CN106133553A - 用于确定利用gnss定位的空间分辨的误差程度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在应用多个分别具有用于全球导航卫星系统的接收器(3)的、至少暂时地位于目标区域中的现场设备——特别是机动车(2)——的现场数据的情况下，确定利用全球导航卫星系统对感兴趣的目标区域定位用的空间分辨的误差程度的方法，该方法包括以下步骤：‑获取现场设备方面的至少一个现场数据记录(5)，所述至少一个现场数据记录包括目标区域中的当前的GNSS位置(7)和附属于该GNSS位置的误差值(8)，‑将现场数据记录(5)传输到中央计算装置(12)，‑通过在中央计算装置(12)中以统计方式评估现场数据记录(5)，获取并更新包含目标区域的不同的位置和/或子区域的误差程度的误差图(14)。

Description

用于确定利用GNSS定位的空间分辨的误差程度的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定利用全球导航卫星系统(GNSS)对令人关注/感兴趣的目标区域定位用的空间分辨的误差程度的方法。

背景技术

全球导航卫星系统在现有技术中已经很大程度上是已知的。对此的例子是GPS(全球定位系统)。在此基于由多个卫星接收的信号确定当前的位置，例如通过移动电话或机动车。

恰在机动车中存在越来越多的车辆系统，这些车辆系统需要尽可能精确地确定机动车的当前位置。这尤其涉及在车对车通信(c2c通信)和车对基础设施通信(c2x通信)的范围内的车辆系统。对于这种应用，由传统的GNSS接收器(GNSS-Receiver)提供的GNSS位置精度不够，这是因为存在过大的不可靠性。因此提出在现有技术中已知的方法，用于从GNSS的应用出发改进位置精度。

文献DE 10 2008 020 446 A1涉及一种借助于显著的点修正车辆位置。在此提出，探测显著的点、即地面标志，其中，显著的点以附属的精确的GPS位置的形式存储在车辆中的数据库里。因此根据数据库中的数据可以修正定位。

当然这种方法具有缺点，即地面标志的精确的测量是非常复杂且昂贵的。因此当前不能通过GNSS实现广泛使用测量到的地面标志用于改进定位。附加的是，GNSS接收器以及通过该接收器确定的GNSS位置的精度非常依赖于外部环境，从而例如在高速公路上的精度——在高速公路上存在朝向卫星的自由视野——大于在高层建筑之间的街道中的精度，在高层建筑之间的街道中朝向卫星的通视性受到极大限制或完全不能直接实现。在高层建筑之间的街道的例子中，GNSS信号——如果可能的话——仅通过所谓的多路传播到达接收器，这又极大地降低了可实现的精度。因此在这些区域中的地面标志明显比在其它区域中的地面标志更重要。

发明内容

因此本发明的目的是，特别为了预备用于数据库的地面标志的检测以改进定位，在机动车中提供一种可简单地实施的、鲁棒的可能性，用以获取GNSS的随位置而定的精度。

为了实现该目的，根据本发明提出一种用于在应用多个分别具有用于全球导航卫星系统的接收器的、至少暂时地位于目标区域中的现场设备——特别是机动车——的现场数据的情况下，确定利用全球导航卫星系统对令人关注的目标区域定位用的空间分辨的误差程度的方法，该方法包括以下步骤：

-获取现场设备方面的至少一个现场数据记录，所述至少一个现场数据记录包括目标区域中的当前的GNSS位置和被分配给该GNSS位置的误差值，

-将现场数据记录传输到中央计算装置，

-通过在中央计算装置中以统计方式评估现场数据记录，获取并更新包含目标区域的不同的位置和/或子区域的误差程度的误差图/误差地图。

根据本发明提出，将处于使用中的、配备有GNSS接收器的现场设备——特别是机动车——用作一种探测器，用于收集关于以下内容的数据：在哪些位置处或在哪些子区域中——目标区域可被分成这些子区域——能够通过GNSS多准确地获取位置数据。在此当然可以考虑不同地选择目标区域和其划分的方式，例如数字地图的确定的国家、区段或诸如此类。目标区域例如可以通过将位置栅格化来划分，这些位置代表位于其周围的可以考虑的更准确的位置说明，因此现场数据记录的GNSS位置可以对应于该位置；当然通过这种栅格化也可以实现，将目标区域划分成特别相同大小的和/或相同形状的子区域，其中随后检查，被观察的现场数据记录的GNSS位置是否在子区域内。特别优选地，现场设备是指——如已经说明地——处于其正常运行中的机动车，该机动车当今通常具有GNSS接收器、特别是GPS接收器，该接收器在本发明的范围内可以通过以下方式用于收集精度数据，即汇总相应的现场数据记录，并优选以至少部分无线的方式传输到中央计算装置，因此现场设备具有合适的通信装置，在机动车的情况下，例如车对基础设施通信装置和/或用于通过因特网和/或移动通信网络建立通信连接的可能性。

通过在此描述的方法可以以连续变差的GNSS精度识别区域。对于被定义的目标区域或具体的相应的子区域，借助于以统计方式评估来合并包含在现场数据记录中的获得的误差值，从而能够实现，确定在子区域中或在目标区域中的确定的位置处是否存在对于可获得的GNSS精度的恒定的差的条件。误差图可以因此适宜地用于区分在位置处和/或在子区域中进行地面标志的测量的优先次序。这表明，误差图可以用于说明应该在哪些区域中优选地测量地面标志，其例如在如通过开头所述的文献DE 10 2008020 446A1描述的方法中使用。通过实施根据本发明的方法首先测量下述地面标志并例如将其保存在数据库中，在该地面标志的区域中例如由于周围环境大大限制了GNSS精度。由此，当为了确定GNSS位置额外地考虑地面标志时，大大改进了在这些区域中的可获得的GNSS精度，这又允许实施在机动车的车辆系统中的功能，所述功能依赖于范围广泛的、高的位置精度。

在本方法的适宜的改进方案中，仅在运动中的和/或处于运行中的现场设备中获取现场数据记录。在静止的现场设备或不处于运行中的现场设备、特别是机动车中可能持续地由同一个GNSS位置(或者，如果在确定中出现波动，由同一个子区域的相邻的GNSS位置)提供现场数据记录。这虽然可能在特定情况下有利于以统计方式评估，然而需要在现场设备内、特别是在机动车内的计算功率和发送功率，而事实上不利于整体覆盖。因此优选的是，仅当现场设备处于运行中和/或运动时才获取和传输现场数据记录。

本发明的一个特别有利的设计方案设计为，应用在接收器内部确定的误差值、特别是精度因子(DOP)作为误差值。在此可以看出，许多已知的GNSS接收器本身已经在其功能的范围内提供误差值。因此不需要额外进行获取，而是仅需将确定的变量合并成现场数据记录并传输，这能够以花费特别少的方式实现本方法。由GNSS接收器提供的误差值的熟知的形式是所谓的DOP值(精度因子)。其中，确定导航卫星的几何结构对于GNSS位置的精度的影响。在此，几何方面的DOP例如被规定为在确定的GNSS位置中的误差与在测量到的数据中的误差之比，其中存在不同的用于确定DOP值的类型，这些类型在现有技术中已经很大程度上是已知的。因此，DOP值包含关于卫星状况的信息，其对可实现的GNSS精度产生影响。在此，如果卫星彼此接近或沿一个方向彼此跟随，则例如不精确性越大，进而DOP值越大。

特别优选的是，应用至少一个在计算航迹导航法的范围内获取的误差值、特别是误差椭圆作为误差值。计算航迹导航法(英文“dead reckoning(航位推测法)”)是在现有技术中已知的并且基于合并的定位的方式，在其中也引入现场设备的、特别是机动车的本身运动，这例如可以通过借助于惯性传感装置获取的里程表数据描述。由此得出的本身运动估算被与GNSS位置合并，其中在此也已知的是，在合并过程中持续地计算误差值，该误差值说明在GNSS位置和基于本身运动估算的位置之间的偏差。该误差值可以——如在现有技术中原则上已知地——被总结成所谓的误差椭圆。这种误差椭圆也在计算航迹导航法(“航位推测法”)的情况下优选地是包含在现场数据记录中的误差值。

一特别优选的设计方案设计为，在GNSS接收器内部确定的误差值、特别是至少一个DOP，和由计算航迹导航法中推导出的误差值、特别是误差椭圆，这两者都被添加给现场数据记录，从而现场数据记录包含不同的误差说明并且中央计算装置可以执行改进的统计方式的误差分析。

适宜地，可以以被触发的方式启动和/或周期性地进行记录用于以后的传送和/或现场数据记录的传送。因为频繁地通过GNSS接收器获取GNSS位置，因此当实际上将各个测量点作为现场数据记录传输时，可能特别在机动车的情况下产生非常高的数据量。因此例如可以采用通过循环周期限定的抽样，其中优选的是，适宜地选择并传送GNSS位置和对应的误差值作为现场数据记录，为此可以以相关性的标准进行评估。具体地可以设计为，基于评估误差值的相关性标准，特别是基于误差值超过阈值，实现触发。以这种方式最终为误差值确定阈值，在多个误差值的情况下在必要时也确定多个阈值，该一个或多个阈值表明，直到何种精度不需要中央计算装置方面的检测。如果根据本发明的方法的目的例如区分在于进行地面标志的测量的优先次序，则在测量中省去其中GNSS位置足够精确的区域，以便避免获取花费、传输花费和评估花费或使这些花费保持在较小程度。在误差图中，高误差值的区域最后表现为“热点(Hot-spots)”的形式，这些区域可以被快速地分配。

优选地，在以统计方式评估的范围内考虑附属于位置和/或子区域的误差值的时间变化和/或针对附属于位置和/或子区域的误差值应用时间上的低通滤波。通过也考虑时间变化的方式，可以确定，在子区域中或在位置处是否存在对于可获得的GNSS精度的恒定的差的条件或者是否可能仅存在临时干扰，例如通过天气影响和/或临时的负面的卫星状况。提到的滤波也实现了，尽可能地去除了进一步观察中的误差值的各个错误测量值、进而去除了偏差值。在此当然也可以使用其它原则上已知的方法，用于在以统计方式评估时找出所谓的“偏差值”并将其从观察中去除。

具体地例如可以设计为，在有限的时间段内，特别是在包括少于一天的时间段内，舍弃在位置处和/或在子区域中的相对于在公差区间外的其它的、更长的时间段的平均值有偏差的误差值。这能够实现，去除进一步的观察中的所述的对于GNSS精度的临时的、罕见的、负面影响，例如天气现象，并且因此整体上获得对于在位置处和/或在子区域中的实际的GNSS精度的可信值。

在适宜的改进方案中可以设计为，至少一个表征用于获取GNSS位置的接收器的接收器数据也作为现场数据记录的一部分被传输。这表明，现场数据记录也可以包含关于以下内容的信息，即使用哪个种类或哪个型号的GNSS接收器来获取GNSS位置。例如可以添加GNSS接收器的仪器类型ID作为接收器数据，从而可以区分不同的接收器。然后可以设计为，根据接收器数据把误差值分类，分开地以统计方式评估属于一类的误差值。在本发明的范围内也就可以按照接收器的仪器类型进行过滤，从而可以分析通过不同的GNSS接收器对精度的影响。例如随后可以确定，很少出现的、特定的GNSS接收器是否唯一地在在目标区域中的确定的子区域中和/或确定的位置处显示出问题和诸如此类，从而例如还可以完善优先次序。

一般来说可以考虑一种在应用多个分别具有用于全球导航卫星系统的接收器的、至少暂时地位于目标区域中的现场设备——特别是机动车——的现场数据的情况下，用于确定利用全球导航卫星系统对令人关注的目标区域定位用的空间分辨的误差程度的系统，其中，现场设备的控制器设计为用于，获取至少一个现场数据记录，所述至少一个现场数据记录包括目标区域中的当前的GNSS位置和被该GNSS位置配属的误差值，并将现场数据记录传输到中央计算装置，其中，中央计算装置设计为用于，从数据的基础框架中首先通过以统计方式评估现场数据记录获取包含目标区域的不同的位置和/或子区域的误差程度的误差图，并基于新出现的现场数据记录使该误差图保持更新。该系统因此包括现场设备、例如具有相应的设计形式的机动车车队，该系统还包括中央计算装置。中央计算装置可以是包括一个或多个计算机的服务器，该服务器通过因特网和/或移动通信网络与现场设备、特别是机动车连接。

附图说明

由在下面描述的实施例中以及根据附图得出本发明的其它优点和细节。其中示出：

图1示出用于实施根据本发明的方法的系统，

图2示出现场数据记录的示意图，和

图3示出误差图的原理图。

具体实施方式

图1示出系统1的原理图，在该系统中可以实施根据本发明的方法。该系统包括机动车2的车队，该机动车用作现场设备并且都具有用于全球导航卫星系统、在此为GPS的GNSS接收器3。GNSS接收器3除了当前的GNSS位置——该位置从通过不同的卫星接收的信号中获取——之外还提供对应的误差值、即精度因子(DOP)。该值被转发给相应的机动车的控制器4，该控制器还执行所谓的“航位推测法(dead reckoning)”、即计算航迹导航法，将从有关机动车2的本身运动的数据中获得的用于当前的位置和GNSS位置的本身运动估算合并到该计算航迹导航法中，为此使用相应机动车2的在这里未详细示出的惯性传感装置的全息测量数据。在这种计算中同样出现误差值，该误差值当前被总结在误差椭圆中。

控制器4现在设计为用于，将图2中示意性示出的现场数据记录5汇总，该现场数据记录现在包含描述GNSS接收器3的类型的接收器数据6、当前的GNSS位置7和附属于GNSS位置7的误差值8。现在应用精度因子9以及误差椭圆10作为误差值8。

现场数据记录5的获取在此仅在相应的机动车2恰好在运行中、即特别是行驶时才进行。在此不必对于每个记录的GNSS位置创建现场数据记录5，而是周期性地创建现场数据记录和/或按照相关性标准进行评估，在例如超过对误差值的规定的阈值的不精确性时创建现场数据记录就足够了。

通过通信连接11将现场数据记录5传输到中央计算装置12、例如服务器。为此相应地通过控制器4操控机动车2的通信装置13。至少部分无线地、通过移动通信网络及因特网进行传输。

在中央计算装置12上收集现场数据记录5。全部的现场数据记录5在此都涉及特定的目标区域，在GNSS获取的精度方面检查该目标区域，例如确定的国家，其中，相应的选择同样可以引入机动车2中的决定中，即是否应创建现场数据记录5。当然也可能的是，不整理关于目标区域的现场数据记录5。为了创建误差图，根据包含在现场记录数据内部的GNSS位置7将现场数据记录5分配给子区域，同时也将现场数据记录5根据接收器数据6归类到不同的类别，从而在进一步的过程中例如可以确定，精度问题是否仅在确定的接收器中存在或诸如此类。

随后可以在计算装置12方面以统计方式评估数据，其中，分开地以统计方式评估不同类别的数据。在此，将用于相同的子区域的不同机动车2的误差值合并，从而获得总结的、说明子区域中的一般的精度的误差程度。在此也观察误差值的时间变化，以便例如排除临时的、罕见的影响，例如差的天气条件，其仅暂时地用于影响精度。

也在偏差值方面可以以已知的方式进行分析。在此要指出，当然也可以考虑以下实施方式，其中评估考虑了不同的天气状态和诸如此类，其中，计算装置12例如可以从因特网中调用用于子区域的相应天气数据。明显可以任意准确地进行评估。

图3示例性地且仅原理性说明地示出误差图14的局部13，该误差图可以借助于所述方法获得。在那里可以看到目标区域的三个局部区域15、16、17，其以不同的阴影线储存，因此具有不同精度范围内的误差程度。这种局部区域15、16、17通常由多个子区域组成，这些子区域例如可以被限定为，在该子区域中经过目标区域设置栅格或诸如此类。

在局部区域15中，高速公路18经过开放的地区，从而在此得到极好的精度。在局部区域16中有少量建筑，所以精度略微下降。在局部区域17中的精度非常差，在该局部区域中可以看到高层建筑，这些建筑屏蔽卫星和/或用于被接收的、反射的信号。

这种误差图14例如可以被用于确定，应该以何种优先次序在哪些子区域中测量地面标志。这些被测量的、具有高精确性的GNSS位置的地面标志可以被存储在数据库中并且在该区域中由机动车2调用较低的精度，以便改进在那里的定位的精度。

Claims (11)

1.一种在应用多个分别具有用于全球导航卫星系统的接收器(3)的、至少暂时地位于目标区域中的现场设备——特别是机动车(2)——的现场数据的情况下确定通过全球导航卫星系统对令人关注的目标区域定位用的空间分辨的误差程度的方法，该方法包括以下步骤：

-获取现场设备方面的至少一个现场数据记录(5)，所述至少一个现场数据记录包括目标区域中的当前的GNSS位置(7)和附属于该GNSS位置的误差值(8)，

-将现场数据记录(5)传输到中央计算装置(12)，

-通过在中央计算装置(12)中以统计方式评估现场数据记录(5)，获取并更新包含目标区域的不同的位置和/或子区域的误差程度的误差图(14)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，仅在运动的和/或处于运行中的现场设备中获取现场数据记录(5)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，应用在接收器(3)内部确定的误差值、特别是精度因子(9)作为误差值(8)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，应用至少一个在计算航迹导航法的范围内获取的误差值、特别是误差椭圆(10)作为误差值(8)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以被触发的方式启动和/或周期性地进行用于以后的传送的记录和/或现场数据记录(5)的传送。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于评估误差值(8)的相关性标准，特别是基于误差值(8)超过阈值，进行触发。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在以统计方式评估的范围内考虑附属于位置和/或子区域的误差值(8)的时间变化和/或针对附属于位置和/或子区域的误差值(8)使用时间上的低通滤波。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在有限的时间段内，特别是在包括少于一天的时间段内，舍弃在位置处和/或在子区域中相对于在公差区间外的其它的、更长的时间段的平均值有偏差的误差值(8)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，也传输至少一个表征用于获得GNSS位置的接收器(3)的接收器数据(6)作为现场数据记录(5)的一部分。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据接收器数据(6)把误差值(8)分类，分开地以统计方式评估属于一类的误差值(8)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，评估误差图(14)，用以区分在位置处和/或在子区域中进行地面标志的测量的优先次序。