CN112088319A - 用于根据车速确定一车辆位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定一车辆位置(7)的方法，其中，借助一接收装置(2)接收一全球导航卫星系统的全球导航卫星系统(GNSS)信号(11)检测车速，并执行检查，以确定检测到的车速是否低于或超过一阈值，其中，当检测到的车速低于阈值后，根据一第一计算方法(41)确定车辆位置(7)，而当检测到的车速超过阈值后，根据一第二计算方法(42)确定车辆位置(7)，其中，两种计算方法(41、42)都包括借助一融合算法对全球导航卫星系统(GNSS)信号(11)进行过滤，其中，两种计算方法(41、42)因融合算法的输入参数而异。

Description

用于根据车速确定一车辆位置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定一车辆位置的方法以及一种相应控制装置。
背景技术
原则上已知借助一全球导航卫星系统(GNSS)的全球导航卫星系统(GNSS)信号确定一车辆位置。在此，例如通过测量伪距，基于卫星发射的、L频段中至少两个频率上的代码和相位数据测定三维笛卡尔坐标。在可供使用的信号中，对调制到载波信号上并包含有关各相应卫星信息的代码与载波信号本身或其相位进行区分。因此，在代码监测和相位监测之间是有区别的。
此外还知道，在车辆中使用例如惯性传感器或周围环境传感器等传感器获得附加信息，以改善一车辆位置的确定。例如，从WO 2011/098 333 A1中已知，在一车辆中使用不同的传感器参数，以改善现有传感器参数或生成新的传感器参数，
并由此增加可检测信息。
在借助全球导航卫星系统确定位置时，可仅将代码监测用于坐标计算。与相位监测相比，它们具有明显较差的精度，但没有歧义。相位监测相对更为准确，但有歧义。
借助特殊方法、模型和修正，甚至可实现厘米级的精度。常规意义上绝对位置的确定只使用代码监测，同时一更精确的方法—精密单点定位(PPP)法主要基于对更精确相位数据的处理，与此同时，不精确的代码监测主要仅用于计算必要的近似解。在此，除了位置坐标和接收装置的时钟误差外，由于相位监测引起的歧义也是未知数的一部分。卫星轨道偏差和卫星时钟偏差有特别严重的影响。国际全球导航卫星系统服务(IGS)是不同组织机构和行政机关的一共同体，它在全球范围内运营参考站，这些参考站对卫星监测进行分析，并将分析结果作为参数供公众使用。由此可精确确定卫星轨道偏差和卫星时钟偏差，并将其用于精密单点定位法。
使用另一略微不同的测量装置，即使不进行精确的卫星轨道和时钟校正，也可生成厘米范围内的坐标精度。为此，在一实时动态学系统方法，英语Real Time Kinematic(RTK)或一差分全球定位系统(DGPS)方法中，将参考站用于车载接收装置一特定周围区域。在此，被地固的参考站坐标是已知的，由此可在参考站和车载接收装置之间确定一较高精度的基线矢量。与将所寻找站点坐标的三个分量作为主要未知数用到补偿过程中，并立即求得绝对坐标的精密单点定位方法相反，在此仅将基线矢量的高精度分量确定为主要未知数。通过将卫星到参考站的矢量与基线矢量相加，可得到绝对位置的坐标。参考站和接收装置的同步监测分别根据彼此之间的接近程度，一致性受到或多或少的影响，由此在全球导航卫星系统(GNSS)测量中发生的一些偏差，尤其是通过电离层和对流层的折射以及运行轨道偏差等影响造成的偏差被最小化。
用于确定一车辆位置的现代化系统典型情况下具有一融合算法，它至少将接收装置接收到的全球导航卫星系统(GNSS)信号数据和车辆动态信息作为输入参数加以处理。在此，使用在任一时间点所有可供使用的输入数据，并通过一复杂的算法进行彼此加权。这类现代化方法有时会提供有关车辆绝对位置的绝佳信息，但在不良周围环境条件下非常容易受到负面影响。
发明内容
因此，本发明的任务是提出一种能以高效投入和/或精确的方式确定一车辆位置的方法。
该任务通过独立权利要求的特征解决。从属权利要求的标的是本发明有益的设计方案。明确摘录的说明内容构成了权利要求的文字说明。
根据本发明一观点，在一种用于确定一车辆位置的方法中，借助一接收装置接收一全球导航卫星系统的全球导航卫星系统(GNSS)信号，检测车速并执行检查，以确定检测到的车速是否低于或超过一阈值。在此，当检测到的车速低于阈值后，根据一第一计算方法确定车辆位置，当检测到的车速超过阈值后，根据一第二计算方法确定车辆的位置，其中，两种计算方法都包括借助一融合算法对全球导航卫星系统(GNSS)信号进行过滤，其中，这些计算方法因融合算法的输入参数而异。
本发明的基本想法尤其是，尽管已知的高档方法在不良周围环境条件下容易受到负面影响，但在车辆静止状态或低速行驶时，这些方法可提供非常精确的信息。相比之下，传统方法虽然只能达到一较低精度，但在困难的周围环境条件下，这些方法可靠、鲁棒性好。根据一优选实施方式，被降低的精度可通过车辆传感器的相应附加信息至少部分加以补偿。与此相应，根据车辆运行状态，可将不同输入参数用于融合算法。
优选将过滤器中实施的融合算法相对于输入参数的信息进行比较，以使误差影响最小化。为此，过滤器或融合算法尽管可任意设计，但一卡尔曼滤波器以一相对较低的计算资源要求可非常有效解决该任务。
与根据第二计算方法融合算法的输入参数相反，根据第一计算方法融合算法的输入参数优选包括一从全球导航卫星系统(GNSS)信号导出的车辆绝对位置。绝对位置例如可根据引言部分中描述的方法之一从全球导航卫星系统(GNSS)信号中确定。另一方面，在阈值以上所使用的第二计算方法中，不将借助全球导航卫星系统(GNSS)信号导出的绝对位置用作融合过滤器的输入参数。作为替代，优选使用在该运动状态中所提供的更精确、具有更好鲁棒性的结果参数。
术语“绝对位置”优选理解为相对于地球或相对于一空间中地固点的位置。
优选根据全球导航卫星系统(GNSS)信号以及根据用于详细说明全球导航卫星系统(GNSS)信号的附加信号确定绝对位置，其中，所述附加信号由一车辆外部的站点接收。一高档方法尤其优选用于，允许以小于一米的偏差确定位置。车辆外部站点例如可是根据引言中所述实时动态学方法的一参考站。作为替代选择，附加信号例如由国际全球导航卫星系统服务提供，并包含卫星轨道偏差和卫星时钟偏差。
附加信号优选包括全球导航卫星系统的卫星轨道数据和时钟数据，其中，第一计算方法尤其被设计为精确单点定位方法，或附加信号包括与全球导航卫星系统(GNSS)信号的信号传输时间有关的一校正信息，其中，第一计算方法尤其被设计为实时动态学方法或差分全球定位方法，其中，校正信息由至少一个被地固的、设置用于接收全球导航卫星系统(GNSS)信号的参考站最终接受。
根据一优选实施方式，根据第二计算方法所述融合算法的输入参数包括从全球导航卫星系统(GNSS)信号导出的一车速。尤其是在高于车速阈值时，该车速的使用相对于绝对位置明显更精确、鲁棒性更高。
速度可通过随时间的位置变化和/或从全球导航卫星系统(GNSS)信号的一多普勒频移，以特别有益的方式得出。多普勒频移与所接收载波频率相对于发送载波频率的一变化相对应，该变化由接收装置和卫星之间的相对运动造成，因此可推论出相关速度。
优选根据第二计算方法，使用动态信息，尤其是借助一惯性测量单元(IMU)检测到的转速，例如一摆动率、颠簸率和/或偏转比率和/或加速度数据，例如一纵向加速度、横向加速度和/或垂直加速度和/或车轮转速传感器的测距信息和/或方向盘角度信息和/或周围环境传感器的信息确定车辆位置。动态信息优选也被输入到融合算法中。所述信息优选不用于第一计算方法，从而有针对性地使用动态信息，尤其是第一计算方法即使没有所述动态信息也已足够精确。
根据使用目的，如果在一特定时间范围内没有低于阈值或如果根据第二计算方法确定位置的预期误差变得太大，则附加根据第一计算方法确定车辆位置，其中，与根据第二计算方法所测定的位置相比，在融合算法中加权更大。
各相应计算方法本身应能确定位置信息的质量。与此相应，尤其优选借助接收装置自主完整性检测，对从全球导航卫星系统(GNSS)信号得出的位置进行完整性检查。
此外，根据以此方式确定的质量，可附加获取有关是否应使用第一计算方法或第二计算方法的决策帮助，或可根据相应车速阈值确认或撤销所做的更换计算方法决策。
根据本发明另一观点，一控制装置设置用于，至少根据所述实施方式之一执行上述方法。
附图说明
下面再次说明本发明的上述特性、特征和优点以及实现它们的方式方法。在此，图1根据一实施例以重点示意的方式展示根据本发明所述方法的一流程图。
具体实施方式
由全球导航卫星系统的一颗卫星1发射的全球导航卫星系统(GNSS)信号11一方面传输卫星的时间和轨道数据(星历表)，另一方面又能根据信号传输时间或信号相位测定接收装置的位置。一全球导航卫星系统(GNSS)天线形式的接收装置2设置在一车辆中或车辆上，车辆的位置7最终被确定。
车辆位置7是通过将多个输入参数输入到一过滤装置4，优选为一卡尔曼滤波器确定的，该过滤装置使用一融合算法从嘈杂输入参数中通过加权生成可用数值。
此外，车辆还具有一速度检测装置3，它根据车轮转速在已知车轮直径情况下计算车速31。作为替代选择，也可进行任何其他类型的速度测量，例如也可单独根据全球导航卫星系统(GNSS)信号和/或惯性测量单元(IMU)数据进行速度测量。检测到的车速31用作决定随后是用计算方法41还是计算方法42确定车辆位置7的基础。为此，使用车速31的一规定阈值。该阈值可用于例如也可假设几乎为零的低车速31中。
计算方法41和42的主要区别在于，将哪些参数用作融合算法的输入参数。只要车速31低于阈值，就使用第一计算方法41，在此，根据全球导航卫星系统(GNSS)信号11非常精确地确定位置7。能做到这点的原因，一方面是因为车辆具有一低车速31，另一方面是因为使用了一车辆外部站点5提供的附加信号51。在该实施例中是一差分全球定位系统(DGPS)系统的地固参考站，从而可借助附加信号51校正全球导航卫星系统(GNSS)信号11的传输时间差。精确确定的位置数据作为输入参数输入到融合算法。在选择第一计算方法41期间，融合算法可对一些内部状态参数进行调整适配，以便在更换计算方法41和42时更好更新相应内部状态参数，而不出现一稳定时间。
与此相反，如果超过了车速31的阈值，则使用一第二计算方法42，其中，借助全球导航卫星系统(GNSS)信号11不是确定位置，而是使用一种抵御外部影响鲁棒性更好的方法确定车速。为此，例如可使用接收到的、取决于车速的全球导航卫星系统(GNSS)信号11的多普勒频移。由此测定的速度作为输入参数输入到融合算法。
此外，为使根据第二计算方法42借助融合算法确定的车辆位置7更精确，车辆一传感器系统6的动态信息61也被输入到融合算法。所述动态信息61例如通过车辆一惯性测量单元以转速和加速度的形式获取或通过转速传感器和转向角传感器以里程表数据的形式获取。由此，融合算法并非在每个时间点都能使用所有可供使用的参数，而是分别根据车辆运动状态有针对性地选择特定参数，并且融合算法也相应地调整适应。
作为替代选择，第一计算方法41和第二计算方法42也可同步使用，其中，借助一计算加权强调各相应运动状态更有利的方法。

Claims (10)

1.用于确定一车辆位置(7)的方法，其中，借助一接收装置(2)接收一全球导航卫星系统的全球导航卫星系统(GNSS)信号(11)检测车速，并检查检测到的车速是否低于或超过一阈值，其中，
-在检测到车速低于阈值后，根据一第一计算方法(41)确定车辆位置(7)，而
-在检测到车速超过阈值后，根据一第二计算方法(42)确定车辆位置(7)，其中，两种计算方法(41、42)都包括借助一融合算法对全球导航卫星系统(GNSS)信号(11)的过滤，其中，根据融合算法的输入参数区别计算方法(41、42)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与根据第二计算方法(42)的融合算法输入参数相反，根据第一计算方法(41)的融合算法输入参数包括从全球导航卫星系统(GNSS)信号中导出的一车辆绝对位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，绝对位置是根据全球导航卫星系统(GNSS)信号(11)以及根据用于详细说明全球导航卫星系统(GNSS)信号(11)的附加信号(51)确定的，其中，附加信号(51)由一车辆外部的站点接收。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，附加信号(51)包括全球导航卫星系统的卫星轨道数据和时钟数据，其中，第一计算方法(41)尤其被设计为精确单点定位方法，
或附加信号(51)包括与全球导航卫星系统(GNSS)信号(11)的信号传输时间相关的校正信息，其中，第一计算方法(41)尤其被设计为实时动态学方法或差分全球定位方法，其中，校正信息由至少一个被地固的、设置用于接收全球导航卫星系统(GNSS)信号的参考站最终接受。
5.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，根据第二计算方法(42)的融合算法输入参数包括从全球导航卫星系统(GNSS)信号(11)得出的一车速。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述速度通过随时间的一位置变化和/或从全球导航卫星系统(GNSS)信号(11)的一多普勒频移导出。
7.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，根据第二计算方法(42)，使用动态信息，尤其是一惯性测量单元的转速或加速度数据和/或车轮转速传感器的测距信息和/或方向盘角度信息和/或周围环境传感器的信息确定车辆位置(7)，其中，根据第一计算方法(41)优选不使用所述信息。
8.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，如果在一规定时间段没有低于阈值，则附加根据第一计算方法(41)确定车辆位置(7)，其中，由此所确定的位置(7)随后在融合算法中，以比根据第二计算方法所测定位置更强的方式进行加权。
9.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，尤其是借助接收装置自主完整性检测，执行从全球导航卫星系统(GNSS)信号(11)导出位置(7)的完整性检查。
10.设置成执行根据上述权利要求中任一权利要求所述方法的控制装置。
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