Beiträge zur kartengestützten Koppelnavigation im Straßenfahrzeug

Kurzfassung Zukünftig sollen automatisierte Fahrfunktionen die Sicherheit und den Komfort im Straßenverkehr steigern. Ein notwendiges Element ist die fahrstreifengenaue Bestimmung der Fahrzeugposition. In unterschiedlichen Forschungsprojekten wurde gezeigt, dass dies über eine GNSS/INS-Positionsschätzung realisierbar ist. Diese Fusionssysteme sind durch Umfeldeinflüsse der GNSS-Komponente wie beispielsweise Mehrwegeekte und Abschattungen, fehleranfällig und im urbanen Umfeld nur eingeschränkt nutzbar. Es besteht somit weiterhin ein Bedarf zusätzliche Stützgrößen für die Koppelnavigation zu identifizieren. Bei der Gesamtbetrachtung der Fahrzeugautomatisierung zeichnet sich ab, dass zukünftig detailliertes Kartenmaterial im Serienfahrzeug bereitgestellt wird. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Nutzung des Kartenmaterials als zusätzliche Stützgröße betrachtet. Zu diesem Zweck wird ein Konzept erarbeitet, das eine kartenbasierte Entfernungsmessung in die Positionsberechnung integriert. Entscheidendes Element ist hierbei die Höheninformation. Aufgrund der rein geometrischen Messgröße können die 2D-Positionen, die Höhenschätzung und die Uhrenfehlerschätzung einer ungekoppelten Positionsberechnung profitieren. Im Gegensatz zu bekannten Literaturquellen liegt der Fokus der vorliegenden Arbeit auf der Reduktion systematischer Fehler, um das Ziel einer fahrstreifengenauen Ortungslösung zu verfolgen. Zu diesem Zweck werden lokale GNSS-Korrekturen sowie Kartenmaterial mit einem hoch aufgelösten Geländemodell verwendet. In einem weiteren Schritt werden die Auswirkungen der zusätzlichen Schrägentfernung auf Koppelnavigationssysteme untersucht. Hierzu wird die Integration des Konzeptes in eine lose und enge Kopplung vorgestellt. Für eine objektive Bewertung des Mehrwerts werden weitere mathematische Integrationswege zur Verwendung der Kartenhöhe untersucht. Im Ergebnis zeigt sich, dass die Nutzung von Kartenmaterial als Stützgröße positive Eigenschaften bietet. Abhängig von der Koppelnavigationsarchitektur ist der Mehrwert der einzelnen Verfahren unterschiedlich zu bewerten.