用于提供gnss信號的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于提供GNSS信號的方法、用于執(zhí)行所述方法的控制裝置和具有所述控制裝置的車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]由DE 10 2007 038 697 Al已知，在導(dǎo)航裝置中利用構(gòu)造成全球定位系統(tǒng)信號(稱為GPS信號)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航信號(被稱為GNSS信號)的誤差統(tǒng)計特性，以便改善用GNSS信號進(jìn)行位置估計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]目的在于改善多個傳感器參量的利用以便增強信息。
[0004]所述目的通過獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。優(yōu)選擴展構(gòu)型是從屬權(quán)利要求的主題。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于提供GNSS信號以便確定車輛的位置的方法包括以下步驟:接收GNSS信號；基于車輛周圍的周圍環(huán)境條件對GNSS信號進(jìn)行濾波；以及輸出經(jīng)濾波的GNSS信號。
[0006]作為GNSS信號，例如可使用開頭所述的GPS信號、簡稱為GLONASS信號白勺 rj1QajitHaii HaBHraiiHOHHafl CnyTHHKOBafl
CHCTeMa信號和/或Galileo信號。
[0007]所述方法基于這樣的構(gòu)思:在開頭所述的導(dǎo)航裝置中必須首先測量誤差的統(tǒng)計特性，以便可使用所述統(tǒng)計特性來基于GNSS信號改善位置估計。所述方法還基于這樣的構(gòu)思:誤差可能來源于車輛周圍的周圍環(huán)境條件、例如屏蔽效應(yīng)，所述屏蔽效應(yīng)在開頭所述導(dǎo)航裝置的范圍內(nèi)僅當(dāng)GNSS信號由于屏蔽效應(yīng)而較差并且誤差由于統(tǒng)計檢測而可測量時才可予以考慮以便改善信號。因此，對誤差不管以何形式都可僅憑經(jīng)驗地在GNSS信號的信號質(zhì)量變差之后作出反應(yīng)。
[0008]為了可對GNSS信號的由于誤差而變差的信號質(zhì)量較快地作出反應(yīng)，所述方法基于這樣的構(gòu)思:基于影響信號質(zhì)量的周圍環(huán)境條件估計信號質(zhì)量。以此方式，存在用于GNSS信號的信號質(zhì)量的期望值，所述期望值在信號質(zhì)量變差的情況下可解釋為GNSS信號的誤差的統(tǒng)計特性。在GNSS信號的信號質(zhì)量的所預(yù)計的變差實際出現(xiàn)之前，對這種所預(yù)計的誤差，不管以何形式，可憑經(jīng)驗地作出反應(yīng)。
[0009]在所述方法的一個擴展構(gòu)型中，周圍環(huán)境條件可借助于車輛上的環(huán)境傳感器來檢測。對于環(huán)境傳感器在該擴展構(gòu)型的范圍內(nèi)首先應(yīng)理解為這樣的傳感器:由所述傳感器可估計GNSS信號的可能屏蔽。為此例如可使用攝像機傳感器、雷達(dá)傳感器、Lidar傳感器或V2X傳感器，所述傳感器本來就在現(xiàn)代車輛上存在，因此不要求車輛上的結(jié)構(gòu)改裝措施來實現(xiàn)所述方法。
[0010]在所述方法的附加的擴展構(gòu)型中，GNSS信號為了濾波而基于環(huán)境傳感器的輸出信號被加權(quán)。以此方式，可將車輛周圍的環(huán)境分類并且例如將屏蔽以及由此信號質(zhì)量的程度為了進(jìn)一步使用GNSS信號例如以便校正誤差而輸出給使用GNSS信號的其它結(jié)構(gòu)組件。
[0011]在所述方法的另一個擴展構(gòu)型中，輸出信號可描述車輛駛于其上的道路上的物體。以此方式，先前所述的加權(quán)可按照所識別的物體的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行，所述加權(quán)于是基本上給出關(guān)于GNSS信號如何強烈地被屏蔽的說明。例如，根據(jù)預(yù)計，隧道導(dǎo)致全部可供使用的GNSS信號完全被屏蔽，而道路附近的樹木至少微弱地屏蔽一些GNSS信號。另一方面，道路附近的房屋墻壁可導(dǎo)致一些GNSS信號被完全屏蔽和/或?qū)е乱恍〨NSS信號被反射。附加地，在基于描述物體的輸出信號對GNSS信號進(jìn)行加權(quán)時也還可考慮GNSS信號的接收角度，以便由物體的狀態(tài)和接收角度進(jìn)一步改善用于所估計的屏蔽的期望值。
[0012]原則上為了估計GNSS信號的信號質(zhì)量而可檢測影響GNSS信號的信號品質(zhì)的任意周圍環(huán)境條件、例如干擾信號場。在所述方法的一個特別的擴展構(gòu)型中，基于GNSS信號被作為周圍環(huán)境條件的物體造成的可預(yù)計的屏蔽而對GNSS信號進(jìn)行濾波。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種用于基于GNSS信號確定車輛的位置的方法包括以下步驟:通過所述方法提供GNSS信號；以及基于所提供的GNSS信號確定車輛的位置。
[0014]通過在定位時使用所述方法來提供GNSS信號，可對接收GNSS信號時以及由此定位時的預(yù)測的誤差在誤差引入到定位系統(tǒng)中之前作出反應(yīng)。例如可在GNSS信號被可預(yù)計地完全屏蔽之前通過上述加權(quán)的憑經(jīng)驗匹配而逐漸轉(zhuǎn)換到替代然后被屏蔽的該GNSS信號的另一個GNSS信號。
[0015]在一個擴展構(gòu)型中，所述方法包括以下步驟:基于車輛的環(huán)境傳感器的輸出信號檢驗車輛的所確定的位置的可信性。
[0016]該擴展構(gòu)型基于這樣的構(gòu)思:其結(jié)構(gòu)可用于GNSS信號的描述信號質(zhì)量的上述加權(quán)的上述物體也可考慮用于基于GNSS信號驗證車輛的所計算的位置。因此例如可通過GNSS信號和車輛在行駛路面上的這樣求得的位置來理解車輛在行駛路面上的行車道的更換并且因此檢驗GNSS信號的可信性。
[0017]在另一個擴展構(gòu)型中，所述方法包括以下步驟:檢測車輛的參考狀態(tài)數(shù)據(jù)；以及通過基于參考狀態(tài)數(shù)據(jù)對車輛的所檢測的位置進(jìn)行濾波來使車輛的位置精確化。
[0018]參考狀態(tài)數(shù)據(jù)例如可以與車輛的行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)和/或測程數(shù)據(jù)相關(guān)。該擴展構(gòu)型基于這樣的構(gòu)思:參考狀態(tài)數(shù)據(jù)可基于GNSS信號例如在融合濾波器中精確化。這例如可這樣來實現(xiàn):將參考狀態(tài)數(shù)據(jù)與GNSS信號本身在濾波器中對比或與由GNSS信號導(dǎo)出的狀態(tài)數(shù)據(jù)、如測量狀態(tài)數(shù)據(jù)在觀測器中對比。這種觀測器可包括允許對車輛進(jìn)行模擬的或數(shù)字的狀態(tài)觀測的任意濾波器。因此例如可使用Luenberger觀測器。如果要一起考慮噪聲，則可使用卡爾曼濾波器。如果還要考慮噪聲的形式，則必要時可使用粒子濾波器，所述粒子濾波器具有基本量的可供使用的噪聲場景并且例如通過蒙特-卡羅模擬來選擇在消除時待考慮的噪聲場景。觀測器優(yōu)選是卡爾曼濾波器，所述卡爾曼濾波器在其必要的計算資源方面提供最佳結(jié)果。
[0019]在所述方法的一個特別的擴展構(gòu)型中，精確化的位置根據(jù)所確定的位置的信息內(nèi)容來逼近。
[0020]該擴展構(gòu)型基于這樣的構(gòu)思:參考數(shù)據(jù)可以是冗余的位置數(shù)據(jù)，以便校正由GNSS信號導(dǎo)出的位置數(shù)據(jù)。但為了所述校正需要在參考狀態(tài)數(shù)據(jù)與由GNSS信號導(dǎo)出的位置數(shù)據(jù)之間作出區(qū)別，在所述區(qū)別的范圍內(nèi)首先不清楚的可能是，誤差存在于兩個可供使用的數(shù)據(jù)中的哪一個中。但通過由GNSS信號導(dǎo)出的位置數(shù)據(jù)的上述可信性檢驗可對此進(jìn)行確定，并且給由GNSS信號導(dǎo)出的位置數(shù)據(jù)配置例如與通訊信息內(nèi)容相關(guān)的集成度。由GNSS信號導(dǎo)出的位置數(shù)據(jù)的集成度以及因而通訊信息內(nèi)容越高/越小，參考數(shù)據(jù)中的誤差必然越大/越小。相應(yīng)地，由GNSS信號導(dǎo)出的位置數(shù)據(jù)于是可得到校正。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，用于在車輛中輸出測量信號的方法包括以下步驟:
[0022]-檢測傳感器信號；
[0023]-檢測比較傳感器信號；
[0024]-基于所估計的誤差對傳感器信號至少之一進(jìn)行加權(quán)；
[0025]-基于比較傳感器信號對傳感器信號進(jìn)行濾波以便在加權(quán)之后輸出測量信號。
[0026]所述方法基于這樣的構(gòu)思:在例如由文獻(xiàn)WO 2011/098 333 Al已知的融合傳感器中，誤差僅當(dāng)所述誤差已經(jīng)出現(xiàn)時才可被識別，因為融合傳感器對傳感器信號和比較傳感器信號進(jìn)行比較，將兩個傳感器信號之間的區(qū)別描述為誤差并且以反饋的形式消除該誤差。這導(dǎo)致相應(yīng)的死時間，在該死時間中可避免提前的誤差估計以及因而在所述誤差真正出現(xiàn)之前予以考慮。
[0027]兩個傳感器信號之一例如可以是由來自慣性傳感器的行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的上述參考狀態(tài)數(shù)據(jù)，而另一個傳感器信號例如可以是由GNSS信號導(dǎo)出的狀態(tài)數(shù)據(jù)，其中，兩個傳感器信號以及測量信號描述車輛的狀態(tài)，所述狀態(tài)包括車輛的絕對位置、速度、加速度和前進(jìn)方向。兩個傳感器信號的濾波可通過前面所述的濾波器來進(jìn)行。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，控制裝置被配置成執(zhí)行所述方法之一。
[0029]在所述控制裝置的一個擴展構(gòu)型中，所述裝置具有存儲器和處理器。在此，所述方法以計算機程序的形式存儲在存儲器中并且處理器被設(shè)置用于當(dāng)計算機程序從存儲器加載到處理器中時實施該方法。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，計算機程序包括程序代碼模塊，以便當(dāng)計算機程序在計算機上或所述裝置之一上實施時執(zhí)行所述方法之一的全部步驟。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，計算機程序產(chǎn)品包括程序代碼，所述程序代碼存儲在計算機可讀的數(shù)據(jù)載體上并且所述程序代碼在所述程序代碼在數(shù)據(jù)處理裝置上實施時執(zhí)行所述方法之一。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，車輛包括所述控制裝置。
【附圖說明】
[0033]結(jié)合對參照附圖詳細(xì)描述的實施例的下述說明，本發(fā)明的上述特性、特征和優(yōu)點以及實現(xiàn)方式變得更清楚且更易于理解，附圖中:
[0034]圖1示出在道路上的車輛的示意圖，
[0035]圖2示出圖1的車輛中的融合傳感器的示意圖。
【具體實施方式】
[0036]在附圖中，相同的技術(shù)元素設(shè)置有相同的參考標(biāo)號并且僅描述一次。
[0037]參考圖1，圖1示出了道路4上的車輛2的示意圖。
[0038]車輛2在道路4上沿運動方向6運動。在該運動方向6上在道路4的邊緣在車輛2之前存在建筑物10形式的物體，車輛2駛向該物體。
[0039]在當(dāng)前實施例中，車輛2要通過全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(以下被稱為GNSS)的天線11通過多個GNSS衛(wèi)星接收GNSS信號12，并且基于本身已知的三邊測量來確定車輛2在道路4上的在圖2中描述的狀態(tài)16，圖1中示出了所述GNSS衛(wèi)星中的一個GNSS衛(wèi)星14。
[0040]但在三邊測量期間可能出現(xiàn)，GNSS信號至少之一的信號品質(zhì)變差，這可能對車輛2的所確定的狀態(tài)16的精度產(chǎn)生影響。在當(dāng)前實施例中，所示的GNSS衛(wèi)星12在車輛2在運動方向6上繼續(xù)行駛時被建筑物10遮擋，由此，GNSS信號12相對于車輛被屏蔽并且不再能夠以足夠尚的?目號品質(zhì)用于精確確定車輛2的位置。
[0041]在當(dāng)前實施例的范圍內(nèi)，在此應(yīng)足夠快速地采取盡可能減弱GNSS信號12被屏蔽的影響的預(yù)防措施。
[0042]為此，在車輛2中設(shè)置有圖2中所示的攝像機18，所述攝像機拍攝圖像20，所述圖像在車輛2的運動方向6上觀察處于車輛2前方。在該圖像20上可識別