DE102018207857A1

DE102018207857A1 - Verfahren und Positionierungssystem zum Transformieren einer Position eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102018207857A1
Application number: DE102018207857.2A
Authority: DE
Inventors: Tomas Szabo
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2019-11-21
Also published as: WO2019219356A1

Abstract

Verfahren, Steuergerät und Positionierungssystem zum Transformieren einer Position eines Fahrzeugs (10) von einem ersten Koordinatensystem (20) in ein zweites Koordinatensystem (40), welche ein Erfassen (S1) von mindestens zwei Ortsvektoren (22, 24, 26) bezüglich des Fahrzeugs (10) in dem ersten Koordinatensystem (20) mit einem ersten Positionserfassungssystem an mindestens zwei verschiedenen Fahrzeugorten (12, 14, 16), ein Erfassen (S2) von mindestens zwei Ortsvektoren (42, 44, 46) bezüglich des Fahrzeugs (10) in dem zweiten Koordinatensystem (40) mit einem zweiten Positionserfassungssystem an den mindestens zwei verschiedenen Fahrzeugorten (12, 14, 16), ein Berechnen (S5) von Transformationsparametern zwischen dem ersten Koordinatensystem (20) und dem zweiten Koordinatensystem (40) basierend auf den mindestens zwei Ortsvektoren (22, 24, 26) in dem ersten Koordinatensystem (20) und den mindestens zwei Ortsvektoren (42, 44, 46) in dem zweiten Koordinatensystem (40) und ein Berechnen (S6) der Position des Fahrzeugs (10) in dem zweiten Koordinatensystem (40) mittels Transformieren der Position des Fahrzeugs (10) von dem ersten Koordinatensystem (20) in das zweite Koordinatensystem (40) mit den berechneten Transformationsparametern aufweisen beziehungsweise dazu eingerichtet sind.

Description

Technischer Bereich
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Steuergerät und ein Positionierungssystem zum Transformieren einer Position eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren, das Steuergerät und das Positionierungssystem ein Erfassen von Ortsvektoren des Fahrzeugs in einem Koordinatensystem mit einem Positionserfassungssystem aufweist oder hierzu eingerichtet ist.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2016 108 446 A1 ist es bekannt, den Aufenthaltsort eines Transportfahrzeugs mit einer am Transportfahrzeug angebrachten Antenne und mittels in einer Fahrbahn fest angeordneten Transpondern zu bestimmen.
Mit einem in einem Fahrbahnbelag angeordneten Transpondernetz kann ein Aufenthaltsort eines Fahrzeugs allerdings nur innerhalb der räumlichen Ausdehnung des Transpondernetzes bestimmt werden. Außerhalb eines lokal begrenzt anordbaren Transpondernetzes ist eine Positionsbestimmung eines Fahrzeugs jedoch nicht möglich.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt daher Lösungen bereit, die Positionsbestimmung eines Fahrzeugs effizienter und räumlich flexibler auszugestalten, wobei eine Effizienzsteigerung und eine höhere räumliche Flexibilität insbesondere durch eine Verringerung der Abhängigkeit der Positionsbestimmung von einem einzelnen Positionserfassungssystem erreicht werden kann.
Eine derartige Lösung für ein Verfahren zum Transformieren einer Position eines Fahrzeugs zwischen einem ersten Koordinatensystem und einem zweiten Koordinatensystem weist ein Erfassen von mindestens zwei Ortsvektoren bezüglich des Fahrzeugs in dem ersten Koordinatensystem mit einem ersten Positionserfassungssystem an mindestens zwei verschiedenen Fahrzeugorten und ein Erfassen von mindestens zwei Ortsvektoren bezüglich des Fahrzeugs in dem zweiten Koordinatensystem mit einem zweiten Positionserfassungssystem an den mindestens zwei verschiedenen Fahrzeugorten auf. Ferner weist das Verfahren ein Berechnen von Transformationsparametern zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem basierend auf den mindestens zwei Ortsvektoren in dem ersten Koordinatensystem und den mindestens zwei Ortsvektoren in dem zweiten Koordinatensystem und ein Berechnen der Position des Fahrzeugs in einem von dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem mittels Transformieren der Position des Fahrzeugs zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem mit den berechneten Transformationsparametern auf.
Eine Transformation der Position des Fahrzeugs zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem kann eine Transformation der Position des Fahrzeugs von dem ersten Koordinatensystem in das zweite Koordinatensystem oder eine Transformation der Position des Fahrzeugs von dem zweiten Koordinatensystem in das erste Koordinatensystem aufweisen.
Das in seiner Position durch Transformation zu bestimmende Fahrzeug kann grundsätzlich jedes Fahrzeug sein, wobei es sich insbesondere um ein schienengebundenes oder nicht schienengebundenes Transportfahrzeug handeln kann, welches ausgebildet sein kann, Container, Material oder Güter zu transportieren. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Arbeitsfahrzeug handeln, beispielsweise kann das Fahrzeug eine Baumaschine sein.
Das Fahrzeug kann sich beispielsweise in einem Container-Hafen, in einem Bahnhof, auf einem Fabrikgelände, in einer Fabrikhalle und/oder auf einer Baustelle bewegen, wobei sich das Fahrzeug auch von einem dieser Orte zu einem anderen dieser Orte bewegen kann.
Unter dem Transformieren einer Position des Fahrzeugs kann eine Transformation eines Fahrzeugreferenzpunkts, beispielsweise eines Mittelpunkt der Hinterachse oder einer anderen Fahrzeugachse, von dem ersten Koordinatensystem in das zweite Koordinatensystem oder umgekehrt verstanden werden. Der Fahrzeugreferenzpunkt kann grundsätzlich jeder in einem Fahrzeugkoordinatensystem definierte Punkt sein, welcher innerhalb des Fahrzeugs, auf dem Fahrzeug oder auch im Umfeld des Fahrzeugs festgelegt sein kann und dessen Ortsvektor in dem ersten Koordinatensystem mit dem ersten Positionserfassungssystem oder dessen Ortsvektor in dem zweiten Koordinatensystem mit dem zweiten Positionserfassungssystem bestimmbar ist. Das Fahrzeugkoordinatensystem kann ein an das Fahrzeug selbst gebundenes Koordinatensystem sein.
Für die Transformation können Koordinaten eines Bezugspunkts des ersten oder zweiten Positionserfassungssystems, das heißt eines Punkts auf den sich die entsprechende Positionserfassung koordinatenmäßig bezieht, im Fahrzeugkoordinatensystem als Offset bekannt sein. Der Bezugspunkt eines Positionserfassungssystems kann der Ursprung des Fahrzeugkoordinatensystems sein, wobei der Offset gleich Null ist, oder kann vom Ursprung des Fahrzeugkoordinatensystems verschieden sein, wobei der Offset einen Versatz zwischen dem Bezugspunkt um dem Ursprung des Fahrzeugkoordinatensystems definiert.
Die Transformation kann ein automatisches Transformieren, das heißt insbesondere eine Transformation ohne die a priori Kenntnis von Passpunkten aufweisen. Eine derartige Transformation kann daher auch als eine automatische Transformation oder eine automatische Kalibrierung einer Koordinatentransformation zwischen zwei Koordinatensystemen bezeichnet werden. Die zwei Koordinatensystem müssen daher nicht kalibriert sein, wobei insbesondere auf ein Ausmessen einer Position eines Positionserfassungssensors auf dem Fahrzeug in Bezug auf den Fahrzeugreferenzpunkt verzichtet werden kann.
Bei der Koordinatentransformation kann es sich um eine zweidimensionale Ähnlichkeitstransformation mit vier Transformationsparametern handeln. Die vier Transformationsparameter können einen Rotationswinkel, einen Translationsvektor, welcher zwei Translationsparameter aufweisen kann, und einen Maßstabsfaktor umfassen, wobei insbesondere der Maßstabsfaktor bekannt sein kann, das heißt beispielsweise im Wesentlichen gleich Eins sein kann. Die zu transformierende Position des Fahrzeugs kann ein aktueller Aufenthaltsort des Fahrzeugs oder ein Punkt entlang einer abgefahrenen oder abzufahrenden Fahrzeugtrajektorie sein.
Das erste Koordinatensystem kann ein lokales Koordinatensystem, beispielsweise ein Transpondersystem, sein und das zweite Koordinatensystem kann ein globales Koordinatensystem, beispielsweise ein Satellitennavigationskoordinatensystem, oder umgekehrt sein. Das Transpondersystem kann ein in einem Fahrbahnbelag angeordnetes Transpondernetz, insbesondere eine RFID-Netz, aufweisen.
Das globale Koordinatensystem kann auch als übergeordnetes Koordinatensystem bezeichnet werden. Die Begriffe „lokal“, „global“ beziehungsweise „übergeordnet“ können hierarchisch im Sinne ihrer räumlichen Ausdehnung für eine entsprechende Positionsbestimmung des Fahrzeugs verstanden werden. So kann die Positionsbestimmung in einem lokalen Koordinatensystem lokal begrenzt möglich sein, während die Positionsbestimmung in einem globalen Koordinatensystem im Wesentlichen räumlich unbegrenzt möglich sein. Die Begriffe „lokal“, „global“ beziehungsweise „übergeordnet“ können ferner funktional verstanden werden, wobei das lokale Koordinatensystem eine Lücke in der Positionsbestimmung mit dem globalen Koordinatensystem abdecken kann. So kann beispielsweise ein Transpondersystem als lokales Positionserfassungssystem in einem Gebäude eine Nichtverfügbarkeit eines Satellitenpositionierungssystems als globales Positionserfassungssystems kompensieren. Das erste Koordinatensystem kann daher auch ein Indoor-Koordinatensystem und das zweite Koordinatensystem ein Outdoor-Koordinatensystem sein.
Ein entsprechender Ortsvektor in einem der Koordinatensysteme kann eine Position oder Ort des Fahrzeugs in einem der Koordinatensysteme angeben. Der entsprechende Ortsvektor kann Koordinaten bezüglich eines der Koordinatensysteme aufweisen. Die Ortsvektoren in den verschiedenen Koordinatensystemen können sich auf unterschiedliche Punkte in dem Fahrzeugkoordinatensystem beziehen, so dass sich eine Positionserfassung mit dem ersten Positionserfassungssystem und eine Positionserfassung mit dem zweiten Positionserfassungssystem auf unterschiedliche Bezugspunkte beziehen kann. Die unterschiedlichen Postionserfassungssysteme können auch als Fahrzeugortungssysteme bezeichnet werden.
Die Fahrzeugorte können Aufenthaltsort des Fahrzeugs oder Punkte entlang einer abgefahrenen oder abzufahrenden Fahrzeugtrajektorie sein.
Ein Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die für eine Koordinatentransformation zwischen zwei Koordinatensystem notwendigen Passpunkte, das heißt Punkte deren Koordinaten in beiden Koordinatensystemen bekannt sind, durch Positionsbestimmungen mit zwei verschiedenen Positionserfassungssystemen an unterschiedlichen Fahrzeugpositionen automatisch festgelegt werden können. Hierfür können sich die mit den Systemen erfasste Positionen sogar auf unterschiedliche Bezugspunkte in einem Fahrzeugkoordinatensystem beziehen.
Ein vorteilhafter Effekt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass zumindest der Bezugspunkt der Positionserfassung mit einem von einem ersten und einem zweiten Positionserfassungssystem in einem Fahrzeugkoordinatensystem nicht bekannt sein muss, um die Transformationsparameter zwischen einem ersten Koordinatensystem und einem zweiten Koordinatensystem zu bestimmen. Mit anderen Worten kann es für die Bestimmung derartiger Transformationsparameter nicht erforderlich sein, beide Postionserfassungssysteme in einem Fahrzeugkoordinatensystem einzumessen, das heißt Bezugspunkte ihrer Positionserfassung festzulegen. So können die Bezugspunkte beziehungsweise die Lage von zumindest einem von dem ersten und einem zweiten Positionserfassungssystem oder eines Positionserfassungssensors in dem Fahrzeugkoordinatensystem unbekannt sein. Dies ist vorteilhaft, da auf eine Kalibrierung der Positionserfassungssysteme beziehungsweise auf eine Einmessung von Positionserfassungssensoren insoweit für eine Ableitung der Transformationsparameter verzichtet werden kann.
Eine Ausführungsform weist ein Bewegen des Fahrzeugs von einem ersten Fahrzeugort zu einem zweiten Fahrzeugort und von dem zweiten Fahrzeugort zu einem dritten Fahrzeugort, ein Erfassen von drei Ortsvektoren des Fahrzeugs in dem ersten Koordinatensystem mit dem ersten Positionserfassungssystem an den drei verschiedenen Fahrzeugorten sowie ein Erfassen von drei Ortsvektoren des Fahrzeugs in dem zweiten Koordinatensystem mit dem zweiten Positionserfassungssystem an den drei verschiedenen Fahrzeugorten auf. In dieser Ausführungsform sind die Orientierungen des Fahrzeugs an dem zweiten und dritten Fahrzeugort im Wesentlichen gleich und zur Orientierung des Fahrzeugs an dem ersten Fahrzeugort um im Wesentlichen 180 Grad verschieden. Die Ausführungsform weist ferner ein Berechnen von Transformationsparametern zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem basierend auf den drei Ortsvektoren des Fahrzeugs und den drei Ortsvektoren des Fahrzeugs auf. Das Bewegen des Fahrzeugs kann automatisiert erfolgen oder von einem Fahrer ausgeführt werden. Die drei voneinander unterschiedlichen Fahrzeugorte können sich entlang einer Trajektorie befinden. Die jeweiligen Ortsvektoren können sich auf unterschiedliche Punkte, beispielsweise auf Punkte seitliche der Trajektorie beziehen.
Der erste Fahrzeugort kann auch als Initialposition oder als erste Kalibrierposition bezeichnet werden, wobei der erste Fahrzeugort beliebig gewählt sein kann. An diesem Ort kann ein entsprechender Ortsvektor und entsprechende Orientierung des Fahrzeugs in beiden Koordinatensystemen gespeichert werden. Die gleichen Werte können auch jeweils dann gespeichert werden, wenn sich das Fahrzeug am zweiten und am dritten Fahrzeugort befindet. Der zweite und dritte Fahrzeugort kann auch als zweite und dritte Kalibrierposition bezeichnet werden.
Für das Realisieren der im Wesentlichen gleichen Orientierungen des Fahrzeugs an dem zweiten und dritten Fahrzeugort sowie der hierzu um im Wesentlichen 180 Grad verschiedenen Orientierung der Fahrzeugs an dem ersten Fahrzeugort kann ein Erfassen von Orientierungen des Fahrzeugs mit einem Orientierungserfassungssystem zumindest an dem ersten Fahrzeugort, an dem zweiten Fahrzeugort und an dem dritten Fahrzeugort vorgesehen sein. Die erfassten Orientierungen können für ein Regeln, für ein Steuern und/oder für ein Überprüfen der aktuellen Orientierungen des Fahrzeugs bei dessen Bewegen von einem der Fahrzeugorte zu einem anderen der Fahrzeugorte verwendet werden. Das Orientierungserfassungssystem kann grundsätzlich jeder bekannte Sensor zum Erfassen einer räumlichen Orientierung in einem beliebigen Koordinatensystem sein, wobei das Orientierungserfassungssystem beispielsweise einen Drehratensensor, einem Inertialsensor oder einen Kompass aufweisen kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine Orientierung auch aus mindestens zwei erfassten Fahrzeugpositionen oder der Fahrzeugtrajektorie abgeleitet werden.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Orientierungen des Fahrzeugs zumindest an zwei der drei Fahrzeugorte im Wesentlichen gleich. Die Orientierungen des Fahrzeugs können auch an dem ersten, zweiten und dritten Fahrzeugort im Wesentlichen gleich sein. Wie bei der Ausführungsform in der die Orientierungen des Fahrzeugs an dem zweiten und dritten Fahrzeugort im Wesentlichen gleich und zur Orientierung des Fahrzeugs an dem ersten Fahrzeugort um im Wesentlichen 180 Grad verschieden sind, kann ein translatorischer Versatz des Fahrzeugs zwischen den drei Fahrzeugorten durch die Fahrzeugbewegungen realisiert werden.
Eine weitere Ausführungsform weist ein Berechnen von mindestens zwei Passpunkten in dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem basierend auf den drei Ortsvektoren des Fahrzeugs und den drei Ortsvektoren des Fahrzeugs und ein Berechnen der Transformationsparameter zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem basierend auf den mindestens zwei Passpunkten auf. Die Passpunkte können sich im Fahrzeugumfeld befinden. Zudem können sich die Passpunkte außerhalb der Fahrzeugtrajektorie befinden. Die beiden Passpunkte können im ersten Koordinatensystem einen ersten Differenzvektor und im zweiten Koordinatensystem einen zweiten Differenzvektor definieren, wobei die Differenzvektoren identische Vektoren in beiden Koordinatensystemen darstellen.
Als Passpunkte können Mittelpunkte berechnet werden, wobei die Mittelpunkte Rotationspunkte bezüglich einer translatorischen und rotierenden Bewegung des Fahrzeugs sein können, wobei sich das Fahrzeug derart bewegt, dass die Orientierungen des Fahrzeugs an dem zweiten und dritten Fahrzeugort im Wesentlichen gleich und zur Orientierung des Fahrzeugs an dem ersten Fahrzeugort um im Wesentlichen 180 Grad verschieden sind. Die Rotation des Fahrzeugs kann eine Starrkörperrotation des Fahrzeugs sein.
Ein erster Mittelpunkt M1 als erster Passpunkt und ein zweiter Mittelpunkt M2 als zweiter Passpunkt kann gemäß Formel 1 in dem ersten Koordinatensystem (Index R) und dem zweiten Koordinatensystem (Index G) berechnet werden, wobei r_M1 ^R den Ortsvektor des ersten Mittelpunkts M1 im ersten Koordinatensystem, r_M2 ^R den Ortsvektor des zweiten Mittelpunkts M2 im ersten Koordinatensystem, r_M1 ^G den Ortsvektor des ersten Mittelpunkts M1 im zweiten Koordinatensystem und r_M2 ^G den Ortsvektor des zweiten Mittelpunkts M2 im zweiten Koordinatensystem angibt. $\begin{array}{l} r_{M1}^{R} = 0.5 (r_{V1}^{R} + r_{V2}^{R}) {und r}_{M2}^{R} = 0.5 (r_{V1}^{R} + r_{V3}^{R}) \\ r_{M1}^{G} = 0.5 (r_{A1}^{G} + r_{A2}^{G}) {und r}_{M2}^{G} = 0.5 (r_{A1}^{G} + r_{A3}^{G}) \end{array}$
Der jeweilige Ortsvektor der Mittelpunkte M1 und M2 im ersten Koordinatensystem (Index R) ergibt sich gemäß Formel 1 mittels verschiedener Vektoradditionen in verschiedenen Vektorparallelogrammen der drei Ortsvektoren (Index V1, V2 und V3) bezüglich des Fahrzeugs im ersten Koordinatensystem, beispielsweise einem lokalen Transponderkoordinatensystem. Die Ortsvektoren können beispielsweise mittels eines Transpondersystems, insbesondere mittels eines fest im Fahrzeugumfeld angeordneten RFID-Netzes und einer auf dem Fahrzeug befindlichen RFID-Erkennungseinrichtung bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Ortsvektoren mittels eines auf dem Fahrzeug vorhandener Odometriesensorik bestimmt werden.
Der jeweilige Ortsvektor der Mittelpunkte M1 und M2 im zweiten Koordinatensystem (Index G) ergibt sich gemäß Formel 1 mittels verschiedener Vektoradditionen in verschiedenen Vektorparallelogrammen der drei Ortsvektoren (Index A1, A2 und A3) bezüglich des Fahrzeugs im zweiten Koordinatensystem, beispielsweise einem globalen Satellitennavigationskoordinatensystem wie einem GNSS-System, einem GPS-System oder einem GALILEO-System oder jedem anderen globalen Satellitennavigationssystem. Die Ortsvektoren können beispielsweise mittels mindestens einer auf dem Fahrzeug angeordneten Antenne zum Empfangen entsprechender Satellitennavigationssignale und einer Auswerteeinheit zum Auswerten der empfangenen Satellitennavigationssignale berechnet werden. Zur Steigerung der Genauigkeit können Daten einer Referenzstation mittels Funk empfangen und von der Auswerteeinheit berücksichtigt werden.
Basierend auf den berechneten Mittelpunkten M1 und M2 im ersten Koordinatensystem und im zweiten Koordinatensystem kann ein erster Differenzvektor Δr_M ^R im ersten Koordinatensystem (Index R) und ein zweiter Differenzvektor Δr_M ^G im zweiten Koordinatensystem (Index G) mittels Vektorsubtraktion im jeweiligen Vektorparallelogramm der beiden Mittelpunkte gemäß Formel 2 berechnet werden. $\begin{array}{l} Δ r_{M}^{R} = r_{M2}^{R} - r_{M1}^{R} = 0.5 (r_{V1}^{R} + r_{V3}^{R}) - 0.5 (r_{V1}^{R} + r_{V2}^{R}) = 0.5 (r_{V3}^{R} - r_{V2}^{R}) \\ Δ r_{M}^{G} = r_{M2}^{G} - r_{M1}^{G} = 0.5 (r_{A1}^{G} + r_{A3}^{G}) - 0.5 (r_{A1}^{G} + r_{A2}^{G}) = 0.5 (r_{A3}^{G} - r_{A2}^{G}) \end{array}$
Wie aus Formel 2 ersichtlich, können sich bei der Berechnung der Differenzvektoren Δr_M ^R und Δr_M ^G Terme bezüglich des ersten Fahrzeugortes (Index 1) herauskürzen. Die in dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem identischen Differenzvektoren Δr_M ^R und Δr_M ^G können sich daher auch aus einem translatorischen Versatz des Fahrzeugs zwischen zwei Fahrzeugorten, das heißt aus einer einzelnen Fahrzeugtranslation, beispielsweise einer translatorischen Bewegung zwischen dem zweiten und dem dritten Fahrzeugort (Indizes 2 und 3) ergeben.
Eine weitere Ausführungsform weist ein Berechnen der Transformationsparameter zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem unabhängig von der relativen Anordnung des zweiten Positionserfassungssystems zum ersten Positionserfassungssystem oder umgekehrt auf dem Fahrzeug auf. Ein Positionserfassungssensor des zweiten Positionserfassungssystems kann zu einem Positionserfassungssensor des ersten Positionserfassungssystems oder umgekehrt beliebig auf dem Fahrzeug angeordnet sein. Es ist daher nicht erforderlich, dass derartige Positionserfassungssensoren beide in einem Fahrzeugkoordinatensystem eingemessen beziehungsweise koordinatenmäßig bekannt sind. Einer oder beide Positionserfassungssensoren können daher abnehmbar am Fahrzeug angebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeug auch mittels eines außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Sensors getrackt werden und so ein Ortsvektor bezüglich des Fahrzeugs erfasst werden. Beispielsweise kann so ein Ortsvektor mittels Fotogrammmetrie oder Tachymetrie bestimmt werden.
Die Transformationsparameter zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem können einen Rotationswinkel θ zwischen den Ordinaten oder den Abszissen der beiden Koordinatensysteme sowie einen Translationsvektors r^G _GR zwischen den Ursprüngen der beiden Koordinatensysteme umfassen, wobei ein Maßstabsfaktor zwischen den beiden Koordinatensystem bekannt oder im Wesentlichen gleich Eins sein kann.
Der Rotationswinkels θ als Winkel zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem kann gemäß Formel 3 mittels Trigonometrie berechnet werden, wobei die jeweiligen Abszissenwerte (Index x) und Ordinatenwerte (Index y) der beiden Differenzvektoren Δr_M ^R und Δr_M ^G verwendet werden. Im Zähler des Kosinusterms gemäß Formel 3 kann das Skalarprodukt der Differenzvektoren Δr_M ^R und Δr_M ^G berechnet werden und im Nenner des Kosinusterms können die Beträge der Differenzvektoren Δr_M ^R und Δr_M ^G multipliziert werden. $θ= {cos}^{- 1} (\frac{Δ r_{M,x}^{G} \cdot Δ r_{M,x}^{R} \cdot Δ r_{M,y}^{G} \cdot Δ r_{M,y}^{R}}{| Δ r_{M}^{R} | \cdot | Δ r_{M}^{G} |})$
Mit dem Rotationswinkels θ kann im Weiteren eine entsprechende Rotationsmatrix A_R ^G zwischen dem ersten Koordinatensystem (Index R) und dem zweiten Koordinatensystem (Index G) beziehungsweise eine Rotationsmatrix A_G ^R zwischen dem zweiten Koordinatensystem (Index G) und dem ersten Koordinatensystem (Index R) mit entsprechenden Sinusterminen und/oder Kosinustermen berechnet werden.
Der Translationsvektors r^G _GR als Offset zwischen den Ursprüngen der beiden Koordinatensysteme kann gemäß Formel 4 berechnet werden, wobei die Ortsvektoren r_M1 ^G und r_M1 ^R des ersten Mittelpunkt M1 in beiden Koordinatensystemen zusammen mit der Rotationsmatrix A_R ^G zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem als Berechnungsgrößen verwendet werden können. $r_{GR}^{G} = r_{M1}^{G} - A_{R}^{G} r_{M1}^{R}$
Eine unbekannter Ortsvektor eines Positionserfassungssensors (Index VA) des zweiten Positionserfassungssystems, beispielsweise eine relativen Antennenposition einer Antenne zum Empfangen von Satellitennavigationssignalen oder einer Antenne eines Transponder-Systems zu einem Fahrzeugreferenzpunkt, kann basierend auf den vorangegangenen Berechnungen gemäß Formel 5 im zweiten Koordinatensystem (Index G), beispielsweise einem Satellitennavigationskoordinatensystem oder einem Transpondersystem, im ersten Koordinatensystem (Index R) und im Fahrzeugkoordinatensystem (Index V) berechnet werden. $\begin{array}{l} r_{VA}^{G} = r_{A1}^{G} - (r_{GR}^{G} + A_{R}^{G} \cdot r_{V 1}^{R}) \\ r_{VA}^{R} = A_{G}^{R} \cdot r_{VA}^{G} \\ r_{VA}^{V} = A_{R}^{V} \cdot r_{VA}^{R} \end{array}$
Für die Berechnung des unbekannten Ortsvektors r_VA ^V des Positionserfassungssensors (Index VA) im Fahrzeugkoordinatensystem (Index V) gemäß Formel 5 kann eine Rotationsmatrix A_R ^V zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem Fahrzeugkoordinatensystem verwendet, welche bekannt sein kann. Die Rotationsmatrix A_R ^V kann aus einem bekannten Fahrzeugwinkel oder einer bekannten Fahrzeugorientierung des Fahrzeugs im ersten Koordinatensystem berechnet werden, wobei die Fahrzeugorientierung oder der Fahrzeugwinkel mittels einer in einem Transpondersystem bestimmten Trajektorie oder einzelner Ortsvektoren des Fahrzeugsystems im Transponderkoordinatensystem als erstes Koordinatensystem bestimmt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrzeugorientierung oder der Fahrzeugwinkel mittels eines Odometriesystems auf dem Fahrzeug, insbesondere mittels Raddrehzahlen und Lenkwinkeln bestimmt werden.
Ein Berechnen einer aktuellen Position des Fahrzeugs r_V ^R im ersten Koordinatensystem entsprechend einer Transformation vom zweiten Koordinatensystem in das erste Koordinatensystem, das heißt ein Berechnen eines Fahrzeugreferenzpunkts, welcher im Fahrzeugkoordinatensystem des Fahrzeugs festgelegt sein kann, kann gemäß Formel 6 mit dem berechneten Translationsvektor r^G _GR, der berechneten Rotationsmatrix AGR sowie der Rotationsmatrix A_V ^R als inverse Matrix zur berechneten Rotationsmatrix A_R ^V und dem berechneten Ortsvektor r_VA ^V sowie dem erfassten Ortsvektor r_A ^G als ein zweiter Ortsvektor bezüglich des Fahrzeugs in dem zweiten Koordinatensystem erfolgen. Zur Berechnung von r_V ^R wird von dem Ortsvektor eines Positionserfassungssensors (Index VA), beispielsweise einer Antenne im ersten Koordinatensystem, der Vektor r_VA ^V als Offset zwischen einem Referenzpunkt und der Antenne abgezogen, um die Fahrzeugposition im ersten Koordinatensystem, beispielsweise in einem RFID-System, zu erhalten. $r_{V}^{R} = A_{G}^{R} \cdot (r_{A}^{G} - r_{GR}^{G}) - A_{V}^{R} \cdot r_{VA}^{V}$
Ein Berechnen einer aktuellen Position des Fahrzeugs r_V ^G im zweiten Koordinatensystem entsprechend einer Transformation vom zweiten Koordinatensystem in das erste Koordinatensystem kann mit entsprechend analogen Berechnungsgrößen, insbesondere inversen Berechnungsgrößen, erfolgen.
Eine zusätzliche Option oder eine Alternative zu einer automatisieren Bestimmung der Transformationsparameter zum Berechnen einer Fahrzeugposition kann eine manuelle Bestimmung der Transformationsparameter sein, welche ohne Kenntnis einer Position eines Positionserfassungssensors erfolgen kann. In einem Schritt kann mittels einer manuellen oder sonstigen Bestimmung die Position zweier RFID-Gitterpunkte eines Transpondersystems in dem zweiten Koordinatensystem, beispielsweise durch ein Platzieren eines GNSS-Systems auf diesen Gitterpunkten, erfolgen. In einem anderen Schritt kann ein Offset zwischen einem Fahrzeugreferenzpunkt und der unbekannten Position des Positionserfassungssensors, beispielsweise einer Antennenposition einer GNSS-Antenne oder einer Transponder-Antenne entweder aus einer CAD-Zeichnung oder durch entsprechende Berechnung, berechnet werden.
Die erfassten Ortsvektoren und/oder bestimmte Orientierungen in den Koordinatensystemen können mit Unsicherheiten, das heißt mit Varianzen, belegt sein. Derartige Erfassungs- oder Messunsicherheiten könne in den einzelnen Berechnungsschritten gemäß den Formeln mittels Varianzfortpflanzung berücksichtigt werden um die Unsicherheit, das heißt die Genauigkeit, der transformierten Fahrzeugposition abzuschätzen beziehungsweise zu bestimmen. Um die Genauigkeiten zu erhöhen können redundante Erfassungen von Ortsvektoren oder Orientierungen an den einzelnen Fahrzeugorten durchgeführt werden und über einen entsprechend langen Zeitraum gemittelt werden. Zudem können weitere genauigkeitssteigernde Redundanzkonzepte, insbesondere bezüglich einer Vielzahl von Positionserfassungssensoren, vorgesehen sein.
Eine weitere Ausführungsform weist ein Erfassen der Ortsvektoren des Fahrzeugs in dem ersten Koordinatensystem mit einem Transpondersystem und ein Erfassen der zweiten Ortsvektoren des Fahrzeugs in dem zweiten Koordinatensystem mit einem Satellitennavigationssystem auf. Das Transpondersystem kann ein RFID-System sein und das Satellitennavigationssystem kann ein GNSS-System sein, wobei die Systeme entsprechenden Sendeeinheiten und/oder Empfangseinheiten aufweisen können.
Eine weitere Ausführungsform weist ein Erfassen von Ortsvektoren des Fahrzeugs mittels Odometrie auf. Die Ortsvektoren bezüglich des Fahrzeugs in dem ersten Koordinatensystem können mit einem Odometrie-System erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich können auch Orientierungen des Fahrzeugs in dem ersten Koordinatensystem mittels Odometrie und optionaler Datenfilterung bestimmt werden. Mittels eines Odometers kann eine Lage des Fahrzeugs bestimmt werden. Die Fahrzeuglage kann eine lokale Position und/oder eine Orientierung des Fahrzeugs aufweisen. Hierfür können Daten eines Fahrzeugvortriebsystems, insbesondere eine jeweilige Anzahl von Radumdrehungen eines Fahrzeugrads, eines Fahrwerks, eines Gierratensensors und/oder einer Lenkung des Fahrzeugs ausgewertet werden. Eine relative Position des Fahrzeugs kann über eine Wegdifferenz hergeleitet werden, welche wiederum aus der Anzahl der Radumdrehungen zwischen zwei Messzeitpunkten und einem bekannten Radumfang berechnet werden kann. Über einen Lenkwinkel eines Fahrzeugrads kann ferner die Orientierung des Fahrzeugs ermittelt werden. Eine absolute Position kann aus einer bekannten Position, der relativen Position und dem Lenkwinkel abgeleitet werden.
Eine weitere Lösung ist ein Steuergerät, welches dazu eingerichtet ist, die Verfahrensschritte des Verfahrens zum Transformieren einer Position eines Fahrzeugs oder zumindest einer der Ausführungsformen des Verfahrens durchzuführen.
Auch ist eine Lösung ein Positionierungssystem zum Transformieren einer Position eines Fahrzeugs zwischen einem ersten Koordinatensystem und einem zweiten Koordinatensystem, wobei das Positionierungssystem zumindest eine Komponente eines ersten Positionserfassungssystems zum Erfassen von mindestens zwei Ortsvektoren bezüglich des Fahrzeugs in dem ersten Koordinatensystem an mindestens zwei verschiedenen Fahrzeugorten aufweist. Das Positionierungssystem weist auch eine Komponente eines zweiten Positionserfassungssystems zum Erfassen von mindestens zwei Ortsvektoren bezüglich des Fahrzeugs in dem zweiten Koordinatensystem an den mindestens zwei verschiedenen Fahrzeugorten auf. Ferner weist das Positionierungssystem eine Berechnungseinheit zum Berechnen von Transformationsparametern zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem basierend auf den mindestens zwei Ortsvektoren bezüglich des Fahrzeugs in dem ersten Koordinatensystem und den mindestens zwei Ortsvektoren bezüglich des Fahrzeugs in dem zweiten Koordinatensystem und zum Berechnen der Position des Fahrzeugs in einem von dem ersten Koordinatensystem und dem zweiten Koordinatensystem mittels Transformieren der Position des Fahrzeugs zwischen dem ersten Koordinatensystem und dem zweite Koordinatensystem mit den berechneten Transformationsparametern auf.
Eine Komponente eines Positionserfassungssystems kann ein Sensor zum unmittelbaren oder mittelbaren Erfassen eines Ortsvektors bezüglich des Fahrzeugs sein. Die Komponente kann auch eine entsprechende Sendeeinheit und/oder Empfangseinheit zum Aussenden oder zum Empfangen von Messsignalen zum Erfassen des Ortsvektors sein.
Die Berechnungseinheit kann eine Steuereinheit, eine Regelungseinheit oder eine Recheneinheit zum Steuern, Regeln oder Durchführen von Rechenschritten für ein Bewegen des Fahrzeugs, für eine Positionserfassung mit dem ersten oder zweiten Positionserfassungssystem oder für eine Transformation einer Fahrzeugposition zwischen den beiden Koordinatensystemen aufweisen oder mit einer oder mehreren solcher Einheiten verbunden sein.
Ferner ist eine Lösung ein Fahrzeug, welches ein Steuergerät oder ein Positionierungssystem gemäß bereits genannter Lösungen aufweist.
In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug als ein selbstfahrendes Fahrzeug betreibbar. Als selbstfahrendes Fahrzeug kann ein selbstfahrendes Container-Transportfahrzeug zum automatisierten Transport von Container (AGV) vorgesehen sein. Ein derart selbstfahrendes Fahrzeug kann mittels der Transformation zwischen zwei Koordinatensystem in Bereichen fahren in denen lediglich eine Positionserfassung mit einem der beiden Postionserfassungssysteme möglich ist. Verlässt das Fahrzeug einen Erfassungsbereich des ersten Positionserfassungssystems kann es auf die Positionserfassung mit dem zweiten Positionserfassungssystem zurückgreifen, falls es sich in dessen Erfassungsbereich bewegt. Der Aktionsradius eines selbstfahrenden Fahrzeugs kann so vergrößert werden, wobei die Bewegung des Fahrzeugs durch die Transformation lückenlos steuerbar sein kann.
Nachfolgend werden zugehörige schematische Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele näher erläutern, beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt ein Ablaufdiagramm von Verfahrensschritten eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Transformieren einer Position eines Fahrzeugs zwischen einem ersten Koordinatensystem einem zweiten Koordinatensystem.
2 zeigt ein Fahrzeug an verschiedenen Fahrzeugorten zur Veranschaulichung von Berechnungsgrößen eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Transformieren einer Position eines Fahrzeugs zwischen zwei gezeigten Koordinatensystemen.
3 zeigt ein Fahrzeug an verschiedenen Fahrzeugorten zur weiteren Veranschaulichung der Ausführungsform des Verfahren zum Transformieren einer Position eines Fahrzeugs zwischen den zwei gezeigten Koordinatensystemen.
4 zeigt eine Draufsicht auf ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
In 1 sind einzelne Verfahrensschritte des Verfahrens zum Transformieren einer Position eines Fahrzeugs 10 zwischen einem ersten Koordinatensystem 20 einem zweiten Koordinatensystem 40 in einer zeitlichen Abfolge gezeigt.
In einem Schritt S0 wird eine Orientierung 28 des Fahrzeugs 10 an einem ersten Fahrzeugort 12 erfasst. In einem nächsten Schritt S1 wird ein erster Ortsvektor 22 in einem ersten Koordinatensystem 20 erfasst. In einem weiteren Schritt S2 wird ein erster Ortsvektor 42 in einem zweiten Koordinatensystem 40 erfasst. Die Schritte S1 und S2 können nacheinander oder zeitgleich ausgeführt werden. In einem darauffolgenden Schritt S3 wird das Fahrzeug 10 zu einem zweiten Fahrzeugort 14 bewegt und die Schritte S0, S1 und S2 werden erneut ausgeführt.
In einem wiederholten Schritt S0 wird eine Orientierung 28 des Fahrzeugs 10 an dem zweiten Fahrzeugort 14 erfasst. In einem wiederholten Schritt S1 wird ein zweiter Ortsvektor 24 in dem ersten Koordinatensystem 20 erfasst. In einem widerholten Schritt S2 wird ein zweiter Ortsvektor 44 in dem zweiten Koordinatensystem 40 erfasst. In einem widerholten darauffolgenden Schritt S3 wird das Fahrzeug 10 zu einem dritten Fahrzeugort 16 bewegt und die Schritte S0, S1 und S2 werden erneut ausgeführt.
In einem wiederholten Schritt S0 wird eine Orientierung 28 des Fahrzeugs 10 an dem dritten Fahrzeugort 16 erfasst. In einem wiederholten Schritt S1 wird ein dritter Ortsvektor 26 in dem ersten Koordinatensystem 20 erfasst. In einem widerholten Schritt S2 wird ein dritter Ortsvektor 46 in dem zweiten Koordinatensystem 40 erfasst.
Die Orientierungserfassung gemäß Schritt S0, die Positionserfassung im ersten Koordinatensystem 20 gemäß Schritt S1 und die Positionserfassung im zweiten Koordinatensystem 40 gemäß Schritt S2 erfolgt in einer Ruheposition oder in Bewegung des Fahrzeugs 10.
In einem auf die wiederholt ausgeführten Schritte S0 bis S3 nachfolgenden Schritt S4 werden zwei Passpunkte 62, 64 basierend auf den Positionserfassungen im ersten Koordinatensystem 20 und im zweiten Koordinatensystem 40 berechnet, wobei die Passpunkte 62, 64 Rotationspunkte bezüglich einer Bewegung des Fahrzeugs 10 vom ersten Fahrzeugort 12 zum zweiten Fahrzeugort 14 und vom ersten Fahrzeugort 10 zum dritten Fahrzeugort 16 sind.
In einem auf Schritt S4 folgenden Schritt S5 werden Transformationsparameter zwischen dem ersten Koordinatensystem 20 und dem zweiten Koordinatensystem 40 berechnet, welche bezüglich 2 näher erläutert werden.
In einem auf Schritt S5 folgenden Schritt S6 wird eine Fahrzeugposition des Fahrzeugs 10 von dem ersten Koordinatensystem 20 in das zweite Koordinatensystem 40 oder umgekehrt transformiert.
In 2 ist das Fahrzeug 10 an verschiedenen Fahrzeugorten mit unterschiedlichen Orientierungen 28 gezeigt. Zudem ist das erste Koordinatensystem 20 (Index R) und das zweite Koordinatensystem 40 (Index G) schematisch dargestellt.
Das erste Koordinatensystem 20 weist eine Abszisse x^R und eine Ordinate y^R auf, wobei es sich um ein zweidimensionales kartesisches Koordinatensystem handelt. Das zweite Koordinatensystem 40 weist eine Abszisse x^G und eine Ordinate y^G auf, wobei es sich auch bei diesem Koordinatensystem um ein zweidimensionales kartesisches Koordinatensystem handelt.
Die Transformationsparameter umfassen einen Translationsvektor 2 und einen Rotationswinkel 4, wobei ein Maßstabsfaktor (nicht gezeigt) gleich Eins sein kann. Der Translationsvektor 2 ist als Vektor r_GR gezeigt, wobei der Translationsvektor 2 der Ortsvektor des Ursprungs P_R des ersten Koordinatensystems 20 im zweiten Koordinatensystem 40 ist. Der Translationsvektor 2 ist somit der Vektor vom Ursprung P_G des zweiten Koordinatensystems 40 zum Ursprung P_R des ersten Koordinatensystems 20. Der Rotationswinkel 4 ist als Winkel Θ gezeigt, wobei der Rotationswinkel 4 der Winkel zwischen den Ordinaten y^R und y^G beziehungsweise ein Winkel zwischen den Abszissen x^R und x^G ist.
Auf dem Fahrzeug 10 ist ein erster Bezugspunkt 6 eines ersten Positionserfassungssensors (nicht gezeigt) zum Erfassen von Ortsvektoren 22, 24, 26 bezüglich des Fahrzeugs 10 in dem ersten Koordinatensystem 20 an den verschiedenen Fahrzeugorten 12, 14, 16 gezeigt. Der Bezugspunkt 6 ist der Ursprung eines Fahrzeugkoordinatensystems 18, welches ein kartesisches Koordinatensystem ist. Das Fahrzeugkoordinatensystems 18 (Index V) hat eine Abszisse x^V und eine Ordinate y^V , wobei die Abszisse x^V in Fahrzeuglängsrichtung und die Ordinate y^V in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet ist.
Eine transformierte Position des Fahrzeugs 10 wird im ersten Koordinatensystem 20 bezüglich des Bezugspunkts 6 angegeben und ist mit dem Vektor r_RV gezeigt. Eine transformierte Position des Fahrzeugs 10 wird in zweiten Koordinatensystem 40 auch bezüglich des Bezugspunkts 6 angegeben und ist mit dem Vektor r_GV gezeigt.
Auf dem Fahrzeug 10 ist zudem ein zweiter Bezugspunkt 8 eines zweiten Positionserfassungssensors (nicht gezeigt) zum Erfassen von Ortsvektoren 42, 44, 46 bezüglich des Fahrzeugs 10 in dem zweiten Koordinatensystem 40 an den verschiedenen Fahrzeugorten 12, 14, 16 gezeigt.
Die Orientierungen 28 des Fahrzeugs 10 sind als Fahrzeugwinkel ϕ zwischen der Abszisse x^V des Fahrzeugkoordinatensystems 18 und der Abszisse x^R des ersten Koordinatensystems 20 gezeigt. Alternativ kann auch ein gezeigter Winkel φ als Fahrzeugwinkel zwischen einer Ausrichtung oder Bezugsrichtung des zweiten Positionserfassungssensors und der Abszisse x^G des zweiten Koordinatensystems 40 verwendet werden.
In 3 sind die Koordinatensysteme 20, 40 aus 2 und das Fahrzeug 10 mit seinem Fahrzeugkoordinatensystem 18 erneut gezeigt.
Im ersten Koordinatensystem 20 sind die Endpunkte eines ersten Ortsvektors 22, eines zweiten Ortsvektors 24 und eines dritten Ortsvektors 26 auf dem Fahrzeug 10 ohne die jeweiligen Vektoren gezeigt. Die Endpunkte der Ortsvektoren 22, 24, 26 im ersten Koordinatensystem 20 können den Bezugspunkten 6 in 2 entsprechen und in den jeweiligen Ursprüngen des Fahrzeugkoordinatensystems 18 an den verschiedenen Fahrzeugorten liegen.
Im zweiten Koordinatensystem 40 sind die Endpunkte eines ersten Ortsvektors 42, eines zweiten Ortsvektors 44 und eines dritten Ortsvektors 46 auf dem Fahrzeug 10 ohne die jeweiligen Vektoren gezeigt. Die Ortsvektoren 42, 44, 46 im ersten Koordinatensystem 20 können den Bezugspunkten 8 in 2 entsprechen und sich auf eine Position eines Positionserfassungssensors des zweiten Positionserfassungssystems auf dem Fahrzeug 10 beziehen.
Das Fahrzeug 10 bewegt sich auf einer Fahrzeugtrajektorie 11 von dem ersten Fahrzeugort 12 zum zweiten Fahrzeugort 14 und anschließend zum dritten Fahrzeugort 16, wobei das Fahrzeug 10 vom ersten Fahrzeugort 12 zum zweiten Fahrzeugort 14 mit einer translatorischen und rotierenden Bewegung fährt und sich dabei um den ersten Passpunkt 62, welcher als Mittelpunkt M1 der rotierenden Fahrzeugbewegung gezeigt ist, dreht. Das Fahrzeug 10 beschreibt dabei eine Drehung um ungefähr 180 Grad. Das Fahrzeug 10 fährt weiter vom zweiten Fahrzeugort 14 zum dritten Fahrzeugort 16 mit einer translatorischen und im Ergebnis im Wesentlichen nicht rotierenden Bewegung zwischen dem zweiten und dritten Fahrzeugort 14, 16, wobei sich das Fahrzeug um den zweiten Passpunkt 64, welcher als Mittelpunkt M2 der rotierenden Fahrzeugbewegung bezüglich des ersten Fahrzeugorts 12 gezeigt ist, weiter bezüglich des ersten Fahrzeugorts 12 dreht.
Der erste Passpunkt 62, als Mittelpunkt M1 gezeigt, ergibt sich geometrisch aus einem Geradenschnitt einer ersten Gerade zwischen den Endpunkten des ersten Ortvektors 22 und des zweiten Ortsvektors 24 im ersten Koordinatensystem 20 und einer zweiten Gerade zwischen den Endpunkten des ersten Ortvektors 42 und des zweiten Ortsvektors 44 im zweiten Koordinatensystem 40.
Der zweite Passpunkt 64, als Mittelpunkt M2 gezeigt, ergibt sich geometrisch aus einem Geradenschnitt einer ersten Gerade zwischen den Endpunkten des ersten Ortvektors 22 und des dritten Ortsvektors 26 im ersten Koordinatensystem 20 und einer zweiten Gerade zwischen den Endpunkten des ersten Ortvektors 42 und des dritten Ortsvektors 46 im zweiten Koordinatensystem 40.
Basierend auf den beiden Passpunkten 62, 64 beziehungsweise eines Differenzvektors 66 zwischen den Passpunkten 62, 64 als identische Elemente in beiden Koordinatensystemen 20, 40 können dann die Transformationsparameter 2, 4 berechnet werden.
In 4 ist das Fahrzeug 10 schematisch gezeigt, wobei Komponenten eines Positionierungssystems 80 gezeigt sind. Das Positionierungssystem 80 weist eine Komponente 82 des ersten Positionserfassungssystems zum Erfassen der Ortsvektoren 22, 24, 26 im ersten Koordinatensystem 20 auf. Das Positionierungssystem 80 weist ferner eine Komponente 84 des zweiten Positionserfassungssystems zum Erfassen der Ortsvektoren 42, 44, 46 im zweiten Koordinatensystem 40 auf. Die Komponente 82 des ersten Positionserfassungssystems kann eine Antenne (nicht gezeigt) eines Transponder-Antennen-Systems sein und die Komponente 84 des zweiten Positionserfassungssystems kann eine Antenne (nicht gezeigt) eines GNSS-Systems sein. Die Komponenten 82, 84 sind an unterschiedlichen Stellen auf dem Fahrzeug angeordnet.
Das Fahrzeug 10 weist zudem eine Berechnungseinheit 86 zum Berechnen der Transformationsparameter 2, 4 und ein Steuergerät 90 zum Durchführen der Verfahrensschritte S0 bis S6 auf.
Die Komponente 82 des ersten Positionserfassungssystems ist mit der Berechnungseinheit 86 und mit dem Steuergerät 90 zur Datenkommunikation und zum Kommunizieren von Steuerungsbefehlen verbunden. Die Komponente 84 des zweiten Positionserfassungssystems ist ebenfalls mit der Berechnungseinheit 86 und mit dem Steuergerät 90 zur Datenkommunikation und zum Kommunizieren von Steuerungsbefehlen verbunden. Ferner ist die Berechnungseinheit 86 mit dem Steuergerät zu diesen Zwecken verbunden.
Bezugszeichenliste

2: Translationsvektor
4: Rotationswinkel
6: erster Bezugspunkt
8: zweiter Bezugspunkt
10: Fahrzeug
11: Fahrzeugtrajektorie
12: erster Fahrzeugort
14: zweiter Fahrzeugort
16: dritter Fahrzeugort
18: Fahrzeugkoordinatensystem
20: erstes Koordinatensystem
22: erster Ortsvektor im erstes Koordinatensystem
24: zweiter Ortsvektor im erstes Koordinatensystem
26: dritter Ortsvektor im erstes Koordinatensystem
28: Orientierung im erstes Koordinatensystem
40: zweites Koordinatensystem
42: erster Ortsvektor im zweiten Koordinatensystem
44: zweiter Ortsvektor im zweiten Koordinatensystem
46: dritter Ortsvektor im zweiten Koordinatensystem
62: erster Passpunkt
64: zweiter Passpunkt
66: Differenzvektor
80: Positionierungssystem
82: Komponente des ersten Positionserfassungssystems
84: Komponente des zweiten Positionserfassungssystems
86: Berechnungseinheit
90: Steuergerät
S0: Orientierungserfassung
S1: Positionserfassung im ersten Koordinatensystem
S2: Positionserfassung im zweiten Koordinatensystem
S3: Fahrzeugbewegung
S4: Passpunktberechnung
S5: Berechnung Transformationsparameter
S6: Transformation Fahrzeugposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016108446 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Transformieren einer Position eines Fahrzeugs (10) zwischen einem ersten Koordinatensystem (20) und einem zweiten Koordinatensystem (40), mit den Verfahrensschritten Erfassen (S1) von mindestens zwei Ortsvektoren (22, 24, 26) bezüglich des Fahrzeugs (10) in dem ersten Koordinatensystem (20) mit einem ersten Positionserfassungssystem an mindestens zwei verschiedenen Fahrzeugorten (12, 14, 16), gekennzeichnet durch Erfassen (S2) von mindestens zwei Ortsvektoren (42, 44, 46) bezüglich des Fahrzeugs (10) in dem zweiten Koordinatensystem (40) mit einem zweiten Positionserfassungssystem an den mindestens zwei verschiedenen Fahrzeugorten (12, 14, 16), Berechnen (S5) von Transformationsparametern zwischen dem ersten Koordinatensystem (20) und dem zweiten Koordinatensystem (40) basierend auf den mindestens zwei Ortsvektoren (22, 24, 26) in dem ersten Koordinatensystem (20) und den mindestens zwei Ortsvektoren (42, 44, 46) in dem zweiten Koordinatensystem (40) und Berechnen (S6) der Position des Fahrzeugs (10) in einem von dem ersten Koordinatensystem (20) und dem zweiten Koordinatensystem (40) mittels Transformieren der Position des Fahrzeugs (10) zwischen dem ersten Koordinatensystem (20) und dem zweiten Koordinatensystem (40) mit den berechneten Transformationsparametern.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bewegen (S3) des Fahrzeugs (10) von einem ersten Fahrzeugort (12) zu einem zweiten Fahrzeugort (14) und von dem zweiten Fahrzeugort (14) zu einem dritten Fahrzeugort (16), Erfassen (S1) von drei Ortsvektoren (22, 24, 26) des Fahrzeugs (10) in dem ersten Koordinatensystem (20) mit dem ersten Positionserfassungssystem an den drei verschiedenen Fahrzeugorten (12, 14, 16), Erfassen (S2) von drei Ortsvektoren (42, 44, 46) des Fahrzeugs (10) in dem zweiten Koordinatensystem (40) mit dem zweiten Positionserfassungssystem an den drei verschiedenen Fahrzeugorten (12, 14, 16), wobei die Orientierungen (28) des Fahrzeugs (10) an dem zweiten und dritten Fahrzeugort (14, 16) im Wesentlichen gleich sind und zur Orientierung (28) des Fahrzeugs (10) an dem ersten Fahrzeugort (12) um im Wesentlichen 180 Grad verschieden sind, und Berechnen (S5) von Transformationsparametern zwischen dem ersten Koordinatensystem (20) und dem zweiten Koordinatensystem (40) basierend auf den drei Ortsvektoren (22, 24, 26) des Fahrzeugs (10) und den drei Ortsvektoren (42, 44, 46) des Fahrzeugs (10).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierungen (28) des Fahrzeugs (10) zumindest an zwei der drei Fahrzeugorte (12, 14, 16) im Wesentlichen gleich sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet durch Berechnen (S4) von mindestens zwei Passpunkten (62, 64) in dem ersten Koordinatensystem (20) und dem zweiten Koordinatensystem (40) basierend auf den drei Ortsvektoren (22, 24, 26) des Fahrzeugs (10) und den drei Ortsvektoren (42, 44, 46) des Fahrzeugs (10) und Berechnen (S5) der Transformationsparameter zwischen dem ersten Koordinatensystem (20) und dem zweiten Koordinatensystem (40) basierend auf den mindestens zwei Passpunkten (62, 64).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch Berechnen (S5) der Transformationsparameter zwischen dem ersten Koordinatensystem (20) und dem zweiten Koordinatensystem (40) unabhängig von der relativen Anordnung des zweiten Positionserfassungssystems zum ersten Positionserfassungssystem auf dem Fahrzeug (10).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch Erfassen (S1) der Ortsvektoren (22, 24, 26) des Fahrzeugs (10) in dem ersten Koordinatensystem (20) mit einem Transpondersystem und Erfassen (S2) der Ortsvektoren (42, 44, 46) des Fahrzeugs (10) in dem zweiten Koordinatensystem (40) mit einem Satellitennavigationssystem.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch Erfassen (S1) von Ortsvektoren (22, 24, 26) des Fahrzeugs (10) mittels Odometrie.
Steuergerät (90), welches dazu eingerichtet ist, die Verfahrensschritte nach einem der vorherigen Ansprüche durchzuführen.
Positionierungssystem (80) zum Transformieren einer Position eines Fahrzeugs (10) zwischen einem ersten Koordinatensystem (20) und einem zweiten Koordinatensystem (40), mit zumindest einer Komponente eines ersten Positionserfassungssystems (82) zum Erfassen von mindestens zwei Ortsvektoren (22, 24, 26) bezüglich des Fahrzeugs (10) in dem ersten Koordinatensystem (20) an mindestens zwei verschiedenen Fahrzeugorten (12, 14, 16), gekennzeichnet durch zumindest eine Komponente eines zweiten Positionserfassungssystems (84) zum Erfassen von mindestens zwei Ortsvektoren (42, 44, 46) bezüglich des Fahrzeugs (10) in dem zweiten Koordinatensystem (40) an den mindestens zwei verschiedenen Fahrzeugorten (12, 14, 16) und einer Berechnungseinheit (86) zum Berechnen von Transformationsparametern zwischen dem ersten Koordinatensystem (20) und dem zweiten Koordinatensystem (40) basierend auf den mindestens zwei Ortsvektoren (22, 24, 26) bezüglich des Fahrzeugs (10) in dem ersten Koordinatensystem (20) und den mindestens zwei Ortsvektoren (42, 44, 46) bezüglich des Fahrzeugs (10) in dem zweiten Koordinatensystem (40) und zum Berechnen der Position des Fahrzeugs (10) in einem von dem ersten Koordinatensystem (20) und dem zweiten Koordinatensystem (40) mittels Transformieren der Position des Fahrzeugs (10) zwischen dem ersten Koordinatensystem (20) und dem zweite Koordinatensystem (40) mit den berechneten Transformationsparametern.
Fahrzeug (10), welches ein Steuergerät (90) nach Anspruch 8 oder ein Positionierungssystem (80) nach Anspruch 9 aufweist.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 10, wobei das Fahrzeug (10) als ein selbstfahrendes Fahrzeug betreibbar ist.