DE102014218703A1

DE102014218703A1 - Redundant localization using GNSS signal

Info

Publication number: DE102014218703A1
Application number: DE102014218703.6A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Stählin
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2016-03-17
Also published as: WO2016041963A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Lagedaten (22) eines Fahrzeuges (2) basierend auf einem mit einem von einem GNSS genannten globalen Satellitennavigationssystem empfangenen GNSS-Signal (12), umfassend: – Bestimmen eines ersten von den Lagedaten (22) abhängigen Zwischenergebnisses (38) basierend auf einer ersten Filterung (34) des GNSS-Signals (12) mit einer ersten Übertragungsfunktion, – Bestimmen eines zweiten von den Lagedaten (22) abhängigen Zwischenergebnisses (40) basierend auf einer zweiten Filterung (36) des GNSS-Signals (12) gemäß einer sich von der ersten Übertragungsfunktion unterscheidenden zweiten Übertragungsfunktion, und – Ausgeben eines Endergebnisses für die Lagedaten (22) basierend auf einer Gegenüberstellung (42) des ersten Zwischenergebnisses (38) und des zweiten Zwischenergebnisses (40).The invention relates to a method for determining position data (22) of a vehicle (2) based on a GNSS signal (12) received by a global navigation satellite system comprising a GNSS, comprising: - determining a first intermediate result dependent on the position data (22) (38) based on a first filtering (34) of the GNSS signal (12) having a first transfer function, - determining a second intermediate result (40) dependent on the location data (22) based on a second filtering (36) of the GNSS signal (12) according to a second transfer function different from the first transfer function, and outputting a final result for the location data (22) based on a comparison (42) of the first intermediate result (38) and the second intermediate result (40).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Lagedaten eines Fahrzeuges basierend auf einem mit einem von einem GNSS genannten globalen Satellitennavigationssystem empfangenen GNSS-Signal, eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Fahrzeug mit der Steuervorrichtung.The invention relates to a method for determining position data of a vehicle based on a GNSS signal received by a global navigation satellite system GNSS, a control device for performing the method and a vehicle with the control device.

Aus der WO 2011 / 098 333 A1 ist bekannt, in einem Fahrzeug verschiedene Sensorgrößen heranzuziehen, um bereits vorhandene Sensorgrößen zu verbessern oder neue Sensorgrößen zu generieren und somit die erfassbare Information zu steigern.From the WO 2011/098 333 A1 It is known to use different sensor sizes in a vehicle to improve existing sensor sizes or to generate new sensor sizes and thus to increase the detectable information.

Es ist Aufgabe die Nutzung mehrerer Sensorgrößen zur Informationssteigerung zu verbessern.It is the task to improve the use of several sensor sizes to increase information.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is solved by the features of the independent claims. Preferred developments are the subject of the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen von insbesondere eine Absolutposition eines Fahrzeuges beinhaltenden Lagedaten des Fahrzeuges basierend auf einem von einem GNSS genannten globalen Satellitennavigationssystem empfangenen GNSS-Signal, die Schritte Bestimmen eines ersten von den Lagedaten abhängigen Zwischenergebnisses basierend auf einer ersten Filterung des GNSS-Signals mit einer ersten Übertragungsfunktion, Bestimmen eines zweiten von den Lagedaten abhängigen Zwischenergebnisses basierend auf einer zweiten Filterung des GNSS-Signals gemäß einer sich von der ersten Übertragungsfunktion unterscheidenden zweiten Übertragungsfunktion, und Ausgeben eines Endergebnisses für die Lagedaten basierend auf einer Gegenüberstellung des ersten Zwischenergebnisses und des zweiten Zwischenergebnisses.According to one aspect of the invention, a method for determining, in particular, a positional data of the vehicle which includes an absolute position of a vehicle based on a GNSS signal mentioned by a GNSS, comprises the steps of determining a first position-dependent intermediate result based on a first filtering of the GNSS signal GNSS signal having a first transfer function, determining a second positional dependent intermediate result based on a second filtering of the GNSS signal according to a second transfer function different from the first transferring function, and outputting a final result for the location data based on a comparison of the first intermediate result and the second interim result.

Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass moderne Lokalisierungssysteme auf einer Kombination von GNSS genannten globalen Satellitennavigationssystemen wie GPS, GLONASS, Galileo, u.s.w. und Fahrdynamiksensoren, wie Drehratensensoren, Beschleunigungssensoren, Lenkradwinkelsensoren, Raddrehzahlensensoren, u.s.w. basieren. Eine typische Lösung ist hierfür das Loosly Coupled GNSS System, bei dem zuerst über ein GNSS die Lage des Fahrzeuges beschreibendes Zwischenergebnis bestimmt wird, das anschließend zur Präzision mit den Messergebnisses aus den Fahrdynamiksensoren des Fahrzeuges fusioniert wird. Eine andere typische Lösung ist das Tightly Coupled GNSS System, bei dem die über das GNSS empfangbaren Rohdaten mit den Fahrdynamiksensoren direkt fusioniert werden. Als Ergebnis dieser Fusion ist die präzisierte Lage des Fahrzeuges direkt verfügbar. Beide Herangehensweise haben Vor- und Nachteile und werden daher in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt. Beide Herangehensweisen werden jedoch in Sicherheitsanwendungen eingesetzt, bei denen es notwendig ist, dass eine gewisse Redundanz bei der Bereitstellung der Lagedaten geschaffen wird, weil bei den beiden beschriebenen Verfahren die Redundanz durch die Fusionierung der unterschiedlichen Sensoren erreicht wird. The given method is based on the consideration that modern localization systems on a combination of GNSS called global satellite navigation systems such as GPS, GLONASS, Galileo, u.s.w. and vehicle dynamics sensors, such as yaw rate sensors, acceleration sensors, steering wheel angle sensors, wheel speed sensors, etc. based. A typical solution for this purpose is the Loosly Coupled GNSS system, in which first a GNSS the position of the vehicle descriptive intermediate result is determined, which is then fused to precision with the measurement results from the vehicle dynamics sensors of the vehicle. Another typical solution is the Tightly Coupled GNSS system, in which the raw data that can be received via the GNSS is directly fused with the driving dynamics sensors. As a result of this merger, the precise location of the vehicle is directly available. Both approaches have advantages and disadvantages and are therefore used in different applications. However, both approaches are used in security applications where it is necessary to provide some redundancy in the provision of location data because in the two described methods the redundancy is achieved by the fusion of the different sensors.

Dem angegebenen Verfahren liegt jedoch die Erkenntnis zugrunde, dass obgleich der Redundanz der verschiedenen Messdaten, i.e. GNSS-Daten und Fahrdynamikdaten, es zur Bestimmung der Lagedaten keine Redundanz für die eigentliche Berechnungsvorschrift gibt. Hier greift das angegebene Verfahren mit dem Vorschlag an, nicht nur auf eine Berechnungsvorschrift bei der Bestimmung der Lagedaten zu setzen, also beispielsweise dem oben genannten Loosly Coupled GNSS System oder dem Tightly Coupled GNSS System. Vielmehr sollen unterschiedliche Berechnungsvorschriften parallel bei der Bestimmung der Lagedaten des Fahrzeuges verwendet werden. Auf diese Weise können Fehler beispielsweise in der Hardware detektiert werden, die zu einer fehlerhaften Ausführung einer oder mehrerer der Berechnungsvorschriften und damit zu Fehlern bei der Bestimmung der Lagedaten des Fahrzeuges führen könnten, weil derartige fehlerhafte Ausführungen verschiedener Berechnungsvorschriften auch zu unterschiedlichen Verfälschungen des Ergebnisses, also der Lagedaten führen. Durch eine Gegenüberstellung der unterschiedlichen Ergebnisse für die Lagedaten können damit zusätzlich Fehler aufgedeckt und gegebenenfalls entsprechend darauf reagiert werden.However, the disclosed method is based on the knowledge that, although the redundancy of the various measurement data, i. GNSS data and vehicle dynamics data, there is no redundancy for the determination of the position data for the actual calculation rule. Here, the specified method attacks with the proposal, not just to set a calculation rule in the determination of the position data, so for example, the above-mentioned Loosly Coupled GNSS system or the Tightly Coupled GNSS system. Rather, different calculation rules should be used in parallel in the determination of the position data of the vehicle. In this way, errors can be detected, for example, in the hardware, which could lead to a faulty execution of one or more of the calculation rules and thus errors in the determination of the position data of the vehicle, because such erroneous versions of various calculation rules also different falsifications of the result, ie lead the situation data. By comparing the different results for the location data, errors can be detected and, if necessary, responded accordingly.

Auf diese Weise kann die Datenintegrität der Lagedaten, und damit die Sicherheit der die Lagedaten weiterverwendenden Systeme gesteigert werden.In this way, the data integrity of the location data, and thus the security of the location data reusing systems can be increased.

In einer Weiterbildung des angegebenen Verfahrens umfasst die erste Übertragungsfunktion eine explizite Rechenvorschrift und/oder die zweite Übertragungsfunktion eine rekursive Rechenvorschrift. Durch die explizite Rechenvorschrift wird eine explizite Historie gebildet, was bedeutet, dass die entsprechende Rechenvorschrift in einem Rechenwerk ohne Gedächtnis implementiert wird, dass es also keine interne Rückführung von Zwischenergebnissen innerhalb der Rechenvorschrift gibt. Alle für die Bestimmung der Lagedaten notwendigen Daten müssen damit bei einer expliziten Historie dem Rechenwerk zugeführt werden. Beispielsweise arbeiten Filter ohne Rekursion, wie FIR Filter genannte Filter mit endlicher Impulsantwort mit einer expliziten Historie. Demgegenüber wird bei einer rekursiven Rechenvorschrift eine implizite Historie gebildet. Derartige Rechenvorschriften basieren in der Regel auf Zustandsgrößen und können Beobachter, Kalmanfilter, Partikelfilter, Alpha-Beta-Filter, Alpha-Beta-Gamma-Filter, oder dergleichen sein. Beispielsweise sind in IIR Filter genannten Filtern mit unendlicher Impulsantwort rekursive Rechenvorschriften implementiert.In a development of the specified method, the first transfer function comprises an explicit calculation rule and / or the second transfer function comprises a recursive calculation rule. The explicit calculation rule creates an explicit history, which means that the corresponding calculation rule is implemented in an arithmetic unit without memory, so that there is no internal feedback of intermediate results within the calculation rule. All data necessary for the determination of the position data must therefore be fed to the arithmetic unit in the case of an explicit history. For example, filters without recursion, such as finite impulse response filters called FIR filters, operate with an explicit history. In contrast, an implicit history is formed in a recursive calculation rule. Such computational rules are usually based on state variables and may be observers, Kalman filters, particulate filters, alpha-beta filters, alpha-beta gamma filters, or the like. For example, in infinite impulse response filters recursive algorithms implemented in IIR filters are implemented.

In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens umfasst die Rechenvorschrift in der ersten Filterung und der zweiten Filterung eine Positionsberechnungsvorschrift zur Bestimmung einer aus dem GNSS-Signal abgeleiteten Position des Fahrzeuges und eine Fusionsvorschrift zur Fusionierung der Position mit Fahrdynamikdynamikdaten des Fahrzeuges, um die Zwischenergebnisse zu bestimmen. Auf diese Weise können verschiedene, die Lagedaten zumindest verändernde Eingangsgrößen berücksichtigt werden, um die Bestimmung der Lagedaten zu präzisieren.In another development of the specified method, the calculation rule in the first filtering and the second filtering comprises a position calculation rule for determining a position of the vehicle derived from the GNSS signal and a fusion rule for fusing the position with vehicle dynamics data of the vehicle in order to determine the intermediate results. In this way, different input variables that at least change the position data can be taken into account in order to specify the determination of the position data.

In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens sind die Positionsberechnungsvorschrift und die Fusionsvorschrift in einer Übertragungsfunktion lose gekoppelt und in einer anderen Übertragungsfunktion eng gekoppelt. Unter einer losen Kopplung soll nachstehend verstanden werden, dass die Positionsberechnungsvorschrift und die Fusionsvorschrift nur einen geringen Grad der Abhängigkeit untereinander haben. Darunter fällt beispielsweise das weiter oben erwähnte Loosly Coupled GNSS. Demgegenüber soll unter einer engen Kopplung ein hoher Grad der Abhängigkeit zwischen der Positionsberechnungsvorschrift und der Fusionsvorschrift verstanden werden. Darunter fällt beispielsweise das oben genannte Tightly Coupled GNSS. Jedoch basierend auch das sogenannte Deeply Coupled GNSS und das sogenannte Ultra Coupled GNSS auf einer engen Kopplung.In a particular development of the specified method, the position calculation rule and the fusion rule are loosely coupled in a transfer function and closely coupled in another transfer function. Loose coupling is understood below to mean that the position calculation rule and the fusion rule have only a small degree of interdependence. This includes, for example, the previously mentioned Loosly Coupled GNSS. By contrast, a close coupling should be understood to mean a high degree of dependence between the position calculation rule and the fusion rule. This includes, for example, the above-mentioned Tightly Coupled GNSS. However, the so-called Deeply Coupled GNSS and the so-called Ultra Coupled GNSS are also based on a tight coupling.

In einer noch anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens unterscheiden sich Eingangsdaten der ersten Filterung von Eingangsdaten der zweiten Filterung voneinander. Hierzu könnten beispielsweise an einer der beiden Filterungen alle möglichen verwendbaren Eingangsdaten herangezogen werden, während im Rahmen der anderen Filterung nur ein Teil der Eingangsdaten, also ein Subset der Eingangsdaten verwendet wird. Idealerweise ist ein Subset dabei definiert durch spezielle Zusammenhänge der Sensoren. Eine weitere Ausgesaltung könnte im ersten Subset GNSS und Raddrehzahlen und im zweiten Subset GNSS, Beschleunigungen und Drehraten beinhalten.In yet another further development of the specified method, input data of the first filtering of input data of the second filtering differ from one another. For this purpose, for example, all possible usable input data could be used on one of the two filters, while in the context of the other filtering only a part of the input data, that is to say a subset of the input data, is used. Ideally, a subset is defined by special relationships of the sensors. Another Ausgesaltung could include in the first subset GNSS and wheel speeds and in the second subset GNSS, accelerations and rotation rates.

In einer weiteren Weiterbildung des angegebenen Verfahrens werden Parameter für eine Filterung explizit und für eine weitere Filterung adaptiv vorgegeben. Parameter sind Kenngrößen in Filtern, die zur Beeinflussung der Eingangsgrößen bei der Umwandlung in die Ausgangsgrößen beispielsweise durch Gewichten verwendet werden. Explizite Parameter werden in der Regel bei der Konfiguration des die Filterung ausführenden Rechenwerkes oder Filters festgelegt und der entsprechende Ingenieur kann die Parameter mit physikalischen Zusammenhängen erklären. Demgegenüber werden adaptive Parameter Messdaten mittels Lern- oder Adaptionsverfahren gewonnen, die nicht unbedingt eine direkte Entsprechung in physikalischen Größen finden. Beispiele für Systeme mit adaptiven Parametern sind Polynomannäherungen, Neuronale Netze oder Bayes Filter. In a further development of the specified method, parameters for filtering are specified explicitly and adaptive for further filtering. Parameters are parameters in filters that are used to influence the input variables when converting them into output variables, for example by weighting. Explicit parameters are usually set in the configuration of the arithmetic unit or filter executing the filtering, and the appropriate engineer can explain the parameters with physical relationships. In contrast, adaptive parameters are measured data obtained by means of learning or adaptation methods, which do not necessarily find a direct correspondence in physical quantities. Examples of systems with adaptive parameters are polynomial approaches, neural networks or Bayesian filters.

Die Ausgestaltungen der beiden Filterungen zur Bestimmung der Zwischenerbnisse können in beliebiger Weise kombiniert werden. Besonders vorteilhaft sind dabei die Kombinationen von impliziter und expliziter Historie, da dadurch Fehler aufgrund von nicht genau definierten internen Vergangenheitswerten erkannt werden können. The embodiments of the two filters for determining the Zwischenerbnisse can be combined in any way. Particularly advantageous are the combinations of implicit and explicit history, as this error can be detected due to not precisely defined internal past values.

In einer zusätzlichen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Bestimmen einer Toleranz zwischen den beiden Zwischenergebnissen. Die Toleranz ermöglicht es, die beiden Zwischenergebnisse zu vergleichen. Durch den Vergleich der Zwischenergebnisse, die mit den unterschiedlichen Filterungen oder Übertragungsfunktionen oder Rechenvorschriften ermittelt wurden, kann auf die Güte der schlussendlich ermittelten Lagedaten geschlossen werden. Dabei werden die Zwischenergebnisse beispielsweise durch Differenzbildung verglichen. Um die Verlässlichkeit nicht zu schnell herunterzustufen, können dabei nicht nur absolut identische Werte als „gleich“ eingestuft werden, sondern es könnte ein Toleranzband der Differenz als „gleich“ akzeptiert werden. Dieses Toleranzband um die Differenz könnte ein Wert x sein, um den die Differenz von Null verschieden sein kann, sowohl in positiver als auch in negativer Richtung, ohne dass sofort von einem Unterschied der Ergebnisse auszugehen ist.In an additional development, the specified method comprises the step of determining a tolerance between the two intermediate results. The tolerance makes it possible to compare the two intermediate results. By comparing the intermediate results, which were determined with the different filters or transfer functions or calculation rules, it is possible to conclude on the quality of the finally determined position data. The intermediate results are compared, for example, by subtraction. In order not to downgrade the reliability too quickly, not only absolutely identical values can be classified as "equal", but a tolerance band of the difference could be accepted as "equal". This tolerance band around the difference could be a value x by which the difference can be different from zero, both in the positive and in the negative direction, without immediately assuming a difference in the results.

In einer bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Verfahrens werden den unterschiedlichen Filterungen zusätzlich Vertrauenswerte zugeordnet, wobei die Zwischenergebnisse aus den Filterungen für eine Verlässlichkeitsbewertung mit dem jeweiligen Vertrauenswert gewichtet werden. Beispielsweise könnte den Fahrdynamiksensoren mehr getraut werden als den GNSS-Daten oder einem Tightly Coupled GNSS System mehr als einem Loosly Coupled GNSS System. In a preferred embodiment of the specified method, the different filterings are additionally assigned confidence values, the intermediate results from the filterings for a reliability evaluation being weighted with the respective confidence value. For example, driving dynamics sensors could be trusted more than the GNSS data or a tightly coupled GNSS system more than a Loosly Coupled GNSS system.

In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens kann zusätzlich geprüft werden, wie viele Zwischenergebnisse aus den Filterungen sich innerhalb des zuvor erläuterten Toleranzbandes bewegen. Daraus könnte dann eine Bewertung erfolgen, wie viele Filterungen in dem Toleranzband arbeiten. Das Ergebnis dieser Bewertung könnte beispielsweise 66% der Filterungen sein, wenn beispielsweise drei verschiedene Filterungen mit drei verschiedenen Übertragungsfunktionen verwendet werden und eine Filterung aus dem Toleranzband fällt. Aus diesem Ergebnis kann dann die Verlässlichkeit oder auch die Datenintegrität des Endergebnisses für die Lagedaten bestimmt werden, wobei die Datenintegrität auch in Abhängigkeit der Güte der verwendeten Übertragungsfunktionen bestimmt werden kann.In a particular development of the specified method, it is additionally possible to check how many intermediate results from the filterings are moving within the tolerance band explained above. This could then be an evaluation of how many filters work in the tolerance band. The result of this For example, score could be 66% of the filtering if, for example, three different filters with three different transfer functions are used and filtering falls outside the tolerance band. From this result, the reliability or even the data integrity of the final result for the position data can be determined, wherein the data integrity can also be determined depending on the quality of the transfer functions used.

Alternativ könnten die Zwischenergebnisse in einem eigenen Fusionsfilter auch fusioniert werden.Alternatively, the intermediate results could be fused in a separate fusion filter.

In einer weiteren Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Ausgeben eines Fehlers, wenn die Toleranz eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. Die vorbestimmte Bedingung könnte dabei derart definiert werden, dass ein oder mehrere Zwischenergebnisse aus dem zuvor erläuterten Toleranzband, in dem sich die Zwischenergebnisse befinden sollten, herausfallen. Dies wäre eine Möglichkeit darauf zu reagieren, wenn die Ergebnisse nicht innerhalb eines Toleranzbandes liegen. Ein weitere vorbestimmte Bedingung könnte sein, dass die Zwischenergebnisse über eine vordefinierten Zeitraum dauerhaft außerhalb des Toleranzbereichs sind.In a further development, the specified method comprises the step of outputting an error if the tolerance fulfills a predetermined condition. The predetermined condition could be defined in such a way that one or more intermediate results fall out of the previously explained tolerance band in which the intermediate results should be located. This would be a way to respond if the results are not within a tolerance band. Another predetermined condition could be that the intermediate results are permanently out of tolerance over a predefined period of time.

Alternativ oder zusätzlich zur Ausgabe des Fehlers könnten die verwendeten Filterungen bewertet werden, wobei das Zwischenergebnis der höherwertigen bzw. „dominierenden“ Filterung ausgegeben wird, optional kombiniert mit der niedrigeren Verlässlichkeit. Alternatively or in addition to the output of the error, the filters used could be evaluated, outputting the intermediate result of the "dominant" filtering, optionally combined with the lower reliability.

Bevor auf das Bewertungskriterium, also die „dominierende“ Filterung eingegangen wird, wird zunächst die Bewertung selbst erläutert. Diese kann situationsabhängig durchgeführt werden, was heißt, dass nicht immer dieselbe Filterung höherwertig sein muss. So kann auf Eis auf dem flachen Land GNSS höher bewertet werden als die Fahrdynamiksensoren, wohingegen in der Stadt bei trockenen Bedingungen die Fahrdynamiksensoren dem GNSS vorzuziehen sind. Das oben erwähnte Tightly Coupled GNSS System könnte im Regelfall einem Loosly Coupled GNSS System vorgezogen und damit als höherwertig bewertet werden. Ebenso könnte eine eine explizite Historie verwendende Filterung gegenüber einer eine implizite Historie verwendende Filterung als höherwertig oder „dominant“ bewertet und damit vorgezogen werden, wenn beide die gleiche grundsätzliche Modellierungsgenauigkeit aufweisen. Es bietet sich jedoch an, für die Entscheidung, welche Filterung jeweils als höherwertig bewertet und damit bevorzugt wird, Messungen mit zusätzlichen Referenzsystemen durchzuführen, um so die Bewertung basierend auf einem objektiven Vergleich durchzuführen und eine daraus abgeleitete Bevorzugung zu erhalten.Before the evaluation criterion, ie the "dominant" filtering, is considered, the evaluation itself is explained first. This can be carried out depending on the situation, which means that the same filtering does not always have to be of higher value. Thus on ice on flat land GNSS can be rated higher than the driving dynamics sensors, whereas in the city in dry conditions the driving dynamics sensors are to be preferred to the GNSS. The above-mentioned Tightly Coupled GNSS system could usually be preferred to a Loosly Coupled GNSS system and thus rated as superior. Similarly, filtering using an explicit history could be considered superior or "dominant" over filtering using an implicit history, and hence preferred when both have the same basic modeling accuracy. However, it is advisable to decide which filtering is to be evaluated as higher-valued and thus preferred to perform measurements with additional reference systems in order to carry out the evaluation based on an objective comparison and to obtain a preference derived therefrom.

Um die Bewertung möglichst effizient durchzuführen, sollten die von Lagedaten abhängigen Zwischenergebnisse aus der ersten Filterung und der zweiten Filterung möglichst gleich sein. Dabei könnten die Zwischenergebnisse selbstverständlich selbst bereits ein Lagedatum, wie beispielsweise die Absolutposition sein. Alternativ oder zusätzlich könnten die Zwischenergebnisse weitere Messgrößen umfassen, wie beispielsweise Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen und/oder den zeitlichen Verlauf der Messgrößen. Wird in den Zwischenergebnissen auch der zeitliche Verlauf einer von den Lagedaten abhängigen Messgröße erfasst, dann können zusätzlich statistische Ausreißer (engl. outlier) herausgefiltert werden.In order to carry out the evaluation as efficiently as possible, the interim results from the first filtering and the second filtering, which are dependent on position data, should be as similar as possible. Of course, the intermediate results themselves could already be a location date, such as the absolute position. Alternatively or additionally, the intermediate results could include further measured variables, such as, for example, speeds and / or accelerations and / or the time profile of the measured variables. If the interim results also include the time course of a measured variable that depends on the location data, statistical outliers can also be filtered out.

Zusätzlich könnte bei der Bewertung der Zwischenergebnisse berücksichtigt werden, ob bei einer Filterung bekannt ist, ob sie unter bestimmten Gegebenheiten, Situationen oder Randbedingungen Zwischenergebnisse mit einer hohen Datenintegrität beziehungsweise Zuverlässigkeit liefern kann, oder nicht. Dies könnte bereits durch theoretische Ansätze gegebenenfalls aber auch experimentell bestimmt werden. Zwischenergebnisse aus einer Filterung, die in bestimmten Gegebenheiten, Situationen oder Randbedingungen á priori als unzuverlässig bekannt sind, könnten dann vorab aussortiert und das angegebene Verfahren mit den verbleibenden Filterungen durchgeführt werden. Dadurch ist es weiterhin möglich, basierend auf den Zwischenergebnissen bestimmte Lagedaten eine 100%-ige Verlässlichkeit zu bescheinigen. Selbstverständlich wären hierzu mindestens drei verschiedene Filterungen notwendig.In addition, when evaluating the interim results, it may be considered whether or not it is known in a filtering process whether or not it can deliver intermediate results with high data integrity or reliability under certain conditions, situations or constraints. This could already be determined by theoretical approaches but also experimentally. Intermediate results from filtering, which in certain circumstances, situations or boundary conditions are á a priori known to be unreliable, could then be sorted out in advance and the specified method with the remaining filtering performed. As a result, it is still possible to certify 100% reliability based on the intermediate results of certain situation data. Of course, this would require at least three different filters.

Ergibt die Bewertung, dass die Zwischenergebnisse zu vieler Verfahren außerhalb eines zunächst sehr eng definierten Toleranzbandes liegen, könnte die Bewertung im Rahmen des angegebenen Verfahrens mit einem weiteren, breit definierten Toleranzband durchgeführt werden. Liegen dann wieder ausreichend viele Zwischenergebnisse in diesem weiteren Toleranzband, können nachgelagerte, die Lagedaten verwendende Einrichtungen im Fahrzeug basierend auf dem breiter definierten Toleranzband entscheiden, ob die nun gegebene Genauigkeit weiterhin für ihre Zwecke ausreicht. Auf diese Weise kann trotzdem eine 100%-ige Verlässlichkeit in Kombination mit der größeren Ungenauigkeit erreicht werden. If the evaluation shows that the intermediate results for too many methods lie outside of a tolerance band that is initially very narrowly defined, the evaluation could be carried out within the scope of the specified method with a further, broadly defined tolerance band. If there are again sufficient intermediate results in this further tolerance band, downstream devices using the position data in the vehicle can decide based on the broader defined tolerance band whether the accuracy now given will continue to be sufficient for their purposes. In this way, however, a 100% reliability can be achieved in combination with the greater inaccuracy.

Als Generalisierung des zuvor genannten Ansatzes kann auch eine Verlässlichkeit geliefert werden, die auf einem Toleranzband beruht, das aus der Genauigkeit der Filterung übernommen wird, die die beste Bewertung erhalten hat und damit als dominierend gilt. Alternativ können auch mehrere Verlässlichkeiten geliefert werden, einmal auf Basis eines festen engen Toleranzbandes und dann auf Basis von Toleranzbändern, die aus den Genauigkeiten eines oder mehrerer Verfahren gewonnen werden.As a generalization of the above approach, reliability can also be provided based on a tolerance band taken from the accuracy of the filtering that has received the best rating and is therefore considered dominant. Alternatively, multiple reliabilities can be provided, once based on a tight tight tolerance band and then based on Tolerance bands obtained from the accuracies of one or more methods.

Die eigentlich basierend auf den Zwischenergebnissen zu bestimmenden Lagedaten können zusammen mit dem Ergebnis der zuvor erläuterten Bewertung auf verschiedene Weise geliefert werden:

– Einerseits könnte eine bestimmte Filterung ausgewählt und ihr Zwischenergebnis als Grundlage zur Bestimmung der Lagedaten verwendet werden. Enthält das Zwischenergebnis beispielsweise bereits Lagedaten, könnten diese direkt als die gesuchten Lagedaten ausgegeben werden. Alternativ könnten die Lagedaten auch basierend auf dem Zwischenwert der ausgewählten Filterung bestimmt werden. Als Grundlage für die Auswahl der Filterung könnte beispielsweise die oben genannte Bewertung der einzelnen Filterungen verwendet werden, wobei vorzugsweise die am höchsten bewertete, also die dominierende Filterung ausgewählt werden sollte oder die Filterung, die aktuell die größte Genauigkeit liefert.
– Andererseits könnten die Lagedaten basierend auf dem Mittelwert oder dem Median der Zwischenergebnisse aus den unterschiedlichen Filterungen bestimmt werden. Hier wäre es möglich erst die Zwischenergebnisse zu mitteln und dann die Lagedaten zu bestimmen oder umgekehrt. Dabei können die einzelnen Zwischenergebnisse bei der Bildung des Mittelwerts auch gewichtet werden, wobei die Gewichte zu den einzelnen Filterungen beispielsweise in Abhängigkeit der aktuellen Genauigkeit der Filterung oder/und der Anzahl der Eingangsgrößen oder/und des Abstands zu den anderen Werten vorgegeben werden können. Alternativ könnten die einzelnen Gewichte auch fest z.B. durch empirische Untersuchungen bei Messungen mit einer Referenzmesstechnik vorgegeben werden.
– Weiter alternativ können die beiden zuvor genannten Konzepte zur Ausgabe der Lagedaten basierend auf den Zwischenergebnissen kombiniert werden. Das heißt, dass zunächst eine gewisse Anzahl an Zwischenergebnissen aus verschiedenen Filterungen basierend auf vorgegebenen Kriterien ausgewählt werden könnte und dann diese ausgewählten Zwischenergebnisse gemittelt werden könnten.

The position data actually to be determined on the basis of the intermediate results, together with the result of the previously explained evaluation, can be delivered in various ways:

On the one hand, a certain filtering could be selected and its intermediate result used as a basis for determining the position data. For example, if the intermediate result already contains location data, it could be output directly as the location data sought. Alternatively, the location data could also be determined based on the intermediate value of the selected filtering. As a basis for the selection of the filtering, for example, the above-mentioned evaluation of the individual filters could be used, wherein preferably the most highly rated, ie the dominant filtering should be selected or the filtering that currently provides the greatest accuracy.
On the other hand, the location data could be determined based on the mean or median of the intermediate results from the different filters. Here it would be possible first to average the intermediate results and then to determine the position data or vice versa. In this case, the individual intermediate results can also be weighted in the formation of the mean value, wherein the weights for the individual filterings can be predetermined, for example, as a function of the current accuracy of the filtering and / or the number of input variables and / or the distance to the other values. Alternatively, the individual weights could also be fixed, for example by empirical investigations in measurements with a reference measurement technique.
Alternatively, the two aforementioned concepts for outputting the position data can be combined based on the intermediate results. That is, first of all, a certain number of intermediate results could be selected from different filters based on given criteria and then these selected intermediate results could be averaged.

In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens können die Zwischenergebnisse zum Bestimmen der Toleranz gewichtet werden.In an additional development of the specified method, the intermediate results for determining the tolerance can be weighted.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuer-vorrichtung eingerichtet, eines der angegebenen Verfahren durchzuführen.According to another aspect of the invention, a control device is arranged to perform one of the specified methods.

In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist eines angegebenen Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.In a development of the specified control device, the specified device has a memory and a processor. In this case, a specified method in the form of a computer program is stored in the memory and the processor is provided for carrying out the method when the computer program is loaded from the memory into the processor.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.According to a further aspect of the invention, a computer program comprises program code means for performing all the steps of one of the specified methods when the computer program is executed on a computer or one of the specified devices.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.In accordance with another aspect of the invention, a computer program product includes program code stored on a computer-readable medium and, when executed on a data processing device, performs one of the specified methods.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine angegebene Steuervorrichtung.In accordance with another aspect of the invention, a vehicle includes a specified controller.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in connection with the drawings, wherein:

1 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeuges auf einer Straße, und 1 a schematic representation of a vehicle on a road, and

2 eine Prinzipdarstellung eines Fusionssensors in dem Fahrzeug der 1, zeigen. 2 a schematic representation of a fusion sensor in the vehicle of 1 , demonstrate.

In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.In the figures, the same technical elements are provided with the same reference numerals and described only once.

Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeuges 2 mit einem Chassis 4 zeigt, das auf Rädern 6 getragen ist. In dem Fahrzeug 2 ist ein Fusionssensor 8 angeordnet.It will open 1 Reference is made to a schematic diagram of a vehicle 2 with a chassis 4 shows that on wheels 6 worn. In the vehicle 2 is a fusion sensor 8th arranged.

Der Fusionssensor 8 empfängt in der vorliegenden Ausfüh-rungsform über einen an sich bekannten GNSS-Empfänger 10 auch Rohdaten genannte Lagedaten 12 des Fahrzeuges 2, die eine Absolutposition des Fahrzeuges 2, eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges 2 und/oder eine Beschleunigung des Fahrzeuges 2 beschreiben können. Die Lagedaten 12 aus dem GNSS-Empfänger 10 werden in der vorliegenden Ausführung in einer dem Fachmann bekannten Weise aus von GNSS-Satelliten ausgesendeten GNSS-Signalen 14 im GNSS-Empfänger 10 abgeleitet, die über eine GNSS-Antenne 16 empfangen werden und daher nachstehend GNSS-Lagedaten 12 genannt. Für Details dazu wird auf die einschlägige Fachliteratur über GNSS verwiesen.The fusion sensor 8th receives in the present embodiment via a known GNSS receiver 10 also raw data called position data 12 of the vehicle 2 representing an absolute position of the vehicle 2 , a speed of the vehicle 2 and / or an acceleration of the vehicle 2 can describe. The location data 12 from the GNSS receiver 10 In the present embodiment, GNSS signals transmitted by GNSS satellites are transmitted in a manner known to those skilled in the art 14 in the GNSS receiver 10 derived via a GNSS antenna 16 received and therefore hereinafter GNSS Location data 12 called. For details, refer to the relevant literature on GNSS.

Der Fusionssensor 8 ist in einer noch zu beschreibenden Weise dazu ausgebildet, den Informationsgehalt der aus dem GNSS-Signal 14 abgeleiteten GNSS-Lagedaten 12 zu steigern. Dies ist einerseits notwendig, da das GNSS-Signal 14 einen sehr niedrigen Signal/Rauschbandabstand aufweisen und so sehr ungenau sein kann. Andererseits ist das GNSS-Signal 14 nicht ständig verfügbar.The fusion sensor 8th is designed in a manner to be described, the information content of the GNSS signal 14 derived GNSS location data 12 to increase. This is necessary on the one hand because the GNSS signal 14 have a very low signal / noise band gap and thus can be very inaccurate. On the other hand, the GNSS signal 14 not always available.

In der vorliegenden Ausführung weist das Fahrzeug 2 dazu einen Bewegungsaufnahmesensor in Form eines Inertialsensors 18 auf, der Fahrdynamikdaten 20 des Fahrzeuges 2 erfasst. Darunter fallen bekanntermaßen eine Längsbeschleunigung, eine Querbeschleunigung sowie eine Vertikalbeschleunigung und eine Wankrate, eine Nickrate sowie eine Gierrate des Fahrzeuges 2. Diese Fahrdynamikdaten 20 werden in der vorliegenden Ausführung entweder alle oder nur ein Teil davon herangezogen, um den Informationsgehalt der GNSS-Lagedaten 12 zu steigern und beispielsweise die Absolutposition und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 2 auf der Fahrbahn 13 zu präzisieren. Die präzisierten Lagedaten 22 können dann von einem Anwendungsgerät (beispielsweise Navigationsgerät oder Fahrerassistenzsystem) 24 selbst dann verwendet werden, wenn das GNSS-Signal 14 beispielsweise unter einem Tunnel überhaupt nicht verfügbar ist.In the present embodiment, the vehicle 2 to a motion sensor in the form of an inertial sensor 18 on, the vehicle dynamics data 20 of the vehicle 2 detected. These include, as is known, a longitudinal acceleration, a lateral acceleration as well as a vertical acceleration and a roll rate, a pitch rate and a yaw rate of the vehicle 2 , This driving dynamics data 20 In the present embodiment, all or only part of it is used to determine the information content of the GNSS location data 12 to increase and for example the absolute position and the speed of the vehicle 2 on the roadway 13 to specify. The more precise location data 22 can then be from an application device (for example navigation device or driver assistance system) 24 even used when the GNSS signal 14 for example, under a tunnel is not available at all.

Zur weiteren Steigerung des Informationsgehaltes der GNSS-Lagedaten 12 können in der vorliegenden Ausführung noch Raddrehzahlsensoren 26 verwendet werden, die die Raddrehzahlen 28 der einzelnen Räder 6 des Fahrzeuges 2 erfassen und ebenfalls im Fusionssensor 8 mit dem GNSS-Signal fusioniert werden.To further increase the information content of the GNSS location data 12 may still wheel speed sensors in the present embodiment 26 used, which are the wheel speeds 28 the individual wheels 6 of the vehicle 2 capture and also in the fusion sensor 8th be fused with the GNSS signal.

Es wird auf 2 Bezug genommen, die eine Prinzipdarstellung des Fusionssensors 8 aus 1 zeigt.It will open 2 Reference is made to a schematic diagram of the fusion sensor 8th out 1 shows.

In den Fusionssensor 8 gehen die in 1 bereits erwähnten Messdaten ein. Der Fusionssensor 8 soll die präzisierten Lagedaten 22 ausgeben. Grundgedanke des Fusionssensors 8 ist es, die Information aus den GNSS-Lagedaten 12, den Fahrdynamikdaten 20 aus dem Inertialsensor 18 in einem ersten Filter 30 und einem zweiten Filter 32 gegenüberzustellen und so einen Signal/Rauschbandabstand in den GNSS-Lagedaten 12 des GNSS-Empfängers 10 oder den Fahrdynamikdaten 18 aus dem Inertialsensor 20 zu erhöhen. Dazu können die Filter 30, 32 zwar beliebig ausgebildet sein, ein Kalman-Filter löst diese Aufgabe am wirkungsvollsten mit einem vergleichsweise geringen Rechenressourcenanspruch. Daher sollen die Filter 30, 32 nachstehend vorzugsweise Kalman-Filter 30, 32 sein.In the fusion sensor 8th go in 1 already mentioned measurement data. The fusion sensor 8th should the specified situation data 22 output. Basic idea of the fusion sensor 8th is it the information from the GNSS location data 12 , the vehicle dynamics data 20 from the inertial sensor 18 in a first filter 30 and a second filter 32 and thus a signal / noise band gap in the GNSS position data 12 of the GNSS receiver 10 or the vehicle dynamics data 18 from the inertial sensor 20 to increase. This can be done by the filters 30 . 32 Although designed to be arbitrary, a Kalman filter solves this task most effectively with a comparatively low computational resource claim. Therefore, the filters should 30 . 32 hereinafter preferably Kalman filters 30 . 32 be.

Die präzisierten Lagedaten 22, das heißt die präzisierte Absolutposition des Fahrzeuges 2, die präzisierte Geschwindigkeit des Fahrzeuges 2 und/oder die präzisierte Beschleunigung des Fahrzeuges 2 werden im Rahmen der vorliegenden über eine erste Filterung 34 mit dem ersten Kalman-Filter 30 und eine zweite Filterung 36 mit dem zweiten Kalman-Filter 32 bestimmt. Die beiden Filterungen 34, 36 geben als Ergebnis der oben genannten Messdaten entsprechend ein erstes Zwischenergebnis 38 und ein zweites Zwischenergebnis 40 aus, wobei beide Zwischenergebnisse 38, 40 bereits die Lage des Fahrzeuges 2 beschreiben. Jedoch werden die beiden Zwischenergebnisse 38, 40 anschließend in einer Auswerteeinrichtung 42 gegenübergestellt und basierend auf dieser Gegenüberstellung so die eigentlichen präzisierten Lagedaten 22 gebildet. Bevor hierauf näher eingegangen werden soll, sollen zunächst die beiden Filterungen 34, 36 näher erläutert werden.The more precise location data 22 that is the precise absolute position of the vehicle 2 , the specified speed of the vehicle 2 and / or the specified acceleration of the vehicle 2 be in the context of the present over a first filtering 34 with the first Kalman filter 30 and a second filtering 36 with the second Kalman filter 32 certainly. The two filters 34 . 36 give as a result of the above measurement data according to a first intermediate result 38 and a second intermediate result 40 out, with both intermediate results 38 . 40 already the location of the vehicle 2 describe. However, the two intermediate results 38 . 40 subsequently in an evaluation device 42 contrasted and based on this comparison so the actual precise position data 22 educated. Before this should be discussed in more detail, should first the two filters 34 . 36 be explained in more detail.

In der ersten Filterung 34 geht in das erste Kalman-Filter 30 das erste Zwischenergebnis 38 und ersten Vergleichslagedaten 44 des Fahrzeuges 2 ein. Das erste Zwischenergebnis 22 wird in der vorliegenden Ausführung in einem beispielsweise aus der DE 10 2006 029 148 A1 bekannten Strapdown-Algorithmus 46 aus den Fahrdynamikdaten 20 generiert. Demgegenüber werden die ersten Vergleichslagedaten 44 aus einem ersten Modell 48 des Fahrzeuges 2 gewonnen, das zunächst einmal mit Positionsdaten 50 gespeist wird, die aus den GNSS-Lagedaten 12, also den GNSS-Rohdaten, in einer Positionsbestimmungseinrichtung 52 bestimmt werden. Aus diesen Positionsdaten werden dann in dem Modell 48 die ersten Vergleichslagedaten 44 bestimmt, die die gleichen Informationen enthalten, wie das erste Zwischenergebnis 38. Das erste Zwischenergebnis 38 und die ersten Vergleichslagedaten 44 aus dem ersten Modell 30 unterscheiden sich letztlich lediglich in ihren Werten.In the first filtering 34 goes into the first Kalman filter 30 the first intermediate result 38 and first comparison site data 44 of the vehicle 2 one. The first intermediate result 22 is in the present embodiment in an example of the DE 10 2006 029 148 A1 known strapdown algorithm 46 from the vehicle dynamics data 20 generated. In contrast, the first comparative position data become 44 from a first model 48 of the vehicle 2 first, with positional data 50 fed from the GNSS location data 12 , that is the GNSS raw data, in a position determination device 52 be determined. From this position data is then in the model 48 the first comparative position data 44 determined, which contain the same information as the first intermediate result 38 , The first intermediate result 38 and the first comparison site data 44 from the first model 30 ultimately differ only in their values.

Das erste Kalman-Filter 30 berechnet basierend auf dem ersten Zwischenergebnis 38 und den Vergleichslagedaten 44 einen Fehlerhaushalt 54 für das erste Zwischenergebnis 38 und einen Fehlerhaushalt 56 für die Vergleichslagedaten 44. Unter einem Fehlerhaushalt soll nachstehend ein Gesamtfehler in einem Signal verstanden werden, der sich aus verschiedenen Einzelfehlern bei der Erfassung und Übertragung des Signals zusammensetzt. Bei dem GNSS-Signal 14 und damit bei den GNSS-Lagedaten 12 kann sich ein entsprechender Fehlerhaushalt aus Fehlern der Satellitenbahn, der Satellitenuhr, der restlichen Refraktionseffekte und aus Fehlern im GNSS-Empfänger 10 zusammensetzen. The first Kalman filter 30 calculated based on the first intermediate result 38 and the comparison site data 44 a fault budget 54 for the first intermediate result 38 and a fault budget 56 for the comparison site data 44 , A fault budget is understood below to mean a total error in a signal composed of various individual errors in the acquisition and transmission of the signal. At the GNSS signal 14 and with the GNSS location data 12 For example, a corresponding error budget can result from errors in the satellite orbit, the satellite clock, the remaining refraction effects and errors in the GNSS receiver 10 put together.

Der Fehlerhaushalt 54 des ersten Zwischenergebnisses 38 und der Fehlerhaushalt 56 der Vergleichslagedaten 44 werden dann entsprechend dem Strapdown-Algorithmus 46 und dem Modell 48 zur Korrektur des ersten Zwischenergebnisses 38 beziehungsweise der Vergleichslagedaten 44 zugeführt. Das heißt, dass das ersten Zwischenergebnis 38 und die Vergleichslagedaten 48 iterativ um ihre Fehler bereinigt werden.The fault budget 54 of the first interim result 38 and the fault budget 56 the comparison site data 44 are then according to the Strapdown algorithm 46 and the model 48 to correct the first intermediate result 38 or the comparative position data 44 fed. That means that the first intermediate result 38 and the comparison site data 48 iteratively to be purged of their mistakes.

Die erste Filterung 34 im Fusionsfilter 8 arbeitet basierend auf einem Loosly Coupled GNSS-Prinzip, im Rahmen dessen die Bestimmung der Positionsdaten 50 aus den GNSS-Lagedaten 12 und damit aus den GNSS-Rohdaten und die Präzision der Positionsdaten 50 basierend auf den Fahrdynamikdaten 20 nacheinander geschehen. Eine Loosly Coupled GNSS Filterung, wie die erste Filterung 34 kann in der oben beschriebenen Weise die Fahrdynamikdaten 20 des Fahrzeuges 2, die durch den Inertialsensor 18 erfasst werden, basierend auf den GNSS-Lagedaten 12 und den Raddrehzahlen 28 recht gut korrigieren, solange in dieser ersten Filterung 34 keine Fehler auftreten.The first filtering 34 in the fusion filter 8th works based on a Loosly Coupled GNSS principle, as part of which the determination of the position data 50 from the GNSS location data 12 and thus from the GNSS raw data and the precision of the position data 50 based on the vehicle dynamics data 20 happened in succession. A Loosly Coupled GNSS filtering, like the first filtering 34 can in the manner described above the vehicle dynamics data 20 of the vehicle 2 passing through the inertial sensor 18 based on the GNSS location data 12 and the wheel speeds 28 correct quite well, as long as in this first filtering 34 no errors occur.

Treten jedoch Fehler auf, so können diese gerade in sicherheitskritischen Anwendungen, wie beispielsweise in einer Fahrdynamikregelung verkehrsgefährdende Ausmaße annehmen. Daher wird zu Sicherung Präzision der Lagedaten des Fahrzeuges 2 vorgeschlagen, das erste Zwischenergebnis 38 anhand des zweiten Zwischenergebnisses 40, das gegenüber dem ersten Zwischenergebnis 38 in der zweiten Filterung 36 auf einem anderen Berechnungsweg ermittelt wird zu überwachen. Die Überwachung selbst kann dann in der Auswerteeinrichtung 42 erfolgen.If, however, errors occur, they can take on traffic-jeopardizing dimensions, especially in safety-critical applications, such as in a driving dynamics control system. Therefore, to fuse precision of the location data of the vehicle 2 proposed the first interim result 38 based on the second intermediate result 40 , that compared to the first intermediate result 38 in the second filtering 36 is determined on a different calculation path to monitor. The monitoring itself can then be in the evaluation 42 respectively.

In der zweiten Filterung 36 gehen in das zweite Kalman-Filter 32 neben dem zweiten Zwischenergebnis 40 und zweiten Vergleichslagedaten 58 des Fahrzeuges 2 auch die GNSS-Lagedaten 12 und damit die GNSS-Rohdaten ein. Das zweite Zwischenergebnis 40 wird wieder in einem Strapdown-Algorithmus 46 aus den Fahrdynamikdaten 20 generiert. Demgegenüber werden die zweiten Vergleichslagedaten 58 aus einem zweiten Modell 60 des Fahrzeuges 2 gewonnen, das im Rahmen der vorliegenden Ausführung die zweiten Vergleichslagedaten 58 basierend auf dem noch zu beschreibenden Fehlerhaushalt 62 aus dem zweiten Kalman-Filter 32 und den Raddrehzahlen 28, ohne die GNSS-Lagedaten 12, das heißt die GNSS-Rohdaten bestimmt. Auch das zweite Zwischenergebnis 38 und die zweiten Vergleichslagedaten 58 unterscheiden sich lediglich in ihren Werten.In the second filtering 36 go into the second Kalman filter 32 next to the second intermediate result 40 and second comparison site data 58 of the vehicle 2 also the GNSS location data 12 and thus the GNSS raw data. The second intermediate result 40 will be back in a strapdown algorithm 46 from the vehicle dynamics data 20 generated. On the other hand, the second comparative position data becomes 58 from a second model 60 of the vehicle 2 in the context of the present embodiment, the second comparative position data 58 based on the error budget to be described 62 from the second Kalman filter 32 and the wheel speeds 28 without the GNSS location data 12 that is, the raw GNSS data is determined. Also the second intermediate result 38 and the second comparison site data 58 differ only in their values.

Das zweite Kalman-Filter 32 berechnet basierend auf dem zweiten Zwischenergebnis 40 und den zweiten Vergleichslagedaten 58 den Fehlerhaushalt 62 für die zweiten Vergleichslagedaten und einen Fehlerhaushalt 64 für das zweite Zwischenergebnis 40. Im Gegensatz zum ersten Kalman-Filter 30 in der ersten Filterung 34 berücksichtigt der zweite Kalman-Filter 32 in der zweiten Filterung 36 bei der Erzeugung der Fehlerhaushalte 62, 64 auch das GNSS-Signal 12 und damit die GNSS-Rohdaten. Das heißt, dass die aus dem GNSS ableitbare Absolutposition des Fahrzeuges 2 im Rahmen der zweiten Filterung 36 das erste mal im Fehlerhaushalt 62, 64 berücksichtigt wird, während die Absolutposition im Rahmen der ersten Filterung 34 bereits vor der Modellierung im ersten Modell 48 berücksichtigt wird. The second Kalman filter 32 calculated based on the second intermediate result 40 and the second comparison site data 58 the fault budget 62 for the second comparison site data and a fault budget 64 for the second intermediate result 40 , In contrast to the first Kalman filter 30 in the first filtering 34 takes into account the second Kalman filter 32 in the second filtering 36 in the generation of fault budgets 62 . 64 also the GNSS signal 12 and thus the GNSS raw data. This means that the absolute position of the vehicle derived from the GNSS 2 in the context of the second filtering 36 the first time in the error budget 62 . 64 is taken into account while the absolute position under the first filtering 34 already before modeling in the first model 48 is taken into account.

Auch in der zweiten Filterung 36 werden der Fehlerhaushalt 64 des zweiten Zwischenergebnisses 40 und der Fehlerhaushalt 62 der zweiten Vergleichslagedaten 58 dann entsprechend einem Strapdown-Algorithmus 46 und dem zweiten Modell 60 zur Korrektur des zweiten Zwischenergebnisses 40 beziehungsweise der zweiten Vergleichslagedaten 58 zugeführt. Das heißt, dass auch das zweite Zwischenergebnis 40 und die zweiten Vergleichslagedaten 58 iterativ um ihre Fehler bereinigt werden.Also in the second filtering 36 become the fault budget 64 of the second interim result 40 and the fault budget 62 the second comparison site data 58 then according to a strapdown algorithm 46 and the second model 60 to correct the second intermediate result 40 or the second comparative position data 58 fed. That means that also the second intermediate result 40 and the second comparison site data 58 iteratively to be purged of their mistakes.

Die zweite Filterung 34 im Fusionsfilter 8 arbeitet basierend auf einem Tightly Coupled GNSS-Prinzip, im Rahmen dessen die Bestimmung der Absolutposition des Fahrzeuges aus den GNSS-Lagedaten 12 und damit aus den GNSS-Rohdaten und die Präzision der Absolutposition basierend auf den Fahrdynamikdaten 20 im zweiten Kalman-Filter 32 geschehen. Die Tightly Coupled GNSS Filterung und damit die zweite Filterung 34 bestimmt die Lagedaten des Fahrzeuges im zweiten Zwischenergebnis 40 redundant zur ersten Filterung 34.The second filtering 34 in the fusion filter 8th works on the basis of a Tightly Coupled GNSS principle, as part of which the determination of the absolute position of the vehicle from the GNSS location data 12 and thus from the GNSS raw data and the precision of the absolute position based on the vehicle dynamics data 20 in the second Kalman filter 32 happen. The Tightly Coupled GNSS filtering and thus the second filtering 34 determines the location data of the vehicle in the second intermediate result 40 redundant to the first filtering 34 ,

Die redundanten Zwischenergebnisse 38, 40 können dann in einem Toleranzmonitor 66 in der Auswerteeinrichtung 42 überwacht werden. Der Toleranzmonitor 66 kann dann beispielsweise die Toleranz zwischen den beiden Zwischenergebnissen 38, 40 als Information für alle nachgelagerten, die präzisierten Lagedaten 22 verwendenden Einrichtungen, wie beispielsweise das Anwendungsgerät 24 ausgeben. Alternativ oder zusätzlich kann der Toleranzmonitor 66 auch ein Fehlersignal 68 generieren, wenn die Toleranz ein vorbestimmtes Maß überschreitet.The redundant intermediate results 38 . 40 can then be in a tolerance monitor 66 in the evaluation device 42 be monitored. The tolerance monitor 66 can then, for example, the tolerance between the two intermediate results 38 . 40 as information for all downstream, the more precise location data 22 using devices such as the application device 24 output. Alternatively or additionally, the tolerance monitor 66 also an error signal 68 generate if the tolerance exceeds a predetermined level.

Zur Bestimmung der präzisierten Lagedaten 22 können die Zwischenergebnisse 38, 40 beispielsweise anwendungsspezifisch mit entsprechenden Gewichtungsfaktoren 70, 72 gewichtet und anschließend in einem Mittelwertsfilter 74 gemittelt werden.To determine the specified position data 22 can the intermediate results 38 . 40 for example, application-specific with corresponding weighting factors 70 . 72 weighted and then in a mean value filter 74 be averaged.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2011/098333 A1 [0002]
DE 102006029148 A1 [0045]

Claims

Method for determining position data ( 22 ) of a vehicle ( 2 ) based on a GNSS signal received by a GNSS global navigation satellite system ( 12 ), comprising: - determining a first one of the location data ( 22 ) dependent interim result ( 38 ) based on a first filtering ( 34 ) of the GNSS signal ( 12 ) with a first transfer function, - determining a second of the location data ( 22 ) dependent interim result ( 40 ) based on a second filtering ( 36 ) of the GNSS signal ( 12 ) according to a second transfer function different from the first transfer function, and - outputting a final result for the location data ( 22 ) based on a comparison ( 42 ) of the first interim result ( 38 ) and the second interim result ( 40 ).

The method of claim 1, wherein the first transfer function comprises an explicit calculation rule and / or the second transfer function comprises a recursive calculation rule.

Method according to claim 1 or 2, wherein the calculation rule in the first filtering ( 34 ) and the second filtering ( 36 ) - a position calculation rule ( 52 ) for the determination of a position ( 50 ) of the vehicle ( 2 ) from the GNSS signal ( 12 ) and - a merger regulation ( 30 . 32 ) to merge the position ( 50 ) with vehicle dynamics data ( 20 ) of the vehicle ( 2 ) to assess the interim results ( 38 . 40 ).

Method according to claim 3, wherein the position calculation rule ( 52 ) and the merger regulation ( 30 . 32 ) are loosely coupled in a transfer function and closely coupled in another transfer function.

Method according to one of the preceding claims, wherein input data ( 12 . 20 . 28 ) of the first filtering ( 34 ) of input data ( 12 . 20 . 28 ) of the second filtering ( 36 ) differ from each other.

Method according to one of the preceding claims, wherein parameters for a filtering ( 34 ) explicitly and for further filtering ( 36 ) are given adaptive.

Method according to one of the preceding claims, comprising: determining a tolerance between the two intermediate results ( 38 . 40 ).

Method according to claim 7, comprising: - issuing an error ( 68 ) when the tolerance meets a predetermined condition.

Method according to one of the preceding claims, wherein the intermediate results ( 38 . 40 weighted ( 70 . 72 ) become.

Control device ( 8th ) arranged to perform a method according to any one of the preceding claims.