place will be overhauled in the future as well be like today the toll booths.

Schließlich ist es wichtig, darauf hinzuweisen, daß die RtZF™-Systeme keine "Sensorfusionierungssysteme" sind. Die Sensorfusionierung basiert auf der Idee, daß man die von verschiedenen Sensoren erfaßten Daten so kombinieren kann, dass die kombinierten Informationen aussagekräftiger als die Zusammenfassungen der Einzelergebnisse sind. Die technisch vollkommensten Sensorfusionierungssysteme basieren auf künstlichen neuronalen Netzen, die manchmal mit Fuzzy-Logik-Systemen zu einem neuronalen Fuzzy-System kombiniert werden. Solche Systeme sind probabilistisch. Folglich gibt es immer einen bestimmten Anteil von Fällen, in denen die vom Netz getroffene Entscheidung falsch ist. Solche Sensorfusionierungssysteme sind folglich für das Erreichen des mit "Unfallfreiheit" bezeichneten Ziels der Erfindung nicht geeignet. Finally, it is important to point out that the RtZF ™ systems have no "Sensor fusion systems" are. The sensor fusion is based on the idea that one of the different sensors collected data so that can combine the combined information more meaningful than the summaries of the individual results. The technical Most perfect sensor fusion systems are based on artificial neural networks that sometimes combined with fuzzy logic systems to form a neural fuzzy system. Such Systems are probabilistic. Consequently, there is always a certain proportion of cases in which the The decision made by the network is wrong. Such sensor fusion systems are therefore for the Not suitable for achieving the goal of the invention designated as "accident-free".

Verbesserung der LandkartenImprovement of the maps

Wenn die Lage der Straßenränder und Fahrbahngrenzen sowie andere Informationen zur Straße an den Fahrer übertragen wurden, ist nur eine sehr kleine zusätzliche Bandbreite noch erforderlich, um weitere Informationen zu übermitteln, beispielsweise die Lage aller Unternehmungen, an denen der Fahrer interessiert ist, vielleicht Tankstellen, Restaurants usw. Die Übertragung solcher Informationen könnte auf Subskriptionsbasis erfolgen. Dieses Konzept wurde teilweise in dem oben erwähnten Patent '482 offengelegt und ist teilweise bereits in die bestehenden Landkarten-Datenbanken implementiert. If the location of the roadsides and carriageway boundaries, as well as other information about the road transferred to the driver, only a very small additional bandwidth is still required to provide more information, such as the location of any business in which the Drivers interested, maybe gas stations, restaurants, etc. The transfer of such information could be done on a subscription basis. This concept has been partially discussed in the above Patent '482 and is partially already in the existing map databases implemented.

Selbstverständlich kann die Vermittlung der Informationen zum Fahrer visuell oder mündlich erfolgen. Der Einsatz von Navigationssystemen wird durch das erfindungsgemäße System noch sinnvoller, denn nun kann auch die exakte Lage eines Ziels bestimmt werden. Das System läßt sich so konfigurieren, daß der Fahrer eines Fahrzeugs lediglich zum Beispiel eine Telefonnummer oder eine Adresse eingeben muß, um zu erreichen, daß das Fahrzeug automatisch und sicher zu der gewünschten Adresse findet. Selbst die Nutzung einer Mobiltelefonnummer ist zu diesem Zweck möglich, sofern das Mobiltelefon mit dem GPS-Positionserkennungssystem SnapTrak ausgestattet ist, das in nächster Zukunft von Qualcomm angeboten werden soll. Of course, communicating information to the driver can be visual or verbal respectively. The use of navigation systems is still through the system according to the invention more meaningful, because now also the exact position of a goal can be determined. The system works that way configure the driver of a vehicle merely a phone number or a phone number, for example Enter address to achieve that the vehicle automatically and safely to the desired Address finds. Even the use of a mobile phone number is possible for this purpose, provided that the mobile phone is equipped with the GPS position detection system SnapTrak, which is in next Future of Qualcomm should be offered.

Weitere EinsatzmöglichkeitenFurther uses

Das RtZF™-System ist sogar geeignet, andere Sensoren zu ersetzen, die derzeit in Automobilen eingesetzt werden oder deren Einsatz vorgesehen ist. Dazu gehören beispielsweise Neigungs-, Roll- und Kippsensoren. Diese Informationen sind durch die Verwendung von Trägerphasen-GPS-Systemen und das Installieren zusätzlicher Antennen an einem Fahrzeug zu erlangen. Sind solche Systeme bei Kraftfahrzeugen installiert, sind sie auch in vielen anderen Bereichen einsetzbar, beispielsweise zur Überwachung und Kontrolle von Kraftfahrzeugen sowie für Flugzeug-Landeoperationen, die alle von den Verbesserungen in den Bereichen Technologie und Infrastruktur profitieren. Die Entwicklung der Kraftfahrzeugsicherheits- und ITS-Systeme führt zur Implementierung eines nationalen Systems, in dem sich jeder Benutzer kostengünstig die notwendigen Einrichtungen anschaffen kann, um mit Zentimetergenauigkeit ermitteln zu können, an welcher Position auf der Erdoberfläche er sich befindet. Viele weitere Einsatzgebiete werden zweifellos folgen. The RtZF ™ system is even capable of replacing other sensors currently used in automobiles be used or their use is provided. These include, for example, tilt, roll and tilt sensors. This information is provided through the use of carrier-phase GPS systems and installing additional antennas on a vehicle. Are such systems included Installed motor vehicles, they are also used in many other areas, such as Monitoring and control of motor vehicles and aircraft landing operations, all of benefit from improvements in technology and infrastructure. The development of the Motor vehicle safety and ITS systems leads to the implementation of a national system, in Each user can inexpensively acquire the necessary facilities to interact with Centimeter accuracy to be able to determine at what position on the earth's surface he himself located. Many other uses will undoubtedly follow.

Die Erstinbetriebnahme des SystemsThe initial commissioning of the system

Mit der Erstinbetriebnahme des RtZF™-System werden folgende Funktionen in Betrieb genommen:

  • 1. Ausgabe einer Warnmeldung an den Fahrer, wenn die Gefahr besteht, daß das Fahrzeug von der Fahrbahn abkommt.
  • 2. Ausgabe einer Warnmeldung an den Fahrer, wenn die Gefahr besteht, daß eine Begrenzungslinie oder eine andere Fahrbahnmarkierung überfahren wird.
  • 3. Ausgabe einer Warnmeldung an den Fahrer, wenn dieser eine angesichts der Geometrie der Straße sichere Geschwindigkeit überschreitet.
  • 4. Ausgabe einer Warnmeldung an den Fahrer, wenn die Gefahr besteht, daß dieser ein Stoppzeichen überfährt ohne anzuhalten.
  • 5. Ausgabe einer Warnmeldung an den Fahrer, wenn die Gefahr eines Überschlagens des Fahrzeugs besteht.
  • 6. Ausgabe einer Warnmeldung an den Fahrer, bevor ein anderes Fahrzeug von hinten auf das eigene Fahrzeug auffährt.
  • 7. Die an der Autobahn aufgestellten Verkehrszeichen werden auch im Fahrzeug angezeigt.
  • 8. Die Ausgabe einer Warnmeldung wird protokolliert.
With the initial start-up of the RtZF ™ system, the following functions are put into operation:
  • 1. Issuing a warning message to the driver when there is a risk of the vehicle coming off the road.
  • 2. issuing a warning message to the driver when there is a risk that a boundary line or another lane marking will be run over.
  • 3. Issue a warning message to the driver if he exceeds a safe speed given the geometry of the road.
  • 4. Issuing a warning message to the driver if there is a risk that he will pass a stop sign without stopping.
  • 5. Issue a warning message to the driver if there is a risk of vehicle overturning.
  • 6. Issue a warning message to the driver before another vehicle approaches the vehicle from behind.
  • 7. The traffic signs posted on the motorway are also displayed in the vehicle.
  • 8. The output of a warning message is logged.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Fig. 1 zeigt das aktuelle GPS-Satellitensystem mit den 24 Satelliten 2, die die Erde umkreisen. Jeder dieser Satelliten bewegt sich auf einer speziellen Umlaufbahn 4 um die Erde. Durch ein solches GPS-Satellitensystem kann die Position eines jeden Objekts mit unterschiedlicher Genauigkeit erkannt werden, wie weiter oben erläutert. Fig. 1 shows the current GPS satellite system with the 24 satellites 2 orbiting the earth. Each of these satellites moves around the earth on a special orbit 4 . Such a GPS satellite system can detect the position of each object with different accuracy, as explained above.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung der vier Satelliten 2 (bezeichnet mit SV1, SV2, SV3 und SV4) des in Fig. 1 dargestellten GPS-Satellitensystems, die Positionsdaten an Empfänger einer Basisstation 20 übertragen, beispielsweise an eine Antenne 22. Die Basisstation wiederum überträgt ein differentielles Korrektursignal über mit ihr verbundene Sender, beispielsweise eine zweite Antenne 16, an ein Fahrzeug 18. FIG. 2 shows an arrangement of the four satellites 2 (designated SV 1 , SV 2 , SV 3 and SV 4 ) of the GPS satellite system shown in FIG. 1 which transmit position data to receivers of a base station 20 , for example to an antenna 22 . The base station in turn transmits a differential correction signal to a vehicle 18 via transmitters, for example a second antenna 16 , connected to it.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung der vier Satelliten 2 (bezeichnet mit SV1, SV2, SV3 und SV4) des in Fig. 2 dargestellten GPS-Satellitensystems, die Positionsinformationen an die Empfänger der Basisstationen 20 und 21 übertragen, beispielsweise eine Antenne 22. Die Basisstation wiederum überträgt ein differentielles Korrektursignal über mit ihr verbundene Sender, beispielsweise eine zweite Antenne 16, an einen geozentrischen oder Low Earth Orbiting-Satelliten (LEO-Satelliten) 30, der wiederum die differentiellen Korrektursignale an das Fahrzeug 18 überträgt. In diesem Fall führt mindestens eine der Basisstationen 20, 21 eine mathematische Analyse aller Signale durch, die sie von einer bestimmten Anzahl von Basisstationen erhielt, die den betreffenden Bereich abdecken, und entwickelt für den gesamten Bereich ein mathematisches Modell der in den GPS-Signalen enthaltenen Fehler. Über das Festland der USA ist beispielsweise eine Gruppe von 30 Basisstationen verteilt, die von OmniStar betrieben werden. Unter Berücksichtigung der Daten von allen diesen Stationen können die Fehler in der GPS-Signalgebung für den gesamten Bereich abgeschätzt werden. Daraus ergibt sich im gesamten Bereich eine Genauigkeit der Positionsbestimmung von 6 bis 10 cm. Diese Korrekturen werden an geozentrische oder LEO-Satelliten 30 übertragen, von wo aus sie an die auf den Straßen befindlichen Kraftfahrzeuge weitergeleitet werden. Dieses System ist unter der Bezeichnung Wide Area Differential GPS oder WADGPS bekannt. Fig. 3 shows an arrangement of the four satellites 2 (denoted SV 1 , SV 2 , SV 3 and SV 4 ) of the GPS satellite system shown in Fig. 2 which transmit position information to the receivers of the base stations 20 and 21 , for example an antenna 22 . The base station in turn transmits a differential correction signal via its associated transmitter, such as a second antenna 16 , to a geocentric or low earth orbiting (LEO) satellite 30 , which in turn transmits the differential correction signals to the vehicle 18 . In this case, at least one of the base stations 20 , 21 performs a mathematical analysis of all the signals received from a certain number of base stations covering the area concerned, and develops for the entire area a mathematical model of those contained in the GPS signals Error. For example, a group of 30 base stations operated by OmniStar are distributed across the US mainland. Taking into account the data from all these stations, the errors in GPS signaling can be estimated for the whole area. This results in an accuracy of the position determination of 6 to 10 cm in the entire range. These corrections are transmitted to geocentric or LEO satellites 30 , from where they are relayed to motor vehicles on the roads. This system is known as Wide Area Differential GPS or WADGPS.

Fig. 4 ist ein logisches Diagramm des erfindungsgemäßen Systems 50, das die Kombination 40 des GPS- und DGPS-Verarbeitungssystems 42 mit einer Intertial-Referenzeinheit (IRU) oder einem Inertial-Navigationssystem 44 zeigt. Das GPS-System umfaßt eine Einheit zur Verarbeitung der von den Satelliten 2 des GPS-Satellitensystems eingegangenen Informationen, der Informationen von den Satelliten 30 des DGPS-Systems und der Daten von der Inertial-Referenzeinheit (IRU) 44. Die Inertial-Referenzeinheit 44 enthält Beschleunigungsmesser sowie Laser- oder MEMS-Gyroskope. Fig. 4 is a logic diagram of the system 50 according to the invention that the GPS and DGPS processing system 40 shows the combination 42 with an inertial reference unit (IRU) or an inertial navigation system 44. The GPS system comprises a unit for processing the information received from the satellites 2 of the GPS satellite system, the information from the satellites 30 of the DGPS system and the data from the inertial reference unit (IRU) 44 . The inertial reference unit 44 includes accelerometers as well as laser or MEMS gyroscopes.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten System handelt es sich um ein minimales RtZF™-System, mit dem Unfälle verhindert werden können, die auf ein Abkommen von der Straße, das Queren einer anderen Fahrspur oder falsches Verhalten an Kreuzungen zurückzuführen sind. Diese Unfälle bilden insgesamt mehr als 50 Prozent der tödlichen Unfälle in den USA. The system shown in Fig. 4 is a minimal RtZF ™ system that can prevent accidents due to road congestion, other lane crossing, or crossroads. These accidents account for more than 50 percent of fatal accidents in the US.

Die Landkarten-Datenbank 48 wirkt mit dem Navigationssystem 46 zusammen und gibt an den Fahrer eine Warnung aus, wenn die Gefahr besteht, daß er von der Straße abkommt, eine Begrenzungslinie quert, ein Stoppzeichen oder eine rote Ampel überfährt. Die Landkarten der Datenbank 48 haben eine Genauigkeit von 2 cm (1 Sigma), das heißt, sie enthalten Daten zu den Straßenrändern und Fahrbahngrenzen der betreffenden Straße, zur Lage der Stoppzeichen und Ampeln, zu anderen Verkehrsregeleinrichtungen sowie zu anderen Verkehrszeichen. Über einen weiteren, nicht abgebildeten Sensor wird das Fahrzeug darüber informiert, ob die Ampel, an die es sich annähert, auf Rot, Gelb oder Grün geschaltet ist. Das Navigationssystem 46 ist mit dem GPS- und DGPS- Verarbeitungssystem 42 verbunden. Durch dieses einfache System kann der Fahrer gewarnt werden, wenn durch ein mit dem Navigationssystem 46 verbundenes Warnsystem 45 eines der oben genannten Ereignisse erkannt wird. Das Fahrer-Warnsystem 45 kann einen Alarm, ein Lichtsignal, einen Summton oder ein anderes hörbares Geräusch ausgeben. Bevorzugterweise ist es jedoch als eine simulierte Schwelle ("schlafender Polizist") zur Vermeidung des Überfahrens der Begrenzungslinie und das drohende Abkommen von der Fahrbahn sowie eine Kombination aus optischem und akustischem Alarm für das Überfahren von Stoppzeichen und Ampeln ausgeführt. The map database 48 interacts with the navigation system 46 and issues a warning to the driver if there is a risk that he will leave the road, cross a boundary line, overrun a stop sign or a red traffic light. The maps of the database 48 have a precision of 2 cm (1 sigma), that is, they contain data on the roadsides and lane boundaries of the road in question, the location of the stop signs and traffic lights, other traffic control devices, and other traffic signs. Another sensor, not shown, informs the vehicle whether the traffic light to which it is approaching is switched to red, yellow or green. The navigation system 46 is connected to the GPS and DGPS processing system 42 . By this simple system, the driver can be warned when detected by a connected to the navigation system 46 warning system 45 of the above events. The driver alert system 45 may output an alarm, a light signal, a buzzer, or other audible sound. Preferably, however, it is implemented as a simulated threshold ("sleeping policeman") for avoiding the crossing of the boundary line and the impending agreement from the roadway and a combination of visual and audible alarms for driving over stop signs and traffic lights.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm des fortgeschritteneren erfindungsgemäßen Systems und Verfahrens zur Unfallverhütung. Abgebildet sind Systemsensoren, Transceiver, Computer, Anzeigen, Ein- und Ausgabegeräte sowie andere wichtige Elemente. Fig. 5 is a block diagram of the advanced system and method of accident prevention of the present invention. Pictured are system sensors, transceivers, computers, displays, input and output devices, and other important elements.

Wie in Fig. 5 dargestellt, wird das Unfallverhütungssystem durch eine Vielzahl von Mikroprozessoren und elektronischen Schaltkreisen 100 umgesetzt, die die verschiedenen Untersysteme miteinander verbinden und zwischen ihnen Signale übertragen. Der GPS-Empfänger 52 dient zum Empfang von GPS-Funksignalen, wie in Fig. 1 dargestellt. Der DGPS-Empfänger 54 empfängt die differentiellen Korrektursignale von einer oder mehreren Basisstationen entweder direkt oder über einen geozentrisch stationären bzw. LEO-Satelliten. Das zur Kommunikation zwischen den Fahrzeugen dienende Untersystem 56 überträgt und empfängt Informationen zwischen den in der Nähe befindlichen Fahrzeugen. Diese Kommunikation erfolgt im allgemeinen über Breitband- oder Ultra-Breitbandsysteme oder über Funkkanäle mit bestimmten Frequenzen. Die Realisierung dieser Kommunikation kann durch unterschiedliche Verfahren erfolgen, beispielsweise Frequenzvielfachzugriff (FDMA), Zeitvielfachzugriff (TDMA) oder Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA), so daß eine gleichzeitige Kommunikation zwischen einer Vielzahl von Fahrzeugen möglich wird. Selbstverständlich sind auch andere Formen der Kommunikation zwischen den Fahrzeugen denkbar, beispielsweise über das Internet. Diese Kommunikation umfaßt solche Informationen wie die genaue Position eines Fahrzeugs, die zuletzt von den GPS-Satelliten, zu denen Sichtverbindung besteht, empfangenen Signale, weitere Informationen zum Straßenzustand, Notsignale, Gefahrenwarnungen, die Fahrzeuggeschwindigkeit und der vorgeschlagene Fahrweg sowie viele andere Informationen, die zur Verbesserung der Sicherheit des Fahrzeug-Straße-Systems nützlich sein könnten. As shown in Figure 5, the accident prevention system is implemented by a plurality of microprocessors and electronic circuits 100 which interconnect and transmit signals between the various subsystems. The GPS receiver 52 is for receiving GPS radio signals as shown in FIG . The DGPS receiver 54 receives the differential correction signals from one or more base stations either directly or via a geocentrically stationary or LEO satellite. The inter-car communication subsystem 56 transmits and receives information between the nearby vehicles. This communication is generally via broadband or ultra-wideband systems or over radio channels with certain frequencies. The realization of this communication can be done by different methods, such as Frequency Division Multiple Access (FDMA), Time Division Multiple Access (TDMA) or Code Division Multiple Access (CDMA), so that simultaneous communication between a plurality of vehicles becomes possible. Of course, other forms of communication between the vehicles are conceivable, for example via the Internet. This communication includes such information as the exact position of a vehicle, the signals last received from the GPS satellites to which line of sight connection, further road condition information, distress signals, hazard warnings, vehicle speed and the proposed route, as well as many other information related to Improving the safety of the vehicle road system could be useful.

Die Kameras 60 werden im allgemeinen zum Abfragen der Umgebung in der Nähe des Hauptfahrzeugs für solche Funktionen verwendet wie die Kontrolle toter Winkel, Sicherheitswarnungen, antizipatorisches Erkennen von Aufprallsituationen, Ermittlung der Sichtverhältnisse, Fahrbahnverfolgung und das Ermitteln weiterer optischer Informationen, die die Sicherheit des Fahrzeug- Straße-Systems verbessern. Im allgemeinen reagieren die Kameras empfindlich auf Infrarot- und sichtbares Licht. Manchmal kommen jedoch auch passive Infrarotkameras zum Einsatz, beispielsweise zum Erkennen von auf der Fahrbahn in Fahrtrichtung befindlichen Personen oder Tieren. Häufig sind die Anlagen für das Infrarot- bzw. sichtbare Licht am Hauptfahrzeug angebracht. The cameras 60 are generally used to interrogate the environment near the host vehicle for such functions as blind spot control, safety alerts, anticipatory detection of impact situations, determination of visibility, lane tracking, and determination of other visual information that enhances the safety of the vehicle. Improve road system. In general, the cameras are sensitive to infrared and visible light. Sometimes, however, passive infrared cameras are also used, for example for detecting persons or animals on the road in the direction of travel. Frequently, the infrared or visible light systems are mounted on the main vehicle.

Der Radar 62 wird primär zum Abfragen der weiter vom Fahrzeug entfernten Umgebung genutzt, die sich außerhalb der Sichtweite der Kameras befindet. Er gibt die erste Warnung vor potentiellen Hindernissen, die sich in Fahrtrichtung auf der Fahrbahn befinden, aus. Darüber hinaus wird der Radar 62 bei schlechter Sicht genutzt, um vor Hindernissen zu warnen, die wegen Regen, Nebel, Schnee usw. nicht zu erkennen sind. Genutzt werden können darüber hinaus Systeme auf der Basis gepulster, kontinuierlicher Wellen sowie Micropower-Impulsradarsysteme. Zum Erkennen der relativen Geschwindigkeit zwischen einem erkannten Objekt und dem Hauptfahrzeug kann außerdem ein Doppler-Radar verwendet werden. The radar 62 is primarily used to interrogate the environment further away from the vehicle, which is out of sight of the cameras. He issues the first warning of potential obstacles in the direction of travel on the road. In addition, the Radar 62 is used in poor visibility to warn of obstacles that are not visible because of rain, fog, snow, etc. In addition, systems based on pulsed, continuous waves and micropower pulse radar systems can be used. In addition, a Doppler radar may be used to detect the relative velocity between a detected object and the host vehicle.

Der Laser-Radar 64 wird primär zum Ausleuchten potentiell gefährlicher Objekte im Fahrtweg des Fahrzeugs verwendet. Da das Fahrzeug auf exakt kartographierten Straßen verkehrt, kann die exakte Lage der von den Radar- und Kamerasystemen erkannten Objekte durch Streubreitenbegrenzung und Abtast-Laserradarsysteme, wie oben beschrieben, oder durch Phasentechnologien ermittelt werden. Das Fahrerwarnsystem 66 warnt durch optische und akustische Meldungen den Fahrer und andere Personen vor möglichen Gefahren. Neben der Aktivierung eines Warnsystems im Inneren des Fahrzeugs können mit diesem System auch optische und akustische Systeme aktiviert werden, die Personen, Tiere und andere Fahrzeuge vor einer bevorstehenden Gefahrensituation warnen. In solchen Fällen kann das Warnsystem die Scheinwerfer und Heckleuchten, die Hupe und/oder ein zwischen den Fahrzeugen bestehendes bzw. über die vorhandene Infrastruktur betriebenes oder auf dem Internet basierendes Kommunikationssystem aufrufen, um andere Fahrzeuge, eine Verkehrskontrollstation oder eine andere Basisstation zu informieren. Dieses System ist insbesondere in den frühen Phasen der Implementierung des RtZF-Systems wichtig. Wenn später einmal immer mehr Fahrzeuge mit dem System ausgestattet sind, treten seltener Probleme auf, so daß dann auch seltener ein Anlaß zum Ausgeben von Warnungen besteht. The laser radar 64 is primarily used to illuminate potentially dangerous objects in the vehicle's travel path. Since the vehicle is traveling on precisely mapped roads, the exact location of the objects detected by the radar and camera systems can be determined by spread width limitation and scanning laser radar systems, as described above, or by phase technologies. The driver warning system 66 warns the driver and other persons of potential dangers by means of visual and acoustic messages. In addition to activating a warning system inside the vehicle, this system can also activate visual and audible systems that warn people, animals and other vehicles of an imminently hazardous situation. In such cases, the warning system may call the headlights and taillights, the horn and / or an inter-vehicle or Internet-based communication system to inform other vehicles, a traffic control station or other base station. This system is particularly important in the early stages of implementation of the RtZF system. Later, when more and more vehicles are equipped with the system, problems occur less frequently, so that there is less cause for issuing alerts.

Das Karten-Datenbanksystem 68, das auf einem externen Speichermodul installiert sein kann, enthält alle kartographischen Informationen (beispielsweise zu den Straßenrändern) mit einer Genauigkeit von 2 cm, außerdem die Lage von Stoppzeichen, Ampeln, Leitmarkierungen usw., wie oben bereits ausführlich beschrieben wurde. Die grundlegenden Kartendaten können in einem magnetischen oder optischen Nur-Lesen-Speicher mit einem daran angeschlossenen Lesen-Schreiben- Speicher abgelegt sein, in dem die Kartenaktualisierungen erfaßt werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Karteninformationen auf einem wiederbeschreibbaren Medium zu speichern, das durch Informationen aus dem Infrastruktur-Kommunikationssystem 58 aktualisiert werden kann. Diese Aktualisierung kann während des Betriebs des Fahrzeugs oder zu einem Zeitpunkt erfolgen, in dem das Fahrzeug am Straßenrand oder in einer Garage abgestellt ist. The map database system 68 , which may be installed on an external memory module, contains all cartographic information (eg, the road edges) with an accuracy of 2 cm, as well as the location of stop signs, traffic lights, guidance marks, etc., as previously described in detail , The basic map data may be stored in a read-only magnetic or optical memory having a read-write memory connected thereto in which the map updates are detected. Alternatively, it is also possible to store the map information on a rewritable medium that can be updated by information from the infrastructure communication system 58 . This update may be made during the operation of the vehicle or at a time when the vehicle is parked at the side of the road or in a garage.

Drei Servoeinrichtungen dienen zur Steuerung des Fahrzeug in späteren Phasen der Implementierung des RtZF™-Systems. Dazu gehören der Bremskraftverstärker 70, der Lenkungsverstärker 72 und der Gaszugverstärker 74. Zur Steuerung des Fahrzeugs können deterministische Algorithmen oder Algorithmen, die auf Fuzzy-Logik-Systemen, neuronalen Netzen oder (bevorzugterweise) neuronalen Fuzzy-Systemen basieren, verwendet werden. Three servos are used to control the vehicle in later stages of the implementation of the RtZF ™ system. These include the brake booster 70 , the steering amplifier 72 and the accelerator 74 . For controlling the vehicle, deterministic algorithms or algorithms based on fuzzy logic systems, neural networks or (preferably) neural fuzzy systems may be used.

Als Kontrollorgan für das Inertialsystem kann beispielsweise ein Geschwindigkeitssensor 76 verwendet werden, der auf einem am Rad angebrachten Sensor basiert. Auch andere Systeme werden bevorzugterweise zu diesem Zweck genutzt, beispielsweise das GPS-/DGPS-System und genaue Positionserkennungssysteme. For example, as a control system for the inertial system, a speed sensor 76 based on a wheel-mounted sensor can be used. Other systems are also preferably used for this purpose, such as the GPS / DGPS system and accurate position detection systems.

Die inertielle Navigationseinheit, manchmal auch als inertielle Referenzeinheit oder IRU bezeichnet, umfaßt einen oder mehrere Beschleunigungsmesser 78 sowie einen oder mehrere Gyroskopvorrichtungen 80. In der Regel werden drei Beschleunigungsmesser zur Ermittlung der Beschleunigung in der Breite, in der Länge und in vertikaler Richtung benötigt. Drei Gyroskope sind erforderlich, um den Neigungs-, Roll- und Kippwinkel zu ermitteln. The inertial navigation unit, sometimes referred to as an inertial reference unit or IRU, includes one or more accelerometers 78 and one or more gyroscope devices 80 . Typically, three accelerometers are needed to determine the acceleration in width, length, and vertical direction. Three gyroscopes are required to determine the pitch, roll and tilt angles.

Das digitale Subsystem 82 umfaßt einen geeigneten Anzeigetreiber und ein Überkopf- oder anderes Anzeigesystem, das die Systeminformationen an den Fahrer weiterleitet. Diese Information sind entweder nicht-kritischer Natur (beispielsweise die Darstellung der Position eines Fahrzeugs auf einer Landkarte) und werden vom Fahrer zur Anzeige ausgewählt, und/oder sie umfassen Warn- und andere Notfallmeldungen, die von den Untersystemen des Fahrzeugs oder von anderen Fahrzeugen bzw. Einrichtungen der Infrastruktur weitergegeben werden. Als Beispiel für den letzteren Meldungstyp sei die Unterspülung einer Straße in Fahrtrichtung genannt. The digital subsystem 82 includes a suitable display driver and an overhead or other display system that forwards the system information to the driver. This information is either non-critical in nature (for example, depicting the position of a vehicle on a map) and is selected for display by the driver, and / or includes warning and other emergency messages received from the subsystems of the vehicle or other vehicles Facilities of the infrastructure are passed on. As an example of the latter type of message is called the Unterspülung a street in the direction of travel.

Im allgemeinen basiert die Anzeige auf der Verwendung von Symbolen, die die Position des Hauptfahrzeugs im Verhältnis zu Hindernissen oder zu anderen Fahrzeugen anzeigen. Manchmal kann anstelle des Bildes eine andere Anzeige eingeblendet angezeigt werden. Das ist insbesondere der Fall, wenn das Objekt nicht identifiziert werden kann. In general, the display is based on the use of symbols representing the position of the Main vehicle relative to obstacles or to other vehicles. Sometimes you can instead of the image, another ad may be displayed. This is especially the case if the object can not be identified.

Eine allgemeine Speichereinheit 84, die einen Nur-Lesen-Speicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder eine Kombination beider Systeme umfassen kann, ist dargestellt. Dieses Speichermodul, das entweder konzentriert an einem Ort oder verteilt über das gesamte System angebracht sein kann, liefert die Informationsspeicherressourcen für das System. A general storage unit 84 , which may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), or a combination of both, is shown. This storage module, which may be either concentrated in one location or distributed throughout the system, provides the information storage resources for the system.

In fortgeschrittenen RtZF™-Systemen mit präzisen Positionierungsvorrichtungen liefert das Untersystem 86 die Kapazitäten zum Austauschen von Informationen mit den Positionierungseinrichtungen der Infrastruktur, die auf der Micropower-Impulsradartechnologie, der RFIR- Technologie oder äquivalenten Systemen basieren können. In advanced RtZF ™ systems with precise positioning devices, subsystem 86 provides the capacity to exchange information with infrastructure positioning devices based on micropower pulse radar technology, RFIR technology, or equivalent systems.

Bei einigen Standorten, an denen aufgrund ungünstiger Witterung eine Verschlechterung der Straßenverhältnisse droht, können mit der Infrastruktur verbundene Sensoren in die Straße integriert oder am Straßenrand angebracht werden. Das Untersystem 88 ist für den Informationsaustausch mit solchen straßenbasierten Systemen konzipiert. Ein Beispiel für ein solches Untersystem ist ein RFID- Anschluß mit einem Temperatursensor. Diese Vorrichtung kann batteriebetrieben sein oder bezieht (und das ist die bevorzugte Variante) ihre Energie aus der am Fahrzeug angebrachten Abfragevorrichtung bzw. der am Hauptfahrzeug installierten Quelle, wenn das Fahrzeug an der Vorrichtung vorbeifährt. Auf diese Weise kann das Fahrzeug die Temperatur der Straßenoberfläche messen und vorab eine Warnmeldung entgegennehmen, wenn sich die Temperatur Bereichen annähert, in denen beispielsweise ein Vereisen der Straße möglich ist. Darüber hinaus kann ein am Fahrzeug angebrachter Infrarotsensor verwendet werden, um die Temperatur der Fahrbahn und das Vorhandensein von Eis oder Schnee festzustellen. In some locations where there is a risk of deteriorating road conditions due to inclement weather, sensors connected to the infrastructure can be integrated into the road or attached to the roadside. Subsystem 88 is designed to exchange information with such road-based systems. An example of such a subsystem is an RFID connection with a temperature sensor. This device may be battery operated or may (and this is the preferred variant) draw its energy from the vehicle mounted interrogator or source installed on the host vehicle as the vehicle passes the device. In this way, the vehicle can measure the temperature of the road surface and receive a warning in advance as the temperature approaches areas in which, for example, icing of the road is possible. In addition, a vehicle-mounted infrared sensor can be used to determine the temperature of the road and the presence of ice or snow.

Zur vollständigen Vermeidung von Unfällen mit Automobilen muß am Fahrzeug ein Diagnosesystem angebracht werden, das bei möglichen Ausfällen von Systemkomponenten eine Warnmeldung ausgibt. Ein solches System wird beispielsweise im US-Patent Nr. 5.809.437 beschrieben. To completely avoid accidents with automobiles must be on the vehicle Diagnostic system be mounted, which is a warning message in case of possible failures of system components outputs. Such a system is described, for example, in U.S. Patent No. 5,809,437.

Bei einigen Implementierungen des RtZF™-Systems sind die Ampelanlagen mit Sendern versehen, die bei "Rot" ein Signal emittieren. Dieses Signal kann dann von jedem Fahrzeug empfangen werden, das sich der Ampel annähert. Voraussetzung: Das Fahrzeug ist mit dem richtigen Sensor ausgestattet, wie als Nummer 92 dargestellt. Alternativ hierzu ist es auch möglich, eine Kamera auf die Ampeln auszurichten, denn diese sind in der kartographischen Datenbank erfaßt, so daß das System zum gegebenen Zeitpunkt aktiviert wird und die Farbe der Ampelanzeige feststellen kann. In some implementations of the RtZF ™ system, the traffic light systems are provided with transmitters that emit a signal when "red". This signal can then be received by any vehicle approaching the traffic light. Prerequisite: The vehicle is equipped with the correct sensor as shown as number 92 . Alternatively, it is also possible to align a camera on the traffic lights, because these are detected in the cartographic database, so that the system is activated at the given time and can determine the color of the traffic light display.

Die Verwendung von Atomuhren in Automobilen ist wahrscheinlich zu teuer. Aber auch die Genauigkeit anderer Uhrensysteme konnte in letzter Zeit deutlich verbessert werden, so daß es nun möglich ist, dieses System um eine ausreichend genaue Uhr als Untersystem 94 zu ergänzen. Da die Uhr von jedem GPS-Sender gestellt werden kann, ist der Grad ihrer Ungenauigkeit exakt zu messen, so daß auch dann die genaue Feststellung der Uhrzeit möglich ist, wenn die Uhr selbst nicht genau läuft. In dem Maße, wie das Fahrzeug über eine genaue Funktion zur Zeitmessung verfügt, kann die Anzahl der Satelliten, zu denen Sichtverbindung bestehen muß, von vier auf drei reduziert werden. The use of atomic clocks in automobiles is probably too expensive. But also the accuracy of other clock systems has recently been significantly improved, so that it is now possible to supplement this system by a sufficiently accurate clock as subsystem 94 . Since the clock can be provided by any GPS transmitter, the degree of inaccuracy is accurately measured, so that even the exact time of the clock is possible even if the clock itself is not running exactly. As the vehicle has an accurate timekeeping function, the number of satellites requiring visual contact can be reduced from four to three.

Die Stromversorgung des Systems erfolgt über das Untersystem 96. Verschiedene Kontrolleinheiten sind ebenfalls zulässig, wie im Untersystem 98 illustriert. Power is supplied to the system via subsystem 96 . Various control units are also allowed, as illustrated in subsystem 98 .

Der Steuerprozessor bzw. die Zentraleinheit und das Leiterplatten-Untersystem 100, mit dem alle Komponenten 52-98 verbunden sind, führt solche Funktionen aus wie die GPS-Bereichsermittlung, DGPS-Korrekturen, Bildanalysen, Radaranalysen, Laserradar-Abtastkontrolle, die Analyse der empfangenen Informationen, das Generieren von Warnmeldungen, die Kommunikation der kartographischen Daten, die Fahrzeugsteuerung, die Kalibrierung und Kontrolle des Inertial- Navigationssystems, die Anzeigenkontrolle, die genaue Positionsberechnung, Straßenzustandsprognosen und alle anderen Funktionen, die notwendig sind, um ein einwandfreies Funktionieren des Fahrzeugs entsprechend dem Gestaltungsentwurf zu gewährleisten. The control processor (s ) 100 and circuit board subsystem 100 , to which all components 52-98 are connected, perform such functions as GPS ranging, DGPS corrections, image analysis, radar analysis, laser radar scan control, analysis of received information , generation of alerts, communication of the cartographic data, vehicle control, calibration and control of the inertial navigation system, display control, accurate position calculation, road condition forecasts and all other functions necessary to ensure the proper functioning of the vehicle according to the design to ensure.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm des Außenüberwachungssystems des Hauptfahrzeugs. Die Kameras 60 sind primär für die Beobachtung der unmittelbaren Fahrzeugumgebung vorgesehen. Sie werden zum Erkennen von Objekten verwendet, von denen die meiste Gefahr für das Fahrzeug ausgeht, das heißt, die sich am nächsten zum Fahrzeug befinden. Zu diesen Objekten gehören im toten Winkel befindliche Fahrzeuge und andere Objekte, Objekte und Fahrzeuge, die sich aus beliebiger Richtung annähern und bei denen die Gefahr besteht, daß sie auf das Hauptfahrzeug aufprallen, sowie Objekte vor oder hinter dem Hauptfahrzeug, bei denen die Gefahr besteht, daß das Hauptfahrzeug auf sie aufprallt. Diese Funktionen werden in der Regel als Funktionen zur Überwachung des toten Winkels oder antizipatorische Aufprallsensoren bezeichnet. Fig. 6 is a block diagram of the outside monitoring system of the main vehicle. The cameras 60 are primarily intended for the observation of the immediate vehicle environment. They are used to detect objects that pose the most danger to the vehicle, that is, those closest to the vehicle. These objects include blindfolded vehicles and other objects, objects and vehicles that approach from any direction and are at risk of impacting the host vehicle, as well as objects in front of or behind the main vehicle at risk that the main vehicle impacts on them. These functions are commonly referred to as blind spot monitoring functions or anticipatory impact sensors.

Wie oben bereits erörtert wurde, können die Kameras 60 natürlich auftretende sichtbare oder infrarote Strahlungen nutzen oder durch Quellen sichtbaren oder infraroten Lichts, die am Hauptfahrzeug angebracht sind, ergänzt werden. Die Kameras 60 arbeiten bevorzugterweise in einem hohen dynamischen Bereich von über 60 db, bevorzugterweise über 100 db. Beispiele für solche kommerziell vertriebenen Kameras sind jene von der Photobit Corporation in Kalifornien und der IMS Chips Company in Stuttgart hergestellten. As discussed above, the cameras 60 may utilize naturally occurring visible or infrared radiation or may be supplemented by sources of visible or infrared light applied to the host vehicle. The cameras 60 preferably operate in a high dynamic range of over 60 db, more preferably over 100 db. Examples of such commercially sold cameras are those manufactured by Photobit Corporation of California and IMS Chips Company of Stuttgart.

Diese Kameras basieren auf der CMOS-Technologie. Sie zeichnen sich durch die wichtige Eigenschaft aus, daß die Bildpunkte unabhängig adressiert werden können. Folglich kann der Steuerprozessor entscheiden, welche Bildpunkte zu einer bestimmten Zeit gelesen werden sollen. Damit kann sich das System auf bestimmte Objekte konzentrieren und die verfügbare Bandbreite optimal nutzen. These cameras are based on CMOS technology. They are characterized by the important Property that the pixels can be addressed independently. Consequently, the Control processor decide which pixels to read at a certain time. In order to the system can focus on specific objects and optimizes the available bandwidth use.

Die Videoprozessor-Schaltkreise 61 können in der Nähe von und in Verbindung mit den Kameras 60 genutzt werden, so daß die Anzahl der an den Steuerprozessor übertragenen Informationen minimiert werden kann. Die Videoprozessor-Schaltkreise 61 können darüber hinaus die Funktion einer Merkmalsdatenextrahierung vornehmen, so daß nicht alle Werte aller Bildpunkte zur Identifikation an das neuronale Netz übertragen werden müssen. Die Merkmalsdatenextrahierung umfaßt solche Aufgaben wie die Bestimmung der Kanten eines Objekts im Beobachtungsbereich sowie insbesondere das Vergleichen und Subtrahieren eines Bereichs von einem anderen, um auf diese Weise unwichtige Hintergrundbilder auszuschließen und eine Konzentration auf jene Objekte zu ermöglichen, die von den Infrarotstrahlen beleuchtet wurden, beispielsweise vom Hauptfahrzeug aus. Durch diese und andere Technologien läßt sich die Menge der an das neuronale Netz zu übertragenden Informationen wesentlich vermindern. The video processor circuits 61 may be used in the vicinity of and in conjunction with the cameras 60 , so that the number of information transmitted to the control processor can be minimized. The video processor circuits 61 may also perform the function of feature data extraction so that not all values of all pixels need to be transmitted to the neural network for identification. The feature data extraction includes such tasks as determining the edges of an object in the viewing area, and more particularly comparing and subtracting one area from another so as to exclude unimportant background images and allow concentration on those objects illuminated by the infrared rays, for example from the main vehicle. These and other technologies can significantly reduce the amount of information to be transmitted to the neural network.

Das neuronale Netz 63 empfängt die Merkmalsdaten, welche von der Videoprozessor- Extraktionseinheit 61 aus den Kamerabildern extrahiert wurden und verwendet diese Daten zur Identifikation des Objekts im Bild. Das neuronale Netz 63 wurde vor seinem Einsatz an einer Bildbibliothek trainiert, die eine Million Bilder umfassen kann. Glücklicherweise sind die von den Fahrzeugen aus zu sehenden Bilder unabhängig vom Fahrzeugtyp im wesentlichen gleich, so daß das neuronale Netz 63 im allgemeinen nicht für jeden Typ eines Hauptfahrzeugs trainiert werden muß. The neural network 63 receives the feature data extracted from the camera images by the video processor extraction unit 61 and uses this data to identify the object in the image. The neural network 63 was trained before its use on an image library, which may include one million images. Fortunately, the images seen by the vehicles are substantially the same regardless of the type of vehicle, so that the neural network 63 does not generally need to be trained for each type of main vehicle.

Obwohl das neuronale Netz 63 oben ausführlich beschrieben wurde und weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird, können auch andere Technologien der Mustererkennung zum Einsatz kommen. Eine solche Technologie basiert auf der Ausnutzung der Fourier-Transformation des Bildes. Dabei werden entweder optische Korrelationstechniken oder ein an den Fourier-Transformationen der Bilder trainiertes neuronales Netz und nicht die Bilder selbst genutzt. In einem Fall wird die optische Korrelation auf rein optischer Grundlage erreicht, wobei die Fourier-Transformation des Bildes durch Brechungstechnologien vorgenommen wird. Das dabei entstehende Bild wird auf eine Anzeige projiziert, beispielsweise eine Granat-Kristallanzeige, während auf dieser Anzeige gleichzeitig eine Bibliothek der Fourier-Transformationen ausgegeben wird. Durch einen Vergleich der Gesamt- Lichtmenge, die die Anzeige passiert, kann sehr schnell eine optische Korrelation ermittelt werden. Although the neural network 63 has been described in detail above and will be described in more detail below, other pattern recognition technologies may be used. One such technology is based on exploiting the Fourier transform of the image. Either optical correlation techniques or a neural network trained on the Fourier transforms of the images are used instead of the images themselves. In one case, the optical correlation is achieved on a purely optical basis, with the Fourier transform of the image being made by refraction technologies. The resulting image is projected onto a display, such as a garnet crystal display, while simultaneously displaying a library of Fourier transforms. By comparing the total amount of light that passes through the display, an optical correlation can be determined very quickly.

Das Laserradarsystem 64 wird in der Regel zusammen mit einer Abtasteinheit 65 verwendet. Die Abtasteinheit 65 besteht typischerweise aus zwei oszillierenden Spiegeln, durch die der Laserstrahl zum Abtasten des zweidimensionalen Winkelfeldes gebracht wird. Alternativ hierzu kann die Abtastvorrichtung als Festkörpereinheit ausgeführt sein, die mit einem Kristall arbeitet, der über einen hohen Brechungsindex verfügt und der von einem Ultraschallvibrator angetrieben wird, wie oben erläutert, bzw. von drehenden Spiegeln. Durch den Ultraschallvibrator werden im Kristall elastische Wellen aufgebaut, die den Laser brechen und seine Richtung verändern. The laser radar system 64 is typically used in conjunction with a scanning unit 65 . The scanning unit 65 typically consists of two oscillating mirrors through which the laser beam is scanned for scanning the two-dimensional angular field. Alternatively, the scanning device can be embodied as a solid-state unit which operates with a crystal which has a high refractive index and which is driven by an ultrasonic vibrator, as explained above, or rotating mirrors. The ultrasonic vibrator creates elastic waves in the crystal that break the laser and change its direction.

Der Laserstrahl kann moduliert werden, so daß der Abstand zu dem Objekt, welches das Licht reflektiert, bestimmt werden kann. Das Laserlicht trifft auf ein Objekt auf und wird zum selben Abtastsystem zurück reflektiert, wo es durch eine PIN-Photodiode oder durch einen anderen High- Speed-Photodetektor geleitet wird. Da die Richtung des Laserlichts bekannt ist, ist auch die Winkelausrichtung des reflektierten Objekts bekannt, und da das Laserlicht moduliert wird, kann der Abstand zum reflektierten Punkt festgestellt werden. Durch eine Variierung der Modulationsfrequenz des Laserlichts kann der Abstand mit hoher Präzision ermittelt werden. The laser beam can be modulated so that the distance to the object, which is the light reflected, can be determined. The laser light hits an object and becomes the same Scanning system reflected back where it passes through a PIN photodiode or through another Speed photodetector is passed. Since the direction of the laser light is known, is also the Angular orientation of the reflected object known, and since the laser light is modulated, the distance to the reflected point. By varying the modulation frequency of the Laser light, the distance can be determined with high precision.

Alternativ hierzu besteht die Möglichkeit, die Flugzeit eines kurzen Laserlicht-Bursts zu ermitteln und damit den Abstand des Objekts, das das Licht reflektierte, direkt zu bestimmen. Durch jede der Technologien kann eine dreidimensionale Karte von der Oberfläche des reflektierten Objekts angefertigt werden. Objekte, die sich innerhalb eines bestimmten Abstands zum Hauptfahrzeug befinden, können leicht herausgefiltert werden. Dies kann auf elektronischem Wege durch die sogenannte Streubreitenbegrenzung oder mathematisch auf der Grundlage der Abmessungen des Bereichs erfolgen. Durch diese Technologie ist es problemlos möglich, auf der Grundlage des Abstands vom Hauptfahrzeug das Bild eines bestimmten Einzelobjekts von anderen Objekten zu trennen. Alternatively, there is the possibility of the flight time of a short laser light burst determine and thus directly determine the distance of the object that reflected the light. By Each of the technologies can be a three-dimensional map of the surface of the reflected object be made. Objects that are within a certain distance to the main vehicle can be easily filtered out. This can be done electronically through the so-called spread width limitation or mathematically based on the dimensions of the Area. Through this technology, it is easily possible on the basis of Distance from the main vehicle to the image of a particular single object of other objects separate.

Da das Fahrzeug seine eigene Position genau kennt und insbesondere registriert, auf welcher Fahrspur es fährt, kann auch die Lage eines reflektiven Objekts festgestellt und insbesondere ermittelt werden, ob sich dieses reflektive Objekt in derselben Spur wie das Hauptfahrzeug befindet. Die Bestimmung dieses Sachverhalts ist möglich, da das Hauptfahrzeug auf eine Straßenkarte zugreifen kann und das reflektive Objekt praktisch an jeder Stelle dieser Karte zu plazieren ist, um beispielsweise seine Position auf der Straße festzustellen. Since the vehicle knows its own position exactly and in particular registers on which Lane it drives, also the location of a reflective object can be determined and determined in particular whether this reflective object is in the same lane as the main vehicle. The Determination of this issue is possible because the main vehicle access a road map and the reflective object can be placed virtually anywhere on this map For example, to determine his position on the road.

Das Laserradarsystem operiert generell in der Nähe des infraroten Bereichs des elektromagnetischen Spektrums. Die Intensität des Laserstrahls ist relativ hoch, verglichen mit der Strahlung in der Umgebung. Das bedeutet: Selbst bei ungünstigen Sichtverhältnissen, wie sie bei Nebel, Schnee oder starkem Regen herrschen, gestatten die Penetrationskraft des Laserstrahls und seine Reflexion im Vergleich zum menschlichen Auge Beobachtungen über eine größere Entfernung. Gemäß dem Entwurf des RtZF™-Systems ist es zu empfehlen, daß die Geschwindigkeit des Hauptfahrzeugs so beschränkt wird, daß das Fahrzeug nach einem Bremsweg zum Stehen kommt, der maximal der Hälfte der Sichtweite entspricht. Dadurch wird es möglich, daß das Lasersystem gefährliche Objekte, die sich außerhalb der menschlichen Sichtweite befinden, beobachten und erkennen kann und folglich ein adäquates Maß an Sicherheit zu gewährleisten ist. The laser radar system generally operates near the infrared region of the electromagnetic spectrum. The intensity of the laser beam is relatively high compared to the radiation in the neighborhood. This means: Even in unfavorable visibility, as in fog, snow or heavy rain, allow the penetration force of the laser beam and its reflection in the Comparison to the human eye observations over a greater distance. According to the Design of the RtZF ™ system, it is recommended that the speed of the main vehicle so is limited, that the vehicle comes to a stop after braking, the maximum of half the visibility corresponds. This makes it possible that the laser system dangerous objects that are can be located outside the human sight, observe and recognize and consequently one adequate level of security is ensured.

Das Radarsystem 62 dient in erster Linie als Ergänzung des Laserradarsystems. Es erweist sich insbesondere bei schlechten Sichtverhältnissen und einer beschränkten Penetrationskraft des Laserradars als nützlich. Das Radarsystem kann auch zum Anlegen einer groben kartographischen Übersicht über die in der Umgebung des Fahrzeugs befindlichen Objekte verwendet werden. Radarsysteme in Kraftfahrzeugen werden zumeist zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung eingesetzt, wobei der Radar den Abstand sowie (in einigen Fällen) die Geschwindigkeit des unmittelbar vorausfahrenden Fahrzeugs bestimmt. Die Steuerung des Radarsystems 62 erfolgt über den Steuerprozessor 100. The radar system 62 serves primarily as a supplement to the laser radar system. It proves to be particularly useful in poor visibility conditions and a limited penetration force of the laser radar. The radar system may also be used to provide a rough cartographic overview of the objects in the vicinity of the vehicle. Radar systems in automobiles are mostly used for adaptive cruise control, with the radar determining the distance and (in some cases) the speed of the immediately preceding vehicle. The control of the radar system 62 via the control processor 100th

Das Anzeigesystem 82 wurde bereits erörtert. Es kann entweder als Überkopfanzeige oder in einer anderen geeigneten Form ausgeführt sein. The display system 82 has already been discussed. It can be either overhead or in any other suitable form.

Der Steuerprozessor 100 kann an einem speziellen Fahrzeugbus oder einer allgemeinen Buskonstruktion 110 angebracht sein, so daß der Informationsaustausch zwischen dem Steuerprozessor und anderen Fahrzeugsystemen gewährleistet ist. The control processor 100 may be mounted on a particular vehicle bus or bus structure 110 so as to ensure information exchange between the control processor and other vehicle systems.

Fig. 7 zeigt die Implementierung der Erfindung, bei der ein Fahrzeug 18 auf einer Straße in einem festgelegten Korridor in der Fahrtrichtung X fährt. Jeder Korridor ist durch Linien 14 begrenzt. Wenn das Fahrzeug in einem Korridor fährt und in Richtung Y ausbricht, so daß es sich entlang einer Linie 22 bewegt (beispielsweise, weil der Fahrer eingeschlafen ist), aktiviert das an Bord des Fahrzeugs befindliche System gemäß der Erfindung eine Warnung. Um es genauer auszudrücken: Das System erkennt fortlaufend die Position des Fahrzeugs, beispielsweise durch das GPS-, DGPS- und PPS-System. Außerdem ist im System der Verlauf der Linien 14, die den Korridor definieren, gespeichert. Wenn ein Prozessor erkennt, daß das Fahrzeug eine der Linien 14 quert, kann das System (je nach Konfiguration) einen Alarm ausgeben, um den Fahrer vor der Abweichung zu warnen oder gegebenenfalls sogar die Lenkung des Fahrzeugs korrigieren, um dasselbe wieder in den durch die Linien 14 definierten Korridor zurückzubringen. Fig. 7 shows the implementation of the invention in which a vehicle 18 travels on a road in a fixed corridor in the travel direction X. Each corridor is bounded by lines 14 . When the vehicle travels in a corridor and breaks off in the direction Y so that it moves along a line 22 (for example, because the driver has fallen asleep), the on-board system according to the invention activates a warning. To be more precise, the system continuously detects the position of the vehicle, for example through the GPS, DGPS and PPS systems. In addition, the course of the lines 14 defining the corridor is stored in the system. When a processor detects that the vehicle is traversing one of the lines 14 , the system may (depending on the configuration) issue an alarm to warn the driver of the drift or, if necessary, even correct the steering of the vehicle to return it to the position indicated by Return lines 14 corridor defined.

Fig. 8 zeigt die Implementierung der Erfindung, bei der zwei Fahrzeuge 18 und 26 auf einer Straße jeweils in einem von den Linien 14 definierten Korridor fahren und jedes Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System ausgestattet ist. Das System im Fahrzeug 18 bzw. 26 empfängt Daten, die es über die Position des jeweils anderen Fahrzeugs informieren. Dadurch werden Unfälle vermieden, die beispielsweise darauf zurückzuführen sein können, daß das Fahrzeug 18 sich in Pfeilrichtung 20 bewegt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine direkte drahtlose Breitbandkommunikation oder eine andere Verbindung (beispielsweise über das Internet oder durch eine Basisstation) aufgebaut werden, wobei jedes Fahrzeug den bestmöglichen Schätzwert seiner absoluten Position sowie eine Schätzung des Genauigkeitsgrades dieser Bestimmung überträgt. Hat eines der Fahrzeuge beispielsweise kurz vorher die Station eines präzisen Positionserkennungssystems passiert, kennt es seine Position mit einer Genauigkeit von 2 cm. Darüber hinaus versendet jedes Fahrzeug die zuletzt von ihm empfangenen Satellitennachrichten. Dadurch wird es möglich, daß jedes Fahrzeug präzise seine Position im Verhältnis zu dem jeweils anderen Fahrzeug bestimmen kann, denn das Fehlerniveau in den Signalen ist bei beiden Fahrzeugen dasselbe. In dem Maße, wie die Fahrzeuge sich in der Nähe zueinander befinden, kann auch der Trägerphasenfehler bestimmt werden, so daß jedes Fahrzeug die Position gegenüber dem jeweils anderen mit einer Genauigkeit von unter 2 cm kennt. Wenn das System bei immer mehr Fahrzeugen installiert ist und zwischen diesen Fahrzeugen der Informationsaustausch stattfindet, kann jedes Fahrzeug mit einer immer größeren Genauigkeit seine absolute Position bestimmen. Das gilt insbesondere dann, wenn einem der Fahrzeuge die eigene Position mit hoher Exaktheit bekannt ist (das ist beispielsweise kurz nach dem Passieren einer PPS-Station der Fall), denn dann kennen alle anderen Fahrzeuge ihre eigene Position mit annähernd derselben Genauigkeit. Dieser Genauigkeitsgrad kann bei jedem Fahrzeug beibehalten werden, solange seine Sichtverbindung zu den Satelliten nicht unterbrochen ist. Kommt es hingegen zu einer zeitweiligen Unterbrechung dieser Verbindung, füllt das INS-System die entstandene Lücke aus und je nach der Präzision des Systems bleibt die Genauigkeit von rund 2 cm aufrechterhalten. Das gilt selbst dann, wenn die Satellitenverbindung für bis zu etwa fünf Minuten unterbrochen bleibt. Fig. 8 shows the implementation of the invention in which two vehicles 18 and 26 travel on a road in a corridor defined by the lines 14 and each vehicle is equipped with a system according to the invention. The system in the vehicle 18 or 26 receives data informing it about the position of the other vehicle. As a result, accidents are avoided, which may be due, for example, that the vehicle 18 moves in the direction of arrow 20 . For this purpose, for example, a direct wireless broadband communication or other connection (for example via the Internet or a base station) may be set up, each vehicle transmitting the best estimate of its absolute position and an estimate of the degree of accuracy of that determination. If, for example, one of the vehicles has recently passed the station of a precise position detection system, it knows its position with an accuracy of 2 cm. In addition, each vehicle sends the last satellite messages it has received. This makes it possible for each vehicle to precisely determine its position relative to the other vehicle because the level of error in the signals is the same for both vehicles. As the vehicles are in proximity to each other, the carrier phase error may also be determined so that each vehicle knows its position with respect to each other with an accuracy of less than 2 cm. If the system is installed in more and more vehicles and the information exchange takes place between these vehicles, each vehicle can determine its absolute position with increasing accuracy. This is especially true when one of the vehicles their own position with high accuracy is known (for example, this is the case shortly after passing a PPS station), because then know all other vehicles their own position with approximately the same accuracy. This level of accuracy can be maintained on every vehicle as long as its line of sight to the satellites is not broken. On the other hand, if there is a temporary interruption of this connection, the INS system fills in the resulting gap and, depending on the precision of the system, the accuracy of about 2 cm is maintained. This is true even if the satellite connection is interrupted for up to about five minutes.

Eine fünfminütige Unterbrechung der Satellitenverbindung ist in Gegenden, in denen die Signale durch Gebäude oder den geologischen Charakter des Geländes gestört werden, nicht zu erwarten. Bei Gebäuden kann dieses Problem durch das Anbringen von PPS-Stationen überwunden werden. Gleiches gilt für geologische Hindernisse mit Ausnahme abgelegener Gebiete, in denen eine extrem hohe Genauigkeit der Positionsbestimmung wahrscheinlich nicht erforderlich ist. Bei Tunneln sind die Kosten für zusätzliche PPS-Stationen im Vergleich zu den Kosten für die Errichtung und Unterhaltung des Tunnels sehr gering. A five minute break in the satellite link is in areas where the Signals are disturbed by building or the geological nature of the site, not too expect. In buildings, this problem can be overcome by installing PPS stations become. The same applies to geological barriers with the exception of remote areas where one extremely high accuracy of positioning is probably not required. In tunnels are the cost of additional PPS stations compared to the cost of construction and Maintenance of the tunnel very low.

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung eines neuronalen Netzwerks eines Typs, wie er nützlich für die Bildanalyse ist. Die bestimmte Merkmale repräsentierenden Daten aus den von den CMOS-Kameras 60 aufgenommenen Bildern werden an den Schaltkreis 63 des neuronalen Netzes weitergeleitet, und dieser Schaltkreis wird anhand dieser Daten trainiert. Um es genauer zu beschreiben: Der Schaltkreis 63 des neuronalen Netzes ermittelt die Korrelationsfunktion dadurch, daß er die an den einzelnen Datenpunkten von den CMOS-Kameras 60 ermittelten Merkmalsdaten mit einem entsprechenden Wichtungskoeffizienten entsprechend dem üblichen Verfahren im neuronalen Netz multipliziert. Fig. 9 is a schematic representation of a neural network of a type useful for image analysis. The data representing the particular features from the images taken by the CMOS cameras 60 are relayed to the neural network circuit 63 , and this circuit is trained from this data. To describe in more detail, the neural network circuit 63 detects the correlation function by multiplying the feature data obtained at the individual data points by the CMOS cameras 60 by a corresponding weighting coefficient according to the usual method in the neural network.

In dieser Ausführungsform sind 141 Datenpunkte mit 25 Verknüpfungspunkten der Ebene 1 verbunden. Die Beziehung zwischen den einzelnen Datenpunkten wird durch ein entsprechendes Training des neuronalen Netzes und den Prozeß der Ermittlung des Wichtungskoeffizienten bestimmt. Bei einigen Implementierungen ist jedem der Verbindungspunkte der Ebene 1 ein entsprechender Schwellenwert zugeordnet. Überschreitet die Summe der gemessenen Daten diesen Schwellenwert, geben alle Verknüpfungspunkte der Ebene 1 ein Signal an die Verknüpfungspunkte der Ebene 2 aus. In anderen Fällen erfolgt die Ausgabe eines Wertes oder Signals an die Ebene 2 immer ohne einen Schwellenwert. In this embodiment, 141 data points are connected to 25 level 1 nodes. The relationship between the individual data points is determined by a corresponding training of the neural network and the process of determining the weighting coefficient. In some implementations, each of the level 1 junctions is assigned a corresponding threshold. If the sum of the measured data exceeds this threshold, all Level 1 nodes will output a signal to the Level 2 nodes. In other cases, the output of a value or signal to level 2 will always be without a threshold.

Die Ebene 2 umfaßt insgesamt 20 Verknüpfungspunkte, die mit den 25 Verknüpfungspunkten der Ebene 1 verbunden sind. Wiederum wird durch einen Trainingsprozeß und den Wichtungsvorgang eine gegenseitige Korrelation zwischen den Datenwerten hergestellt, wie weiter oben und in den oben genannten Ausführungen zum neuronalen Netz beschrieben wird. Jedem der 20 Verknüpfungspunkte der Ebene 2 kann wiederum ein Schwellenwert zugeordnet sein (sofern mit Schwellenwerten gearbeitet wird). Auch hier gilt: Überschreitet die Summe der gemessenen Daten diesen Schwellenwert, geben alle Verknüpfungspunkte der Ebene 2 ein Signal an die Verknüpfungspunkte der Ebene 3 aus. Level 2 comprises a total of 20 nodes connected to the 25 level 1 nodes. Again, through a training process and the weighting process, a correlation between the data values is established, as described above and in the neural network discussion above. Each of the 20 level 2 nodes can in turn be assigned a threshold (if threshold values are used). Again, if the sum of the measured data exceeds this threshold, all level 2 nodes will output a signal to the level 3 nodes.

Die Ebene 3 umfaßt in diesem Beispiel drei Verknüpfungspunkte, und die Verknüpfungspunkte der Ebene 2 werden über jene der Ebene 3 miteinander verbunden, so daß zwischen allen Daten eine gegenseitige Korrelation besteht, wie weiter oben beschrieben. Level 3, in this example, includes three nodes, and the level 2 nodes are interconnected via those of level 3 , so that there is a mutual correlation between all data, as described above.

Der Wert der einzelnen Verknüpfungspunkte wird durch Multiplikation der Wichtungskoeffizienten und Summierung der Ergebnisse nacheinander ermittelt. Der oben erwähnte Trainingsprozeß besteht also darin, einen Wichtungskoeffizienten Wj so zu bestimmen, daß der Wert (ai) einem vorher festgelegten Ausgangswert entspricht.
ai = Σ Wj.Xj (j = 1 bis N) + W0,
wobei Wj der Wichtungskoeffizient,
Xj die Daten,
N die Anzahl der Muster und
W0 die jedem einzelnen Knoten zuzuordnende Biaswichtung sind.
The value of the individual linkage points is determined by multiplying the weighting coefficients and summing the results one after the other. Thus, the training process mentioned above is to determine a weighting coefficient Wj such that the value (ai) corresponds to a predetermined initial value.
ai = Σ Wj.Xj (j = 1 to N) + W 0 ,
where Wj is the weighting coefficient,
Xj the data,
N the number of patterns and
W 0 are the bias weights attributable to each individual node.

Auf der Grundlage der Ergebnisse des Trainingsprozesses generiert der Schaltkreis des neuronalen Netzes 63 die Wichtungen und Biaswichtungen für die Koeffizienten der Korrelationsfunktion oder des Algorithmus. Based on the results of the training process, the neural network circuit 63 generates the weights and bias weights for the coefficients of the correlation function or algorithm.

Nachdem das neuronale Netz 63 anhand einer geeigneten Anzahl von Mustern der Trainingsdaten trainiert wurde, wird das Trainingsergebnis anhand der Testdaten gemessen. Ist die Anzahl der richtigen Antworten, welche von der Objektidentifikationseinheit auf der Grundlage dieser Testdaten gegeben werden, unbefriedigend, wird der Schaltkreis des neuronalen Netzes 63 weiter trainiert, und der Test wird wiederholt. Zum Trainieren des neuronalen Netzes 63 werden in der Regel rund 200 000 Merkmalsmuster verarbeitet und sämtliche Wichtungen bestimmt. Eine ähnliche Anzahl wird danach zur Überprüfung des entwickelten Netzwerkes genutzt. In diesem einfachen Beispiel sind nur drei Ergebnisausgaben dargestellt. Sie können beispielsweise einen Pkw, einen Lkw und einen Leitpfosten oder Baum repräsentieren. Für einen Detektor zur rechtzeitigen Erkennung der Gegebenheiten in einem toten Winkel kann das ausreichend sein. Die Anzahl der Ergebnisausgaben hängt von der gewünschten Anzahl der Objektklassen ab. Zu viele Ausgaben können jedoch zu einer übermäßig komplexen Gestaltung des neuronalen Netzes führen. In solchen Situationen können andere Technologien, beispielsweise modulare neuronale Netze, den Prozeß vereinfachen. Dazu ein Beispiel: Betrachtet eine Person einen Baum, stellt sie sich unter Umständen zwar die Frage "Welche Baumart ist das?", niemals aber "Welche Art eines Tigers ist das?". Der Grund: Der menschliche Verstand arbeitet mit modularen neuronalen Netzen, in denen das zu erkennende Objekt zunächst einer allgemeinen Kategorie zugeordnet wird, ehe eine immer engere Unterkategorisierung erfolgt. Bei der Objekterkennung durch neuronale Netze kommt dieses Prinzip häufig zur Anwendung und trägt zu erheblichen Vereinfachungen bei. After the neural network 63 has been trained on a suitable number of patterns of training data, the training result is measured from the test data. If the number of correct answers given by the object identification unit based on this test data is unsatisfactory, the neural network circuit 63 is further trained and the test is repeated. To train the neural network 63 , approximately 200,000 feature patterns are generally processed and all weights are determined. A similar number will then be used to review the developed network. In this simple example, only three result outputs are shown. For example, they may represent a car, a truck, and a guide post or tree. For a detector for the timely recognition of the conditions in a blind spot that may be sufficient. The number of result outputs depends on the desired number of object classes. However, too much expense can lead to an overly complex neural network design. In such situations, other technologies, such as modular neural networks, can simplify the process. Here's an example: If a person looks at a tree, they may ask the question, "What kind of tree is that?", But never "What kind of tiger is that?". The reason: The human mind works with modular neural networks, in which the object to be recognized is first assigned to a general category, before an ever closer subcategorization takes place. In the case of object recognition by neural networks, this principle is frequently used and contributes to considerable simplifications.

In dem oben genannten Beispiel wurde das Bild zunächst einer Merkmalsdatenextrahierung unterzogen, ehe die Merkmalsdaten in das neuronale Netz eingegeben wurden. In einigen Fällen, insbesondere, wenn die Verarbeitung fortgesetzt wird, wird das gesamte Bild zur weiteren Verarbeitung an das neuronale Netz übertragen. Dazu wird im allgemeinen ein größeres neuronales Netz benötigt. Bei alternativen Verfahren werden Daten genutzt, die den Unterschied zwischen zwei Rahmen und den Eingabedaten an das neuronale Netz repräsentieren. Das ist insbesondere nützlich, wenn der Gegenstand des Interesses beweglich ist und sich in einem Bild befindet, das eine unbewegliche Szenerie enthält, die nicht Gegenstand eines Interesses ist. Diese Technologie kann auch dann genutzt werden, wenn sich die gesamte Szenerie bewegt: Dann wird die relative Geschwindigkeit als Filter zum Entfernen unerwünschter Bildpunktdaten genutzt. Natürlich sind auch Abweichungen von dieser Beschreibung denkbar und werden aus dem oben Erläuterten Fachleuten auf diesem Gebiet offensichtlich. Alternativ hierzu kann das Bild auch auf der Grundlage der Festlegung eines Bereichs ausgefiltert werden, wodurch die Anzahl der zu analysierenden Bildpunkte ebenfalls deutlich reduziert werden kann. In the above example, the image first became feature data extraction before the feature data was input to the neural network. In some cases, in particular, as the processing continues, the entire image becomes the further one Transfer processing to the neural network. This will generally be a larger neural network needed. Alternative methods use data that makes the difference between two Frame and the input data to the neural network. This is especially useful when the object of interest is movable and is in an image, the one contains immobile scenery that is not of interest. This technology can too then used when the entire scenery moves: then the relative speed used as a filter to remove unwanted pixel data. Of course, there are also deviations from this description, and will become apparent from the above skilled in the art obviously. Alternatively, the image may also be based on the definition of an area be filtered out, whereby the number of pixels to be analyzed also significantly reduced can be.

In einer anderen Implementierung erfolgt eine Differenzierung der Szenen auf der Grundlage der Beleuchtung. Wird beispielsweise mit Infrarotlicht gearbeitet, kann während der Aufnahmen die Beleuchtung ein- und ausgeschaltet werden, und danach werden die aufgenommenen Bilder differenziert. Dient die Beleuchtung lediglich zur Beleuchtung eines Gegenstands des Interesses, kann das betreffende Objekt durch die Anwendung dieser Technologie aus dem Hintergrund extrahiert werden. Ein besonders nützliches Verfahren besteht darin, zum Wechsel der Abtastlinien in einem Bild die Beleuchtung ein- und auszuschalten. Danach ist es möglich, aneinander angrenzende Linien zu differenzieren und das entstehende Bild zur Identifikation an das neuronale Netz zu senden. In another implementation, the scenes are differentiated on the basis the lighting. For example, when working with infrared light, the Lighting can be turned on and off, and then the captured images differentiated. Lighting can only be used to illuminate an object of interest Extract the object in question from the background by applying this technology become. A particularly useful method is to change the scan lines in one Picture the lighting on and off. After that it is possible to have contiguous lines to differentiate and send the resulting image to the neural network for identification.

Das neuronale Netz kann als ein Algorithmus auf einem Mehrzweck-Mikroprozessor oder einer speziellen DSP-Einheit mit Parallelverarbeitung, der ASIC-Schaltung eines neuronalen Netzes oder einem speziellen Mehrprogrammprozessor implementiert sein. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit ist beim Einsatz von Mehrprogrammprozessoren wesentlich höher. Dadurch wird es auch möglich, das gesamte Bild und nicht nur einige Merkmalsdaten zur Analyse einzugeben. Natürlich ist auch eine Kombination aus Merkmals- und Bildpunktdaten zu verwenden. The neural network can be used as an algorithm on a general purpose microprocessor or computer special DSP unit with parallel processing, the ASIC circuit of a neural network or be implemented a special multi-program processor. The processing speed is much higher when using multi-program processors. This will also make it possible entire image and not just some feature data for analysis. Of course, there is one too Combination of feature and pixel data.

Neuronale Netze verfügen über bestimmte bekannte Defekte, deren Beseitigung schon von vielen Wissenschaftler versucht wurde. Wenn beispielsweise Daten, die ein bestimmtes Objekt repräsentieren, übertragen werden und sich diese Daten grundlegend von jenen Objekten unterscheiden, mit denen das neuronale Netz trainiert wurde, kann es zur Ausgabe eines unerwarteten Ergebnisses kommen, was in bestimmten Fällen zu einem Systemausfall führt. Um dieses und andere, mit neuronalen Netzen verbundene Probleme zu lösen, sind Wissenschaftler den Ausweg gegangen, das System um bestimmte andere Formen der Computerintelligenz zu erweitern, beispielsweise eine Fuzzy-Logik, die zum Aufbau eines neuronalen Fuzzy-Systems führt. Mit der weiteren Entwicklung des RtZF™-Systems werden solche Verfeinerungen zur Erhöhung der Systemgenauigkeit ebenfalls implementiert. Daraus folgt: Zwar werden zur Zeit zur Lösung des Problems reine neuronale Netze genutzt, es steht jedoch außer Zweifel, daß sich hybride neuronale Netze, beispielsweise modulare, Ensemble- und Fuzzy-Netze, entwickeln werden. Neural networks have certain known defects that have already been eliminated many scientists were tried. For example, if data is a specific object represent, transfer and make these data fundamentally different from those objects With which the neural network was trained, it can be used to output an unexpected Result, which in some cases leads to system failure. To this and other, solve problems associated with neural networks, scientists have gone the way the system to expand certain other forms of computer intelligence, such as a Fuzzy logic that leads to the construction of a neural fuzzy system. With the further development The RtZF ™ system also makes such refinements to increase system accuracy implemented. It follows that: At the moment, the solution to the problem is pure neural networks However, it is beyond doubt that hybrid neural networks, such as modular Ensemble and fuzzy networks.

Ein typisches, Fachleuten auf diesem Gebiet bekanntes Verarbeitungselement für ein neuronales Netz ist in Fig. 10 dargestellt, wobei die Eingangsvektoren (X1, X2, . . ., Xn) über Wichtungselemente 120 (W1, W2, . . ., Wn) zu einem Summenknoten 130 verknüpft werden. Die Ergebnisausgabe des Knotens 130 wird durch ein nichtlineares Verarbeitungselement 140 geleitet (in der Regel eine Sigmoidfunktion), und generiert ein Ausgabesignal Y. Die Versatz- oder Biaseingaben 125 können über einen Wichtungskreis 128 zu den Eingaben hinzugefügt werden. Das vom Summierungsknoten 130 abgegebene Ausgabesignal wird durch das nichtlineare Element 140 geleitet, wodurch der Betrag der Ergebnisausgabe Y komprimiert bzw. begrenzt wird. A typical processing element for a neural network known to those skilled in the art is illustrated in Figure 10, wherein the input vectors (X1, X2, ..., Xn) are fed via weighting elements 120 (W1, W2, ..., Wn) Sum nodes 130 are linked. The result output of node 130 is passed through a nonlinear processing element 140 (typically a sigmoid function) and generates an output signal Y. The offset or bias inputs 125 may be added to the inputs via a weighting circuit 128 . The output from the summing node 130 output signal is passed through the non-linear element 140 , whereby the amount of the result output Y is compressed or limited.

Neuronale Netze, die in Unfallverhütungssystemen wie dem erfindungsgemäßen verwendet werden, sind so trainiert, daß sie Gefahren im Straßenverkehr, beispielsweise Personen- und Lastkraftwagen sowie Fußgänger, erkennen. Die entsprechenden Wichtungen werden automatisch aufgrund der Fehlersignalmessungen korrigiert, bis die gewünschten Ausgabewerte generiert sind. Dabei können verschiedene Lernalgorithmen angewandt werden. Der Rückpropagierungsalgorithmus erwies sich zusammen mit der Delta-Bar-Regel als besonders erfolgreiches Verfahren. Neural networks used in accident prevention systems such as the invention are trained to withstand road traffic such as personal and Trucks and pedestrians, recognize. The corresponding weights become automatic corrected due to the error signal measurements until the desired output values are generated. Different learning algorithms can be used. The backpropagation algorithm proved to be particularly successful along with the delta bar rule.

Fig. 11 illustriert die Implementierung der Erfindung unter Einsatz eines präzisen Positionierungssystems (PPS) 151, 152, 153, bei dem ein Fahrzeugpaar 18, 26 entlang einer Straße fährt, und zwar jedes in einem festgelegten, durch die Linien 14 angegebenen Korridor. Darüber hinaus ist jedes Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System sowie insbesondere PPS-Empfängern ausgestattet. Nachfolgend sollen zwei Versionen des PPS-Systems beschrieben werden. Diese Erfindung ist nicht auf diese beiden Beispiele beschränkt, doch beide Beispiele dienen zur Illustration der zugrundeliegenden Prinzipien. Das Fahrzeug 18 verfügt über zwei Empfänger 160, 161, die Bestandteil der erfindungsgemäßen Implementierung des Micropower-Impulsradarsystems (MIR) sind. Die MIR-Sender sind an den Punkten 151, 152 bzw. 153 angebracht. Sie sind miteinander über ein Steuerkabel (nicht abgebildet) verbunden (möglicherweise besteht zwischen ihnen auch eine drahtlose Verbindung), so daß jede Vorrichtung in einem präzisen Takt relativ zu den jeweils anderen einen kurzen Radarimpuls überträgt. Diese Impulse können gleichzeitig oder mit einer genau bekannten Verzögerung versandt werden. Der Steuerelektronik des Fahrzeugs 18 sind die Existenz und die Lage der drei MIR-Sender aus der kartographischen Datenbank bekannt. Die Sender 151, 152 und 153 können einen codierten oder einen uncodierten Impuls übertragen. Im Falle eines codierten Impulses kann das PPS-System des Fahrzeugs überprüfen, ob es sich bei den drei Sendern tatsächlich um jene handelt, die aus der kartographischen Datenbank angegeben sind. Da das Fahrzeug mit angemessener Genauigkeit den Ort der Sender kennt und es unwahrscheinlich ist, daß sie sich in unmittelbarer Nachbarschaft oder Nähe zueinander befinden, wird der codierte Impuls nicht unbedingt benötigt. Am Fahrzeug 18 sind zwei Empfänger 160 und 161 dargestellt. Für die Implementierung des MIR-Systems wird nur ein einzelner Empfänger benötigt, denn die Bestimmung der Position des Fahrzeugs erfolgt eindeutig anhand dem Zeitpunkt des Eintreffens der drei MIR-Impulse. Ein zweiter Empfänger kann als Redundanz genutzt werden und es darüber hinaus ermöglichen, daß das Fahrzeug die Winkelposition der MIR-Sender als eine weitere Überprüfung der Systemgenauigkeit bestimmt. Dies kann erfolgen, da der relative Zeitpunkt des Eintreffens eines Impulses von einem der Sender 151, 152, 153 zur Bestimmung des Abstand zu jedem der Sender sowie (durch geometrische Verfahren) zur Bestimmung der Winkelposition relativ zum Fahrzeug 18 verwendet werden kann. Wenn die Impulse codiert sind, läßt sich auch die Ausrichtung der MIR-Einheiten 151, 152, 153 bestimmen. Fig. 11, the implementation illustrated the invention using a precise positioning system (PPS) 151, 152, 153, in which a vehicle pair 18, 26 is traveling along a road, and each in a fixed, indicated by the lines 14 corridor. In addition, each vehicle is equipped with a system according to the invention and in particular PPS receivers. Below, two versions of the PPS system will be described. This invention is not limited to these two examples, but both examples are illustrative of the underlying principles. The vehicle 18 has two receivers 160 , 161 , which are part of the implementation of the Micropower Impulsradarsystems (MIR) according to the invention. The MIR transmitters are attached at points 151 , 152 and 153 , respectively. They are connected to each other via a control cable (not shown) (possibly also a wireless connection between them), so that each device transmits a short radar pulse in one precise clock relative to the other. These pulses can be sent simultaneously or with a known delay. The control electronics of the vehicle 18 are aware of the existence and location of the three MIR transmitters from the cartographic database. The transmitters 151 , 152 and 153 may transmit a coded or an uncoded pulse. In the case of a coded pulse, the PPS system of the vehicle can check whether the three transmitters are actually those indicated by the cartographic database. Since the vehicle knows the location of the transmitters with reasonable accuracy and is unlikely to be in close proximity or proximity to each other, the coded pulse is not necessarily needed. On the vehicle 18 , two receivers 160 and 161 are shown. For the implementation of the MIR system only a single receiver is needed, because the determination of the position of the vehicle is clearly based on the time of arrival of the three MIR pulses. A second receiver can be used as redundancy and also allow the vehicle to determine the angular position of the MIR transmitters as another check of system accuracy. This may be done because the relative timing of the arrival of a pulse from one of the transmitters 151 , 152 , 153 may be used to determine the distance to each of the transmitters and (by geometric methods) to determine the angular position relative to the vehicle 18 . If the pulses are coded, the orientation of the MIR units 151 , 152 , 153 can also be determined.

Voraussetzung für den Betrieb der Micropower-Impulseinheiten ist eine Batterie oder eine andere Stromquelle. Da die Einheiten miteinander verdrahtet werden können, um die Taktung der drei Impulse positiv steuern zu können, reicht eine einzelne Batterie zur Stromversorgung aller drei Einheiten aus. Diese Batterie kann darüber hinaus mit einem Sonnenkollektor verbunden werden, so daß ein wartungsfreier Systembetrieb gewährleistet ist. Da die MIR-Einheiten nur eine sehr geringe Leistungsaufnahme haben, können sie über viele Jahre hinweg mit einer einzigen Batterie betrieben werden. Prerequisite for the operation of the micropower pulse units is a battery or a other power source. Because the units can be wired together to the timing of the three To be able to positively control impulses, one single battery is enough to power all three Units off. This battery can also be connected to a solar panel, so that a maintenance-free system operation is guaranteed. Since the MIR units only a very small Power consumption, they can be operated with a single battery for many years become.

Obwohl die MIR-Systeme relativ preiswert sind (Preis pro Stück etwa 10 Dollar), sind die Installationskosten im Vergleich zu der nachfolgend diskutierten RFID-Lösung wesentlich höher. Darüber hinaus ist das MIR-System wesentlich komplexer als das RFID-System; seine Genauigkeit kann jedoch durch jedes Fahrzeug, das es nutzt, überprüft werden. Noch ausgereifter und komplexer kann das System werden, wenn es mit einem GPS-Empfänger verbunden wird und die exakten Uhren der GPS-Satelliten als Maßstab für das Versenden der Radarimpulse genutzt werden. Dadurch können an den vorbeifahrenden Fahrzeugen die Uhren so gestellt werden, daß sie mit den GPS-Uhren synchron sind. Da das MIR-System den exakten Ort der GPS-Satelliten kennt, können alle Fehler in den GPS-Signalen automatisch korrigiert werden. In diesem Fall wird aus dem MIR-System eine differentielle GPS-Basisstation. Bei den meisten Implementierungen ist diese zusätzliche Komplexität nicht erforderlich, da das Fahrzeug selbst die GPS-Signale empfängt und den eigenen Aufenthaltsort auch präzise von der Sendertriade 151, 152, 153 übermittelt bekommt. Although the MIR systems are relatively inexpensive (price per piece about $ 10), the installation costs are much higher compared to the RFID solution discussed below. In addition, the MIR system is much more complex than the RFID system; however, its accuracy can be checked by any vehicle that uses it. The system can become even more sophisticated and complex when it is connected to a GPS receiver and the exact clocks of the GPS satellites are used as the benchmark for sending the radar pulses. This allows the clocks to be placed on the passing vehicles so that they are in sync with the GPS clocks. Since the MIR system knows the exact location of the GPS satellites, any errors in the GPS signals can be automatically corrected. In this case, the MIR system becomes a differential GPS base station. In most implementations, this additional complexity is not required because the vehicle itself receives the GPS signals and also gets its own location accurately from the transmitter triad 151 , 152 , 153 .

Eine im Vergleich zum MIR-System wesentlich einfachere Alternative stellen reflektive RFID-Anschlüsse dar. Diese Anschlüsse reflektieren bei der Abfrage durch einen Abfrage-Empfänger 160, 161 ein modifiziertes RF-Signal, wobei die Modifizierung als Abschlußkennung dient. Solche Anschlüsse werden in vielen Patenten zur RFID-Technologie beschrieben. Die Kosten für ihre Herstellung liegen bei weniger als einem Dollar pro Stück. Die Implementierung des RFID-Systems erfordert ein exaktes Plazieren dieser Anschlüsse an bekannten Objekten der Infrastruktur. Diese Objekte können bestimmte Punkte auf der Autobahn, Pfosten, Zeichen, Gebäudewände, Masten oder Strukturen sein, die speziell zu diesem Zweck errichtet wurden. Grundsätzlich kann jede starre und in ihrer Position voraussichtlich unveränderliche Struktur zur Anbringung von RFID-Anschlüssen genutzt werden. In Manhattan bilden die Gebäudewände, Straßenlaternen, Ampeln und andere vorhandene Strukturen ideale Orte zum Anbringen solcher Anschlüsse. Ein Fahrzeug 18, das sich an eine durch die Kästen 151, 152, 153 repräsentierte Triade solcher RFID-Anschlüsse annähert, überträgt einen Abfrageimpuls von den Abfrageeinheiten 160 oder 161. Dieser Impuls wird von jedem Anschluß innerhalb des Bereichs reflektiert, und das reflektierte Signal wird von derselben Abfragevorrichtung bzw. denselben Abfragevorrichtungen 160, 161 oder anderen Vorrichtungen am Fahrzeug empfangen. Wieder reicht eine einzelne Abfragevorrichtung aus. A much simpler alternative to the MIR system is reflective RFID ports. These ports, when polled by a polling receiver 160 , 161, reflect a modified RF signal, with the modification serving as the termination identifier. Such connections are described in many patents on RFID technology. The cost of their production is less than a dollar a piece. The implementation of the RFID system requires a precise placement of these ports on known objects of the infrastructure. These objects may be specific points on the highway, posts, signs, building walls, masts or structures that have been specially constructed for this purpose. In principle, any rigid and presumably unchangeable structure can be used to mount RFID ports. In Manhattan, building walls, street lamps, traffic lights, and other existing structures are ideal locations for attaching such terminals. A vehicle 18 approaching a triad of such RFID ports represented by boxes 151 , 152 , 153 transmits an interrogation pulse from interrogation units 160 or 161 . This pulse is reflected from each port within the range and the reflected signal is received by the same interrogator 160 , 161 or other devices on the vehicle. Again, a single interrogator is sufficient.

Ein elektronischer Schaltkreis (nicht abgebildet), der mit der Abfragevorrichtung 160 oder 161 verbunden ist, bestimmt die exakte Entfernung zwischen Fahrzeug und RFID-Anschluß 151, 152 bzw. 153 auf der Grundlage der Übertragungszeit der Signale. Wiederum könnte eine zweite Abfragevorrichtung 161 verwendet werden, bei der es sich lediglich um einen Empfänger handeln könnte und die Redundanzdaten an die Haupt-Abfragevorrichtung 160 überträgt sowie eine zweite Messung des Abstands zu den einzelnen RFID-Anschlüssen vornimmt. Auf der Grundlage des Versatzes der zwei Empfänger 160, 161 kann die relative Winkelposition zwischen den einzelnen RFID-Anschlüssen und dem Fahrzeuginneren durch weitere redundante Daten, beispielsweise zur Position des Fahrzeugs relativ zu den Anschlüssen, bestimmt werden. An electronic circuit (not shown) connected to the interrogator 160 or 161 determines the exact distance between the vehicle and RFID ports 151 , 152 and 153 , respectively, based on the transmission time of the signals. Again, a second interrogator 161 could be used, which could only be a receiver, transmitting the redundancy data to the main interrogator 160 and making a second measurement of the distance to the individual RFID ports. Based on the offset of the two receivers 160 , 161 , the relative angular position between the individual RFID ports and the vehicle interior may be determined by further redundant data, such as the position of the vehicle relative to the ports.

Unter Verwendung des PPS-Systems kann ein Fahrzeug mit einer Genauigkeit von 2 cm oder darunter seine relative Position zu den MIR- oder RFID-Anschlüssen bestimmen. Da die exakte Lage dieser Vorrichtungen in der kartographischen Datenbank erfaßt ist, kann das Fahrzeug genau seine Position auf der Erdoberfläche feststellen. Mit diesen Informationen kann das Fahrzeug danach seine Trägerwellenphase zur Aufrechterhaltung einer exakten Kenntnis über den aktuellen Aufenthaltsort nutzen, bis die Verbindung zu den Satelliten verlorengeht. Auf ähnliche Art und Weise ist eine Übertragung dieser Informationen vom Fahrzeug 18 zum Fahrzeug 26 möglich. Das bedeutet: Auch ein Fahrzeug, welches die PPS-Triade noch nicht passierte, kann die Genauigkeit der Kenntnis der eigenen Position deutlich verbessern. Using the PPS system, a vehicle with an accuracy of 2 cm or less can determine its relative position to the MIR or RFID ports. Since the exact location of these devices is recorded in the cartographic database, the vehicle can accurately determine its position on the earth's surface. With this information, the vehicle can then use its carrier wave phase to maintain accurate knowledge of the current location until the connection to the satellites is lost. In a similar manner, transmission of this information from the vehicle 18 to the vehicle 26 is possible. This means that even a vehicle that has not yet passed the PPS triad can significantly improve the accuracy of knowing its own position.

Jedes Fahrzeug wird kurz nach dem Passieren einer PPS-Triade für die Dauer des Fortbestehens der Satellitenverbindung selbst zu einer differentiellen GPS-Station. Da zwischen den Fahrzeugen eine Kommunikation stattfindet, können alle in der Nähe befindlichen Fahrzeuge ebenfalls die Genauigkeit der Kenntnis der eigenen Position wesentlich verbessern. Das Ergebnis: Ein extrem redundantes und folglich hochzuverlässiges System, das den Anforderungen eines "Road to Zero Fatalities™"-Systems entspricht. Es wird erwartet, daß die USA und weitere Staaten nach der Inbetriebnahme dieses Systems weitere GPS-Satelliten oder andere Satelliten starten werden. Dadurch kommt es zu einer weiteren Stärkung des Systems sowie zur Hinzufügung einer weiteren Redundanz, was schließlich zur Entwicklung eines hochintegrierten Verbundsystems führt, dessen Zuverlässigkeit sich einem Wert von 100 Prozent annähert und das (wie auch das Internet) nicht stillgelegt werden kann. Each vehicle will shortly after passing a PPS Triad for the duration of the persistence the satellite connection itself to a differential GPS station. As between the vehicles a Communication takes place, all nearby vehicles can also accuracy significantly improve the knowledge of one's own position. The result: an extremely redundant and consequently highly reliable system that meets the requirements of a "Road to Zero Fatalities ™" system equivalent. It is expected that the US and other states after commissioning this Systems will launch more GPS satellites or other satellites. This leads to a further strengthening of the system and adding further redundancy, eventually leading to Development of a highly integrated composite system, whose reliability is of value of 100 percent and that (as well as the Internet) can not be shut down.

Mit der Entwicklung des Systems werden die Probleme aufgrund von Straßenschluchten, Tunneln und anderen Objekten, die die Sichtverbindung zu den Satelliten behindern, durch die Installation einer Vielzahl von MIR-Systemen, RFID-Anschlüssen und anderen Einrichtungen gelöst, die ähnliche Positionsdaten übertragen. With the development of the system, the problems due to street canyons, Tunnels and other objects that obstruct the line of sight to the satellites through the Installation of a variety of MIR systems, RFID connectors and other devices solved transmit the similar position data.

Obwohl das System anhand der Nutzung durch Pkws beschrieben wurde, kann es selbstverständlich in allen Fahrzeugen, einschließlich Lastkraftwagen, Zügen und selbst Flugzeugen zur Bestimmung ihrer Position auf der Start- bzw. Landebahn verwendet werden. Nützlich wäre darüber hinaus eine kombinierte Anwendung mit Mobiltelefonen und anderen technischen Geräten, die von Menschen getragen werden. Die Kombination aus PPS-System und Mobiltelefon gestattet es, den Aufenthaltsort des Mobiltelefonträgers mit Zentimetergenauigkeit zu bestimmen, was beispielsweise bei Aufgabe eines Notrufs über das betreffende Mobiltelefon von großer Bedeutung ist. Die Anbringung der entsprechenden RFID-Anschlüsse ist ohne größeren Aufwand möglich, beispielsweise an der Innen- und Außenseite von Gebäuden. Although the system has been described on the use of cars, it can of course in all vehicles, including trucks, trains and even planes for Determining their position on the runway can be used. Useful would be about it In addition, a combined application with mobile phones and other technical devices by People are borne. The combination of PPS system and mobile phone allows the Determine whereabouts of the mobile phone carrier with centimeter accuracy, which, for example when giving an emergency call on the relevant mobile phone is of great importance. The Attachment of the corresponding RFID ports is possible without much effort, for example on the inside and outside of buildings.

Die Reichweite der RFID-Anschlüsse ist unter Anwendung der aktuell verfügbaren Technologien auf etwa 10 Meter begrenzt. Objekte, die eine einwandfreie Sichtverbindung zwischen dem RFID-Anschluß und dem Abfragenden behindern, führen zu einer Verkürzung dieser Distanz. Bei einigen Anwendungen, bei denen eine Nutzung längerer Distanzen wünschenswert ist, kann die Leistung der RFID-Anschlüsse durch Batterien verstärkt werden. In diesem Fall sendet der Abfragende an den Anschluß einen Impuls, mit dem der Anschluß aktiviert wird, und exakt zu einem voreingestellten späteren Zeitpunkt danach überträgt der Anschluß eine Identifikationsnachricht. In manchen Fällen kann auch der Abfragende selbst die Energie zur Aktivierung des RFID-Regelkreises anlegen. Dann würde der Anschluß wieder im Transpondermodus (im Gegensatz zum Reflexionsmodus) arbeiten. The range of the RFID ports is using the currently available Technologies limited to about 10 meters. Objects that provide a perfect line of sight between hamper the RFID connection and the interrogator, lead to a shortening of this distance. For some applications where longer distances are desirable, the Performance of the RFID connectors are reinforced by batteries. In this case, the Interrogate to the terminal a pulse, with which the connection is activated, and exactly to one preset later time thereafter, the terminal transmits an identification message. In In some cases, the interrogator himself can also use the energy to activate the RFID control loop invest. Then the connection would again be in transponder mode (unlike Reflection mode).

Aufgrund der obenstehenden Erläuterung werden Fachleute auf diesem Gebiet auch an andere Vorrichtungen denken, die von einem Fahrzeug, das eine Straße entlangfährt, abgefragt werden können. Beispiele für solche Vorrichtungen sind Radarreflektoren, Spiegel, weitere Arten von Transpondern und weitere Arten energetischer Reflektoren. Alle diese Vorrichtungen werden mit dieser Erfindung in Betracht gezogen; die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Due to the above explanation, those skilled in the art will also refer others Think devices that are interrogated by a vehicle driving down a street can. Examples of such devices are radar reflectors, mirrors, other types of Transponders and other types of energetic reflectors. All these devices come with contemplated by this invention; the invention is not limited to the examples described limited.

Jede Kommunikationsvorrichtung kann mit einer Abfrageeinheit gekoppelt werden, bei der ein MIR- oder RFID-PPS-System entsprechend der obigen Beschreibung zum Einsatz kommt. Derzeit werden verschiedene Geräte entwickelt, die auf dem Bluetooth-Kommunikationsprotokoll basieren. Alle diese Bluetooth-fähigen Geräte können zusätzlich mit einem PPS-System ausgestattet werden, das eine positive Bestimmung der Position des Bluetooth-Geräts gestattet. Diese Aktivierungstechnologie macht es möglich, daß eine Basisstation mit einem Bluetooth-Gerät kommuniziert, dessen Position unbekannt ist und das nach dem Ansprechen seine genauen Positionsdaten zurück zur Erde senden kann. Solange sich das Bluetooth-Gerät innerhalb des Bereichs der Basisstation befindet, kann seine Position exakt bestimmt werden. Das bedeutet: Der aktuelle Aufenthaltsort eines jeden mobilen Gegenstands in einer Fabrik, von Luftfrachtgut, das zur Verladung bestimmt ist, von Laptops, Mobiltelefonen, PDAs und sogar Brillen oder Autoschlüsseln kann exakt bestimmt werden, wenn an ihnen ein Bluetooth-Gerät angebracht ist. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf Bluetooth-Geräte beschränkt, sondern schließt alle Geräte ein, die mit anderen Geräten kommunizieren können. Each communication device may be coupled to an interrogation unit, in which a MIR or RFID PPS system according to the above description is used. Currently Different devices based on the Bluetooth communication protocol are developed. All of these Bluetooth-enabled devices can also be equipped with a PPS system, which allows a positive determination of the position of the Bluetooth device. This Activation technology allows a base station to communicate with a Bluetooth device whose Position is unknown and that after addressing its exact position data back to earth can send. As long as the Bluetooth device is within range of the base station, you can its position can be determined exactly. That means: The current location of each mobile Goods in a factory, of air cargo intended for loading, of laptops, Cell phones, PDAs and even glasses or car keys can be accurately determined when attached to them a Bluetooth device is attached. However, this invention is not limited to Bluetooth devices, but includes all devices that can communicate with other devices.

Aus der Möglichkeit der Bestimmung der Position eines Objekts ergeben sich viele weitere Möglichkeiten. Dazu gehört das Auffinden des betreffenden Geräts, die Möglichkeit der Übermittlung von Informationen an das Gerät und damit seinen Besitzer, beispielsweise über das nächstgelegene Restaurant, oder das Veranstalten von Führungen sowie die Übermittlung von anderen Hinweisen an Touristen. The possibility of determining the position of an object yields many more Options. This includes finding the device, the possibility of transmission of information to the device and thus its owner, for example, the nearest Restaurant, or organizing guided tours and the transmission of other information Tourists.

Fig. 12a ist eine Fließdarstellung eines Verfahrens entsprechend der Erfindung. Die absolute Position des Fahrzeugs am Punkt 130 wird beispielsweise durch ein GPS-, DGPS- oder PPS-System bestimmt und im Punkt 134 mit den Straßenrändern verglichen, deren Lage aus einem Speicher 132 abgerufen wird. Auf der Grundlage des Vergleichs im Punkt 134 wird im Schritt 136 ermittelt, ob sich die absolute Position des Fahrzeugs einer Randlinie annähert oder ob das Fahrzeug sie quert. Falls nicht, wird erneut die Position des Fahrzeugs ermittelt, beispielsweise zu einem voreingestellten späteren Zeitpunkt, und der Prozeß wird fortgesetzt. Wird eine solche Annäherung oder ein Queren festgestellt, wird ein Alarm- oder Warnsystem aktiviert, oder das System übernimmt die Kontrolle über das Fahrzeug (Schritt 140), um es an den Straßenrand oder einen anderen sicheren Ort zu navigieren. Fig. 12a is a flow chart of a method according to the invention. The absolute position of the vehicle at point 130 is determined, for example, by a GPS, DGPS or PPS system and compared at point 134 with the road edges whose location is retrieved from a memory 132 . Based on the comparison at point 134 , it is determined at step 136 whether the vehicle's absolute position is approaching an edge line or whether the vehicle is traversing it. If not, the position of the vehicle is again determined, for example at a preset later time, and the process continues. If such approach or jerk is detected, an alarm or warning system is activated or the system takes control of the vehicle (step 140 ) to navigate to the curb or other safe location.

Fig. 12b ist eine der Fig. 12a ähnelnde weitere Fließdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Wiederum wird im Schritt 130 die absolute Position des Fahrzeugs bestimmt (beispielsweise unter Verwendung eines GPS-, DGPS- oder PPS-Systems) und im Schritt 142 mit dem Verlauf der Begrenzungslinie (oder einer möglichen anderen Linie, die den Fahrbahnrand kennzeichnet) verglichen. Diese Daten werden aus der Speichereinheit 132 abgerufen. Auf der Grundlage des Vergleichs im Schritt 144 wird festgestellt, ob sich die absolute Position des Fahrzeugs einer Randlinie annähert oder ob das Fahrzeug sie quert. Falls nicht, wird erneut die Position des Fahrzeugs ermittelt, beispielsweise zu einem voreingestellten späteren Zeitpunkt, und der Prozeß wird fortgesetzt. Wird eine solche Annäherung oder ein Queren festgestellt, wird ein Alarmton ausgegeben, oder das System übernimmt die Kontrolle über das Fahrzeug (Schritt 146) bzw. dessen Lenkung, um es an den Straßenrand oder einen anderen sicheren Ort zu navigieren. FIG. 12b is a further flow representation of the method according to the invention similar to FIG. 12a. Again, in step 130, the absolute position of the vehicle is determined (using, for example, a GPS, DGPS, or PPS system) and compared at step 142 with the course of the boundary line (or any other line identifying the lane boundary). This data is retrieved from the storage unit 132 . Based on the comparison in step 144 , it is determined whether the absolute position of the vehicle is approaching an edge line or whether the vehicle is traversing it. If not, the position of the vehicle is again determined, for example at a preset later time, and the process continues. Upon detection of such approach or traverse, an alarm tone is sounded or the system takes control of the vehicle (step 146 ) or its steering to navigate to the curb or other safe location.

Fig. 12c ist eine weitere der Fig. 12a ähnelnde weitere Fließdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Wiederum wird im Schritt 130 die absolute Position des Fahrzeugs bestimmt (beispielsweise unter Verwendung eines GPS-, DGPS- oder PPS-Systems) und im Schritt 150 mit der Position einer Ampel verglichen. Diese Daten werden aus der Speichereinheit 132 abgerufen. Auf der Grundlage des Vergleichs im Schritt 150 wird festgestellt, ob sich die absolute Position des Fahrzeugs der Ampel annähert. Falls nicht, wird erneut die Position des Fahrzeugs ermittelt, beispielsweise zu einem voreingestellten späteren Zeitpunkt, und der Prozeß wird fortgesetzt. Wird eine Annäherung an eine Ampel festgestellt, ermittelt der Sensor, ob sie auf "Rot" geschaltet ist (beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Kamera). Ist die Ampel auf "Rot" geschaltet, wird ein Alarmton ausgegeben, oder das System übernimmt die Kontrolle über das Fahrzeug (Schritt 154) bzw. dessen Bremsung, um es an den Straßenrand oder einen anderen sicheren Ort zu navigieren. Auf der Grundlage dieser Ausführungen können Fachleute auf diesem Gebiet ein ähnliches Flowchart entwickeln, in denen auf andere Situationen (beispielsweise Stoppzeichen, die Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit, die Verhütung von Kollisionen usw.) Bezug genommen wird. FIG. 12c is a further flow diagram of the method according to the invention similar to FIG. 12a. Again, in step 130, the absolute position of the vehicle is determined (using, for example, a GPS, DGPS or PPS system) and compared to the position of a traffic light in step 150 . This data is retrieved from the storage unit 132 . Based on the comparison in step 150 , it is determined whether the absolute position of the vehicle is approaching the traffic light. If not, the position of the vehicle is again determined, for example at a preset later time, and the process continues. If an approach to a traffic light is detected, the sensor determines whether it is switched to "red" (for example with the aid of a camera). If the traffic light is set to red, an alarm tone sounds or the system takes control of the vehicle (step 154 ) or its braking to navigate to the curb or other safe location. Based on these teachings, those skilled in the art can devise a similar flowchart that refers to other situations (eg stop signs, vehicle speed control, collision avoidance, etc.).

Fig. 13 zeigt eine Kreuzung zwischen einer Hauptstraße 170 und einer Nebenstraße 172. Der Benutzer der Straße 170 hat das Vorfahrtsrecht. Zur Steuerung des Verkehrs auf der Nebenstraße 172 wurde dort ein Stoppzeichen angebracht. Die Fahrzeuge 18 und 26 fahren entlang der Straße 172, und das Fahrzeug 25 fährt entlang der Straße 170. In solchen Situationen kommt es sehr häufig zu einem Unfall, wenn der Fahrer des Fahrzeugs 18 das Stoppzeichen 174 übersieht, auf die Kreuzung fährt und dabei seitlich in das Fahrzeug 25 fährt bzw. dieses Fahrzeug seitlich streift. FIG. 13 shows a junction between a main road 170 and a side road 172 . The user of the road 170 has the right of way. To control the traffic on the side street 172 there was a stop sign attached. The vehicles 18 and 26 travel along the road 172 , and the vehicle 25 travels along the road 170 . In such situations, an accident occurs very often when the driver of the vehicle 18 overlooks the stop sign 174 , drives to the intersection while driving laterally into the vehicle 25 or this vehicle strikes sideways.

Bei Anwendung der Erkenntnisse gemäß dieser Erfindung ist dem Fahrzeug 18 die Existenz dieses Stoppzeichens bekannt. Versucht der Fahrer, die Kreuzung zu überfahren, ohne das Fahrzeug anzuhalten, gibt das System einen Warnton aus. Bleibt diese Warnung unbeachtet, bringt das System das Fahrzeug 18 automatisch zum Stehen und verhindert, daß es den Kreuzungsbereich befahren kann. Using the findings of this invention, the vehicle 18 is aware of the existence of this stop sign. If the driver tries to cross the intersection without stopping the vehicle, the system will sound a warning tone. Ignored this warning, the system automatically stops the vehicle 18 and prevents it from traveling on the crossing area.

Zu einer weiteren, häufigen Unfallsituation kommt es, wenn das Fahrzeug 18 zwar anhält, dann aber weiterfährt, ohne das Fahrzeug 25 zu beachten und auf diese Weise einen Unfall verursacht. Da in einem vollentwickelten RtZF™-System das Fahrzeug 18 aufgrund der Kommunikation zwischen den Fahrzeugen Kenntnis von der Existenz und Position des Fahrzeugs 25 hat und seine Geschwindigkeit berechnen kann, kann das System erneut die Kontrolle über das Fahrzeug 18 übernehmen, wenn die Warnung unbeachtet bleibt. Dadurch wird erneut verhindert, daß das Fahrzeug 18 die Kreuzung befahren und einen Unfall verursachen kann. Another frequent accident situation occurs when the vehicle 18 stops, but then continues without paying attention to the vehicle 25 and causing an accident in this way. In a fully developed RtZF ™ system, since the vehicle 18 is aware of the vehicle's existence and position 25 and can calculate its speed due to communication between the vehicles, the system may regain control of the vehicle 18 if the warning is ignored , This again prevents the vehicle 18 from entering the intersection and causing an accident.

Falls das Fahrzeug 25 nicht mit dem RtZF™-System ausgestattet ist, erkennt das Fahrzeug 18 dennoch über das Laserradar-, Radar- oder Kamerasystem die Präsenz des Fahrzeugs 25. Wiederum werden nach Erkennen der Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs 25 im Fahrzeug 18 die entsprechenden Maßnahmen unternommen, um einen Unfall zu verhindern. If the vehicle 25 is not equipped with the RtZF ™ system, the vehicle 18 still recognizes the presence of the vehicle 25 via the laser radar, radar, or camera system. Again, after recognizing the position and speed of the vehicle 25 in the vehicle 18, the appropriate measures are taken to prevent an accident.

In einem anderen Szenario hält das Fahrzeug 18 an dem Stoppzeichen ordnungsgemäß an, jedoch setzt das Fahrzeug 26 seine Fahrt ohne Beachtung des stehenden Fahrzeugs 18 fort. Das Laserradar-, Radar- und Kamerasystem werden daraufhin aktiviert, um den Fahrer des Fahrzeugs 26 zu warnen. Bleibt diese Warnung unbeachtet, hält das im Fahrzeug 26 installierte System das Fahrzeug automatisch an, bevor es auf das Fahrzeug 18 auffahren kann. Daraus folgt: In den oben beschriebenen Szenarios verhindern das "Road to Zero Fatalities™"-System und das erfindungsgemäße Verfahren das Entstehen häufiger Unfälle an Kreuzungen. In another scenario, the vehicle 18 stops properly at the stop sign, however, the vehicle 26 continues to drive without regard to the stationary vehicle 18 . The laser radar, radar and camera systems are then activated to warn the driver of the vehicle 26 . Ignored by this warning, the system installed in the vehicle 26 automatically stops the vehicle before it can drive onto the vehicle 18 . It follows that in the scenarios described above, the "Road to Zero Fatalities ™" system and method of the invention prevent the emergence of frequent accidents at intersections.

Fig. 14 zeigt eine Kreuzung, an der der Verkehr durch Ampeln 180 geregelt wird. Reagiert das Fahrzeug 18 nicht rechtzeitig auf eine auf "Rot" geschaltete Ampel, gibt das oben beschriebene System eine Warnmeldung aus. Bleibt diese unbeachtet, übernimmt das System die Kontrolle über das Fahrzeug 18 und verhindert auf diese Weise, daß es die Kreuzung befährt und mit dem Fahrzeug 25 kollidiert. In diesem Fall emittiert entweder die Ampel 180 ein Signal, aus dem die aktuelle Anzeige hervorgeht, oder am Fahrzeug 18 ist eine Kamera montiert, so daß die Ampelstellung vom Fahrzeug aus überwacht werden kann. In dem dargestellten Fall behindern die Gebäude 182 die Sicht zwischen dem Fahrzeug 18 und dem Fahrzeug 25. Das bedeutet: Ein Unfall kann verhindert werden, ehe die Fahrer aufgrund der Sichtverhältnisse die Gefahr erkennen können. FIG. 14 shows an intersection at which traffic is controlled by traffic lights 180 . If the vehicle 18 does not react in time to a traffic light switched to "red", the system described above issues a warning message. If ignored, the system takes control of the vehicle 18 and thus prevents it from entering the intersection and colliding with the vehicle 25 . In this case, either the traffic light 180 emits a signal indicating the current display, or a camera is mounted on the vehicle 18 so that the traffic light position can be monitored from the vehicle. In the illustrated case, the buildings 182 obstruct the view between the vehicle 18 and the vehicle 25 . This means: An accident can be prevented before the drivers can recognize the danger due to the visibility conditions.

Fig. 15 zeigt eine Kreuzung, an der der Fahrer eines Fahrzeugs 18 im Begriff ist, nach links in den Fahrtweg des Fahrzeugs 25 abzubiegen. Dieser Unfall kann verhindert werden, wenn beide Fahrzeuge mit dem RtZF™-System ausgestattet sind, da dann beide Fahrzeuge (18 und 25) Kenntnis von der Position und Geschwindigkeit des jeweils anderen haben. Ist das Fahrzeug 25 im Unterschied zum Fahrzeug 18 nicht mit dem System ausgestattet, wird über das Laserradar-, Radar- bzw. Kameragestützte Untersystem verhindert, daß das Fahrzeug 18 in den Fahrtweg des Fahrzeugs 25 fahren kann. Das ist ein weiteres Beispiel für die Verhütung häufiger Kreuzungsunfälle durch diese Erfindung. FIG. 15 shows an intersection at which the driver of a vehicle 18 is about to turn left into the travel path of the vehicle 25 . This accident can be prevented if both vehicles are equipped with the RtZF ™ system, since then both vehicles ( 18 and 25 ) will have knowledge of each other's position and speed. If, unlike the vehicle 18, the vehicle 25 is not equipped with the system, the laser radar, radar or camera-supported subsystem prevents the vehicle 18 from driving into the travel path of the vehicle 25 . This is another example of the prevention of common cross-over accidents by this invention.

Die oben beschriebenen Systeme können durch eine Infrastruktur auf der Grundlage von Sensor- und Warnsystemen erweitert werden. Kamera-, Laser- und Laserradarsysteme, wie sie an den Fahrzeugen angebracht sind, lassen sich auch an Kreuzungen installieren, um den ankommenden Verkehr vor der Wahrscheinlichkeit einer Kollision zu warnen. Darüber hinaus können einfache Sensoren eingesetzt werden, welche die Signale erkennen, die von ankommenden Fahrzeugen abgegeben werden, darunter Radarsignale, thermische Strahlen usw. Auf dieser Grundlage lassen sich Warnsysteme betreiben, die den entgegenkommenden Verkehr über mögliche gefährliche Situationen informieren. Folglich können viele der Lehren dieser Erfindung neben Fahrzeugsystemen auch auf infrastrukturbasierte Anlagen angewandt werden. The systems described above can be based on an infrastructure based on Sensor and warning systems are extended. Camera, laser and laser radar systems as they are attached to Vehicles are attached, can also be installed at intersections to the incoming Warn traffic about the likelihood of a collision. In addition, simple Sensors are used, which detect the signals from incoming vehicles Radar signals, thermal radiation, etc. On this basis can be Operate warning systems that provide oncoming traffic about possible dangerous situations inform. Thus, many of the teachings of this invention can be applied to vehicle systems as well infrastructure-based facilities.

Einen wichtigen Teil dieser Erfindung bildet die digitale Landkarte. Sie enthält wichtige Informationen zu der Straße, auf welcher das Fahrzeug fährt. Die digitale Landkarte umfaßt in der Regel Angaben zur Position der Straßenränder und der Randstreifengrenzen, zur Neigung und zur Oberflächenbeschaffenheit der Straße, zum Charakter des Landes in der Umgebung der Straße, zu Bäumen, Leitpfosten, Leitplanken, Zeichen, Fahrbahnmarkierungen usw., wie in dieser Schrift an anderen Stellen bereits detaillierter erörtert wurde. Diese Daten und Informationen werden auf eine einheitliche Art und Weise erfaßt und entsprechend der Erfindung verwendet. Das Verfahren zur Erfassung dieser Informationen und ihre Umwandlung in eine kartographische Datenbank ist Teil der Erfindung. Im folgenden wird die Erfassung der Daten für die Landkarten erörtert. Es muß betont werden, daß das Verfahren zur Erfassung der Daten und zur Bildung einer digitalen Landkarte auch in anderen Erfindungen angewandt werden kann. An important part of this invention is the digital map. It contains important Information about the road on which the vehicle is traveling. The digital map covers in the Rule Information on the position of the roadsides and margins, slope and Surface texture of the road, to the character of the land in the vicinity of the road, to Trees, guide posts, guardrails, signs, lane markings, etc., as in this document other bodies has already been discussed in more detail. This data and information will be sent to you uniform manner detected and used according to the invention. The procedure for Capture of this information and its conversion into a cartographic database is part of Invention. In the following, the collection of data for the maps will be discussed. It must be stressed that the procedure for collecting the data and for forming a digital map is also used in other inventions can be applied.

Zum Erstellen von Landkarten mit einer Genauigkeit von 2 cm (einem Sigma) können lokale differentielle GPS-System verwendet werden. Zeitweilig aktive lokale differentielle Stationen sind von solchen Unternehmen wie beispielsweise Trimble Navigation zu beziehen. Diese lokalen differentiellen Stationen können in einem angemessenen Abstand zueinander entlang der kartographisch darzustellenden Straße angebracht werden, in der Regel alle 30 Kilometer. Eine lokale differentielle GPS-Station hat erst einige Stunden nach ihrer Installation ihre Position genau bestimmt. Folglich werden Stationen in ausreichender Zahl benötigt, die den kartographisch darzustellenden Bereich für beispielsweise vier Stunden abdecken. Dadurch können im Interesse einer effizienten Kartographierung 10 oder mehr solcher differentiellen Stationen benötigt werden. To create maps with an accuracy of 2 cm (one sigma), local differential GPS system can be used. Are temporarily active local differential stations from such companies as Trimble Navigation. This local differential stations can be at a reasonable distance from each other along the cartographically displayed road, usually every 30 kilometers. A local one The differential GPS station determined its position only a few hours after installation. Consequently, sufficient number of stations are required to do the mapping Cover the area for four hours, for example. This can be for the sake of efficient Cartography 10 or more of such differential stations are needed.

Bei diesen Arbeiten kommt ein Kartographiefahrzeug 200, wie in den Fig. 16A, 16B und 17 dargestellt, zum Einsatz. Dieses Fahrzeug ruft seine Positionsdaten von GPS-Satelliten und die entsprechenden Korrekturen von lokalen differentiellen Stationen ab. Mit einem solchen System kann die für die Kartographiedatenbank gewünschte Genauigkeit von 2 cm erreicht werden. In der Regel sind an dem Kartographiefahrzeug 200 mindestens zwei GPS-Empfänger 226 angebracht. Jeder GPS- Empfänger 226 ist Bestandteil eines Datenerfassungsmoduls 202 bzw. mit diesem Modul 202 verbunden. Diese Module 202 enthalten außerdem eine GPS-Antenne 204, eine inertielle Präzisions- Meßeinheit (IMU) 206, eine nach vorn gerichtete Videokamera 208, eine nach unten und nach außen gerichtete Lineargruppenkamera 210 und einen Abtast-Laserradar 212. Die in Fig. 17 dargestellte relative Position dieser Komponenten soll den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken. In these works, a cartography vehicle 200 as shown in Figs. 16A, 16B and 17 is used. This vehicle retrieves its position data from GPS satellites and the corresponding corrections from local differential stations. With such a system, the accuracy of 2 cm desired for the mapping database can be achieved. As a rule, at least two GPS receivers 226 are mounted on the cartography vehicle 200 . Each GPS receiver 226 is part of a data acquisition module 202 and connected with this module 202nd These modules 202 also include a GPS antenna 204 , an inertial precision measurement unit (IMU) 206 , a front-facing video camera 208 , a down-and-out linear group camera 210, and a scanning laser radar 212 . The relative position of these components shown in Fig. 17 is not intended to limit the scope of the invention.

Ein Prozessor mit einer Leiterplatte 224 ist mit den GPS-Empfängern 226, den IMUs 206, den Videokameras 208, den Linearkameras 210 und den Abtast-Laserradareinheiten 212 gekoppelt. Der Prozessor empfängt seine Informationen zur Fahrzeugposition von den GPS-Empfängern 226 und optional von den IMUs 206. Die Straßeninformationen erhält der Prozessor von den beiden Linearkameras 210 oder von den beiden Laserradareinheiten 212. Aus diesen Informationen bildet der Prozessor eine Datenbank. Informationen zur Straße können außerdem von einer oder von beiden Videokameras 208 übertragen und in die Datenbank einbezogen werden. A processor with a circuit board 224 is coupled to the GPS receivers 226 , the IMUs 206 , the video cameras 208 , the linear cameras 210, and the scanning laser radar units 212 . The processor receives its vehicle position information from the GPS receivers 226 and optionally from the IMUs 206 . The processor receives the road information from the two linear cameras 210 or from the two laser radar units 212 . From this information, the processor forms a database. Information about the road may also be transmitted from one or both video cameras 208 and included in the database.

Die kartographische Datenbank kann von jeder gewünschten Struktur oder Architektur sein. Bevorzugte Beispiele zur Datenbankstruktur sind jenem Typ zuzurechnen, der in den US-Patentschriften mit den Nummern 6.144.338 und 6.247.019 beschrieben wird. The cartographic database can be of any desired structure or architecture. Preferred examples of the database structure are attributable to the type which can be found in the U.S. Pat. Nos. 6,144,338 and 6,247,019.

Die Datenerfassungsmodule 202 sind im wesentlichen miteinander identisch. Jedes ist am Dach des Fahrzeugs oder an einer Verlängerungsbaugruppe 214 angebracht, die bis über den vorderen Stoßfänger hinaus verläuft. Zur Verlängerungsbaugruppe 214 gehören eine Halterung 216, die vom Dach des Fahrzeugs nach vorn zu den einzelnen Datenerfassungsmodulen 210 verläuft, eine Halterung 218, die vom vorderen Stoßfänger nach oben zu den Datenerfassungsmodulen 202 verläuft, sowie eine Querstrebe 220, die zwischen den Datenerfassungsmodulen 202 verläuft und für zusätzlichen Halt sorgt. Da alle Elemente des Datenerfassungssystems nebeneinander plaziert sind, kann ihre genaue Lage durch die IMU und das differentielle GPS-System genau bestimmt werden. The data acquisition modules 202 are substantially identical to each other. Each is mounted on the roof of the vehicle or on an extension assembly 214 which extends beyond the front bumper. The extension assembly 214 includes a bracket 216 that extends from the roof of the vehicle forward to the individual data acquisition modules 210 , a bracket 218 that extends from the front bumper up to the data acquisition modules 202 , and a crossbar 220 that extends between the data acquisition modules 202 and provides additional support. Since all elements of the data acquisition system are placed side by side, their exact location can be accurately determined by the IMU and the differential GPS system.

Die nach vorn gerichteten Videokameras 208 sind, wie in Fig. 18 dargestellt, auf die Straße gerichtet. Dank dieser Kameras 208 ist es dem mit der Erstellung der Datenbank befaßten Team möglich, die allgemeine Umgebung der Straße zu untersuchen und jegliche Abweichungen vom Normalzustand hervorzuheben. Darüber hinaus ist mit diesen Kameras das Lesen von Verkehrszeichen und anderen Informationen möglich, die alle in die Datenbank einfließen. Bei den Kameras 208 kann es sich um übliche Farb-Videokameras, Highspeed-Videokameras, Kameras mit Weitwinkel- oder Teleobjektiv, Infrarotkameras oder um Kombinationen solcher Systeme handeln. In bestimmten Fällen können mit speziellen Filtern bestimmte Merkmale besonders erfaßt werden. Beispielsweise wurde festgestellt, daß Straßenrandmarkierungen häufig bei bestimmten Frequenzen (insbesondere im Infrarotbereich) besser erkennbar sind. In diesen Fällen können vor dem Objektiv oder an einer anderen Stelle entlang des optischen Übertragungsweges Filter angebracht werden, die unerwünschte Frequenzen blockieren und allein erwünschte Frequenzen passieren lassen. In vielen Fällen erwies sich auch die Nutzung polarisierender Linsen als nützlich. In der Regel wird für den Prozeß der Kartographierung das natürliche Licht genutzt. In bestimmten Anwendungsbereichen, insbesondere in Tunneln, kann jedoch auch künstliche Beleuchtung in der Form von Flut- oder Spotlichtanlagen genutzt werden, wobei die entsprechenden Lichtstrahlen in dem gewünschten ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegen oder mehrere Frequenzen abdecken. Für bestimmte Fälle, in denen die Ausleuchtung eines bestimmten Teils der Szene mit einem hellen Spot gewünscht ist, können auch Laser-Abtastsysteme zum Einsatz kommen. Aus bestimmten Gründen kann ein Laser-Entfernungsmesser zusammen mit den nach vorn gerichteten Kameras 204 verwendet werden, um die Entfernung zu bestimmten Objekten im Sichtfeld der Kamera zu ermitteln. The front-facing video cameras 208 are facing the road, as shown in FIG . Thanks to these cameras 208 , the database creation team is able to examine the general environment of the road and highlight any deviations from normal. In addition, these cameras can read traffic signs and other information, all of which feed into the database. The cameras 208 may be conventional color video cameras, high speed video cameras, wide angle or telephoto cameras, infrared cameras, or combinations of such systems. In certain cases, special features can be specifically detected with special filters. For example, it has been found that roadside markings are often more recognizable at certain frequencies (especially in the infrared range). In these cases, filters may be placed in front of the lens or elsewhere along the optical transmission path blocking unwanted frequencies and allowing only desired frequencies to pass through. In many cases, the use of polarizing lenses has also proved useful. As a rule, natural light is used for the process of mapping. However, in certain applications, particularly in tunnels, artificial lighting in the form of floodlights or spotlights may be used, with the corresponding beams of light being in the desired ultraviolet, visible or infrared range of the electromagnetic spectrum or covering multiple frequencies. For certain cases where the illumination of a particular part of the scene with a bright spot is desired, laser scanning systems can also be used. For certain reasons, a laser rangefinder may be used in conjunction with the front-facing cameras 204 to determine the distance to certain objects in the field of view of the camera.

Das Videokamerasystem selbst kann mit einer geeigneten Software verwendet werden, wie sie beispielsweise derzeit von der Lamda Tech International Inc., Waukesha, US-Bundesstaat Wisconsin, angeboten wird, um die Ausbuchtungen der Straße zu ermitteln. Die Kameras und die dazugehörigen Vorrichtungen entsprechend dieser Erfindung stellen folglich primär eine Ergänzung der Linearkamera- und Laserradar-Datenerfassungssysteme dar, die im folgenden näher beschrieben werden. The video camera system itself can be used with suitable software such as for example, currently owned by Lamda Tech International Inc. of Waukesha, Wisconsin, is offered to determine the bulges of the road. The cameras and the corresponding ones Devices according to this invention therefore primarily complement the Linear camera and laser radar data acquisition systems, which are described in more detail below.

Die zur Kartographierung dienenden Datenerfassungsmodule umfassen in der Regel eine Linearkamera und einen Abtast-Laserradar. In einigen Anwendungsbereichen kann jedoch auch auf die eine oder andere Einheit verzichtet werden. The data acquisition modules used for mapping typically include a Linear camera and a scanning laser radar. In some applications, however, can also on one or the other unit will be omitted.

Die Linearkamera 210 ist ein Gerät, das in der Regel eine lineare CCD-, CMOS- oder andere lichtempfindliche Vorrichtung mit beispielsweise 4000 Bildpunkten enthält. Eine geeignete Linse schafft für diese Kamera ein Sichtfeld, das in der Regel von der Mitte des Fahrzeugs bis zum Horizont verläuft. Diese Kamera nimmt ein eindimensionales Bild auf, das die gesamte Straße erfaßt, beginnend in etwa bei der Mitte der Fahrbahn und weiter verlaufend bis zum Horizont. Diese Lineargruppenkamera 210 deckt folglich einen Winkel von etwas mehr als 90 Grad ab. In der Regel arbeitet diese Kamera unter Ausnutzung der natürlichen Beleuchtung und produziert effektiv ein fortlaufendes Bild der Straße, denn es erfaßt in der Regel für jeden Zoll (2,54 cm) der Bewegung des Fahrzeugs ein lineares Bild bzw. eine Reihe von Bildpunkten. Folglich wird durch das Kartographiefahrzeug eine komplette zweidimensionale Darstellung der Straße erstellt. Da mit zwei Meßeinheiten gearbeitet wird, ergibt sich ein Sichtwinkel von 180 Grad. Die Kamera erfaßt dabei in der Regel Vollfarbenaufnahmen, so daß sich dem Kartographierungsteam eine vollständige Sicht auf die Straße, senkrecht vom Fahrzeug aus gesehen, bietet. Diese Sicht wird in einer im wesentliche vertikalen Ebene erfaßt. Diese Kamera ist nicht in der Lage, den Text auf Verkehrszeichen zu lesen, so daß der Einsatz der nach vorn gerichteten Kameras 208 erforderlich wird. Die von diesen Kameras erstellten Aufnahmen können mit einer automatisierten Software weiterverarbeitet werden, um den Straßenrand, Fahrbahnmarkierungen, die Umgebung der Straße sowie die Straßen und alle Bereiche zu lokalisieren, auf denen ein fehlgeleitetes Fahrzeug fahren kann. Die Vollfarbendarstellung ermöglicht es, daß die Charakterisierung des Landes automatisch bei minimalem Eingreifen des Menschen zu erstellen ist. The linear camera 210 is a device which typically includes a linear CCD, CMOS, or other photosensitive device having, for example, 4000 pixels. A suitable lens provides a field of view for this camera, typically from the center of the vehicle to the horizon. This camera takes a one-dimensional image that covers the entire road, starting at about the middle of the road and continuing to the horizon. This linear group camera 210 thus covers an angle of slightly more than 90 degrees. Typically, this camera works by utilizing natural lighting and effectively produces a continuous image of the road, typically capturing a linear image or a set of pixels for each inch (2.54 cm) of movement of the vehicle. Consequently, a complete two-dimensional representation of the road is created by the cartography vehicle. Since working with two measuring units, there is a viewing angle of 180 degrees. As a rule, the camera captures full-color images, so that the mapping team has a complete view of the road, viewed perpendicularly from the vehicle. This view is detected in a substantially vertical plane. This camera is unable to read the text for traffic signs, thus requiring the use of the front-facing cameras 208 . The images taken by these cameras can be further processed with automated software to locate the roadside, lane markings, the surroundings of the road and the roads and all areas where a misdirected vehicle can drive. The full-color rendering allows the characterization of the land to be done automatically with minimal human intervention.

Der Abtast-Laserradar 212 ist in der Regel so gestaltet, daß er einen Abtastwinkel von 90 Grad oder kleiner abdeckt, so daß ein sich drehender Spiegel mindestens vier Abtastvorgänge pro Minute durchführen kann. Der Abtast-Laserradar 212 kann mit der Linearkamera koordiniert oder synchronisiert werden, so daß jede Vorrichtung im Prinzip dasselbe Sichtfeld abdeckt, wobei eine Einschränkung besteht: Die Kamera deckt in der Regel mehr als 90 Grad ab. Natürlich kann der Abtast- Laserradar so gestaltet sein, daß er je nach den konkreten Anforderungen einen Winkel abdeckt, der größer oder kleiner als 90 Grad ist. Der Radar kann in jedem Frequenzbereich arbeiten, von Ultraviolett bis zum fernen Infrarot. In der Regel wird er aus Sicherheitsgründen in dem für die Augen unschädlichen Bereich des infraroten Spektrums betrieben. Der Abtast-Laserradar 212 kann entweder als impulsmodulierter oder als tonmodulierter Laser ausgeführt sein, wie nach dem aktuellen Stand der Technik bekannt ist. Im tonmodulierten Regime wird das Laserlicht im allgemeinen mit mindestens drei Frequenzen moduliert, um Distanzmehrdeutigkeiten auszuschließen. The scanning laser radar 212 is typically designed to cover a scan angle of 90 degrees or less, so that a rotating mirror can perform at least four scans per minute. The scanning laser radar 212 can be coordinated or synchronized with the linear camera, so that each device in principle covers the same field of view, with one limitation: the camera typically covers more than 90 degrees. Of course, the scanning laser radar may be designed to cover an angle greater or less than 90 degrees, depending on the specific requirements. The radar can operate in any frequency range, from ultraviolet to far-infrared. As a rule, it is operated for safety reasons in the harmless to the eyes of the infrared spectrum. The scanning laser radar 212 may be implemented as either a pulse modulated or a tone modulated laser, as known in the art. In the tone modulated regime, the laser light is generally modulated with at least three frequencies to exclude distance ambiguities.

Bei jedem Abtastvorgang ermittelt der Laserradar 212 für bis zu mehrere tausend Punkte in einer vertikalen Ebene, die von der Fahrbahnmitte bis zum Horizont verläuft, den Abstand von der Abtastvorrichtung zum Boden. Auf diese Weise werden mit dieser Vorrichtung alle Entfernungen und Erhebungen aller Teile der Straße und ihrer Umgebung gemessen. Die genaue Lage der Zeichen, die mit den nach vorn gerichteten Kameras 204 erkannt wurden, kann nun beispielsweise automatisch und problemlos ermittelt werden. Damit bietet der Abtast-Laserradar das höchste Maß an Genauigkeit bei der Kartographierung. For each scan, the laser radar 212 determines the distance from the scanner to the ground for up to several thousand points in a vertical plane that extends from the middle of the lane to the horizon. In this way, all distances and elevations of all parts of the road and their surroundings are measured with this device. The exact location of the characters that were detected with the front-facing cameras 204 can now, for example, be determined automatically and easily. Thus, the scanning laser radar offers the highest degree of accuracy in mapping.

Abtast-Laserradarsysteme werden häufig bei der Kartographierung von Flugzeugen und insbesondere Hubschraubern aus eingesetzt, beispielsweise wurden sie zum Kartographieren von Teilen der Eisenbahnlinien in den USA verwendet. Dies ist die erste bekannte Anwendung des Abtast- Laserradarsystems zum Kartographieren von Straßen, wobei der Radar an einem Fahrzeug angebracht ist, das auf einer Straße fährt. Scanning laser radar systems are widely used in the mapping of aircraft and in particular helicopters used, for example, they were used for mapping of Parts of railways used in the US. This is the first known application of the sampling Laser radar system for mapping roads, the radar being mounted on a vehicle is driving on a street.

Idealerweise sind alle oben beschriebenen Systeme an dem Kartographiefahrzeug angebracht. Obwohl eine erhebliche Redundanz zwischen der Linearkamera und dem Abtast-Laserradar besteht, arbeitet letzterer in einem optischen Frequenzbereich und gestattet folglich keine automatische Charakterisierung der Straße und ihrer Umgebung. Ideally, all systems described above are attached to the cartography vehicle. Although there is considerable redundancy between the linear camera and the scanning laser radar, the latter operates in an optical frequency range and consequently does not permit an automatic frequency range Characterization of the road and its surroundings.

Wie bei den nach vorn gerichteten Kameras ist es häufig wünschenswert, sowohl für den Abtast-Laserradar als auch für die Linearkamera Filter und Polarisierungslinsen zu nutzen. Insbesondere von der Sonne ausgehende Reflektierungen beeinträchtigen das Laserradarsystem, sofern nicht mit geeigneten Filtern gearbeitet wird, die mit Ausnahme der jeweiligen Betriebsfrequenz alle Frequenzen ausfiltern. As with the front-facing cameras, it is often desirable for both the Scanning laser radar as well as for the linear camera to use filters and polarizing lenses. In particular, reflections emanating from the sun affect the laser radar system, provided that is not working with suitable filters, with the exception of the respective operating frequency all Filter out frequencies.

Laserradars werden häufig auch als Colidare bzw. Lidare bezeichnet. Alle diese Systeme, die eine Bereichswahl von einem Abtastsystem aus ermöglichen, einschließlich Radarsystemen, werden für die Zwecke dieser Erfindung als äquivalent betrachtet. Laser radars are often referred to as colidars or lidars. All these systems, the enable range selection from a sampling system, including radar systems considered equivalent for purposes of this invention.

Eine besonders wichtige Ergänzung des oben beschriebenen Systems wird durch den Einsatz präziser Positionserkennungstechnologien erreicht, die unabhängig von GPS funktionieren. Ein solches präzises Positionserkennungssystem, auch bekannt als Kalibrierungssystem, gestattet es im allgemeinen, daß ein Fahrzeug seine eigene Position unabhängig von IMU- oder DGPS-Systemen genau erkennt. A particularly important addition to the system described above is through the use Accurate position detection technologies that work independently of GPS. On Such a precise position detection system, also known as a calibration system, allows it in the In general, a vehicle has its own position independent of IMU or DGPS systems exactly recognizes.

Ein Beispiel für die Anwendung dieser Technologie ist der Einsatz eines Radar- und Reflektorsystems, bei dem die Radar-Transceiver am Fahrzeug angebracht sind und Radarwellen an Reflektoren senden, die am Straßenrand installiert wurden. Die Position der Reflektoren ist entweder genau bekannt oder wird während des Prozesses der Datenerfassung vom Kartographierungssystem bestimmt. Die Radar-Transceiver übertragen ein impuls- oder frequenzmoduliertes Radarsignal zu den an der Straße installierten Reflektoren, in der Regel handelt es sich dabei um Eckreflektoren, die ein Signal an den Radar-Transceiver zurückgeben. Dies ermöglicht dem Radarsystem die präzise Bestimmung des Abstands zwischen Transceiver und Reflektor nach der Flugzeit- oder Phasenmethode. An example of the application of this technology is the use of a radar and Reflector system, in which the radar transceivers are mounted on the vehicle and radar waves Send reflectors installed on the roadside. The position of the reflectors is either exactly known or become during the process of data collection by the mapping system certainly. The radar transceivers transmit a pulse or frequency modulated radar signal to the Reflectors installed on the road are usually corner reflectors Return the signal to the radar transceiver. This allows the radar system the precise Determining the distance between transceiver and reflector after the time of flight or Phase method.

In einer möglichen Implementierung ist jedes Fahrzeug mit zwei Radarvorrichtungen ausgestattet, die in einem Spektrum zwischen 24 und 77 GHz operieren. Jede Radareinheit wird am Fahrzeug angebracht und nach außen, leicht nach vorn und nach oben in Richtung der Straßenränder positioniert. Entlang der Straße werden in angemessenem Abstand Stangen aufgestellt, an denen jeweils eine Vielzahl von Eck-Würfel-Radarreflektoren befestigt ist, die unter Umständen vertikal ausgerichtet sind. Der am tiefsten an einer Stange angebrachte Reflektor wird so positioniert, daß der Fahrzeugradar den Reflektor beleuchtet, wenn sich das Fahrzeug in der der Stange am nächsten gelegenen Spur befindet. Der am höchsten an einer Stange angebrachte Reflektor wird so positioniert, daß der Fahrzeugradar den Reflektor beleuchtet, wenn sich das Fahrzeug in der der Stange am weitesten entfernt gelegenen Spur befindet. Die Häufigkeit der Aufstellung von Stangen wird durch solche Erwägungen wie die Verfügbarkeit von Lichtmasten und anderen bereits vorhandenen Strukturen, die Wahrscheinlichkeit eines Verlusts der Verbindung zu GPS-Satelliten, die Verkehrsdichte, die Genauigkeit des IMU-Systems und ähnliche Kriterien bestimmt. Erste Grobberechnungen haben gezeigt, daß ein Abstand von rund 400 m akzeptabel erscheint. In one possible implementation, each vehicle is equipped with two radar devices equipped to operate in a spectrum between 24 and 77 GHz. Each radar unit will be on Vehicle attached and outward, slightly forward and up towards the roadside positioned. Along the road rods are placed at an appropriate distance, where Each of a variety of corner cube radar reflectors is attached, which may be vertical are aligned. The most deeply attached to a rod reflector is positioned so that the Vehicle radar illuminates the reflector when the vehicle is closest to the pole located lane. The reflector most attached to a pole is positioned that the vehicle radar illuminates the reflector when the vehicle is in the bar at furthest away lane. The frequency of setting up bars is going through such considerations as the availability of light poles and other existing ones Structures, the likelihood of loss of connection to GPS satellites that Traffic density, the accuracy of the IMU system and similar criteria. First rough calculations have shown that a distance of about 400 m seems acceptable.

Wurde die genaue Positionierung der Reflektoren vorher festgelegt und liegt sie bereits in einer Straßenkarten-Datenbank vor, kann das Fahrzeug aufgrund dieser Informationen seine exakte Position auf der Straße bestimmen. Im typischeren Fall werden die Radarreflektoren installiert, und dem Kartographiefahrzeug wird ihre exakte Position über die differentiellen GPS-Signale und die IMU-Einheit übermittelt. Auf diese Weise wird für das Kartographiefahrzeug eine wesentlich höhere Genauigkeit als für andere Fahrzeuge erreicht, die das System danach nutzen. Dadurch wird es möglich, daß das Kartographiefahrzeug auch die Situation in Tunneln kartographisch erfassen und die Lage von Radarreflektoren feststellen kann, die später von anderen Fahrzeugen zur Bestimmung ihrer exakten Position zu nutzen sind, wenn keine GPS-Signale und keine differentiellen GPS-Signale verfügbar sind. Auf ähnliche Weise können solche Radarreflektoren in einem angemessenen Abstand außerhalb des Tunnels angebracht werden und auf diese Weise eine exakte Positionsbestimmung durch das im Tunnel befindliche Fahrzeug ermöglichen, bis wieder GPS-Signale und differentielle GPS-Signale vorliegen. Ein solches System kann auch in dicht bebauten Straßen von Städten und an allen anderen Orten eingesetzt werden, an denen die GPS-Signale blockiert werden können oder aus anderen Gründen nicht verfügbar sind. Da die Kosten für Radarreflektoren sehr gering sind, ist davon auszugehen, daß sie zukünftig auf den 6,5 Millionen Straßenkilometern der USA häufig zum Einsatz kommen. If the exact positioning of the reflectors has been previously determined and is already in one Road map database, the vehicle can use this information to its exact position on the road. In the more typical case, the radar reflectors are installed, and the Cartography vehicle will take its exact position via the differential GPS signals and the IMU unit transmitted. In this way, for the cartography vehicle a much higher accuracy than for other vehicles that use the system afterwards. This makes it possible that the Cartography vehicle also cartographically record the situation in tunnels and the location of Radar reflectors can detect the later of other vehicles to determine their exact Position are to be used when no GPS signals and no differential GPS signals available are. Similarly, such radar reflectors may be at a reasonable distance outside be placed in the tunnel and in this way an exact position determination by the Tunnel available vehicle, until again GPS signals and differential GPS signals available. Such a system can also be found in densely built streets of cities and at all others Places are used where the GPS signals can be blocked or from others Reasons are not available. Since the cost of radar reflectors are very low, it is It can be assumed that they will be frequently used in the future on the 6.5 million road kilometers of the USA come.

Der Einsatz von Radarsystemen und Reflektoren zur genauen Positionierung ist nur eine von vielen Konfigurationen, die zu diesem Zweck zu erwägen sind. Als weitere Beispiele seien Straßenmarkierungen, RFID-Anschlüsse, Lasersysteme, Laserradaranlagen und Reflektoren, in die Straße eingebettete Magnetkontakte, magnetische Bänder usw. genannt. Die Radar- und Reflektortechnologie zeichnet sich gegenüber einigen anderen Systemen vor allem dadurch aus, daß ihre Wirkung auch bei ungünstigen Witterungsbedingungen nicht ernsthaft beeinträchtigt wird, daß sie auch funktioniert, wenn die Reflektoren von Schnee bedeckt sind, daß keine aufwendigen Wartungsarbeiten notwendig sind und daß auch Kosten- und Haltbarkeitsaspekte für solche Systeme sprechen. The use of radar systems and reflectors for accurate positioning is just one of many configurations that are to be considered for this purpose. As further examples are Road markings, RFID connectors, laser systems, laser radars and reflectors, in the street embedded magnetic contacts, magnetic bands, etc. called. The radar and reflector technology distinguishes itself from some other systems primarily by the fact that its effect also in unfavorable weather conditions is not seriously impaired, that it also works, if the reflectors are covered by snow, that no elaborate maintenance is necessary and that also cost and durability aspects speak for such systems.

Die verwendeten Radar-Transceiver werden typischerweise an jeder Seite des Fahrzeugs angebracht und sind in einem Winkel zwischen 30 und 60 Grad nach oben gerichtet. Ihre Ausrichtung erfolgt typischerweise so, daß sie über das Fahrzeugdach hinausreichen, so daß eine ausreichende vertikale Höhe erreicht werden kann, wenn beispielsweise ein Lastkraftwagen passiert wird. Selbstverständlich können auch andere Montage- und Ausrichtungssysteme zum Einsatz kommen. The radar transceivers used are typically on each side of the vehicle attached and are directed at an angle between 30 and 60 degrees upwards. Your orientation typically occurs so that they extend beyond the vehicle roof, so that a sufficient vertical height can be achieved when, for example, a truck is passed. Of course, other assembly and alignment systems can be used.

Die Radarreflektoren sind in der Regel an einer Stange, einem Gebäude, einer Überführung oder einer anderen geeigneten Struktur angebracht. Sie können so gestaltet sein, daß sie einen Code zurücksenden. Dann müssen in einigen dieser Reflektoren Informationen abgelegt sein, die eine genaue Zuordnung des betreffenden Reflektors zu einem in der Datenbank abgelegten Reflektor ermöglichen. Das kann auf vielfältige Art und Weise erreicht werden, beispielsweise durch die Verwendung mehrerer voneinander entfernter Radarreflektoren, die in einer bestimmten geometrischen Konfiguration in einem vom Fahrzeug entfernten Radius angebracht sind. Die Präsenz oder Abwesenheit eines Reflektors kann beispielsweise durch die Rückgabe eines Binärcodes angegeben werden. The radar reflectors are usually on a pole, a building, an overpass or attached to another suitable structure. They can be designed to contain a code return. Then in some of these reflectors information must be stored that has a exact assignment of the relevant reflector to a reflector stored in the database enable. This can be achieved in a variety of ways, for example through the Use of multiple remote radar reflectors in a specific geometric configuration are mounted in a radius away from the vehicle. The presence or absence of a reflector, for example, by the return of a binary code be specified.

Das System funktioniert wie folgt: Ein Fahrzeug, das entlang einer Straße fährt, emittiert in der Nähe der Reflektorstangen Radarimpulse mit einer Frequenz von beispielsweise einem Impuls pro Millisekunde. Diese Radarimpulse werden codiert, so daß jedes Fahrzeug exakt erkennt, welche der reflektierten Informationen auf die eigenen Impulse zurückzuführen sind. Nähert sich das Fahrzeug einer Reflektorstange an, beginnt es mit dem Empfang von Reflexionen. Dieser Vorgang ist von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig. Durch die Beobachtung einer Reihe von Reflexionen kann die Software des Fahrzeugs entweder die Reflexion mit der maximalen Amplitude, den Durchschnitt aller Reflexionen oder einen anderen Wert als den zu berücksichtigenden auswählen. Darüber hinaus wird der Radarimpuls moduliert, so daß aufgrund der Phase des zurückgegebenen Signals eine Berechnung des Abstands zum Reflektor vorgenommen werden kann. Folglich kann ein Fahrzeug, das entlang einer Straße fährt und ein Paar Reflektorstangen passiert, seine Position in Längsrichtung bestimmen. Grundlage hierfür ist der Winkel der Radarvorrichtungen und das maximale Echo, wie oben beschrieben. Darüber hinaus kann das Fahrzeug mit diesen Informationen auf der Grundlage des gemessenen Abstands von Radar und Reflektor seine seitliche Position auf der Straße bestimmen. The system works as follows: A vehicle that drives along a road emits in the Near the reflector rods radar pulses with a frequency of, for example, one pulse per Millisecond. These radar pulses are coded so that each vehicle accurately recognizes which of them reflected information is due to one's own impulses. Approaching the vehicle a reflector rod, it begins to receive reflections. This process is from the Speed of the vehicle depends. By observing a series of reflections can the software of the vehicle either the reflection with the maximum amplitude, the average all reflections or a value other than that to be considered. Furthermore the radar pulse is modulated so that due to the phase of the returned signal a Calculation of the distance to the reflector can be made. Consequently, a vehicle that along a road and passes a pair of reflector rods, its position in the longitudinal direction determine. The basis for this is the angle of the radar devices and the maximum echo, such as described above. In addition, the vehicle can use this information on the basis of measured distance of radar and reflector determine its lateral position on the road.

An jeder Reflektorstange ist eine Vielzahl von Reflektoren angebracht, deren Montageort durch die Schnittpunkte des Radarstrahls zweier Fahrzeuge gebildet wird, die in der dem Reflektor am nächsten gelegenen bzw. in der vorn Reflektor am weitesten entfernten Spur fahren. Der Abstand der Reflektoren an der Stange wird durch den Durchmesser des Radarstrahls (in Bildpunkten) bestimmt. In einer typischen Situation kann es beispielsweise erforderlich sein, daß die Anbringung der Radarreflektoren 4 m über der Erdoberfläche beginnt und bei 12 m endet, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Reflektoren jeweils einen Meter beträgt. Für die ersten Demonstrationen ist davon auszugehen, daß die vorhandenen Strukturen genutzt werden. Die Eck-Würfel-Radarreflektoren sind sehr preiswert, so daß der Investitionsaufwand für die Infrastruktur gering ist, solange vorhandene Strukturen genutzt werden können. In den Innenstädten ist es darüber hinaus möglich, Gebäude usw. zur Anbringung von Reflektoren zu nutzen. At each reflector rod a variety of reflectors is mounted, the mounting location by the intersections of the radar beam of two vehicles is formed in the reflector at drive next to or in the front of the reflector furthest away. The distance of Reflectors on the pole are determined by the diameter of the radar beam (in pixels). For example, in a typical situation, it may be necessary for the attachment of the Radar reflectors begins 4 m above the earth's surface and ends at 12 m, with the distance between the each reflector is one meter. For the first demonstrations is of it assume that the existing structures are used. The corner cube radar reflectors are very cheap, so that the investment costs for the infrastructure is low, as long as existing Structures can be used. In inner cities it is also possible to build buildings etc. to use for the attachment of reflectors.

Um diesen Aspekt der Erfindung zusammenzufassen: Es wird ein preisgünstiges Konzept der Installation einer Infrastruktur vorgestellt, die es ermöglicht, daß ein Fahrzeug einen Radarimpuls versendet und eine Reflexion empfängt, wobei diese Reflexion als Reflexion des vom fahrzeugeigenen Radar emittierten Impulses zu identifizieren ist und Informationen enthält, die eine genaue Abstandsmessung ermöglichen. Folglich kann das Fahrzeug bestimmen, welche Position es seitlich und in Längsrichtung auf der Straße einnimmt. To summarize this aspect of the invention: It will be an inexpensive concept of Installation of an infrastructure that allows a vehicle a radar pulse sent and receives a reflection, this reflection as a reflection of the vehicle Radar emitted pulse is to identify and contains information that is accurate Allow distance measurement. Consequently, the vehicle can determine which position it is laterally and occupy longitudinally on the road.

Zwar kann die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung illustriert und erläutert werden, doch sind sowohl die Zeichnungen, als auch die Beschreibung als Illustration (nicht jedoch als Einschränkung) zu betrachten. Es ist davon auszugehen, daß nur die bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden und daß alle Veränderungen und Modifikationen, die unter den Umfang und die Wesensart der Erfindung fallen, als geschützt zu betrachten sind. Although the invention in the drawings and the foregoing description can be illustrated and are explained, but both the drawings, as well as the description as an illustration (not however, as a limitation). It is assumed that only the preferred Embodiments have been illustrated and described and that all changes and modifications, which are within the scope and spirit of the invention, are to be considered protected.

Claims (30)

1. Vorrichtung, die an einem Fahrzeug montiert werden kann, während der Fahrt des Fahrzeugs die kartographische Darstellung einer Straße ermöglicht und folgendes umfaßt:
ein erstes Datenerfassungsmodul, das an einer ersten Seite des Fahrzeugs angebracht ist;
ein zweites Datenerfassungsmodul, das an einer zweiten Seite des Fahrzeugs angebracht ist;
wobei jedes dieser Module mit einem GPS-Empfänger und einer Antenne ausgestattet ist, die die Ermittlung der Position des Fahrzeugs ermöglichen, und wobei jedes dieser Module über eine Linearkamera verfügt, die so angebracht ist, daß sie eindimensionale Bilder einer Fläche an einer ersten oder zweiten Seite des Fahrzeugs liefern, wobei die besagten Linearkameras Bilder einer vertikalen Ebene liefern, die senkrecht zur Straße verläuft, so daß sich eine Ansicht der Straße in einer zu ihr senkrechten Richtung ergibt und sich aus dieser Ansicht Informationen über die Straße ableiten lassen; und
ein mit den besagten Modulen verbundener Prozessor, der eine kartographische Datenbank der Straße bildet, indem er die Position des auf der Straße befindlichen Fahrzeugs in Korrelation zu den Informationen über die Straße setzt.
A device which can be mounted on a vehicle while the vehicle is traveling, enabling the cartographic representation of a road, comprising:
a first data acquisition module mounted on a first side of the vehicle;
a second data acquisition module mounted on a second side of the vehicle;
each of said modules being provided with a GPS receiver and an antenna enabling the determination of the position of the vehicle, and each of said modules having a linear camera mounted so as to form one-dimensional images of a surface at a first or second one Provide side of the vehicle, said linear cameras provide images of a vertical plane which is perpendicular to the road, so that a view of the road in a direction perpendicular to her direction and can be derived from this view information about the road; and
a processor associated with said modules which forms a cartographic database of the road by correlating the position of the on-road vehicle with the information about the road.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Kamera in jedem der besagten Module zumindest eine lineare CCD-, CMOS- oder andere lichtempfindliche Anordnung enthält. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that said camera in each of said modules at least one linear CCD, CMOS or other photosensitive Arrangement contains. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Linearkamera in jedem der besagten Module eine Linse enthält, die ein Sichtfeld von einer annähernden Mitte des Fahrzeugs bis zum Horizont ermöglicht, wobei die besagten Linearkameras so angeordnet sind, daß sie eindimensionale Bilder von der gesamten Straße aufnehmen, beginnend mit etwa der Mitte der Fahrspur, in der das Fahrzeug fährt, und sich weiter erstreckend bis zum Horizont. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that said linear camera in each said module includes a lens having a field of view from an approximate center of the Vehicle to the horizon, said linear cameras being arranged that they take one-dimensional pictures of the entire street, starting with about the Center of the lane in which the vehicle drives, and extending further to the horizon. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß jedes der besagten Module darüber hinaus einen Abtast-Laserradar umfaßt, der Wellen nach unten in einer senkrecht zur Straße verlaufenden Ebene emittiert und reflektierte Radarwellen empfängt, woraus sich Informationen über den Abstand zwischen dem besagten Laserradar und dem Boden und damit Informationen über die Straße ergeben. 4. Apparatus according to claim 1, characterized in that each of said modules above Also included is a scanning laser radar that waves down in a direction perpendicular to the road emitted plane and receives reflected radar waves, resulting in information about the distance between the said laser radar and the ground and thus information surrendered across the street. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß jedes der besagten Module und der besagte Laserradarvorrichtungen mit der besagten Linearkamera koordiniert oder synchronisiert sind und ein gemeinsames Sichtfeld abdecken. 5. Apparatus according to claim 4, characterized in that each of said modules and the said laser radar devices coordinated with said linear camera or synchronized are and cover a common field of vision. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß jedes der besagten Module außerdem eine Videokamera umfaßt, die Bilder einer Fläche vor dem Fahrzeug liefert, wobei auch Bilder von der Umgebung der Straße, einschließlich der Verkehrszeichen und anderer Informationsanzeigen erfaßt und Informationen über die Straße geliefert werden. 6. Apparatus according to claim 1, characterized in that each of said modules also includes a video camera that provides images of an area in front of the vehicle, wherein also pictures of the surroundings of the street, including traffic signs and others Information displays and information about the road are delivered. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß sie darüber hinaus ein Instrument zur künstlichen Beleuchtung umfaßt, das zumindest dann aktiviert wird, wenn festgestellt wird, daß die natürliche Beleuchtung zum Aufnehmen von Bildern durch die besagte Videokamera nicht ausreicht. 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that it also has an instrument artificial lighting, which is activated at least when it is detected that that the natural lighting for taking pictures by the said video camera not enough. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß sie darüber hinaus einen Abtastlaser-Entfernungsmesser umfaßt, der mit mindestens einer der besagten Videokameras verbunden ist und zur Feststellung des Abstands zwischen der Kamera und bestimmten Objekten in den von der besagten, mindestens einen Videokamera aufgenommenen Bildern dient, wobei dieser Abstand Informationen über die Straße vermittelt. 8. Apparatus according to claim 6, characterized in that it also has a Scanning laser rangefinder comprising, with at least one of said video cameras is connected and to determine the distance between the camera and certain Objects in the pictures taken by said at least one video camera serves, this distance conveys information about the road. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, die darüber hinaus eine Vorrichtung zum Befestigen der besagten Module am Fahrzeug umfaßt, wobei die besagte Befestigungsvorrichtung eine Halterung zum Anbringen aller besagten Module an einem Dach des Fahrzeugs, eine Halterung zum Anbringen aller besagten Module an einer Front des Fahrzeugs und eine Halterung zum Verbinden der besagten Module untereinander umfaßt. The apparatus of claim 1, further comprising means for securing said Module on the vehicle comprises, wherein said fastening device is a holder for Attaching all said modules to a roof of the vehicle, a mounting bracket all said modules on a front of the vehicle and a bracket for connecting the said modules comprises each other. 10. Vorrichtung, die an einem Fahrzeug montiert werden kann, während der Fahrt des Fahrzeugs die kartographische Darstellung einer Straße ermöglicht und folgendes umfaßt:
ein erstes Datenerfassungsmodul, das an einer ersten Seite des Fahrzeugs angebracht ist;
ein zweites Datenerfassungsmodul, das an einer zweiten Seite des Fahrzeugs angebracht ist;
wobei jedes dieser Module mit einem GPS-Empfänger und einer Antenne ausgestattet ist, die die Ermittlung der Position des Fahrzeugs ermöglichen, und wobei jedes dieser Module über einen Abtast-Laserradar verfügt, der so angebracht ist, daß er Wellen nach unten in einer senkrecht zur Straße verlaufenden Ebene emittiert und reflektierte Radarwellen empfängt, woraus sich Informationen über den Abstand zwischen dem besagten Laserradar und dem Boden und damit Informationen über die Straße ergeben; und
ein mit den besagten Modulen verbundener Prozessor, der eine kartographische Datenbank der Straße bildet, indem er die Position des auf der Straße befindlichen Fahrzeugs in Korrelation zu den Informationen über die Straße setzt.
10. A device that can be mounted on a vehicle while the vehicle is traveling, enabling the cartographic representation of a road and comprising:
a first data acquisition module mounted on a first side of the vehicle;
a second data acquisition module mounted on a second side of the vehicle;
each of said modules being provided with a GPS receiver and an antenna enabling the determination of the position of the vehicle, and each of said modules having a scanning laser radar mounted so as to wave downwards in a direction perpendicular to the Emitted level and receives reflected radar waves, which gives information about the distance between the said laser radar and the ground and thus information about the road; and
a processor associated with said modules which forms a cartographic database of the road by correlating the position of the on-road vehicle with the information about the road.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, daß jedes der besagten Module außerdem eine Linearkamera umfaßt, die so angebracht ist, daß sie eindimensionale Bilder einer Fläche auf einer ersten bzw. zweiten Seite des Fahrzeugs liefert, wobei die besagte Kamera Bilder einer vertikalen Ebene liefert, die senkrecht zur Straße verläuft, so daß sich eine Ansicht der Straße in einer senkrecht zur Straße verlaufenden Richtung ergibt, aus der wiederum Informationen über die Straße abzuleiten sind. 11. The device according to claim 10, characterized in that each of said modules also includes a linear camera mounted to receive one-dimensional images of a Surface on a first or second side of the vehicle, said camera Provides images of a vertical plane that runs perpendicular to the road so that there is a view the road in a direction perpendicular to the road direction, from the turn Information about the road are derived. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Linearkamera in jedem der besagten Module zumindest eine lineare CCD-, CMOS- oder andere lichtempfindliche Anordnung enthält. 12. The device according to claim 11, characterized in that said linear camera in each of said modules at least one linear CCD, CMOS or other contains photosensitive arrangement. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Linearkamera in jedem der besagten Module eine Linse enthält, die ein Sichtfeld von einer annähernden Mitte des Fahrzeugs bis zum Horizont ermöglicht, wobei die besagten Linearkameras so angeordnet sind, daß sie eindimensionale Bilder von der gesamten Straße aufnehmen, beginnend mit etwa der Mitte der Fahrspur, in der das Fahrzeug fährt, und sich weiter erstreckend bis zum Horizont. 13. The apparatus according to claim 11, characterized in that said linear camera in each of said modules includes a lens having a field of view from an approximate center allows the vehicle to the horizon, said linear cameras arranged so are that they take one-dimensional pictures of the entire road, starting with about the center of the lane in which the vehicle drives, and extending further to the horizon. 14. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, daß jedes der besagten Module und der besagte Laserradar mit der besagten Linearkamera koordiniert oder synchronisiert sind und ein gemeinsames Sichtfeld abdecken. 14. The device according to claim 11, characterized in that each of said modules and the said laser radar are coordinated or synchronized with said linear camera and cover a common field of vision. 15. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, daß jedes der besagten Module außerdem eine Videokamera umfaßt, die Bilder einer Fläche vor dem Fahrzeug liefert, wobei auch Bilder von der Umgebung der Straße, einschließlich der Verkehrszeichen und anderer Informationsanzeigen erfaßt und Informationen über die Straße geliefert werden. 15. The apparatus according to claim 10, characterized in that each of said modules also includes a video camera that provides images of an area in front of the vehicle, wherein also pictures of the surroundings of the street, including traffic signs and others Information displays and information about the road are delivered. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß sie darüber hinaus ein Instrument zur künstlichen Beleuchtung umfaßt, das zumindest dann aktiviert wird, wenn festgestellt wird, daß die natürliche Beleuchtung zum Aufnehmen von Bildern durch die besagte Videokamera nicht ausreicht. 16. The apparatus according to claim 15, characterized in that it also has an instrument artificial lighting, which is activated at least when it is detected that that the natural lighting for taking pictures by the said video camera not enough. 17. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß sie darüber hinaus einen Abtastlaser-Entfernungsmesser umfaßt, der mit mindestens einer der besagten Videokameras verbunden ist und zur Feststellung des Abstands zwischen der Kamera und bestimmten Objekten in den von der besagten, mindestens einen Videokamera aufgenommenen Bildern dient, wobei dieser Abstand Informationen über die Straße vermittelt. 17. The apparatus according to claim 15, characterized in that it also has a Scanning laser rangefinder comprising, with at least one of said video cameras is connected and to determine the distance between the camera and certain Objects in the pictures taken by said at least one video camera serves, this distance conveys information about the road. 18. Vorrichtung nach Anspruch 10, die darüber hinaus eine Vorrichtung zum Befestigen der besagten Module am Fahrzeug umfaßt, wobei die besagte Befestigungsvorrichtung eine Halterung zum Anbringen aller besagten Module an einem Dach des Fahrzeugs, eine Halterung zum Anbringen aller besagten Module an einer Front des Fahrzeugs und eine Halterung zum Verbinden der besagten Module untereinander umfaßt. 18. The apparatus of claim 10, further comprising a device for securing the said modules comprises on the vehicle, said fastening device a A bracket for attaching all said modules to a roof of the vehicle, a bracket for attaching all said modules to a front of the vehicle and a bracket for Connecting said modules comprises each other. 19. Verfahren zum Kartographieren einer Straße, das folgende Schritte umfaßt:
Anordnen eines ersten Datenerfassungsmoduls an einer ersten Seite des Fahrzeugs;
Anordnen eines zweiten Datenerfassungsmoduls an einer zweiten Seite des Fahrzeugs, wobei jedes der Module einen GPS-Empfänger, eine Antenne und eine Linearkamera umfaßt, die so ausgerichtet ist, daß sie in einer vertikalen eindimensionalen Ebene Bilder einer Fläche von einer ersten bzw. einer zweiten Seite des Fahrzeugs liefert;
Fahren des Fahrzeugs auf der Straße, während unter Verwendung des GPS-Empfängers und der Antenne kontinuierlich die Position des Fahrzeugs registriert wird und von den Linearkameras Bilder der senkrecht zur Straße verlaufenden vertikalen Ebenen erfaßt werden; und
Bildung einer kartographischen Datenbank der Straße durch Korrelation der Position des Fahrzeugs auf der Straße mit den Informationen über die Straße, die aus den Bildern der Linearkameras hervorgehen.
19. A method for mapping a road, comprising the steps of:
Arranging a first data acquisition module on a first side of the vehicle;
Arranging a second data acquisition module on a second side of the vehicle, each of the modules including a GPS receiver, an antenna and a linear camera oriented to image, in a vertical one-dimensional plane, an area of a first and a second side, respectively the vehicle delivers;
Driving the vehicle on the road while continuously registering the position of the vehicle using the GPS receiver and the antenna, and taking pictures of the vertical planes perpendicular to the road from the linear cameras; and
Formation of a cartographic database of the road by correlation of the position of the vehicle on the road with the information about the road, which emerge from the images of the linear cameras.
20. Verfahren nach Anspruch 19, das darüber hinaus den Schritt der Anordnung einer Linse in Verbindung mit jeder der Linearkameras umfaßt, so daß sich ein Sichtfeld ergibt, das in etwa von einer Mitte des Fahrzeugs zum Horizont verläuft, wobei die Videokameras eindimensionale Bilder aufnehmen, die die gesamte Straße abdecken, beginnend mit etwa der Mitte der Straße, auf der das Fahrzeug fährt, und sich weiter erstreckend bis zum Horizont. 20. The method of claim 19, further comprising the step of arranging a lens in Connection with each of the linear cameras, so that there is a field of view, which is approximately from a center of the vehicle to the horizon, where the video cameras are one-dimensional Take pictures that cover the entire street, starting at about the middle of the street, on which the vehicle drives, and extending further to the horizon. 21. Verfahren nach Anspruch 19, das darüber hinaus folgende Schritte umfaßt:
Anordnung eines Abtast-Laserradars in jedem der Module; und
während des Betriebs des Fahrzeugs Emittierung von Wellen nach unten in einer senkrecht zur Straße verlaufenden Ebene und Empfang der reflektierten Radarwellen, woraus sich Informationen über den Abstand zwischen dem Laserradar und dem Boden und damit Informationen über die Straße ergeben, die zur Bildung der kartographischen Datenbank genutzt werden können.
21. The method of claim 19, further comprising the steps of:
Arranging a scanning laser radar in each of the modules; and
during the operation of the vehicle emitting waves down in a plane perpendicular to the road and receiving the reflected radar waves, resulting in information about the distance between the laser radar and the ground and thus information about the road used to form the cartographic database can be.
22. Verfahren nach Anspruch 21, das darüber hinaus den Schritt der Koordinierung und Synchronisation der Laserradarvorrichtungen und der Linearkameras in den einzelnen Modulen umfaßt, so daß diese ein gemeinsames Sichtfeld bilden. 22. The method of claim 21, further comprising the step of coordinating and Synchronization of the laser radar devices and the linear cameras in the individual modules so that they form a common field of vision. 23. Verfahren nach Anspruch 19, das darüber hinaus folgende Schritte umfaßt:
Anordnung einer Videokamera in jedem der Module, so daß Bilder einer Fläche vor dem Fahrzeug, einschließlich von Verkehrszeichen und anderen Informationsanzeigen aufgenommen werden können; und
während der Fahrt mit dem Fahrzeug Aufnehmen von Bildern durch die Videokameras, die damit Informationen über die Straße liefern, die zur Bildung der kartographischen Datenbank genutzt werden können.
23. The method of claim 19, further comprising the steps of:
Arranging a video camera in each of the modules so that images of an area in front of the vehicle including traffic signs and other information displays can be captured; and
while driving with the vehicle taking pictures through the video cameras, which provide information about the road, which can be used to form the cartographic database.
24. Verfahren nach Anspruch 23, das darüber hinaus den Schritt der Anordnung eines Abtast- Laserradar-Entfernungsmessers in Verbindung mit mindestens einer der Videokameras umfaßt, so daß der Abstand zu bestimmten Objekten in den von mindestens einer Videokamera aufgenommenen Bildern bestimmt werden kann. 24. The method of claim 23, further comprising the step of arranging a scanning Laserradar rangefinder in conjunction with at least one of the video cameras, so that the distance to certain objects in the of at least one video camera recorded images can be determined. 25. Verfahren zum Kartographieren einer Straße, das folgende Schritte umfaßt:
Anordnung eines ersten Datenerfassungsmoduls an einer ersten Seite des Fahrzeugs;
Anordnung eines zweiten Datenerfassungsmoduls an einer zweiten Seite des Fahrzeugs, wobei jedes dieser Module einen GPS-Empfänger, eine Antenne und einen Abtast-Laserradar umfaßt, der so ausgerichtet ist, daß er Wellen senkrecht zur Straße nach unten emittiert und reflektierte Radarwellen empfängt;
Fahren des Fahrzeugs auf der Straße, während unter Verwendung des GPS-Empfängers und der Antenne kontinuierlich die Position des Fahrzeugs registriert wird und Informationen über den Abstand zwischen den Laserradars und dem Boden durch das Emittieren und Empfangen von Radarwellen erfaßt werden; und
Bildung einer kartographischen Datenbank der Straße durch Korrelation der Position des Fahrzeugs auf der Straße mit den Informationen über den Abstand zwischen den Laserradars und dem Boden.
25. A method for mapping a road, comprising the steps of:
Arranging a first data acquisition module on a first side of the vehicle;
Arranging a second data acquisition module on a second side of the vehicle, each of said modules including a GPS receiver, an antenna, and a scanning laser radar oriented to emit waves down perpendicular to the road and to receive reflected radar waves;
Driving the vehicle on the road while continuously registering the position of the vehicle using the GPS receiver and the antenna, and acquiring information about the distance between the laser radars and the ground by emitting and receiving radar waves; and
Forming a cartographic database of the road by correlating the position of the vehicle on the road with the information about the distance between the laser radars and the ground.
26. Verfahren nach Anspruch 25, das darüber hinaus folgende Schritte umfaßt:
Anordnung einer Linearkamera in jedem der Module Positionierung der Linearkameras, so daß sie eindimensionale Bilder einer vertikalen Ebene einer Fläche an einer ersten bzw. zweiten Seite des Fahrzeugs liefern; und
Fahren des Fahrzeugs und Aufnehmen eindimensionaler Bilder durch die Linearkameras, wobei die sich aus den Bildern ergebenden Informationen zur Bildung der kartographischen Datenbank genutzt werden können.
26. The method of claim 25, further comprising the steps of:
Arranging a linear camera in each of the modules positioning the linear cameras so as to provide one-dimensional images of a vertical plane of a surface on a first and a second side of the vehicle, respectively; and
Driving the vehicle and taking one-dimensional images through the linear cameras, whereby the information resulting from the images can be used to form the cartographic database.
27. Verfahren nach Anspruch 26, das darüber hinaus den Schritt der Anordnung einer Linse in Verbindung mit jeder der Linearkameras umfaßt, so daß sich ein Sichtfeld von etwa der Mitte des Fahrzeugs bis zum Horizont ergibt, wobei die Videokameras eindimensionale Bilder von der gesamten Straße erfassen, beginnend mit etwa der Mitte der Straße, auf der das Fahrzeug fährt, und sich weiter erstreckend bis zum Horizont. 27. The method of claim 26, further comprising the step of arranging a lens in Connected to each of the linear cameras, so that a field of view of about the middle of the vehicle to the horizon, where the video cameras are one-dimensional images of capture the entire road, starting with about the middle of the road on which the vehicle is drives, and extends further to the horizon. 28. Verfahren nach Anspruch 26, das darüber hinaus den Schritt der Koordinierung oder Synchronisierung der Laserradars und der Linearkameras in jedem der Module umfaßt, so daß diese ein gemeinsames Sichtfeld abdecken. 28. The method of claim 26, further comprising the step of coordinating or Synchronization of the laser radar and the linear cameras in each of the modules comprises, so that these cover a common field of vision. 29. Verfahren nach Anspruch 25, das darüber hinaus folgende Schritt umfaßt:
Anordnung einer Videokamera in jedem der Module, so daß Bilder einer Fläche vor dem Fahrzeug aufgenommen werden können, einschließlich von Verkehrszeichen und anderen Informationsanzeigen; und
während des Fahrens des Fahrzeugs Erfassung von Bildern durch die Videokameras und damit Liefern von Informationen über die Straße, die zur Bildung der kartographischen Datenbank genutzt werden können.
29. The method of claim 25, further comprising the step of:
Placing a video camera in each of the modules so that images of an area in front of the vehicle can be captured, including traffic signs and other informational displays; and
during the driving of the vehicle, capturing images by the video cameras and thereby providing information about the road that can be used to form the cartographic database.
30. Verfahren nach Anspruch 29, das darüber hinaus den Schritt der Anordnung des Laserradar- Entfernungsmessers in Verbindung mit mindestens einer der Videokameras umfaßt, so daß der Abstand zu bestimmten Objekten in den Bildern, die von mindestens einer Videokamera aufgenommen wurden, ermittelt werden kann. 30. The method of claim 29, further comprising the step of arranging the laser radar Rangefinder in conjunction with at least one of the video cameras, so that the Distance to certain objects in the pictures taken by at least one video camera recorded can be determined.
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