DE102014211166A1

DE102014211166A1 - Verfahren, Fusionsfilter und System zur Fusion von Sensorsignalen mit unterschiedlichen zeitlichen Signalausgabeverzügen zu einem Fusionsdatensatz

Info

Publication number: DE102014211166A1
Application number: DE102014211166.8A
Authority: DE
Inventors: Nico Steinhardt
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2015-05-21
Also published as: US20160209236A1; US10422658B2; WO2015075093A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fusion von Sensorsignalen mit unterschiedlichen zeitlichen Signalausgabeverzügen zu einem Fusionsdatensatz (106), wobei mindestens drei unterschiedliche Sensorsignale jeweils einen Messwert von mindestens drei unterschiedlichen Sensorsystemen (101, 103, 104, 201, 203, 204) beschreiben, wobei die Signalausgabeverzüge sensorindividuell sind, wobei die Sensorsignale jeweils einen einen Erfassungszeitpunkt der Messwerte beschreibenden Zeitstempel umfassen, wobei Fehlerwerte von Messwerten eines ersten Sensorsystems (101, 103, 104, 201, 203, 204) mittels eines Abgleichs mit Messwerten von weiteren Sensorsystemen (101, 103, 104, 201, 203, 204) bestimmt werden, wobei für den Abgleich Messwerte mit identischem Zeitstempel herangezogen werden, wobei die Fehlerwerte zumindest für die Dauer zwischen zwei aufeinander folgenden Abgleichen als konstant angenommen werden, wobei die Fehlerwerte und/oder die Messwerte des ersten Sensorsystems (101, 103, 104, 201, 203, 204) für einen vorgegebenen Zeitraum vorgehalten werden, wobei die Fehlerwerte und/oder die Messwerte des ersten Sensorsystems beständig mittels einer Korrektur korrigiert werden und wobei während des Zeitraums erfolgte Korrekturen bei einer Anbringung weiterer Korrekturen während des Zeitraums berücksichtigt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Fusionsfilter, ein entsprechendes System sowie eine Verwendung des Systems.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fusion von Sensorsignalen mit unterschiedlichen zeitlichen Signalausgabeverzügen zu einem Fusionsdatensatz gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, ein Fusionsfilter zur Fusion von Sensorsignalen mit unterschiedlichen zeitlichen Signalausgabeverzügen zu einem Fusionsdatensatz gemäß Oberbegriff von Anspruch 15, ein System zur Fusion von Sensorsignalen mit unterschiedlichen zeitlichen Signalausgabeverzügen zu einem Fusionsdatensatz gemäß Oberbegriff von Anspruch 16 sowie eine Verwendung des Systems.
Alle Messdaten sind prinzipiell fehlerbehaftet und in vielen Fällen ist eine durchgängige Verfügbarkeit der Messdaten nicht gegeben. Zusätzlich sind die Messdaten häufig abhängig von Umgebungsbedingungen. Weiterhin haben unterschiedliche Sensoren bzw. Sensorsysteme im Allgemeinen unterschiedliche zeitliche Erfassungsraten, sind nicht mit anderen Sensoren bzw. Sensorsystemen synchronisiert und besitzen eine Latenzzeit zwischen der Messung und der Ausgabe der Messwerte. Sensorfehler bzw. Messfehler bzw. fehlerhafte Messwerte lassen sich dabei in quasistationäre, über mehrere Messungen konstante Anteile, wie z.B. einen Offset, und stochastische, von Messung zu Messung zufällige Anteile, wie z.B. Rauschen, unterteilen. Während die zufälligen Anteile prinzipiell nicht deterministisch korrigierbar sind, lassen sich quasistationäre Fehler im Allgemeinen bei gegebener Beobachtbarkeit korrigieren. Nicht korrigierbare, signifikante Fehler lassen sich bei gegebener Erkennbarkeit üblicherweise zumindest vermeiden.
Im Stand der Technik sind bereits unterschiedliche Sensorfusionsverfahren bekannt, welche üblicherweise auch dazu geeignet sind, Messdaten von unterschiedlichen Sensoren bzw. Sensorsysteme zu korrigieren bzw. zu filtern. Insbesondere im Automotive-Bereich sind dabei besondere Anforderungen zu berücksichtigen, da eine Vielzahl von unterschiedlichen Sensoren eine gemeinsame Umfeldsituation bzw. einen Kraftfahrzeugzustand mittels unterschiedlicher Messprinzipien erfasst und diese Umfeldsituation bzw. diesen Kraftfahrzeugzustand mittels einer Vielzahl unterschiedlicher Messdaten beschreibt. Für eine im Automotive-Bereich anwendbare Sensorfusion ist somit eine möglichst große Robustheit gegen zufällige Störungen sowie eine Erkennung und Kompensation von systematischen Fehlern gefordert. Ebenso sind zeitliche Einflüsse auf die Messdaten zu korrigieren und temporäre Ausfälle oder die Nichtverfügbarkeit von Sensoren zu überbrücken.
In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 10 2010 063 984 A1 ein mehrere Sensorelemente umfassendes Sensorsystem. Die Sensorelemente sind so ausgebildet, dass sie zumindest teilweise unterschiedliche primäre Messgrößen erfassen und zumindest teilweise unterschiedliche Messprinzipien nutzen. Aus mindestens einer primären Messgröße eines oder mehrerer Sensorelemente wird dann zumindest eine Messgröße abgeleitet. Weiterhin umfasst das Sensorsystem eine Signalverarbeitungseinrichtung, eine Schnittstelleneinrichtung sowie mehrere Funktionseinrichtungen. Die Sensorelemente sowie sämtliche Funktionseinrichtungen sind mit der Signalverarbeitungseinrichtung verbunden, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung so ausgelegt ist, dass sie zumindest jeweils eine der folgenden Signalverarbeitungsfunktionen für wenigstens eines der Sensorelemente bzw. dessen Ausgangssignale umfasst:

– eine Fehlerbehandlung,
– eine Filterung und
– eine Berechnung bzw. Bereitstellung einer abgeleiteten Messgröße.

Die Signalverarbeitungseinrichtung stellt die Signalverarbeitungsfunktionen dabei den Funktionseinrichtungen bereit.
Die DE 10 2012 216 215 A1 beschreibt ebenfalls ein Sensorsystem, welches mehrere Sensorelemente und eine Signalverarbeitungseinrichtung umfasst. Die Signalverarbeitungseinrichtung ist dabei so ausgebildet, dass sie die Sensorsignale der Sensorelemente zumindest teilweise gemeinsam auswertet. Weiterhin ist die Signalverarbeitungseinrichtung so ausgebildet, dass den Messdaten physikalischer Größen jeweils eine Zeitinformation zugeordnet wird, welche eine Information über den Zeitpunkt der jeweiligen Messung direkt oder indirekt umfasst, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung diese Zeitinformation zumindest bei der Erzeugung eines Fusionsdatensatzes in einem Fusionsfilter berücksichtigt. Für die Erzeugung des Fusionsdatensatzes werden Messdaten herangezogen, die entweder eine übereinstimmende Zeitinformation aufweisen oder aber – sofern keine Messdaten mit übereinstimmenden Zeitinformationen vorliegen – es wird ein entsprechender Messwert mit der benötigten Zeitinformation mittels Interpolation erstellt. Weiterhin geht das Fusionsfilter davon aus, dass sich Fehlerwerte der Messdaten über eine definierte Zeitspanne nur vernachlässigbar ändern.
Die im Stand der Technik bekannten, gattungsgemäßen Verfahren und Sensorsysteme sind jedoch aus mehreren Gründen nachteilbehaftet. So sind diese, sofern es sich um sog. akausale Verfahren handelt, nicht echtzeitfähig, da sie vorhandene Datensätze mehrmals und in unterschiedlichen Reihenfolgen durchrechnen. Andere Verfahren hingegen ermöglichen zwar eine Echtzeitfähigkeit, jedoch nur unter im Serienbereich unvertretbar großem Rechenaufwand, da bei Eintreffen eines – naturgemäß – verzögerten Messwerts zunächst bis zum Messzeitpunkt zurückgerechnet wird, um dann wieder bis zum Ist-Zeitpunkt vorzurechnen. Zudem erbringen derartige Verfahren nur einen vergleichsweise geringen Zugewinn an Genauigkeit der verarbeiteten Messwerte. Andere bekannte Verfahren wiederum leiden unter ihrer Latenzzeitbehaftung, da sie eine Fusion der erfassten Messdaten stets erst dann vornehmen, wenn der Sensor mit der größten Verzugszeit seine Messdaten gesendet hat. Da beispielsweise ein herkömmlicher GPS-Empfänger eine Verzugszeit von etwa 100 ms aufweist, entsteht eine entsprechende Latenz des Gesamtsystems. Weitere Schwachpunkte der bekannten Verfahren sind z.B. die oftmals angewandten rechenaufwandsreduzierenden Prinzipien, die auf für heterogene Sensormessungen ungeeigneten Voraussetzungen aufbauen, wie beispielsweise die Annahme, dass während der Verzugszeit keine Messungen anderer Sensoren fusioniert werden.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein echtzeitfähiges Verfahren zur Fusion von Sensorsignalen unter Vermeidung der genannten Nachteile vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zur Fusion von Sensorsignalen mit unterschiedlichen zeitlichen Signalausgabeverzügen zu einem Fusionsdatensatz gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fusion von Sensorsignalen mit unterschiedlichen zeitlichen Signalausgabeverzügen zu einem Fusionsdatensatz, wobei mindestens drei unterschiedliche Sensorsignale jeweils einen Messwert von mindestens drei unterschiedlichen Sensorsystemen beschreiben, wobei die Signalausgabeverzüge sensorindividuell sind, wobei die Sensorsignale jeweils einen einen Erfassungszeitpunkt der Messwerte beschreibenden Zeitstempel umfassen, wobei Fehlerwerte von Messwerten eines ersten Sensorsystems mittels eines Abgleichs mit Messwerten von weiteren Sensorsystemen bestimmt werden, wobei für den Abgleich Messwerte mit identischem Zeitstempel herangezogen werden, wobei die Fehlerwerte zumindest für die Dauer zwischen zwei aufeinander folgenden Abgleichen als konstant angenommen werden, wobei die Fehlerwerte und/oder die Messwerte des ersten Sensorsystems für einen vorgegebenen Zeitraum vorgehalten werden, wobei die Fehlerwerte und/oder die Messwerte des ersten Sensorsystems beständig mittels einer Korrektur korrigiert werden und wobei während des Zeitraums erfolgte Korrekturen bei einer Anbringung weiterer Korrekturen während des Zeitraums berücksichtigt werden.
Die Erfindung beschreibt somit ein vergleichsweise sehr zuverlässiges und präzises sowie vor allem echtzeitfähiges und flexibles Verfahren zur Fusion von Sensorsignalen. Die mindestens drei unterschiedlichen Sensorsysteme können nämlich sensorindividuelle Signalausgabeverzüge aufweisen, wodurch die Fusion nahezu beliebiger Sensorsignale möglich wird. Die Annahme, dass die Fehlerwerte für die Dauer zwischen zwei aufeinander folgenden Abgleichen konstant sind, erlaubt es, die bestimmten Fehlerwerte für die gesamte Dauer mittels ein und derselben Korrektur zu korrigieren. Die Zulässigkeit dieser Annahme beruht dabei auf der Erkenntnis, dass sich zwar die Messwerte vergleichsweise schnell ändern können, die Fehlerwerte der Messwerte sich jedoch in der Regel nur vergleichsweise langsam ändern.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass jeweils aus den Messwerten der weiteren Sensorsysteme im vorgegebenen Zeitraum bestimmte Korrekturen nur einmal berücksichtigt werden. Wenn also z.B. eine sich aus den Messwerten des eines Sensorsystems ergebende Korrektur der Messwerte des ersten Sensorsystems erfolgt und im weiteren Verfahrensverlauf während des vorgegebenen Zeitraums eine weitere Korrektur aus den Messwerten eines weiteren Sensorsystems erfolgen soll, so unterbleibt die weitere Korrektur, falls diese die vorausgegangene Korrektur nur noch einmal wiederholen würde. Sofern die weitere Korrektur die vorausgegangene Korrektur anteilig noch einmal wiederholen würde, so unterbleibt die weitere Korrektur in dem Maße anteilig, wie sie die vorausgegangene Korrektur wiederholen würde. Soweit sie allerdings der vorausgegangenen Korrektur widerspricht oder diese ergänzt, wird sie ausgeführt. Somit kann also eine unnötige zusätzliche Korrektur, die die bereits korrigierten Messwerte wieder verfälschen würde, vermieden werden.
Die Fehlerwerte bzw. Messwerte werden dabei nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums aus einem hierfür geeigneten Speicher gelöscht und durch aktuelle Fehlerwerte bzw. Messwerte ersetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für Fusionsfilter, die Fehlerinkremente schätzen, geeignet. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass die Änderungsrate von Sensorfehlern signifikant kleiner ist als die Änderungsrate der Fehlerwerte erfasster Messwerte und dass weiterhin die Änderungsrate der Sensorfehler unabhängig vom Arbeitspunkt der Sensorsysteme ist.
Erfindungsgemäß werden unter dem Begriff „redundante Korrekturen“ also nicht nur völlig identische Korrekturen verstanden, sondern auch nur teilweise identische und überlappende Korrekturen. Mit anderen Worten werden erfindungsgemäß die bereits ausgeführten Korrekturen bei der Anbringung bzw. Ausführung weiterer Korrekturen, die auf den Messwerten eines Sensors mit größerer Signalverzugszeit basieren, berücksichtigt bzw. verrechnet.
Wie beschrieben, wird erfindungsgemäß also ein vorgegebener Zeitraum definiert, während dessen die Sensorsignale bzw. die Fehlerwerte der Messwerte bzw. die Messwerte des ersten Sensorsystems vorgehalten werden und es wird die Annahme getroffen, dass die zugehörigen Fehlerwerte konstant sind. Korrekturen betreffen dann alle vorgehaltenen Messwerte bzw. Fehlerwerte gleichermaßen. Dies führt gegenüber dem Stand der Technik zu der Verbesserung, dass mehrere verschiedene Sensorsysteme mit verschiedenen, nicht-konstanten Verzugszeiten für Korrekturmessungen einsetzbar sind.
Besonders bevorzugt beträgt der vorgegebene Zeitraum 25 Messepochen, wobei eine Messepoche die Zeitspanne zwischen der Ausgabe von zwei Sensorsignalen des Sensorsystems mit der geringsten Ausgabeverzögerung ist. Im Allgemeinen ist es jedoch zweckmäßig, den vorgegebenen Zeitraum abhängig von der jeweiligen Systemdynamik zu wählen.
Außerdem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass den Fehlerwerten bzw. den Messwerten sog. Varianzen zugeordnet werden. Mittels der Varianzen lässt sich die Qualität der Messwerte bzw. der Fehlerwerte vergleichsweise einfach und effizient beschreiben. Bevorzugt werden auch die Varianzen im elektronischen Datenspeicher vorgehalten.
Die Zeitstempel werden dabei vorteilhafterweise direkt durch die jeweiligen Sensorsysteme erzeugt und in das den jeweiligen Messwert beschreibende Sensorsignal geschrieben, wobei die unterschiedlichen Sensorsysteme in diesem Fall bevorzugt mit einem externen Zeitgeber synchronisiert sind, um Ungenauigkeiten bzw. Abweichungen bei der Erzeugung des Zeitstempels zu vermeiden.
Alternativ ist es möglich, dass der Zeitstempel dem jeweiligen Sensorsignal erst von einem Empfänger des Sensorsignals zugeordnet wird, sofern der Empfänger die Signalausgabeverzögerung sowie insbesondere eine Laufzeit des Sensorsignals vom entsprechenden Sensorsystem zum Empfänger des Sensorsignals kennt. Beispielsweise können die Signalausgabeverzüge vor Ausführung des Verfahrens bzw. vor Inbetriebnahme eines zur Ausführung des Verfahrens geeigneten Systems bestimmt und abgespeichert werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Zeitstempel stets den tatsächlichen Zeitpunkt der Erfassung eines Messwerts anzeigen. Dies erlaubt eine sinnvolle zeitliche Zuordnung von Messwerten unterschiedlicher Sensoren zueinander.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Sensorsignale der unterschiedlichen Sensorsysteme zumindest mittelbar ein und denselben Zustand beschreiben, z.B. eine Position eines Kraftfahrzeugs.
Der vorgegebene Zeitraum entspricht bevorzugt mindestens der zeitlichen Differenz des geringsten Signalausgabeverzugs und des größten Signalausgabeverzugs, weil dann die Messwerte des Sensorsystems mit den geringsten Signalausgabeverzügen mit den Messwerten aller anderen Sensorsysteme abgeglichen werden können, also ein Abgleich der Messwerte des Sensorsystems mit den geringsten Signalausgabeverzügen mit den Messwerten aller anderen Sensorsysteme erfolgen kann.
Das Sensorsystem mit dem geringsten Signalausgabeverzug wird bevorzugt auch als sog. Basissystem bezeichnet, wohingegen die Sensorsysteme mit dem nicht-geringsten Signalausgabeverzug auch als sog. Korrektursysteme bezeichnet werden.
Alternativ kann die Wahl des Basissystems auch abhängig gemacht werden von der Art der weiteren Verarbeitung der Sensorsignale bzw. Messwerte, z.B. durch einen Filter. In diesem Fall kann also auch eines der Sensorsysteme mit dem nicht-geringsten Signalausgabeverzug als Basissystem herangezogen werden.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn das Basissystem derart gewählt wird, dass alle benötigten Informationen, z.B. Navigationsinformationen, vom Basissystem alleine bestimmt werden können.
Im Allgemeinen ist das Basissystem dasjenige Sensorsystem, dessen Fehlerwerte mittels des Abgleichs mit den weiteren Sensorsystemen bestimmt werden bzw. dessen Messwerte korrigiert werden. Die weiteren Sensorsysteme werden daher auch als sog. Korrektursysteme bezeichnet.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren getätigte Annahme, dass innerhalb der Dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abgleichen nur eine vernachlässigbare Änderung der Fehlerwerte stattfindet bzw. die Fehlerwerte konstant sind, begründet die Anwendung der erfindungsgemäß berechneten Korrekturen nicht nur auf die aktuell ausgegebenen, sondern auch auf gespeicherten Messwerte des Sensorsystems mit der geringsten Signalausgabeverzögerung. Somit ist sichergestellt, dass der Abgleich zwischen den Messwerten auch bei einer Verwendung von gespeicherten Messwerten aus der Vergangenheit stets den Fehlerwert des aktuellen Zustands des ersten Sensorsystems liefert, und daher auch konsistent mit einem verwendeten Gewichtungsmodell ist. Somit verbessert die Erfindung also eine Multisensortauglichkeit eines Fusionsfilters.
Es ist bevorzugt, dass das erste Sensorsystem einen vergleichsweise geringsten Signalausgabeverzug aufweist. Da somit die Fehlerwerte der Messwerte des Sensorsystems mit den geringsten Signalausgabeverzügen bestimmt werden, korrigiert werden und diese Fehlerwerte über den vorgegebenen Zeitraum zudem als konstant angenommen werden, stehen also stets vergleichsweise aktuelle – da nur mit den vergleichsweise geringsten Signalausgabeverzügen behaftete – und korrigierte Messwerte zur Verfügung.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die vorgehaltenen Fehlerwerte bzw. die vorgehaltenen Messwerte korrigiert werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass eine aktive Überwachung bzw. ein aktiver Abgleich der ausgeführten Korrekturen vermieden werden kann, dass also nicht ständig die aktuell anzubringenden Korrekturen mit den bereits in der Vergangenheit angebrachten Korrekturen abgeglichen werden müssen. Stattdessen werden die zur Bestimmung der Fehlerwerte, also zum Abgleich, herangezogenen und bereits korrigierten Messwerte aus der Vergangenheit, jeweils bei Bedarf mittels einer weiteren Korrektur korrigiert. Eine Beaufschlagung der vorgehaltenen Fehlerwerte mit der Korrektur bringt dabei denselben Effekt, da die Fehlerwerte naturgemäß nur eine Abweichung eines Messwerts von einem tatsächlichen Wert beschreiben. Anschließend werden bei Vorliegen neuer Messwerte der weiteren Sensorsysteme neue Fehlerwerte mittels eines neuen Abgleichs bestimmt, wobei also die bereits korrigierten vorgehaltenen Messwerte bzw. Fehlerwerte des ersten Sensorsystems zum Abgleich herangezogen werden. Somit erfolgt die neuerliche Korrektur also nur dann und nur insoweit, als die bereits korrigierten vorgehaltenen Messwerte noch Fehlerwerte aufweisen. Dies verhindert effektiv, dass redundante Korrekturen mehrfach erfolgen und zur Erzeugung neuer Fehler führen. Die Korrekturen können dabei z.B. die Form von sog. Offset-Werten haben, welche zur Korrektur der Fehlerwerte auf diese bzw. auf die Messwerte aufaddiert werden.
Ebenso ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Korrekturen aufeinander angerechnet werden. Somit ist es nicht notwendig, die vorgehaltenen Messwerte bzw. Fehlerwerte aus der Vergangenheit zu korrigieren. Stattdessen wird jeweils die letzte angebrachte Korrektur, ggf. auch mehrere angebrachte Korrekturen, vorgehalten und mit einer neuen anzubringenden Korrektur abgeglichen. Sofern und soweit die bereits erfolgte Korrektur die neue Korrektur bereits vorwegnimmt, also dieser entspricht, unterbleibt sie. Auch somit ist gewährleistet, dass die zuvor erfolgten Korrekturen berücksichtigt werden bzw. redundante Korrekturen nur einmal erfolgen.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Korrekturen mittels Messwerten der weiteren Sensorsysteme erfolgen. Wie bereits beschrieben, erfolgt die Bestimmung der Fehlerwerte der Messwerte des ersten Sensorsystems mittels eines Abgleichs mit den Messwerten der weiteren Sensorsysteme. Im gleichen Maße ist es sinnvoll, die Korrektur auf dem selben Wege zu bestimmen, da die Korrektur fest mit den Fehlerwerten korreliert ist, da sie diese schließlich ausgleicht bzw. korrigiert. Bei Vorliegen eines bekannten Fehlerwerts kann aus diesem auch die notwendige Korrektur bestimmt werden, weil die Korrektur bevorzugt dem negativen Fehlerwert entspricht.
Außerdem ist es bevorzugt, dass die Sensorsignale vor einem Heranziehen zur Fusion gefiltert werden. Somit ist gewährleistet, dass grob falsche Messwerte nicht verarbeitet werden, insbesondere nicht im Rahmen des Abgleichs zur Bestimmung der Fehlerwerte bzw. zur Korrektur. Die Filterung kann dabei z.B. ein statistisches Verfahren sein, mittels dessen sog. Ausreißer unter den Messwerten erkannt und verworfen werden oder auch ein Prädiktionsmodell, welches Messwerte erkennt und verwirft, die um mehr als einen Schwellenwert von einer Modellvorhersage abweichen.
Da die Fehlerwerte als über den Zeitraum konstant angenommen werden, wird also eine vom Zeitraum abhängige Anzahl von Messwerten im elektronischen Datenspeicher vorgehalten. Unter der genannten Annahme, dass nämlich die Fehlerwerte über den Zeitraum konstant sind, können die innerhalb des Zeitraums erfassten Messwerte bzw. ausgegebenen Sensorsignale in tatsächliche Arbeitspunkte, d.h. in zumindest teilweise korrigierte Messwerte, und in davon unabhängige Restfehler zerlegt werden. Die unabhängigen Restfehler können dabei niemals endgültig aufgelöst werden, da auch die zur Bestimmung der Fehlerwerte herangezogenen Korrekturwerte fehlerbehaftet sind. Die Arbeitspunkte hingegen können jederzeit bei einer Ausgabe von Sensorsignalen eines Sensorsystems mit einer geringeren als der größten Ausgabeverzögerung bestimmt werden.
Es ist zweckmäßig, dass die Sensorsignale Sensorsignale eines Trägheitsnavigationssystems, Sensorsignale eines globalen Satellitennavigationssystems und Sensorsignale eines Odometrienavigationssystems sind. Damit ist die vorliegende Erfindung insbesondere zu Navigationszwecken und für Navigationssysteme, bevorzugt in Kraftfahrzeugen, geeignet. Das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt somit also die Position, insbesondere die Position eines Kraftfahrzeugs, aus den Sensorsignalen. Bei dem globalen Satellitennavigationssystem kann es sich beispielsweise um ein sog. GPS-Navigationssystem handeln. Das Odometrienavigationssystem bestimmt zunächst die Geschwindigkeit z.B. über den bekannten Abrollumfang der Kraftfahrzeugreifen und daraus die Position unter Berücksichtigung des Lenkwinkels. Besonders zweckmäßig ist es, dass das Satellitennavigationssystem mindestens zwei Satellitensignalempfänger umfasst. Dadurch verbessert sie die Qualität der erfassten Satellitensignale und somit die Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Satellitennavigationssystems. Die zeitlichen Signalausgabeverzüge der genannten Sensorsignale sind typischerweise in folgender, zunehmender Reihenfolge sortiert: Sensorsignale des Trägheitsnavigationssystems, Sensorsignale des Odometrienavigationssystems und Sensorsignale des globalen Satellitennavigationssystems.
Es ist vorteilhaft, dass die Fehlerwerte mittels eines Error-State-Space-Filters, insbesondere mittels eines Error-State-Space-Kalman-Filters bestimmt werden. Das Error-State-Space-Filter stellt dabei ein Fusionsfilter zur Fusion der Messwerte dar, insbesondere zur Fusion von normalverteilten Messwerten. Gleichzeitig schätzt bzw. bestimmt das Error-State-Space-Filter bevorzugt die Fehlerwerte des ersten Sensorsystems. Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Sensorsystem um ein Trägheitsnavigationssystem eines Kraftfahrzeugs. Mittels der weiteren Sensorsysteme können dann die Fehlerwerte und ggf. auch unbekannte Größen des Trägheitsnavigationssystems geschätzt bzw. bestimmt werden. Eine Besonderheit des Error-State-Space-Filters ist es also, dass anstelle der Sensorsignale bzw. der Messwerte lediglich Fehlerwerte inkrementell geschätzt bzw. bestimmt werden und anschließend die Messwerte mittels der Korrekturen korrigiert werden. Die Fehlerwerte haben nämlich eine signifikant niedrigere zeitliche Dynamik als die Messwerte selbst, wodurch eine weitgehende Entkopplung der Dynamik des Error-State-Space-Filters von den Sensoreigenschaften erreicht wird und zusätzliche Verzögerungen bzw. Fehler durch nicht konstante Gruppenlaufzeiten der Einzelsignale eines Signalpakets reduziert werden.
Eine weitere Besonderheit des Error-State-Space-Kalman-Filters ist es, dass durch die Anbringung einer Korrektur die geschätzten bzw. bestimmten Fehlerwerte nach jedem Arbeitszyklus des Error-State-Space-Kalman-Filters Null sind, wodurch ein sonst üblicher Prädiktionsschritt zur Vorhersage der Fehlerwerte im folgenden Arbeitszyklus entfällt, wodurch sich also der Rechenaufwand für das Error-State-Space-Kalman-Filter reduziert.
Es ist besonders vorteilhaft, dass das Kalman-Filter für jeden erfassten Messwert eine Kalman-Gain-Matrix um mindestens eine Dimension erweitert. Zur Umsetzung einer rechenzeiteffizienten Berechnung des gesamten Kalman-Gains wird der also Ansatz gewählt, dass die Kalman-Gain-Matrix K_i mit jeder hinzukommenden Beobachtung bzw. jedem hinzukommenden Messwert um deren Dimension an Spalten wächst, und die bereits bestehende Kalman-Gain-Matrix K_i-1 insbesondere um einen Korrekturterm angepasst wird. Die Beobachtungsmatrix H p / i wird jeweils um die mit der -ten Beobachtung hinzukommenden Submatrix H p / i erweitert. Hierbei ergibt sich beispielsweise zur sequentiellen Berechnung des Kalman-Gains: K_i = [K_i-1 – K p / i·H p / i·K_i-1⋮ K / pi] Mit:

K_i-1:: Gesamte Kalman-Gain-Matrix vor dem -ten Schritt der Sequenz
K_i:: Gesamte Kalman-Gain-Matrix nach dem -ten Schritt der Sequenz
K p / i:: Partielle Kalman-Gain-Matrix des -ten Schrittes der Sequenz
H p / i:: Beobachtungsmatrix des -ten Schrittes der Sequenz

_i

_i-1

K p / i·H p / i·K_i-1

K p / i

_i

_k

Die Anforderungen der unterschiedlichen Anwendungen, insbesondere der unterschiedlichen Fahrzeugsystemanwendungen, an die Qualität der fusionierten Messdaten sind jeweils spezifisch. Für die erwünschte Verwendung der Fusion als zentraler Datenlieferant für alle Anwendungen ist somit die für eine Eigenschaft anspruchsvollste Anforderung, oder, bei widersprüchlichen Anforderungen, der beste Kompromiss der Eigenschaften, ausschlaggebend. Allgemeingültige Anforderungen an die Fusion sind in der Regel jedoch eine möglichst niedrige Latenzzeit, eine konstante, möglichst kurze Gruppenlaufzeit sowie hohe Verfügbarkeit und Widerspruchsfreiheit der Daten.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass Fahrzeugsystemanwendungen Vorgaben für ein von ihnen benötigtes Integritätsmaß vorgeben. Somit kann jede Fahrzeugsystemanwendung also individuelle Qualitäten bzw. Zuverlässigkeiten bzw. Integritätsmaße anfordern und diese auch individuell erhalten.
Anstelle des im Stand der Technik oftmals üblichen Prädiktionsschrittes werden bevorzugt die in der Vergangenheit bereits kontinuierlich korrigierten Messwerte des ersten Sensorsystems in Differenz mit den Messwerten von anderen, zur Korrektur eingesetzten weiteren Sensorsystemen gesetzt. Diese Differenz ist die Grundlage für die Schätzung bzw. Bestimmung der aktuellen Fehlerwerte und stellt beispielhaft eine Möglichkeit für den erfindungsgemäßen Abgleich dar.
Stehen in einem Arbeitszyklus des Error-State-Space-Kalman-Filters keine Korrekturwerte zur Verfügung, so findet auch keine Bestimmung von neuen Fehlerwerten statt und die jeweils aktuellen Sensorsignale des Sensors mit der geringsten Signalausgabeverzögerung werden mit den letzten bekannten Fehlerwerten bzw. Korrekturwerten weiterverarbeitet. Damit ist für die Dauer, für welche die Fehlerwerte des ersten Sensorsystems als konstant angenommen werden, eine Unabhängigkeit von der Verfügbarkeit von Korrekturmessungen gegeben. Im Error-State-Space-Kalman-Filter wird in diesem Fall nur die Fortpflanzung der Varianzen durchgeführt.
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass zum Bestimmen der Fehlerwerte Messwerte mit einem benötigten Zeitstempel mittels Interpolation erzeugt werden, falls keine Messwerte mit identischem Zeitstempel vorliegen. Da die Sensorsignale aufgrund der unterschiedlichen Signalausgabeverzögerungen und im Allgemeinen aufgrund der fehlenden Synchronisation der Sensorsysteme untereinander üblicherweise unterschiedliche Zeitstempel aufweisen, kann mittels der Interpolation ein Messwert mit dem benötigten Zeitstempel berechnet werden. Bevorzugt werden dabei Messwerte des ersten Sensorsystems, welches besonders bevorzugt die geringste Signalausgabeverzögerung aufweist, mittels Interpolation erzeugt, d.h. also, dass diese Messwerte in Abhängigkeit der Zeitstempel der Messwerte bzw. Sensorsignale der weiteren Sensorsysteme erzeugt werden. Zweckmäßigerweise werden für die Erzeugung eines Messwerts mittels Interpolation die beiden dem zu erzeugenden Messwert mit dem benötigten Zeitstempel am nahesten liegenden und diesen einschließenden Messwerte des ersten Sensorsystems herangezogen. Der mittels Interpolation erzeugte Messwert wird dann zur Bestimmung der Fehlerwerte herangezogen.
Der benötigte Zeitstempel ist dabei der identische Zeitstempel.
Weiterhin ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass Änderungen der Messwerte für die Interpolation als proportional zur Zeit angenommen werden. Somit erfolgt also eine lineare Interpolation. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Interpolation vergleichsweise einfach und entsprechend mit nur geringem Rechenaufwand ausführbar ist.
Ebenso ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Fehlerwerte für die Messwerte aller Sensorsysteme bestimmt werden. Insbesondere ist es dabei bevorzugt, die Fehlerwerte des Trägheitsnavigationssystem mittels der Messwerte Satellitennavigationssystems und der Messwerte des Odometrienavigationssystems zu bestimmen bzw. die Messwerte des Trägheitsnavigationssystem mittels der Messwerte Satellitennavigationssystems und der Messwerte des Odometrienavigationssystems zu korrigieren. Weiterhin ist es insbesondere bevorzugt, die Fehlerwerte des Odometrienavigationssystems mittels Messwerten des Trägheitsnavigationssystems zu bestimmen bzw. Messwerte des Odometrienavigationssystems mittels Messwerten des Trägheitsnavigationssystems zu korrigieren. Ebenso ist es weiterhin insbesondere bevorzugt, die Fehlerwerte des Satellitennavigationssystems mittels Messwerten des Trägheitsnavigationssystems zu bestimmen bzw. Messwerte des Satellitennavigationssystems mittels Messwerten des Trägheitsnavigationssystems zu korrigieren. Diese Art der wechselseitigen Bestimmung von Fehlerwerten bzw. der wechselseitigen Korrektur von Messwerten wird dabei bevorzugt als sog. „deep integration“ durchgeführt, was bedeutet, dass nicht nur die Fehlerwerte des Basissystems bestimmt werden bzw. die Messwerte des Basissystems korrigiert werden, sondern, wie beschrieben, auch die der anderen Sensorsysteme. Weiterhin umfasst die „deep integration“ bereits eine Korrektur der jeweiligen Sensorrohdaten der verschiedenen Sensorsysteme, was eine Sensorsignal-Vorverarbeitung der jeweiligen Sensorsysteme verbessert. Darüber hinaus umfasst die „deep integration“ auch eine Korrektur der Sensorsysteme als solche, d.h., dass Sensorsysteme, welche fehlerbehaftete Messwerte erfassen, bereits soweit möglich in der Erfassung korrigiert werden.
Da das Trägheitsnavigationssystem üblicherweise die geringsten Signalausgabeverzüge aufweist, also das Sensorsystem mit den geringsten Signalausgabeverzügen darstellt, ist es von Vorteil, dessen Messwerte zur Positionsbestimmung heranzuziehen und diese regelmäßig mittels der Messwerte des globalen Satellitennavigationssystems und der Messwerte des Odometrienavigationssystems zu korrigieren. Das Trägheitsnavigationssystem bildet in diesem Fall das sog. Basissystem, während das globale Satellitennavigationssystem und das Odometrienavigationssystem die sog. Korrektursysteme bilden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren weiterhin eine Bestimmung eines Integritätsmaßes zumindest der Messwerte eines Sensorsystems umfasst. Die Erfindung macht sich dabei ähnliche Modellannahmen und stochastische Grundlagen sowohl bei der Verifizierung als auch beim Integritätsmaß zu Nutze. Dies führt zu einer Verbesserung der Konsistenz der Ergebnisse der Bestimmung eines Integritätsmaßes und der erfindungsgemäßen Verifizierung.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fusionsfilter zur Fusion von Sensorsignalen mit unterschiedlichen zeitlichen Signalausgabeverzügen zu einem Fusionsdatensatz, wobei das Fusionsfilter dazu ausgebildet ist, mindestens drei jeweils einen unterschiedlichen Messwert beschreibende Sensorsignale von mindestens drei unterschiedlichen Sensorsystemen zu erfassen, wobei die Signalausgabeverzüge sensorindividuell sind, wobei die Sensorsignale jeweils einen einen Erfassungszeitpunkt der Messwerte beschreibenden Zeitstempel umfassen, wobei das Fusionsfilter dazu ausgebildet ist, Fehlerwerte von Messwerten eines Sensorsystems mit den geringsten Signalausgabeverzügen mittels eines Abgleichs mit Messwerten von anderen Sensorsystemen zu bestimmen, wobei das Fusionsfilter dazu ausgebildet ist, für den Abgleich Messwerte mit identischem Zeitstempel heranzuziehen, wobei das Fusionsfilter dazu ausgebildet ist, die Fehlerwerte zumindest für die Dauer zwischen zwei aufeinander folgenden Abgleichen als konstant anzunehmen, wobei das Fusionsfilter dazu ausgebildet ist, die Fehlerwerte und/oder die Messwerte des ersten Sensorsystems für einen vorgegebenen Zeitraum vorzuhalten, wobei das Fusionsfilter dazu ausgebildet ist, die Fehlerwerte und/oder die Messwerte des ersten Sensorsystems beständig mittels einer Korrektur zu korrigieren und wobei das Fusionsfilter dazu ausgebildet ist, während des Zeitraums erfolgte Korrekturen bei einer Anbringung weiterer Korrekturen während des Zeitraums zu berücksichtigen. Da das erfindungsgemäße Filter also zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, und dieses insbesondere auch ausführt, führt es in Verbindung mit den genannten Sensoren zu den bereits beschriebenen Vorteilen.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Filter als Error-State-Space-Kalman-Filter ausgebildet ist. Ein Error-State-Space-Kalman-Filter ermöglicht die bereits geschilderten Vorzüge hinsichtlich der Bestimmung der Fehlerwerte.
Die Erfindung betrifft außerdem ein System zur Fusion von Sensorsignalen mit unterschiedlichen zeitlichen Signalausgabeverzügen zu einem Fusionsdatensatz, umfassend mindestens drei unterschiedliche Sensorsysteme, welche Messdaten beschreibende Sensorsignale mit sensorindividuellen Signalausgabeverzügen ausgeben, wobei das System weiterhin ein erfindungsgemäßes Fusionsfilter umfasst. Das erfindungsgemäße System ermöglicht also die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Einbeziehung des erfindungsgemäßen Filters. Dies führt zu den bereits genannten Vorteilen.
Es ist bevorzugt, dass das System dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt zu den bereits beschriebenen Vorteilen.
Zur Vereinheitlichung der Architektur eines derartigen Systems ist es vorgesehen, die Fusion der Sensorsignale als sog. nicht-transparente Verarbeitungsebene zwischen den Sensorsystemen und auf den Messwerten basierenden Anwendungen zu konzipieren.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung des erfindungsgemäßen Systems in einem Kraftfahrzeug.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
Es zeigen
1 beispielhaft eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Systems, welches zur Positionsbestimmung ausgebildet ist, in einem Kraftfahrzeug,
2 beispielhaft eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Systems, welches ebenfalls zur Positionsbestimmung ausgebildet ist, in einem Kraftfahrzeug und
3 einen möglichen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems, das zur Anordnung und Verwendung in einem Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) vorgesehen ist. Das dargestellte System ist beispielsgemäß zur Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Dabei sind alle vom System umfassten Elemente bzw. Bestandteile bzw. Sensorsysteme als Funktionsblöcke veranschaulicht und deren Zusammenwirken untereinander dargestellt.
Das System umfasst Trägheitssensornavigationssystem 101, das so ausgebildet ist, dass es zumindest die Beschleunigungen entlang einer ersten, einer zweiten und einer dritten Achse sowie wenigstens die Drehraten um die erste, um die zweite und um die dritte Achse erfassen kann. Die erste Achse entspricht dabei beispielsgemäß der Längsachse des Kraftfahrzeugs, die zweite Achse entspricht der Querachse des Kraftfahrzeugs und die dritte Achse entspricht der Hochachse des Kraftfahrzeugs. Diese drei Achsen bilden ein kartesisches Koordinatensystem, das sog. Kraftfahrzeugkoordinatensystem. Trägheitssensornavigationssystem 101 umfasst beispielsgemäß ausschließlich die zum Erfassen der Beschleunigungen und Drehraten notwendige Sensorik. Eine zur Verarbeitung bzw. Auswertung der Sensorsignale notwendige Elektronik ist beispielsgemäß nicht von Trägheitssensornavigationssystem 101 umfasst.
Trägheitssensornavigationssystem 101 bildet beispielsgemäß zusammen mit weiter unten beschriebener Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 das sog. Basissystem, dessen Messwerte mittels der im Folgenden beschriebenen Korrektursysteme korrigiert werden.
Das System weist weiterhin eine sog. Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 auf, in welcher ein sog. Strapdown-Algorithmus durchgeführt wird, mittels dessen die Messwerte von Trägheitssensornavigationssystem 101 u.a. in Geschwindigkeitsdaten und Positionsdaten umgerechnet werden. Dazu werden die Sensorsignale von Trägheitssensornavigationssystem 101, welche naturgemäß Beschleunigungen beschreiben, einmal bzw. zweimal über die Zeit integriert. Auch eine Ausrichtung des Kraftfahrzeugs wird mittels einmaliger Integration der entsprechenden Sensorsignale von Trägheitssensornavigationssystem 101 über die Zeit bestimmt. Außerdem kompensiert Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 eine auf Trägheitssensornavigationssystem 101 wirkende Coriolisbeschleunigung sowie die Erdbeschleunigung, die sog. Erdtransportdrehrate und die Erddrehrate.
Die Ausgangsdaten von Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 umfassen folglich die folgenden physikalischen Größen: die Geschwindigkeit, die Beschleunigung sowie die Drehrate des Kraftfahrzeugs, beispielsgemäß bezüglich der genannten drei Achsen des Kraftfahrzeugkoordinatensystems und beispielsgemäß zusätzlich jeweils bezogen auf ein Weltkoordinatensystem, das zur Beschreibung der Ausrichtung bzw. von dynamischen Größen des Kraftfahrzeugs auf der Welt geeignet ist. Beispielsgemäß handelt es sich bei dem genannten Weltkoordinatensystem um ein GPS-Koordinatensystem. Außerdem umfassen die Ausgangsdaten von Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 die Position bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems und die Ausrichtung hinsichtlich des Weltkoordinatensystems. Die von Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 berechneten o.g. physikalischen Größen werden über Ausgabemodul 112 ausgegeben und anderen Kraftfahrzeugsystemen zur Verfügung gestellt.
Das System umfasst außerdem Odometrienavigationssystem 103 in Form von Raddrehzahlsensoren für jedes Rad des Kraftahrzeugs.
Beispielgemäß handelt es sich um ein vierrädriges Kraftfahrzeug mit vier Raddrehzahlsensoren, die jeweils die Geschwindigkeit des ihnen zugeordneten Rads sowie dessen Drehrichtung erfassen. Weiterhin umfasst Odometrienavigationssystem 103 ein Lenkwinkelsensorelement, das den Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs erfasst.
Darüber hinaus weist das beispielhaft dargestellte System Satellitennavigationssystem 104 auf, welches so ausgebildet ist, dass es die Entfernung jeweils zwischen einem zugeordneten Satelliten und dem Kraftahrzeug sowie die Geschwindigkeit jeweils zwischen dem zugeordneten Satelliten und dem Kraftfahrzeug bestimmt. Zusätzlich stellt Satellitennavigationssystem 104 beispielsgemäß Fusionsfilter 105 eine Startposition bzw. Startpositionsinformation bereit, zumindest beim Start bzw. Einschalten des Systems.
Das System umfasst außerdem Fusionsfilter 105. Fusionsfilter 105 stellt im Zuge der gemeinsamen Auswertung der Sensorsignale von Odometrienavigationssystem 103, von Satellitennavigationssystems 104 und von Trägheitssensornavigationssystem 101 einen Fusionsdatensatz 106 bereit. Fusionsdatensatz 106 umfasst beispielsgemäß die Fehlerwerte bzw. die Korrekturen für die unterschiedlichen, erfassten Messwerte.
Die Sensorsignale von Trägheitsnavigationssystems 101 werden nun in hierfür vorgesehene elektronischen Datenspeicher 113 von Fusionsfilter 105 für einen vorgegebenen Zeitraum gespeichert. Weiterhin geht ein Algorithmus von Fusionsfilter 105 von der Annahme aus, dass Fehlerwerte der Messwerte von Trägheitsnavigationssystems 101 für einen bestimmten Zeitraum, beispielsgemäß für 250 ms, konstant sind. Trägheitsnavigationssystems 101 stellt dabei gemeinsam mit Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 das sog. Basissystem dar, während Odometrienavigationssystem 103 und Satellitennavigationssystem 104 die sog. Korrektursysteme darstellen. Bei Bedarf, d.h., wenn die gespeicherten Messwerte keinen zu den Messwerten der Korrektursysteme identischen Zeitstempel aufweisen, wird aus den gespeicherten Messwerten ein Messwert mit dem benötigten Zeitstempel interpoliert. Die Messwerte der Korrektursysteme, also von Satellitennavigationssystem 104 und von Odometrienavigationssystem 103, werden hingegen nicht gespeichert.
Somit ist sichergestellt, dass der Abgleich zwischen mindestens einem Korrektursystem und dem Basissystem, d.h. also die Bestimmung der Fehlerwerte, auch bei einer Verwendung von gespeicherten Messwerten aus der Vergangenheit stets den Fehlerwert des aktuellen Zustands des Basissystems liefert und daher auch konsistent mit dem aktuellen Gewichtungsmodell des Algorithmus ist. Korrekturen betreffen dann alle gespeicherten Messwerte gleichermaßen. Somit verbessert sich die Qualität von Fusionsdatensatz 106 und auch die Qualität der Korrektur für das Basissystem. Da sowohl das Basissystem gegenüber den Korrektursystemen als auch die Korrektursysteme untereinander unterschiedliche Verzugszeiten aufweisen, kann durch erfindungsgemäßes Fusionsfilter 105 mit elektronischem Datenspeicher 113 das Entstehen von vergleichsweise größeren Ungenauigkeiten vermieden werden.
Von Fusionsfilter 105 bereitgestellter Fusionsdatensatz 106 umfasst beispielsgemäß die Fehlerwerte der Messwerte des Basissystems, die mittels der Messwerte der Korrektursysteme bestimmt wurden. Die Fehlerwerte der Messwerte des Basissystems werden dabei fortlaufend weiter bestimmt, sobald neue Messwerte eines Korrektursystems vorliegen. In anderen Worten heißt dies, dass ständig neue Korrekturen bestimmt werden.
Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 korrigiert nun mittels Fusionsdatensatz 106 die Messwerte des Basissystems.
Fusionsdatensatz 106 wird von Fusionsfilter 105 aus den Messwerten bzw. Sensorsignalen von Odometrienavigationssystem 103, Satellitennavigationssystems 104 und Trägheitsnavigationssystem 101 berechnet.
Fusionsfilter 105 ist beispielsgemäß als Error-State-Space-Kalman Filter ausgebildet ist, also als Kalman-Filter, das insbesondere eine Linearisierung der Messwerte umfasst und in welchem die Fehlerwerte berechnet bzw. geschätzt werden und welches sequentiell arbeitet und dabei die in dem jeweiligen Funktionsschritt der Sequenz verfügbaren Sensorsignale bzw. Messwerte verwendet bzw. berücksichtigt.
Fusionsfilter 105 ist so ausgebildet, dass es asynchron die neuesten von Trägheitsnavigationssystem 101, Odometrienavigationssystem 103 und Satellitennavigationssystem 104 ausgegebenen Sensorsignale bzw. Messwerte erfasst. Beispielsgemäß werden die Messwerte bzw. Sensorsignale dabei über Kraftfahrzeugmodelleinheit 107 und Ausrichtungsmodelleinheit 109 geführt.
Kraftfahrzeugmodelleinheit 107 ist so ausgebildet, dass sie aus den Sensorsignalen von Odometrienavigationssystem 103 zumindest die Geschwindigkeit entlang einer ersten Achse, die Geschwindigkeit entlang einer zweiten Achse sowie die Drehrate um eine dritte Achse berechnet und diese Fusionsfilter 105 bereitstellt.
Kraftfahrzeugmodelleinheit 107 ist so ausgebildet, dass sie aus den Sensorsignalen der Raddrehzahlsensorelemente und des Lenkwinkelsensors die Geschwindigkeit jedes Rads entlang der ersten und der zweiten Achse berechnet. Weiter berechnet Kraftfahrzeugmodelleinheit 107 die Drehrate um die dritte Achse.
Das System umfasst außerdem Reifenparameterschätzungseinheit 110, welche so ausgebildet ist, dass sie zumindest den Halbmesser, beispielgemäß den dynamischen Halbmesser, aller Räder berechnet und zusätzlich die Schräglaufsteifigkeit und die Schlupfsteifigkeit aller Räder berechnet und diese Kraftfahrzeugmodelleinheit 107 als zusätzliche Eingangsgrößen bereitstellt. Reifenparameterschätzungseinheit 110 ist weiterhin so ausgebildet, dass sie ein im Wesentlichen lineares Reifenmodell zur Berechnung der Reifengrößen verwendet.Die beispielgemäßen Eingangsgrößen von Reifenparameterschätzungseinheit 110 sind dabei die Raddrehzahlen und den Lenkwinkel beschreibende Sensorsignale, zumindest teilweise die Ausgangswerte von Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 sowie die von Fusionsfilter 105 bestimmten Varianzen.
Das System umfasst außerdem GPS-Fehlererkennungs-und-Plausibilisierungseinheit 111, welche so ausgebildet ist, dass sie beispielgemäß als Eingangsdaten die Messwerte bzw. Sensorsignale von Satellitennavigationssystem 104 sowie zumindest teilweise Messwerte bzw. Sensorsignale von Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 erhält und in ihren Berechnungen berücksichtigt. GPS-Fehlererkennungs-und-Plausibilisierungseinheit 111 prüft die Messwerte bzw. Sensorsignale außerdem gegen ein an die spezifischen und individuellen Eigenschaften von Satellitennavigationssystem 104 angepasstes stochastisches Modell. Sofern die Messwerte bzw. Sensorsignale im Rahmen einer dem Rauschen Rechnung tragenden Toleranz dem Modell entsprechen, werden sie verifiziert bzw. bestätigt.
Dabei ist GPS-Fehlererkennungs-und-Plausibilisierungseinheit 111 zusätzlich mit Fusionsfilter 105 auf Datenebene verbunden und übermittelt die plausibilisierten Messwerte bzw. Sensorsignale an Fusionsfilter 105.
GPS-Fehlererkennungs-und-Plausibilisierungseinheit 111 ist beispielhaft so ausgebildet, dass sie ein Verfahren zum Auswählen eines Satelliten u.a. mittels der folgenden Verfahrensschritte durchführt:

– Messen von Positionsdaten des Kraftfahrzeugs gegenüber dem Satelliten basierend auf den Sensorsignalen von Satellitennavigationssystems 104,
– Bestimmen von zu den basierend auf den Sensorsignalen von Satellitennavigationssystems 104 bestimmten Positionsdaten redundanten Referenzpositionsdaten des Kraftfahrzeugs,
– Auswählen des Satelliten, wenn eine Gegenüberstellung der Positionsdaten und der Referenzpositionsdaten einer vorbestimmten Bedingung genügt,
– wobei zur Gegenüberstellung der Positionsdaten und der Referenzpositionsdaten eine Differenz zwischen den Positionsdaten und den Referenzpositionsdaten gebildet wird,
– wobei die vorbestimmte Bedingung eine maximal zulässige Abweichung der Positionsdaten von den Referenzpositionsdaten ist,
– wobei die maximal zulässige Abweichung von einer Standardabweichung abhängig ist, die basierend auf einer Summe aus einer Referenzvarianz für die Referenzpositionsdaten und einer Messvarianz für die Positionsdaten berechnet wird und
– wobei die maximal zulässige Abweichung einem Vielfachen der Standardabweichung derart entspricht, dass eine Wahrscheinlichkeit, dass die Positionsdaten in ein von der Standardabweichung abhängiges Streuintervall fallen, einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet.

Die genannten Verfahrensschritte werden dabei beispielsgemäß anhand der sog. Rohdaten der einzelnen Sensorsysteme durchgeführt.
Das System weist außerdem Stillstandserkennungseinheit 108 auf, welche so ausgebildet ist, dass sie einen Stillstand des Kraftfahrzeugs erkennen kann und im Fall eines erkannten Stillstands des Kraftfahrzeugs zumindest Fusionsfilter 5 Informationen aus einem Stillstandsmodell bereitstellt. Die Informationen aus einem Stillstandsmodell beschreiben dabei, dass die Drehraten um alle drei Achsen den Wert Null aufweisen und die Geschwindigkeiten entlang aller drei Achsen den Wert Null aufweisen. Stillstandserkennungseinheit 108 ist dabei beispielgemäß so ausgebildet, dass sie als Eingangsdaten die Sensorsignale der Raddrehzahlsensoren von Odometrienavigationssystem 103 sowie die Sensorsignale von Trägheitsnavigationssystem 101 nutzt.
Das System verwendet beispielgemäß eine erste Gruppe von Messwerten bzw. Sensorsignalen, die sich auf ein Kraftfahrzeugkoordinatensystem beziehen und zusätzlich eine zweite Gruppe von Messwerten bzw. Sensorsignalen, die sich auf ein Weltkoordinatensystem beziehen, wobei das Weltkoordinatensystem zur Beschreibung der Ausrichtung und von dynamischen Größen des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Mittels Ausrichtungsmodelleinheit 109 wird ein Ausrichtungswinkel zwischen dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem und dem Weltkoordinatensystem bestimmt.
Der von Ausrichtungsmodelleinheit 109 bestimmte Ausrichtungswinkel zwischen dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem und dem Weltkoordinatensystem wird dabei bestimmt auf Basis folgender Größen:

– der vektoriellen Geschwindigkeit bezüglich des Weltkoordinatensystems,
– der vektoriellen Geschwindigkeit bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems,
– des Lenkwinkels und
– der jeweiligen Fehlerwerte der die genannten Größen beschreibenden Messwerte.

Ausrichtungsmodelleinheit 109 greift dabei beispielsgemäß auf sämtliche der Ausgangsdaten von Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 zurück.
Ausrichtungsmodelleinheit 109 ist beispielgemäß so ausgebildet, dass sie zusätzlich zu dem Ausrichtungswinkel noch eine Information über die Datenqualität des Ausrichtungswinkels in Form einer Varianz berechnet und Fusionsfilter 105 bereitstellt.
Fusionsfilter 105 verwendet den Ausrichtungswinkel und die Varianz des Ausrichtungswinkels bei seinen Berechnungen, welche er über Fusionsdatensatz 106 an Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 weiterleitet.
Fusionsfilter 105 speichert also die von Trägheitsnavigationssystem 101, dem Basissystem, empfangenen Messwerte für 250 ms in elektronischem Datenspeicher 113. Jeweils dann, wenn Fusionsfilter 105 einen Messwert von Odometrienavigationssystem 103 bzw. von Satellitennavigationssystem 104 empfängt, bestimmt Fusionsfilter 105 mittels eines Abgleichs des Messwerts von Odometrienavigationssystem 103 bzw. von Satellitennavigationssystem 104 mit den Messwerten von Trägheitsnavigationssystem 101 einen jeweils aktuellen Fehlerwert von Trägheitsnavigationssystem 101. Dieser Fehlerwert wird solange als konstant angenommen, bis ein neuer Fehlerwert bestimmt wurde. Für den Abgleich werden stets Messwerte mit identischem Zeitstempel herangezogen, d.h. es muss wegen der größeren Signalausgabeverzüge von Odometrienavigationssystem 103 und von Satellitennavigationssystem 104 auf gespeicherte Messwerte von Trägheitsnavigationssystem 101 zurückgegriffen werden. Sofern der Zeitstempel der gespeicherten Messwerte von Trägheitsnavigationssystem 101 jedoch nicht dem benötigten Zeitstempel entspricht, wird mittels der gespeicherten Messwerte ein Messwert mit dem benötigten Zeitstempel linear interpoliert, d.h. es wird mittels linearer Interpolation ein Messwert erzeugt, der scheinbar zum selben Zeitpunkt erfasst wurde wie der entsprechende Messwert von Odometrienavigationssystem 103 bzw. von Satellitennavigationssystem 104. Die bestimmten Fehlerwerte werden dann von Fusionsfilter 105 dazu verwendet, die aktuellen Messwerte von Trägheitsnavigationssystem 101 mittels einer Korrektur zu korrigieren. Gleichzeitig werden auch die gespeicherten Messwerte aus der Vergangenheit korrigiert, so dass die Korrektur bei einer Anbringung weiterer Korrekturen während der 250 ms berücksichtigt wird, da die mittels der weiteren Korrektur zu korrigierenden Messwerte die aktuelle Korrektur ja bereits aufweisen.
2 zeigt beispielhaft eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Systems, welches ebenfalls zur Positionsbestimmung ausgebildet ist, in einem Kraftfahrzeug. Das System umfasst Trägheitssensornavigationssystem 201, Satellitennavigationssystem 204 und Odometrienavigationssystem 203 als unterschiedliche Sensorsysteme. Trägheitssensornavigationssystem 201, Satellitennavigationssystem 204 und Odometrienavigationssystem 203 weisen jeweils unterschiedliche und individuelle Signalausgabeverzüge aus, was bedeutet, dass die genannten Sensorsysteme einen Messwert zu einem ersten Zeitpunkt erfassen, diesen aber erst nach Ablauf einer dem jeweils individuellen Signalausgabeverzug entsprechenden Zeitdauer an Fusionsfilter 205 in Form von Sensorsignalen ausgeben. Die Ausgabe der Sensorsignale erfolgt dabei über einen Fahrzeugdatenbus, beispielsgemäß über einen sog. CAN-Bus. Beispielsgemäß gibt Satellitennavigationssystem 204 seine Messwerte bzw. Sensorsignale in Rohdatenform aus.
Trägheitssensornavigationssystem 201 weist beispielsgemäß den geringsten Signalausgabeverzug auf, gefolgt von Odometrienavigationssystem 203 und schließlich von Satellitennavigationssystem 204, welches den größten Signalausgabeverzug aufweist.
Als zentrales Element bei einer Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs wird daher Trägheitsnavigationssystem 201, bei dem es sich beispielsgemäß um eine sog. MEMS-IMU (Micro-Electro-Mechanical-System-Inertial Measurement Unit) handelt, in Kombination Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 verwendet, da dieses alle für eine vollständige Koppelnavigation notwendigen Messwerte bzw. Sensorsignale mit den vergleichsweise geringsten Signalausgabeverzügen liefert und zudem die höchste, von Umwelt und Fahrzuständen annähernd unabhängige Verfügbarkeit besitzt. Hierbei sind die signifikantesten Sensorfehler der sog. Offset und der sog. Skalenfaktorfehler, wobei die Anfangswerte oder summierten Fehlerwerte der Größen Ausrichtung, Geschwindigkeit und Position ohne äußere Unterstützung zunächst nicht schätzbar sind. Das Rauschen sowie verbleibende, nicht modellierte Fehler von Trägheitsnavigationssystem 201, wie z.B. Nichtlinearität, werden über den Messbereich als mittelwertfrei, stationär und normalverteilt (sog. Gaußsches Weißes Rauschen) angenommen.
Trägheitssensornavigationssystem 201 umfasst drei zueinander jeweils orthogonal erfassende Drehratensensoren und drei zueinander jeweils orthogonal erfassende Beschleunigungssensoren. Satellitennavigationssystem 204 umfasst einen GPS-Empfänger, welcher über die Satellitensignallaufzeit zunächst Entfernungsmessungen zu den empfangbaren GPS-Satelliten vornimmt und außerdem aus der Änderung der Satellitensignallaufzeit sowie zusätzlich aus der Änderung der Anzahl der Wellenlängen der Satellitensignale zwischen Sender- und Empfängerantenne eine vom Kraftfahrzeug zurückgelegte Wegstrecke bestimmt. Odometrienavigationssystem 203 umfasst jeweils einen Raddrehzahlsensor an jedem Rad des Kraftfahrzeugs sowie einen Lenwinkelsensor. Die Raddrehzahlsensoren bestimmen jeweils die Raddrehgschwindigkeit des ihnen zugeordneten Rads und der Lenkwinkelsensor bestimmt den eingeschlagenen Lenkwinkel.
Trägheitssensornavigationssystem 201 gibt seine Messwerte bzw. Sensorsignale an Vorverarbeitungseinheit 206 von Trägheitssensornavigationssystem 201 aus. Vorverarbeitungseinheit 206 korrigiert nun die Messwerte bzw. Sensorsignale mittels Korrekturwerten, die Vorverarbeitungseinheit 206 von Fusionsfilter 205 erhält. Die solcherart korrigierten Messwerte bzw. Sensorsignale werden nun weitergeführt an Strapdown-Algorithmus-Einheit 207. Da es sich beispielsgemäß bei Vorverarbeitungseinheit 206, Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 und Fusionsfilter 205 um Softwaremodule handelt, die in unterschiedlichen Partitionen auf ein und demselben Prozessor ausgeführt werden, können die korrigierten Messwerte bzw. Sensorsignale vergleichsweise einfach und schnell weitergeführt werden.
Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 nimmt anhnd der korrigierten Messwerte bzw. Sensorsignale von Vorverarbeitungseinheit 206 nun eine Positionsbestimmung vor. Diese Positionsbestimmung ist dabei eine sog. Koppelnavigation auf Basis von Trägheitssensornavigationssystem 201. Dazu werden die von Vorverarbeitungseinheit 206 ausgegebenen korrigierten Messwerte bzw. Sensorsignale fortlaufend über die Zeit aufintegriert bzw. aufaddiert. Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 kompensiert weiterhin eine auf Trägheitssensornavigationssystem 201 wirkende Coriolisbeschleunigung sowie die Erdbeschleunigung, die sog. Erdtransportdrehrate und die Erddrehrate, welche sich jeweils auf die Messwerte von Trägheitssensornavigationssystem 201 auswirken können.
Das System weist weiterhin eine sog. Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 auf, in welchem ein sog. Strapdown-Algorithmus durchgeführt wird, mittels dessen die Messwerte von Trägheitssensornavigationssystem 201 u.a. in Geschwindigkeitsdaten und Positionsdaten umgerechnet werden. Dazu werden die Sensorsignale von Trägheitssensornavigationssystem 201, welche naturgemäß Beschleunigungen beschreiben, einmal bzw. zweimal über die Zeit integriert. Auch eine Ausrichtung des Kraftfahrzeugs wird mittels einmaliger Integration der entsprechenden Sensorsignale, nämlich der Drehraten, von Trägheitssensornavigationssystem 101 über die Zeit bestimmt. Dies ermöglicht eine Fortschreibung einer zuvor bekannten Position sowie eine Fortschreibung einer zuvor bekannten Ausrichtung des Kraftfahrzeugs.
Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 bestimmt die Position, die Geschwindigkeit und die Ausrichtung mittels Korrekturen von Fusionsfilter 205. Fusionsfilter 205 führt in diesem Beispiel die Korrektur also nur mittelbar über Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 bestimmten und korrigierten Informationen, also die Position, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Ausrichtung, die Drehrate und die Drehbeschleunigung des Kraftfahrzeugs werden nun an Ausgabemodul 212 und an Fusionsfilter 205 geführt.
Der von Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 ausgeführte sog. Strapdown-Algorithmus ist dabei rechnerisch nur wenig komplex und lässt sich daher als echtzeitfähiges Basissystem realisieren. Er stellt einen Verfahrensablauf zur Integration der Messwerte von Trägheitsnavigationssystem 201 zu Geschwindigkeit, Ausrichtung und Position dar und beinhaltet keine Filterung, so dass sich eine annähernd konstante Latenzzeit und Gruppenlaufzeit ergibt. Die Berechnung erfolgt beispielsgemäß taktgleich zur Ausgabe der Sensorsignale durch Trägheitssensornavigationssystem 201.
Trägheitssensornavigationssystem 201, Vorverarbeitungseinheit 206 von Trägheitssensornavigationssystem 201 und Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 bilden beispielsgemäß zusammen das sog. Basissystem, zu welchem zusätzlich anteilig auch Fusionsfilter 205 gezählt wird.
Ausgabemodul 212 gibt die von Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 bestimmten und korrigierten Informationen an beliebige weitere Systeme des Kraftfahrzeugs weiter.
Die von Satellitennavigationssystem 204 erfassten Messwerte werden beispielsgemäß in Form von Sensorsignalen über eine sog. UART-Datenverbindung zunächst an Vorverarbeitungseinheit 208 von Satellitennavigationssystem 204 weitergeführt. Vorverarbeitungseinheit 208 korrigiert nun mittels von Fusionsfilter 205 erhaltenen Fehlerwerten bzw. Korrekturen die Messwerte, welche sog. GPS-Rohdaten sind, von Satellitennavigationssystem 204 und berechnet weiterhin die Bahndaten der GPS-Satelliten, von denen GPS-Signale empfangen werden. Außerdem bestimmt Satellitennavigationssystem 204 eine relative Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu denjenigen GPS-Satelliten, von denen GPS-Signale empfangen werden. Weiterhin korrigiert Vorverarbeitungseinheit 208 einen in den Sensorsignalen enthaltenen Zeitfehler einer Empfängeruhr von Satellitennavigationssystem 204, welcher durch eine Drift der Empfängeruhr entsteht, sowie mittels eines Korrekturmodells die durch atmosphärische Einwirkungen auf die von den GPS-Satelliten gesendeten GPS-Signale verursachten Veränderungen in der Signallaufzeit und dem Signalweg. Auch die Korrektur des Zeitfehlers sowie der atmosphärischen Einwirkungen erfolgen mittels von Fusionsfilter 205 erhalten Korrekturen.
Satellitennavigationssystem 204 ist weiterhin Plausibilisierungsmodul 209 zugeordnet, welches die von Vorverarbeitungseinheit 208 ausgegebenen Informationen, beispielsgemäß die GPS-Rohdaten, plausibilisiert. Für die Plausibilisierung wird davon ausgegangen, dass die Satellitensignale der GPS-Satelliten bzw. die von Satellitennavigationssystem 204 erfassten Messwerte von zufälligen, umweltbedingten Störungen betroffen sind. Solange diese Störungen bzgl. ihrer Größe und Häufigkeit sog. Weißem Rauschen entsprechen, werden sie plausibilisiert. Da die Störungen der Satellitensignale häufig jedoch nicht Weißem Rauschen entsprechen, z.B. bei sog. Mehrwegeausbreitung, wird zusätzlich ein weiteres Konzept zur Plausibilisierung verwendet. Dieses Konzept sieht die Nutzung weiterer vorhandener Redundanzen zur Plausibilisierung der von Satellitennavigationssystem 204 erfassten bzw. bestimmten Messwerte vor. Deshalb werden die mittels Trägheitssensornavigationssystem 201 bestimmten Messwerte genutzt, um die Messwerte von Satellitennavigationssystem 204 zu plausibilisieren. Sofern eine Plausibilisierung dieser Messwerte nicht erfolgen kann, werden die entsprechenden Messwerte verworfen und nicht weiter verarbeitet. Die Plausibilisierung erfolgt dabei über einen Vergleich der zu plausibilisierenden Messwerte, d.h. der von Satellitennavigationssystem 204 bestimmten Position und Geschwindigkeit, mit den von Trägheitssensornavigationssystem 201 bestimmten Positionen und Geschwindigkeiten, wobei die jeweiligen Messunsicherheiten bzw. Fehlerwerte berücksichtigt werden und Schwellwerte für den Vergleich herangezogen werden. Die von Trägheitssensornavigationssystem 201 bestimmten Positionen und Geschwindigkeiten werden Plausibilisierungsmodul 209 dabei von Fusionsfilter 205 zugeführt. Die von Plausibilisierungsmodul 209 verifizierten Messwerte werden dann an Fusionsfilter 205 ausgegeben.
Das System umfasst weiterhin Vorverarbeitungseinheit 210 von Odometrienavigationssystem 203, welches über den CAN-Bus die von Odometrienavigationssystem 203 erfassten Messwerte als Sensorsignale erhält. Die erfassten Messwerte sind in diesem Fall die Messwerte der einzelnen Raddrehzahlsensoren sowie die Messwerte des Lenkwinkelsensors. Vorverarbeitungseinheit 210 bestimmt nun aus den von Odometrienavigationssystem 203 ausgegebenen Messwerten bzw. Sensorsignalen gemäß einem sog. Koppelnavigationsverfahren die Position und die Ausrichtung des Kraftfahrzeugs im GPS-Koordinatensystem. Außerdem korrigiert Vorverarbeitungseinheit 210 die von Odometrienavigationssystem 203 erhaltenen Messwerte bzw. Sensorsignale mittels von Fusionsfilter 205 erhaltenen Korrekturwerten.
Odometrienavigationssystem 203 ist weiterhin Plausibilisierungsmodul 211 zugeordnet, welches die von Vorverarbeitungseinheit 210 ausgegebenen Messwerte, d.h. die radindividuelle Geschwindigkeiten der Räder des Kraftfahrzeugs plausibilisiert. Für die Plausibilisierung wird davon ausgegangen, dass auch die von Odometrienavigationssystem 203 erfassten Messwerte von zufälligen, umweltbedingten Störungen betroffen sind. Sofern diese Messwerte in ihrem statistischen Verhalten Weißem Rauschen entsprechen, werden sie plausibilisiert. Da die Störungen der Messwerte von Odometrienavigationssystem 203 häufig jedoch nicht Weißem Rauschen entsprechen, z.B. bei vergleichsweise großem Radschlupf, wird auch hier zusätzlich ein weiteres Konzept zur Plausibilisierung verwendet, nämlich die Nutzung weiterer vorhandener Redundanzen. Deshalb werden die mittels Trägheitssensornavigationssystem 201 bestimmten Messwerten genutzt, um die Messwerte von Odometrienavigationssystem 203 zu plausibilisieren. Sofern eine Plausibilisierung dieser Messwerte nicht erfolgen kann, werden die entsprechenden Messwerte verworfen und nicht weiter verarbeitet. Die Plausibilisierung erfolgt dabei über einen Vergleich der zu plausibilisierenden Messwerte. Die jeweiligen Messunsicherheiten bzw. Fehlerwerte werden hierbei berücksichtigt und es werden Schwellwerte für den Vergleich herangezogen. Die von Trägheitssensornavigationssystem 201 bestimmten Messwerte werden Plausibilisierungsmodul 211 dabei von Fusionsfilter 205 zugeführt. Die von Plausibilisierungsmodul 211 plausibilisierten Messwerte werden als Korrekturen an Fusionsfilter 205 ausgegeben.
Die Elemente Vorverarbeitungseinheit 210 von Odometrienavigationssystem 203 und Plausibilisierungsmodul 211 sowie die Elemente Vorverarbeitungseinheit 208 von Satellitennavigationssystem 204 und Plausibilisierungsmodul 209 bilden dabei unter anteiliger Einbeziehung von Fusionsfilter 205 jeweils eine sog. Tightly Coupling-Schleife.
Fusionsfilter 205 ist beispielsgemäß als Error-State-Space-Kalman-Filter ausgebildet und bildet das Kernstück des beispielhaft dargestellten Systems. Fusionsfilter 205 bestimmt beständig eine Abweichung der von Odometrienavigationssystem 203 und Satellitennavigationssystem 204 erfassten Messwerte von vorausberechneten Sollwerten, wobei Fusionsfilter 205 aus der Abweichung die zugehörigen Fehlerwerte bestimmt und – direkt oder indirekt – Korrekturen der Messwerte vornimmt. Dazu stellt Fusionsfilter 205 regelungstechnisch einen sog. Beobachter dar. Die Hauptaufgabe von Fusionsfilter 205 ist es beispielsgemäß jedoch, die Messwerte des Basissystems, also von Trägheitsnavigationssystem 201, mittels aus Messwerten von Odometrienavigationssystem 203 und Satellitennavigationssystem 204, welche die Korrektursysteme darstellen, bestimmten Korrekturwerten zu korrigieren, bzw. diese Korrekturen an Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 auszugeben. Dazu werden von Fusionsfilter 205 anhand der Messwerte von Odometrienavigationssystem 203 die radindividuellen Geschwindigkeiten, die radindividuellen Beschleunigungen sowie die Drehrate und die Drehbeschleunigung des Kraftfahrzeugs im Fahrzeugkoordinatensystem bestimmt. Außerdem werden von Fusionsfilter 205 anhand der Messwerte von Satellitennavigationssystem 204 die Position und die Geschwindigkeit im GPS-Koordinatensystem bestimmt.
Da Trägheitsnavigationssystem 201 beispielsgemäß die geringsten Signalausgabeverzüge und die höchste Abtastrate aufweist, erhält Fusionsfilter 205 vergleichsweise viele Sensorsignale von Trägheitsnavigationssystem 201, während Fusionsfilter 205 vergleichsweise wenige Sensorsignale von Odometrienavigationssystem 203 und Satellitennavigationssystem 204 erhält. Die Sensorsignale werden dabei, wie beschrieben, noch in Rohdatenform an Fusionsfilter 205 übertragen. Aufgrund der genannten unterschiedlichen Signalausgabeverzüge werden die Sensorsignale von Trägheitsnavigationssystem 201 über einen Zeitraum von 25 Messepochen in einem nicht dargestellten elektronischen Datenspeicher gespeichert. Dieser Zeitraum entspricht im Wesentlichen der Differenz des geringsten Signalausgabeverzugs und des größten Signalausgabeverzugs. Den größten Signalausgabeverzug weist beispielsgemäß Satellitennavigationssystem 204 auf. Somit ist sichergestellt, dass sowohl für die Sensorsignale von Odometrienavigationssystem 203 als auch von Satellitennavigationssystem 204 stets Sensorsignale von Trägheitsnavigationssystem 201 mit einem identischen Zeitstempel vorliegen, da ausschließlich Sensorsignale mit identischem Zeitstempel verglichen werden. Mittels diesen Abgleichs werden auch die Fehlerwerte bestimmt.
Da die Sensorsignale von Odometrienavigationssystem 203 und von Satellitennavigationssystem 204 ebenfalls unterschiedliche Signalausgabeverzüge aufweisen, erfolgen die Korrekturen bzw. die Bestimmung der Fehlerwerte auf Basis von Sensorsignalen von Odometrienavigationssystem 203 beispielsgemäß zu anderen Zeitpunkten als die Korrekturen bzw. die Bestimmung der Fehlerwerte auf Basis von Satellitennavigationssystem 204. Um eine bereits erfolgte Korrektur bzw. einen bereits bestimmten Fehlerwert zu erkennen und eine wiederholte Anbringung einer Korrektur, die zur Verursachung eines neuen Fehlers führen würde, zu vermeiden, werden die bereits ausgeführten Korrekturen bei der Anbringung weiterer Korrekturen berücksichtigt. Die Berücksichtigung der bereits ausgeführten Korrekturen erfolgt dabei derart, dass die zuvor ausgeführten Korrekturen – wie beispielsgemäß alle Korrekturen – nicht nur auf die aktuellen Messwerte bzw. Fehlerwerte von Trägheitsnavigationssystem 201 angewandt werden, sondern auch auf die gespeicherten Messwerte. Die solcherart korrigierten Messwerte – sowohl die aktuellen als auch die gespeicherten – enthalten also die angebrachten Korrekturen. Da diese, die angebrachten Korrekturen enthaltenden Messwerte später zur Bestimmung der neuen Fehlerwerte herangezogen werden, werden die zuvor angebrachten Korrekturen also über die bereits korrigierten Messwerte berücksichtigt.
Das folgende einfache Beispiel beschreibt zusätzlich eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens: Zu einem ersten Zeitpunkt t₁ bestimmt Trägheitsnavigationssystem 201 eine Position des Kraftfahrzeugs, die einen Meter zu weit links von der tatsächlichen Position des Kraftfahrzeugs liegt. Dieser Fehler wird nun etwas später zum Zeitpunkt t₂ mittels eines Vergleichs mit den Messwerten von Odometrienavigationssystem 203 erkannt. Entsprechend wird zum Zeitpunkt t₂ ein Fehlerwert bestimmt, welcher beschreibt, dass die bestimmte Position einen Meter zu weit links von der tatsächlichen Position des Kraftfahrzeugs liegt. Unmittelbar darauf wird eine Korrektur vorgenommen, um den erkannten Fehlerwert auszugleichen. Zu einem nochmals späteren Zeitpunkt t₃ liegt nun auch die aus den Messwerten von Satellitennavigationssystem 204 bestimmte Position des Kraftfahrzeugs für Fusionsfilter 205 vor. Obwohl die Messdaten von Trägheitsnavigationssystem 201, Odometrienavigationssystem 203 und Satellitennavigationssystem 204 alle zum gleichen Zeitpunkt t₀ erfasst wurden, liegen diese aufgrund der unterschiedlichen Signalausgabeverzüge erst später und zu den genannten, unterschiedlichen Zeitpunkten t₁, t₂ und t₃ für Fusionsfilter 205 vor. Im nun folgenden Abgleich der Messwerten von Trägheitsnavigationssystem 201 mit den Messwerte von Satellitennavigationssystem 204 wird nochmals erkannt, dass die von Trägheitsnavigationssystem 201 bestimmte Position des Kraftfahrzeugs einen Meter zu weit links von der tatsächlichen Position des Kraftfahrzeugs liegt. Eine nochmalige Korrektur dieses Fehlers durch die Messwerte von Satellitennavigationssystem 204 würde nun dazu führen, dass die vom System bestimmte Position einen Meter nach rechts von der tatsächlichen Position des Kraftfahrzeugs abweichen würde. Um diesen Fehler zu vermeiden, werden die Korrekturen über den beispielsgemäßen Zeitraum von 25 Messepochen berücksichtigt, d.h. beispielsgemäß mittels eines Mikroprozessors überwacht. Der Mikroprozessor erkennt nun, dass eine identische Korrektur bereits angebracht wurde, dass der erkannte Fehler also bereits korrigiert wurde, und unterdrückt daher das nochmalige Anbringen.
Da es sich bei Fusionsfilter 205 um einen sog. Error-State-Space-Kalman-Filter handelt, werden ausschließlich die Fehlerwerte der Messwerte bestimmt und entsprechende Korrekturen ausgeführt. Dies vereinfacht und beschleunigt die von Fusionsfilter 205 vorgenommene Fusion der Messwerte von Trägheitsnavigationssystem 201, Odometrienavigationssystem 203 und Satellitennavigationssystem 204 zu einem gemeinsamen Fusionsdatensatz. Somit wird eine echtzeitfähige Positionsbestimmung und Korrektur der Positionsbestimmung ermöglicht.
Das in 2 dargestellte System stellt einen sog. virtuellen Sensor dar, wobei Trägheitsnavigationssystem 201, Odometrienavigationssystem 203 und Satellitennavigationssystem 204 jedoch nicht Bestandteile des virtuellen Sensors sind. Ein virtueller Sensor ist ein System, welches unabhängig von der Art der eingebundenen Sensorsysteme – hier also Trägheitsnavigationssystem 201, Odometrienavigationssystem 203 und Satellitennavigationssystem 204 – stets die gleichen Ausgangsdaten bzw. Ausgaben erzeugt. Anhand der Ausgangsdaten bzw. Ausgaben ist nicht ersichtlich, welche Sensorsysteme in das System eingebunden sind.
3 zeigt einen möglichen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms. In Verfahrensschritt 301 werden drei unterschiedliche Messwerte von drei unterschiedlichen Sensorsystemen, nämlich von Sensorsystem 1, Sensorsystem 2 und Sensorsystem 3, erfasst. Alle drei Sensorsysteme erfassen dabei ein und dieselbe physikalische Größe, allerdings mittels unterschiedlicher Wirkprinzipien. In Verfahrensschritt 302 gibt zunächst Sensorsystem 1, welches den geringsten Signalausgabeverzug aufweist, ein den von Sensorsystem 1 in Schritt 301 erfassten Messwert beschreibendes Sensorsignal aus. Dieses Sensorsignal wird in Schritt 303 von einem Fusionsfilter erfasst, welches den vom Sensorsignal beschriebenen Messwert sowie den Zeitstempel ausliest. Das Fusionsfilter geht dabei davon aus, dass der zuletzt bestimmte Fehlerwert noch immer unverändert gültig ist und bringt eine entsprechende Korrektur am Messwert an. Kurz darauf gibt Sensorsystem 2, welches den zweitgeringsten Signalausgabeverzug aufweist, in Verfahrensschritt 304 ein den von Sensorsystem 2 in Schritt 301 erfassten Messwert beschreibendes Sensorsignal aus. Schließlich gibt auch Sensorsystem 3, welches beispielsgemäß den größten Signalausgabeverzug aufweist, in Verfahrensschritt 305 ein den von Sensorsystem 3 in Schritt 301 erfassten Messwert beschreibendes Sensorsignal aus. Die von den Sensorsystemen 1, 2, und 3 ausgegebenen Sensorsignale umfassen dabei jeweils einen Zeitstempel, der den Erfassungszeitpunkt des vom jeweiligen Sensorsignal beschriebenen Messwerts umfasst. Der Zeitstempel ist dabei für alle drei Sensorsignale bzw. Messwerte identisch, da alle drei Messwerte zu einem identischen Zeitpunkt, nämlich in Verfahrensschritt 301, erfasst wurden. In Schritt 306 erfolgt nun ein Abgleich zwischen dem Messwert von Sensorsystem 1 mit dem Messwert von Sensorsystem 2. Da der Messwert von Sensorsystem 1 bereits vor dem Messwert von Sensorsystem 2 ausgegeben wurde, wurde der Messwert von Sensorsystem 1 in einem elektronischen Datenspeicher vorgehalten, um ihn nun für den Abgleich heranziehen zu können. Somit ist gewährleistet, dass nur Messwerte mit identischem Zeitstempel untereinander abgeglichen werden. Der Abgleich in Schritt 306 ergibt, dass der Messwert von Sensorsystem 1 einen Fehler aufweist. Der entsprechende Wert des Fehlers, also der Fehlerwert, wird ebenfalls in Schritt 306 bestimmt. In Schritt 307 erfolgt eine dem Fehlerwert entsprechende Korrektur des im elektronischen Datenspeicher vorgehaltenen Messwerts von Sensorsystem 1. Ebenso werden in Schritt 307 auch alle weiteren, im elektronischen Datenspeicher vorgehaltenen Messwerte von Sensorsystem 1 entsprechend dem in Schritt 306 bestimmten Fehlerwert korrigiert. Zusätzlich werden alle aktuell ausgegebenen Messwerte bzw. Sensorsignale in Schritt 307 entsprechend dem in Schritt 306 bestimmten Fehlerwert korrigiert. In Schritt 308 erfolgt nun ein Abgleich zwischen dem Messwert von Sensorsystem 1 mit dem Messwert von Sensorsystem 3. Da der Messwert von Sensorsystem 1 auch vor dem Messwert von Sensorsystem 3 ausgegeben wurde, wurde der Messwert von Sensorsystem 1, wie beschrieben, in einem elektronischen Datenspeicher vorgehalten, um ihn nun auch für diesen Abgleich heranziehen zu können. Somit ist auch hier gewährleistet, dass Messwerte mit identischem Zeitstempel untereinander abgeglichen werden. Der Abgleich in Schritt 308 ergibt nun, dass der Messwert von Sensorsystem 1 trotz der bereits in Schritt 307 angebrachten Korrektur noch einen Fehler aufweist. Daher wird in Schritt 308 auch der sich nun ergebende Fehlerwert für den bereits in Schritt 307 korrigierten Messwert bestimmt. Der in Schritt 308 bestimmte Fehlerwert bezeichnet somit den Wert eines Fehlers, der auch nach der in Schritt 307 erfolgten Korrektur noch besteht. In Schritt 309 wird nun eine erneute Korrektur des bereits korrigierten Messwerts von Sensorsystem 1 aus Schritt 301 vorgenommen.
Die erfolgten Korrekturen bauen dabei beispielsgemäß jeweils aufeinander auf und stellen sozusagen einen aufaddierten Gesamtfehler dar, welche zur Korrektur auf den Messwert aufaddiert werden.
Der beispielhaft beschriebene Verfahrensablauf ist dabei ein kontinuierlich ablaufender Prozess, insbesondere geben die Sensorsysteme 1, 2 und 3, ständig neue Sensorsignale aus, während die zuvor ausgegebenen Sensorsignale bzw. Messwerte teilweise noch vom Fusionsfilter verarbeitet werden.
Ebenso erfolgt eine ständige Korrektur der Messwerte. Da auch die jeweils aktuell ausgegebenen Messwerte schon mit der Summe aller vorigen Korrekturen bzw. Offset-Werte versehen werden, erfolgt somit also eine ständige Weiter-Korrektur. Die jeweils aktuelle Korrektur berücksichtigt dabei die zuvor bereits angebrachten Korrekturen, indem sie die bereits korrigierten Messwerte weiter korrigiert.
Gemäß einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel führt ein Error-State-Space-Kalman-Filter die im Folgenden beschriebene Form des erfindungsgemäßen Verfahrens aus. Dazu werden zunächst folgende beispielhafte Annahmen getroffen:

1. Innerhalb der zeitlichen Dauer τ sind die Fehler der Messwerte X im Strapdown-Algorithmus konstant und unabhängig von den Messwerten. Im Rahmen der Zeitspanne τ werden, abhängig von der Abtastrate f_IMU des Basissystems, n Messwerte im Speicher vorgehalten: n = τ·f_IMU
2. Bei Gültigkeit von Annahme (1) ist innerhalb von τ eine Trennung der n gespeicherten, um den aktuell bekannten Fehler korrigierten Messwerte X_n aus der Vergangenheit in wahre Arbeitspunkte S_n und davon unabhängige Restfehler ε → zulässig. Da die Fehlerwerte als konstant angenommen werden, sind sie identisch mit dem Fehlerwert der aktuellen Messepoche und lassen sich durch die zugehörigen Varianzen des Error-State-Space-Kalman-Filters korrekt beschreiben: X_n = S_n + ε
3. Zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Abtastschritten des Filters sind alle Änderungen der Messwerte als annähernd proportional zur Zeitdauer zu beschreiben.
4. Die Differenz t_d der Signalausgabeverzüge zwischen dem Basissystem und den Korrektursystemen ist generell bekannt oder messbar.

Der Error-State-Space-Beobachtungsvektor z →, welcher die Fehlerwerte des Basissystems beschreibt, ergibt sich nun als Differenz zwischen Korrekturmessung und der Messung des Basissystems. Gilt Annahme (1), so wird ein um t_d in der Vergangenheit ermittelter Fehlerwert unter der Voraussetzung, dass t_d ≤ τ gilt, ohne Verluste von Genauigkeit in der aktuellen, gegenwärtigen Messepoche bzw. im aktuellen, gegenwärtigen Messzyklus angebracht. Damit ist zur virtuellen Messung in der Vergangenheit eine Speicherung der zur Berechnung von z → verwendeten Messwerte des Basissystems innerhalb der Zeitspanne τ ausreichend.
Während des Signalausgabeverzugs eines Sensorsystems finden bereits Korrekturen durch Messwerte anderer Sensorsysteme mit jeweils unterschiedlichen Signalausgabeverzügen statt. Um Annahme (2) zu halten, findet bei einer Korrektur der aktuellen Messwerte durch die vom Filter errechneten Fehlerinkremente x → auch die Korrektur des für alle gespeicherten Messwerte X_n gültigen Fehlers ε statt. Somit ist gewährleistet, dass unabhängig vom jeweiligen Signalausgabeverzug stets nur der Fehlerwert der aktuellen Messwerte korrigiert wird.
Da in einem Messwert X_m auch stets die zu diesem Zeitpunkt bekannten, summierten Korrekturinkremtente ε →₀ bereits enthalten sind, gilt für das Update der zugehörigen Korrektur ε → z.B.:
Dies erlaubt eine rechenzeiteffiziente, rekursive Implementierung als Summation der vom Error-State-Space-Kalman-Filters errechneten Korrekturen x → auf jeweils alle gespeicherten Messwerte X_n.
Da im Allgemeinen nicht von synchroner Abtastung von Basissystem und Korrekturmessungen ausgegangen wird, d.h., dass das Basissystem und die Korrektursysteme unterschiedliche Signalausgabeverzüge aufweisen, erfolgt unter Annahme (3) eine lineare Interpolation der zur Bestimmung der Fehlerwerte benötigten Messwerte X_k. Unter Annahme (4) wird bevorzugt die Verzögerungszeit t_d verwendet, um die beiden diesem Zeitpunkt bzw. Zeitstempel am nahesten und diesen Zeitpunkt bzw. Zeitstempel einschließenden Messwerte X_i und X_j des Basissystems auszuwählen. Hierbei gilt, dass t_i < t_d ≤ t_j. Es erfolgt nun eine lineare Interpolation zwischen den Messwerten nach:
Die um den aktuell bekannten Fehler korrigierten und auf den benötigten Zeitstempel interpolierten Werte X_k werden dann mit den weiteren Korrekturmessungen, d.h. mit den Messwerten der Korrektursysteme, abgeglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010063984 A1 [0004]
DE 102012216215 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Fusion von Sensorsignalen mit unterschiedlichen zeitlichen Signalausgabeverzügen zu einem Fusionsdatensatz (106), wobei mindestens drei unterschiedliche Sensorsignale jeweils einen Messwert von mindestens drei unterschiedlichen Sensorsystemen (101, 103, 104, 201, 203, 204) beschreiben, wobei die Signalausgabeverzüge sensorindividuell sind, wobei die Sensorsignale jeweils einen einen Erfassungszeitpunkt der Messwerte beschreibenden Zeitstempel umfassen, wobei Fehlerwerte von Messwerten eines ersten Sensorsystems (101, 103, 104, 201, 203, 204) mittels eines Abgleichs mit Messwerten von weiteren Sensorsystemen (101, 103, 104, 201, 203, 204) bestimmt werden, wobei für den Abgleich Messwerte mit identischem Zeitstempel herangezogen werden, wobei die Fehlerwerte zumindest für die Dauer zwischen zwei aufeinander folgenden Abgleichen als konstant angenommen werden, wobei die Fehlerwerte und/oder die Messwerte des ersten Sensorsystems (101, 103, 104, 201, 203, 204) für einen vorgegebenen Zeitraum vorgehalten werden und wobei die Fehlerwerte und/oder die Messwerte des ersten Sensorsystems beständig mittels einer Korrektur korrigiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass während des Zeitraums erfolgte Korrekturen bei einer Anbringung weiterer Korrekturen während des Zeitraums berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorsystem einen vergleichsweise geringsten Signalausgabeverzug aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgehaltenen Fehlerwerte und/oder die vorgehaltenen Messwerte korrigiert werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Zeitraums die Korrekturen aufeinander angerechnet werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturen mittels Messwerten der weiteren Sensorsysteme (101, 103, 104, 201, 203, 204) erfolgen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorsignale vor einem Heranziehen zur Fusion gefiltert werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorsignale Sensorsignale eines Trägheitsnavigationssystems (101, 201), Sensorsignale eines globalen Satellitennavigationssystems (104, 204) und Sensorsignale eines Odometrienavigationssystems (103, 203) sind.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerwerte mittels eines Error-State-Space-Filters, insbesondere mittels eines Error-State-Space-Kalman-Filters (105, 205) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalman-Filter für jeden erfassten Messwert eine Kalman-Gain-Matrix um mindestens eine Dimension erweitert.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Fehlerwerte Messwerte mit einem benötigten Zeitstempel mittels Interpolation erzeugt werden, falls keine Messwerte mit identischem Zeitstempel vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Änderungen der Messwerte für die Interpolation als proportional zur Zeit angenommen werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerwerte für die Messwerte aller Sensorsysteme (101, 201, 104, 204, 103, 203) bestimmt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin eine Bestimmung eines Integritätsmaßes zumindest der Messwerte eines Sensorsystems umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrzeugsystemanwendungen Vorgaben für ein von ihnen benötigtes Integritätsmaß vorgeben.
Fusionsfilter (105, 205) zur Fusion von Sensorsignalen mit unterschiedlichen zeitlichen Signalausgabeverzügen zu einem Fusionsdatensatz (106), wobei das Fusionsfilter (105, 205) dazu ausgebildet ist, mindestens drei jeweils einen unterschiedlichen Messwert beschreibende Sensorsignale von mindestens drei unterschiedlichen Sensorsystemen (101, 103, 104, 201, 203, 204) zu erfassen, wobei die Signalausgabeverzüge sensorindividuell sind, wobei die Sensorsignale jeweils einen einen Erfassungszeitpunkt der Messwerte beschreibenden Zeitstempel umfassen, wobei das Fusionsfilter (105, 205) dazu ausgebildet ist, Fehlerwerte von Messwerten eines Sensorsystems (101, 103, 104, 201, 203, 204) mit den geringsten Signalausgabeverzügen mittels eines Abgleichs mit Messwerten von anderen Sensorsystemen (101, 103, 104, 201, 203, 204) zu bestimmen, wobei das Fusionsfilter (105, 205) dazu ausgebildet ist, für den Abgleich Messwerte mit identischem Zeitstempel heranzuziehen, wobei das Fusionsfilter (105, 205) dazu ausgebildet ist, die Fehlerwerte zumindest für die Dauer zwischen zwei aufeinander folgenden Abgleichen als konstant anzunehmen, wobei das Fusionsfilter (105, 205) dazu ausgebildet ist, die Fehlerwerte und/oder die Messwerte des ersten Sensorsystems (101, 103, 104, 201, 203, 204) für einen vorgegebenen Zeitraum vorzuhalten und wobei das Fusionsfilter (105, 205) dazu ausgebildet ist, die Fehlerwerte und/oder die Messwerte des ersten Sensorsystems beständig mittels einer Korrektur zu korrigieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Fusionsfilter (105, 205) dazu ausgebildet ist, während des Zeitraums erfolgte Korrekturen bei einer Anbringung weiterer Korrekturen während des Zeitraums zu berücksichtigen.
System zur Fusion von Sensorsignalen mit unterschiedlichen zeitlichen Signalausgabeverzügen zu einem Fusionsdatensatz (106), umfassend mindestens drei unterschiedliche Sensorsysteme (101, 103, 104, 201, 203, 204), welche Messdaten beschreibende Sensorsignale mit sensorindividuellen Signalausgabeverzügen ausgeben, dadurch gekennzeichnet, dass das System weiterhin ein Fusionsfilter (105, 205) nach Anspruch 15 umfasst.
System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das System dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
Verwendung des Systems nach mindestens einem der Ansprüche 16 und 17 in einem Kraftfahrzeug.