DE102014211178A1

DE102014211178A1 - Method and system for correcting measurement data of a first sensor system

Info

Publication number: DE102014211178A1
Application number: DE102014211178.1A
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: 2015-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Korrektur von Messdaten eines ersten Sensorsystems (103, 203), wobei das erste Sensorsystem (103, 203) und/oder ein zweites Sensorsystem (104, 204) und ein Sensorbasissystem (101, 201) eng gekoppelt sind, wobei das erste Sensorsystem (103, 203), das zweite Sensorsystem (104, 204) und das Sensorbasissystem (101, 201) jeweils unterschiedliche Messdaten erfassen, wobei die Messdaten jeweils direkt und/oder indirekt Navigationsdaten beschreiben, wobei die indirekt beschriebenen Navigationsdaten aus den Messdaten und/oder aus bekannten physikalischen und/oder mathematischen Zusammenhängen berechnet werden, wobei die Messdaten des ersten Sensorsystems (103, 203) erste Fehlerwerte aufweisen, wobei die ersten Fehlerwerte bei Vorliegen einer ausreichenden Anzahl von Messdaten des zweiten Sensorsystems (104, 204) und/oder von Messdaten des Sensorbasissystems (101, 201) beobachtbar sind und wobei die ersten Fehlerwerte korrigiert werden, wenn sie beobachtbar sind und dass die ersten Fehlerwerte als konstant angenommen werden, wenn sie nicht beobachtbar sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes System sowie eine Verwendung des Systems.The invention relates to methods for correcting measurement data of a first sensor system (103, 203), wherein the first sensor system (103, 203) and / or a second sensor system (104, 204) and a sensor base system (101, 201) are tightly coupled, wherein the first sensor system (103, 203), the second sensor system (104, 204) and the sensor base system (101, 201) each capture different measurement data, wherein the measurement data directly and / or indirectly describe navigation data, wherein the indirectly described navigation data from the measurement data and / or are calculated from known physical and / or mathematical contexts, the measured data of the first sensor system (103, 203) having first error values, the first error values being available if a sufficient number of measured data of the second sensor system (104, 204) and / or or observable by measurement data of the sensor base system (101, 201) and wherein the first error values are corrected when observable and that the first error values are assumed to be constant if they are not observable. The invention further relates to a corresponding system and a use of the system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von Messdaten eines ersten Sensorsystems gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, ein System zur Korrektur von Messdaten eines ersten Sensorsystems gemäß Oberbegriff von Anspruch 14 sowie eine Verwendung des Systems.The invention relates to a method for the correction of measurement data of a first sensor system according to the preamble of claim 1, a system for the correction of measurement data of a first sensor system according to the preamble of claim 14 and a use of the system.

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. Sensorfehler bzw. Messfehler 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.All measurement data is subject to errors and in many cases there is no consistent availability of the measurement data. In addition, the measured data often depends on ambient conditions. Sensor errors or measurement errors can be in quasi-stationary, constant over several measurements shares, such as. an offset, and stochastic, random from measurement to measurement, e.g. Noise, subdivide. While the random parts are not deterministically correctable in principle, quasi-stationary errors can generally be corrected with a given observability. Uncorrectable significant errors can usually be avoided, given the detectability.

Im Stand der Technik sind in diesem Zusammenhang bereits Sensorfusionsverfahren bekannt, welche üblicherweise auch dazu geeignet sind, Messdaten von unterschiedlichen Sensoren bzw. Sensorsystemen 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 the prior art sensor fusion methods are already known in this context, which are usually also suitable for correcting or filtering measurement data from different sensors or sensor systems. In the automotive sector in particular, special requirements have to be taken into account, since a multiplicity of different sensors detect a common environment situation or a motor vehicle state by means of different measurement principles and describe this environment situation or this motor vehicle state by means of a multiplicity of different measurement data. For a sensor fusion applicable in the automotive sector, the greatest possible robustness against incidental disturbances and identification and compensation of systematic errors is required. Likewise, temporal influences on the measured data must be corrected and temporary failures or the unavailability of sensors bridged.

Die DE 10 2012 216 215 A1 beschreibt 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.The DE 10 2012 216 215 A1 describes a sensor system which comprises a plurality of sensor elements and a signal processing device. The signal processing device is designed so that it evaluates the sensor signals of the sensor elements at least partially together. Furthermore, the signal processing device is designed so that the measurement data of physical quantities each time information is assigned, which includes information about the time of each measurement directly or indirectly, the signal processing device takes into account this time information at least in the generation of a fusion data set in a fusion filter. For the generation of the fusion data set, measurement data are used which either have matching time information or, if no measurement data with matching time information is available, a corresponding measured value with the required time information is created by means of interpolation. Furthermore, the fusion filter assumes that error values of the measured data change only negligibly over a defined period of time.

Aus der DE 10 2010 063 984 A1 ist ein mehrere Sensorelemente umfassendes Sensorsystem bekannt. Die Sensorelemente sind so ausgebildet, dass sie zumindest teilweise unterschiedliche primäre Messgrößen erfassen und zumindest teilweise unterschiedliche Messprinzipien nutzen. Aus der primären Messgröße der Sensorelemente werden dann zumindest teilweise weitere Messgrößen abgeleitet. Weiterhin umfasst das Sensorsystem eine Signalverarbeitungseinrichtung, eine Schnittstelleneinrichtung sowie mehrere Funktionseinrichtungen. Die Sensorelemente sowie sämtliche Funktionseinrichtungen sind dabei mit der Signalverarbeitungseinrichtung verbunden. Die primären Messgrößen liefern also redundante Informationen, die in der Signalverarbeitungseinrichtung miteinander verglichen werden bzw. sich gegenseitig stützen können. Aus dem Vergleich der auf verschiedenem Weg berechneten Observablen können Rückschlüsse auf die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Observablen gezogen werden. Die Signalverarbeitungseinrichtung qualifiziert die Genauigkeit der Observablen und stellt die Observablen zusammen mit einer Genauigkeitsangabe über eine Schnittstelleneinrichtung verschiedenen Funktionseinrichtungen zur Verfügung.From the DE 10 2010 063 984 A1 is known a sensor system comprising several sensor elements. The sensor elements are designed such that they at least partially detect different primary measured variables and at least partially use different measuring principles. From the primary measured variable of the sensor elements, at least in part further measured quantities are derived. Furthermore, the sensor system comprises a signal processing device, an interface device and a plurality of functional devices. The sensor elements and all functional devices are connected to the signal processing device. The primary measured variables thus provide redundant information that can be compared with one another in the signal processing device or can support one another. From the comparison of observables calculated in different ways, conclusions can be drawn about the reliability and accuracy of the observables. The signal processing device qualifies the accuracy of the observable and provides the observables together with an accuracy specification via an interface device to various functional devices.

Die DE 10 2012 219 478 A1 beschreibt ein Sensorsystem zur eigenständigen Bewertung der Integrität seiner Daten. Das Sensorsystem wird bevorzugt in Kraftfahrzeugen verwendet und umfasst mehrere Sensorelemente, die derart ausgebildet sind, dass sie zumindest teilweise unterschiedliche primäre Messgrößen erfassen bzw. zumindest teilweise unterschiedliche Messprinzipien nutzen. Das Sensorsystem umfasst weiterhin eine Signalverarbeitungseinrichtung, welche die Sensorsignale zumindest teilweise gemeinsam auswertet und gleichzeitig die Informationsqualität der Sensorsignale bewertet. Die Signalverarbeitungseinrichtung stellt außerdem eine Information über die Widerspruchsfreiheit zumindest eines Datums einer physikalischen Größe bereit, wobei das Datum der physikalischen Größe auf Basis der Sensorsignale von Sensorelementen berechnet wird, welche die physikalische Größe entweder direkt erfassen oder aus deren Sensorsignalen die physikalische Größe berechenbar ist. Die Information über die Widerspruchsfreiheit des Datums wird nun auf Basis von direkt oder indirekt redundant vorliegenden Sensorinformationen berechnet.The DE 10 2012 219 478 A1 describes a sensor system for independently assessing the integrity of its data. The sensor system is preferably used in motor vehicles and comprises a plurality of sensor elements which are designed such that they at least partially detect different primary measured variables or at least partially use different measuring principles. The sensor system further comprises a signal processing device which at least partially jointly evaluates the sensor signals and at the same time evaluates the information quality of the sensor signals. The signal processing device also provides information about the consistency of at least one date of a physical quantity, the physical quantity datum being calculated on the basis of the sensor signals from sensor elements which either directly detect the physical quantity or from whose sensor signals the physical quantity can be calculated. The information about the consistency of the date is now calculated on the basis of directly or indirectly redundant sensor information.

Die im Stand der Technik bekannten Verfahren und Sensorsysteme sind jedoch insofern nachteilbehaftet, als dass das Auftreten einer zwischenzeitlichen Nicht-Beobachtbarkeit von Fehlern, die gewöhnlich beobachtbar sind, fälschlicherweise zur Anbringung von Korrekturen an anderen Zuständen führt. Instabiles und unplausibles Verhalten des Fusionsfilters bzw. des stochastischen Modells ist die Folge. However, the prior art methods and sensor systems are disadvantageous in that the occurrence of intermittent non-observability of errors which are usually observable erroneously results in the application of corrections to other conditions. Unstable and implausible behavior of the fusion filter or the stochastic model is the result.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Korrektur von Messdaten vorzuschlagen.It is therefore an object of the invention to propose an improved method for the correction of measurement data.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zur Korrektur von Messdaten eines ersten Sensorsystems gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the method for the correction of measurement data of a first sensor system according to claim 1.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von Messdaten eines ersten Sensorsystems, wobei das erste Sensorsystem und/oder ein zweites Sensorsystem und ein Sensorbasissystem eng gekoppelt sind, wobei das erste Sensorsystem, das zweite Sensorsystem und das Sensorbasissystem jeweils unterschiedliche Messdaten erfassen, wobei die Messdaten jeweils direkt und/oder indirekt Navigationsdaten beschreiben, wobei die indirekt beschriebenen Navigationsdaten aus den Messdaten und/oder aus bekannten physikalischen und/oder mathematischen Zusammenhängen berechnet werden, wobei die Messdaten des ersten Sensorsystems erste Fehlerwerte aufweisen, wobei die ersten Fehlerwerte bei Vorliegen einer ausreichenden Anzahl von Messdaten des zweiten Sensorsystems und/oder von Messdaten des Sensorbasissystems beobachtbar sind und wobei die ersten Fehlerwerte korrigiert werden, wenn sie beobachtbar sind und dass die ersten Fehlerwerte als konstant angenommen werden, wenn sie nicht beobachtbar sind.The invention relates to a method for correcting measured data of a first sensor system, wherein the first sensor system and / or a second sensor system and a sensor base system are closely coupled, wherein the first sensor system, the second sensor system and the sensor base system each capture different measurement data, wherein the measurement data respectively directly and / or indirectly describe navigation data, wherein the indirectly described navigation data from the measured data and / or from known physical and / or mathematical relationships are calculated, the measured data of the first sensor system having first error values, wherein the first error values in the presence of a sufficient number of Measurement data of the second sensor system and / or measurement data of the sensor base system are observable and wherein the first error values are corrected if they are observable and that the first error values are assumed to be constant if they are not observable.

Die Erfindung zeigt somit einen Weg auf, die ersten Fehlerwerte auch in denjenigen Situationen zu sinnvoll zu handhaben, in denen sie nicht beobachtbar bzw. bestimmbar sind. Für die gängigen Sensorfusionssysteme ist es nämlich notwendig, die den Messdaten zugehörigen Fehlerwerte zu bestimmen bzw. zu kennen, um sie mit weiteren Messdaten fusionieren zu können. Andernfalls können instabile Zustände eines entsprechenden Fusionsfilters auftreten.The invention thus shows a way to meaningfully handle the first error values even in those situations in which they are not observable or determinable. For the common sensor fusion systems, it is necessary to determine or know the error values associated with the measurement data in order to be able to fuse them with further measurement data. Otherwise, unstable states of a corresponding fusion filter may occur.

Die Erfindung eignet sich daher besonders für Fehlerwerte bzw. Messdaten eines Sensorsystems, die andere Messwerte mindestens eines weiteren Sensorsystems für ihre Beobachtbarkeit benötigen. Dies ist beispielsweise der Rollradius von Fahrzeugrädern eines Odometrienavigationssystems eines Fahrzeugnavigationssystems. Der Rollradius von Fahrzeugrädern beschreibt dabei die Navigationsdaten nur indirekt, weil z.B. eine Positionsfortschreibung sowie eine Geschwindigkeit über den Rollradius von Fahrzeugrädern berechnet werden können. Fehlerwerte von anderen Messdaten bzw. Navigationsdaten wie z.B. des Schlupfs oder des Schräglaufs von Fahrzeugreifen, sind hingegen alleine über Messdaten des Odometrienavigationssystems beobachtbar und daher nicht auf das erfindungsgemäße Verfahren angewiesen. The invention is therefore particularly suitable for error values or measured data of a sensor system which require other measured values of at least one further sensor system for their observability. This is, for example, the rolling radius of vehicle wheels of an odometry navigation system of a vehicle navigation system. The rolling radius of vehicle wheels describes the navigation data only indirectly because e.g. a position update and a speed over the rolling radius of vehicle wheels can be calculated. Error values from other measurement data or navigation data, such as slip or skew of vehicle tires, on the other hand, are observable alone via measurement data from the odometry navigation system and therefore do not rely on the method according to the invention.

Die Navigationsdaten beschreiben bevorzugt eine Position bzw. eine Geschwindigkeit bzw. eine Ausrichtung bzw. eine Beschleunigung.The navigation data preferably describe a position or a speed or an orientation or an acceleration.

Der Begriff „eng gekoppelt“ ist auch als „tightly coupling„ bekannt.The term "tightly coupled" is also known as "tightly coupling".

Bevorzugt weisen die Messdaten des zweiten Sensorsystems zweite Fehlerwerte auf, wobei die zweiten Fehlerwerte bei Vorliegen einer ausreichenden Anzahl von Messdaten des ersten Sensorsystems bzw. von Messdaten des Sensorbasissystems beobachtbar sind und insbesondere korrigiert werden.The measured data of the second sensor system preferably have second error values, the second error values being observable and, in particular, corrected if a sufficient number of measured data of the first sensor system or of measured data of the sensor base system is present.

Bevorzugt weisen die Messdaten des Sensorbasissystems dritte Fehlerwerte auf, wobei die dritten Fehlerwerte bei Vorliegen einer ausreichenden Anzahl von Messdaten des ersten Sensorsystems bzw. von Messdaten des zweiten Sensorsystems beobachtbar sind und insbesondere korrigiert werden.The measured data of the sensor base system preferably have third error values, the third error values being observable and in particular corrected if a sufficient number of measured data of the first sensor system or of measured data of the second sensor system is present.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Vorliegen der ausreichenden Anzahl von Messdaten anhand des Erreichens oder Überschreitens einer Schwellenbedingung bewertet wird. Die Schwellenbedingung kann dabei z.B. eine Anzahl von Messungen anderer Sensorsysteme sein, die eine Beobachtbarkeit des ersten Fehlers mit einer vorgebbaren Zuverlässigkeit bzw. einer vorgebbaren Genauigkeit ermöglicht. Hierzu kann etwa eine Tabelle angelegt werden, die jeweils abhängig von der Art der Messdaten, die mit den ersten Fehlerwerten behaftet sind, unterschiedliche Schwellenbedingungen vorgibt. Dies ist ein vergleichsweise rechenzeiteffizientes Verfahren zur Bestimmung der Beobachtbarkeit der ersten Fehlerwerte. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the presence of the sufficient number of measurement data is evaluated on the basis of reaching or exceeding a threshold condition. The threshold condition may be e.g. be a number of measurements of other sensor systems, which allows observability of the first error with a predetermined reliability or a predetermined accuracy. For this purpose, for example, a table can be created which specifies different threshold conditions depending on the type of measurement data that is associated with the first error values. This is a comparatively time-efficient method for determining the observability of the first error values.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schwellenbedingung einmalig nach dem Beobachtbarkeitskriterium nach Gram bestimmt und in einem Speicher abgelegt wird und für jede Überprüfung des Vorliegens der ausreichenden Anzahl von Messdaten aus dem Speicher abgerufen wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Rechenzeitaufwand reduziert wird, da die Schwellenbedingung nicht ständig erneut bestimmt werden muss. According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the threshold condition is determined once according to the observability criterion according to Gram and stored in a memory and is retrieved for each verification of the presence of the sufficient number of measurement data from the memory. This results in the advantage that the computational time required is reduced because the threshold condition does not have to be constantly redetermined.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schwellenbedingung für jede Überprüfung des Vorliegens der ausreichenden Anzahl von Messdaten bedarfsweise nach dem Beobachtbarkeitskriterium nach Gram erneut bestimmt wird.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the threshold condition for each check of the presence of the sufficient number of measurement data is again determined, if necessary, according to the Gram observability criterion.

Erfindungsgemäß ebenfalls möglich ist es, dass die Schwellenbedingung regelmäßig in vorgebbaren zeitlichen Abständen und nach einer vorgebbaren Anzahl von Abfragen erneut bestimmt wird, insbesondere nach dem Beobachtbarkeitskriterium nach Gram erneut bestimmt wird.According to the invention, it is also possible for the threshold condition to be determined again at predeterminable time intervals and after a predefinable number of queries, in particular according to the observability criterion according to Gram.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die ersten Fehlerwerte nach Maßgabe einer Abweichung der Messdaten des ersten Sensorsystems von den Messdaten des Sensorbasissystems bestimmt werden, wobei Fehlerwerte des Sensorbasissystems mittels der Messdaten des zweiten Sensorsystems korrigiert werden. Das das Sensorbasissystem üblicherweise dasjenige Sensorsystem ist, welches die höchste Verfügbarkeit aufweist, ist somit mit vergleichsweise hoher Zuverlässigkeit gewährleistet, dass stets ausrechende Messwerte zur Beobachtbarkeit des ersten Fehlers zur Verfügung stehen.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the first error values are determined in accordance with a deviation of the measurement data of the first sensor system from the measurement data of the sensor base system, error values of the sensor base system being corrected by means of the measurement data of the second sensor system. The fact that the sensor base system is usually the one sensor system which has the highest availability is thus ensured with comparatively high reliability that always adequate measured values are available for observability of the first fault.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die ersten Fehlerwerte nach Maßgabe einer Abweichung der Messdaten des ersten Sensorsystems von den Messdaten des zweiten Sensorsystems bestimmt werden. Dies ermöglicht ebenfalls eine zuverlässige Beobachtbarkeit des ersten Fehlers.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the first error values are determined in accordance with a deviation of the measurement data of the first sensor system from the measurement data of the second sensor system. This also allows reliable observability of the first error.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Sensorsystem ein Odometrienavigationssystems ist, dass das zweite Sensorsystem ein globales Satellitennavigationssystem ist und dass das Sensorbasissystem ein Trägheitsnavigationssystem ist. Damit ist die vorliegende Erfindung insbesondere zu Navigationszwecken und für Navigationssysteme, bevorzugt in Kraftfahrzeugen, geeignet. Das Sensorbasissystem und die weiteren Sensorsysteme, also das Satellitennavigationssystem bzw. das Odometrienavigationssystem, bestimmen somit also die Position, insbesondere die Position eines Kraftfahrzeugs, aus den Ausgabedaten. 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 Rollradius der Kraftfahrzeugreifen und ermöglicht somit eine Positionsbestimmung unter Berücksichtigung des Lenkwinkels im Rahmen einer Koppelnavigation. 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.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the first sensor system is an odometry navigation system, that the second sensor system is a global navigation satellite system and that the sensor base system is an inertial navigation system. Thus, the present invention is particularly suitable for navigation purposes and for navigation systems, preferably in motor vehicles. The sensor base system and the other sensor systems, ie the satellite navigation system or the odometry navigation system, thus determine the position, in particular the position of a motor vehicle, from the output data. The global navigation satellite system may be, for example, a so-called GPS navigation system. The odometry navigation system first determines the speed, e.g. about the known rolling radius of the motor vehicle tires and thus enables a position determination taking into account the steering angle in the context of a dead reckoning. It is particularly expedient that the satellite navigation system comprises at least two satellite signal receivers. Thus it improves the quality of the acquired satellite signals and thus the reliability and accuracy of the satellite navigation system.

Außerdem ist es insbesondere bevorzugt, dass das Trägheitsnavigationssystem das Sensorbasissystem ist. Das Trägheitsnavigationssystem als Sensorbasissystembietet den Vorteil, dass es die vergleichsweise höchste Verfügbarkeit aufweist, da es eine vergleichsweise hohe Ausgaberate der erfassten Eingangsdaten aufweist und zudem weitgehend unabhängig von äußeren Störeinflüssen arbeitet.In addition, it is particularly preferable that the inertial navigation system is the sensor base system. The inertial navigation system as a sensor base system offers the advantage that it has the comparatively highest availability, since it has a comparatively high output rate of the acquired input data and, moreover, operates largely independently of external disturbances.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die ersten Fehlerwerte Fehlerwerte von Rollradien von Fahrzeugrädern sind. Wie bereits beschrieben, ergeben sich hier besondere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the first error values are error values of rolling radii of vehicle wheels. As already described, this results in particular advantages over the prior art.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass mittels der Messdaten und/oder der Navigationsdaten des ersten Sensorsystems und/oder des zweiten Sensorsystems eine Bestimmung von Fehlerwerten der Messdaten und/oder der Navigationsdaten des Sensorbasissystems erfolgt, wobei die Fehlerwerte des Sensorbasissystems mittels einer Anbringung von Korrekturen korrigiert werden. Daraus ergibt sich also der Vorteil, dass die Fehlerwerte des Sensorbasissystems, welches in der Regel die vergleichsweise höchste Verfügbarkeit aufweist, korrigiert werden und somit im Wesentlichen fehlerfrei zur Verfügung stehen. Somit stehen also die Messdaten bzw. Navigationsdaten mit der vergleichsweise höchsten Verfügbarkeit Wesentlichen fehlerfrei zur Verfügung. Dies verbessert und präzisiert eine Navigationsführung. According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that by means of the measurement data and / or the navigation data of the first sensor system and / or the second sensor system, a determination of error values of the measurement data and / or the navigation data of the sensor base system is carried out, wherein the error values of the sensor base system correcting a correction. This results in the advantage that the error values of the sensor base system, which generally has the comparatively highest availability, are corrected and thus essentially available without errors. Thus, the measurement data or navigation data with the comparatively highest availability are essentially error-free available. This improves and clarifies a navigation guidance.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Korrekturen fortlaufend aufaddiert werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die jeweils korrigierten Messdaten bzw. Navigationsdaten einfach weiterkorrigiert werden können.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the corrections are added continuously. This results in the advantage that the respectively corrected measurement data or navigation data can be easily corrected further.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Messdaten des ersten Sensorsystems unabhängig von einer Beobachtbarkeit der ersten Fehlerwerte zur Bestimmung der Fehlerwerte des Sensorbasissystems herangezogen werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass auch dann eine Bestimmung der Fehlerwerte des Sensorbasissystems bzw. eine Korrektur der Fehlerwerte bzw. der Messdaten des Sensorbasissystems möglich ist, wenn eine Beobachtbarkeit der ersten Fehlerwerte nicht gegeben ist. According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the measurement data of the first sensor system are used independently of observability of the first error values for determining the error values of the sensor base system. This results in the advantage that even then a determination of the error values of the sensor base system or a correction of the error values or the measurement data of the sensor base system is possible if an observability of the first error values is not given.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Navigationsdaten des Sensorbasissystems, des ersten Sensorsystems und/oder des zweiten Sensorsystems zu einem Fusionsdatensatz fusioniert werden. Ein gemeinsamer Fusionsdatensatz ist gegenüber den einzelnen Navigationsinformationen in der Regel zuverlässiger und präziser und insbesondere erlaubt er mittels einer Fehlerschätzung eine vergleichsweise zuverlässige Bewertung der Genauigkeit bzw. Zuverlässigkeit der fusionierten Messdaten bzw. Navigationsdaten.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the navigation data of the sensor base system, the first sensor system and / or the second sensor system are fused to form a fusion data set. A common fusion data set is generally more reliable and more precise than the individual navigation information, and in particular allows a comparatively reliable evaluation of the accuracy or reliability of the merged measurement data or navigation data by means of an error estimate.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die ersten Fehlerwerte und die Fehlerwerte des Sensorbasissystems 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 Messdaten bzw. Navigationsdaten dar, insbesondere zur Fusion von normalverteilten Messdaten bzw. Navigationsdaten. Gleichzeitig schätzt bzw. bestimmt das Error-State-Space-Filter bevorzugt die Fehlerwerte zumindest des Basissystems. Mittels des ersten bzw. des zweiten Sensorsystems 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 Eingangsdaten lediglich Fehlerwerte inkrementell geschätzt bzw. bestimmt werden und anschließend korrigiert werden. Die Fehlerwerte haben nämlich eine signifikant niedrigere zeitliche Dynamik als die Ausgabedaten selbst, wodurch eine weitgehende Entkopplung der Dynamik des Error-State-Space-Filters von den Eigenschaften des Sensorbasissystems bzw. des ersten bzw. des zweiten Sensorsystems erreicht wird.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the first error values and the error values of the sensor base system are determined by means of an error-state space filter, in particular by means of an error-state-space Kalman filter. The error-state-space filter represents a fusion filter for the fusion of the measurement data or navigation data, in particular for the fusion of normally distributed measurement data or navigation data. At the same time, the error state space filter preferably estimates or determines the error values of at least the base system. By means of the first or the second sensor system, the error values and possibly also unknown variables of the inertial navigation system can then be estimated or determined. A special feature of the error-state space filter is therefore that instead of the sensor signals or the input data only error values are estimated or determined incrementally and then corrected. Namely, the error values have a significantly lower temporal dynamics than the output data itself, whereby a substantial decoupling of the dynamics of the error-state space filter from the properties of the sensor base system or of the first and the second sensor system is achieved.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass zusätzlich auch zweite Fehlerwerte von zweiten Messdaten des zweiten Sensorsystems korrigiert werden, wenn sie beobachtbar sind und als konstant angenommen werden, wenn sie nicht beobachtbar sind.According to another preferred embodiment of the invention, it is also provided that second error values of second measurement data of the second sensor system are additionally corrected if they are observable and assumed to be constant if they are not observable.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zur Korrektur von Messdaten eines ersten Sensorsystems, umfassend ein erstes Sensorsystem und/oder ein zweites Sensorsystem und/oder ein Sensorbasissystem und ein Fusionsfilter, wobei das erste Sensorsystem und/oder das zweite Sensorsystem und/oder das Sensorbasissystem eng gekoppelt sind, wobei das erste Sensorsystem, das zweite Sensorsystem und das Sensorbasissystem dazu ausgebildet sind, jeweils unterschiedliche Messdaten zu erfassen, wobei die Messdaten jeweils direkt und/oder indirekt Navigationsdaten beschreiben, wobei das Fusionsfilter dazu ausgebildet ist, indirekt beschriebenen Navigationsdaten aus den Messdaten und/oder aus bekannten physikalischen und/oder mathematischen Zusammenhängen zu berechnen, wobei die Messdaten des ersten Sensorsystems erste Fehlerwerte aufweisen, wobei das Fusionsfilter dazu ausgebildet ist, die ersten Fehlerwerte bei Vorliegen einer ausreichenden Anzahl von Messdaten des zweiten Sensorsystems und/oder von Messdaten des Sensorbasissystems zu beobachten und wobei das Fusionsfilter dazu ausgebildet ist, die ersten Fehlerwerte zu korrigieren, wenn das Fusionsfilter die ersten Fehlerwerte beobachtet und dass das Fusionsfilter weiterhin dazu ausgebildet ist, die ersten Fehlerwerte als konstant anzunehmen, wenn das Fusionsfilter die ersten Fehlerwerte nicht beobachtet. Das erfindungsgemäße System umfasst somit alle zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Vorrichtungen.The invention further relates to a system for correcting measurement data of a first sensor system comprising a first sensor system and / or a second sensor system and / or a sensor base system and a fusion filter, wherein the first sensor system and / or the second sensor system and / or the sensor base system are tightly coupled wherein the first sensor system, the second sensor system and the sensor base system are configured to respectively acquire different measurement data, wherein the measurement data directly and / or indirectly describe navigation data, wherein the fusion filter is adapted to indirectly describe navigation data from the measurement data and / or or from known physical and / or mathematical relationships, the measured data of the first sensor system having first error values, wherein the fusion filter is designed to detect the first error values if a sufficient number of measured data of the second sensor system and / or vo Observe measurement data of the sensor-based system and wherein the fusion filter is configured to correct the first error values when the fusion filter observes the first error values and the fusion filter is further configured to assume the first error values to be constant if the fusion filter does not match the first error values observed. The system according to the invention thus comprises all devices necessary for carrying out the method according to the invention.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das System dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Dies führt zu den bereits beschriebenen Vorteilen.It is preferably provided that the system is designed to carry out the method according to the invention. This leads to the advantages already described.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung des erfindungsgemäßen Systems in einem Kraftfahrzeug.Moreover, the invention relates to a use of the system according to the invention in a motor vehicle.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.Further preferred embodiments will become apparent from the subclaims and the following description of an embodiment with reference to figures.

Es zeigenShow it

1 beispielhaft eine mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Systems, welches zur Positionsbestimmung ausgebildet ist, in einem Kraftfahrzeug und 1 by way of example a possible embodiment of a system according to the invention, which is designed for position determination, in a motor vehicle and

2 beispielhaft eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Systems, welches ebenfalls zur Positionsbestimmung ausgebildet ist, in einem Kraftfahrzeug. 2 by way of example a further possible embodiment of a system according to the invention, which is likewise designed for position determination, in a motor vehicle.

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 Korrektur von Messdaten eines ersten Sensorsystems ausgebildet, wobei das erste Sensorsystem Odometrienavigationssystem 103 ist. Dabei sind alle vom System umfassten Elemente bzw. Bestandteile bzw. Sensorsysteme als Funktionsblöcke veranschaulicht und deren Zusammenwirken untereinander dargestellt. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the system according to the invention, which is intended for arrangement and use in a motor vehicle (not shown). By way of example, the illustrated system is designed to correct measured data of a first sensor system, the first sensor system being an odometry navigation system 103 is. In this case, all elements or components or sensor systems comprised by the system are illustrated as functional blocks and their interaction with each other is shown.

Das Navigationssystem umfasst Trägheitsnavigationssystem 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.The navigation system includes inertial navigation system 101 , which is designed so that it at least accelerations along a first, second and third axes and at least the rotation rates around the first, around the second and about the third axis can detect. The first axis corresponds, for example according to the longitudinal axis of the motor vehicle, the second axis corresponds to the transverse axis of the motor vehicle and the third axis corresponds to the vertical axis of the motor vehicle. These three axes form a Cartesian coordinate system, the so-called motor vehicle coordinate system.

Trägheitsnavigationssystem 101 bildet beispielsgemäß das sog. Sensorbasissystem, dessen Messdaten mittels der im Folgenden beschriebenen weiteren Sensorsysteme, der sog. Korrektursysteme, korrigiert werden. Die Korrektursysteme sind dabei Odometrienavigationssystem 103 und Satellitennavigationssystems 104.Inertial navigation system 101 forms, for example, the so-called. Sensor base system, the measurement data by means of the further described below sensor systems, the so-called. Correction systems, be corrected. The correction systems are odometry navigation system 103 and satellite navigation system 104 ,

Das erfindungsgemäße System weist weiterhin eine sog. Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 auf, in welcher ein sog. Strapdown-Algorithmus durchgeführt wird, mittels dessen die Messdaten von Trägheitsnavigationssystem 101 u.a. in Positionsdaten umgerechnet werden. Dazu werden die Messdaten von Trägheitsnavigationssystem 101, welche naturgemäß Beschleunigungen beschreiben, zweimal über die Zeit integriert. Mittels einer Einfachintegration über die Zeit werden weiterhin die Ausrichtung und die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt. Außerdem kompensiert Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 eine auf Trägheitsnavigationssystem 101 wirkende Corioliskraft.The system according to the invention also has a so-called strapdown algorithm unit 102 in which a so-called strapdown algorithm is performed, by means of which the measurement data from the inertial navigation system 101 among other things in position data converted. For this, the measurement data from inertial navigation system 101 , which naturally describe accelerations, integrated twice over time. By means of a simple integration over time, the orientation and the speed of the motor vehicle are further determined. It also compensates for strapdown algorithm unit 102 an on inertial navigation system 101 acting Coriolis force.

Die Ausgangsdaten von Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 umfassen folglich die folgenden Navigationsdaten: 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. Zusätzlich weisen die Ausgangsdaten von Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 die Varianzen als Information über die Datenqualität der oben genannten Navigationsdaten auf. Diese Varianzen werden beispielgemäß nicht in Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 berechnet, sondern nur von dieser verwendet und weitergeleitet. Die von Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 berechneten o.g. Navigationsdaten werden über Ausgabemodul 112 ausgegeben und anderen Kraftfahrzeugsystemen zur Verfügung gestellt.The output data from strapdown algorithm unit 102 Thus, for example, the speed, acceleration, and yaw rate of the motor vehicle are appropriate with respect to said three axes of the motor vehicle coordinate system and, for example, each additionally based on a world coordinate system suitable for describing the orientation of the motor vehicle in the world is. By way of example, the said world coordinate system is a GPS coordinate system. Also, the output data includes strapdown algorithm unit 102 the position with respect to the vehicle coordinate system and the orientation with respect to the world coordinate system. In addition, the output data of strapdown algorithm unit 102 the variances as information about the data quality of the above navigation data. For example, these variances are not in strapdown algorithm unit 102 calculated, but only used by this and forwarded. The strapdown algorithm unit 102 Calculated above navigation data are via output module 112 issued and provided to other motor vehicle systems.

Das erfindungsgemäße 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 Drehzahl des ihnen zugeordneten Rads sowie dessen Drehrichtung erfassen. Weiterhin umfasst Odometrienavigationssystem 103 ein Lenkwinkelsensorelement, das den Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs erfasst. The system according to the invention also comprises odometry navigation system 103 in the form of wheel speed sensors for each wheel of the motor vehicle. For example, it is a four-wheeled motor vehicle with four wheel speed sensors, each detecting the speed of their associated wheel and its direction of rotation. Furthermore comprises odometry navigation system 103 a steering angle sensor element that detects the steering angle of the motor vehicle.

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. In addition, the exemplary system shown satellite navigation system 104 which is designed to determine the distance between an associated satellite and the vehicle and the speed between the associated satellite and the motor vehicle.

Das System umfasst außerdem Fusionsfilter 105. Fusionsfilter 105 stellt im Zuge der gemeinsamen Auswertung der Messdaten von Odometrienavigationssystem 103, von Satellitennavigationssystems 104 und von Trägheitsnavigationssystem 101 einen Fusionsdatensatz 106 bereit. Fusionsdatensatz 106 weist die erfassten Messdaten der unterschiedlichen Sensorsysteme auf, wobei Fusionsdatensatz 106 beispielsgemäß zusätzlich Fehlerwerte und den Fehlerwerten zugeordnete Varianzen, welche die Datenqualität beschreiben, umfasst.The system also includes fusion filters 105 , FusionFilter 105 provides in the course of the joint evaluation of the measured data of odometry navigation system 103 , from satellite navigation system 104 and of inertial navigation system 101 a fusion data set 106 ready. Fusion record 106 has the acquired measurement data of the different sensor systems, wherein fusion data set 106 by way of example additionally comprises error values and variances associated with the error values which describe the data quality.

Die Messdaten von Trägheitsnavigationssystem 101 werden während des Betriebs des Kraftfahrzeugs in einem hierfür vorgesehenen elektronischen Datenspeicher 113 von Fusionsfilter 105 für einen vorgegebenen Zeitraum gespeichert. Trägheitsnavigationssystems 101 stellt dabei das sog. Basissystem dar, während Odometrienavigationssystem 103 und Satellitennavigationssystem 104 die sog. Korrektursysteme darstellen, deren Messdaten zur Korrektur der Ausgabedaten des Basissystems herangezogen werden. Somit ist sichergestellt, dass stets Messdaten, die zumindest scheinbar zu einem identischen Zeitpunkt erfasst wurden, dem Vergleich unterworfen werden können.The measurement data of inertial navigation system 101 be during operation of the motor vehicle in a dedicated electronic data storage 113 from fusion filter 105 stored for a given period of time. Inertial navigation system 101 represents thereby the so-called basic system, while Odometrienavigationssystem 103 and satellite navigation system 104 represent the so-called correction systems whose measurement data are used to correct the output data of the base system. This ensures that measurement data that was at least apparently acquired at an identical point in time can always be subjected to comparison.

Von Fusionsfilter 105 bereitgestellter Fusionsdatensatz 106 umfasst beispielsgemäß die mittels der plausibilisierten Messdaten der Korrektursysteme bestimmten quantitativen Fehler des Basissystems.From fusion filter 105 provided fusion data set 106 includes, for example, the quantitative errors of the base system determined by means of the plausibility measurement data of the correction systems.

Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 korrigiert nun mittels Fusionsdatensatz 106 die Messdaten des Basissystems.Strapdown algorithm unit 102 now corrects using fusion data set 106 the measurement data of the base system.

Fusionsdatensatz 106 wird von Fusionsfilter 105 aus den Messdaten von Odometrienavigationssystem 103, Satellitennavigationssystems 104 und Trägheitsnavigationssystem 101 berechnet.Fusion record 106 is by fusion filter 105 from the measured data of odometry navigation system 103 , Satellite navigation system 104 and inertial navigation system 101 calculated.

Fusionsfilter 105 ist beispielsgemäß als Error-State-Space-Kalman Filter ausgebildet ist, also als Kalman-Filter, das insbesondere eine Linearisierung der Messdaten bzw. Navigationsdaten ausführt und in welchem die quantitativen Fehlerwerte der Messdaten bzw. Navigationsdaten berechnet bzw. geschätzt werden und welches sequentiell arbeitet und dabei die in dem jeweiligen Funktionsschritt der Sequenz verfügbaren Messdaten bzw. Navigationsdaten korrigiert. FusionFilter 105 is designed, for example, as an error-state-space Kalman filter, that is as a Kalman filter, which in particular performs a linearization of the measurement data or navigation data and in which the quantitative error values of the measurement data or navigation data are calculated or estimated and which operates sequentially and thereby corrects the measurement data or navigation data available in the respective functional step of the sequence.

Fusionsfilter 105 ist so ausgebildet, dass es stets asynchron die aktuellsten von Trägheitsnavigationssystem 101, Odometrienavigationssystem 103 und Satellitennavigationssystem 104 verfügbaren Messdaten erfasst. Beispielsgemäß werden die Messdaten bzw. Navigationsdaten dabei über Kraftfahrzeugmodelleinheit 107 und Ausrichtungsmodelleinheit 109 geführt.FusionFilter 105 is designed so that it always asynchronously the most recent of inertial navigation system 101 , Odometry navigation system 103 and satellite navigation system 104 recorded measurement data. By way of example, the measured data or navigation data is thereby transmitted via the motor vehicle model unit 107 and alignment model unit 109 guided.

Kraftfahrzeugmodelleinheit 107 ist so ausgebildet, dass sie aus den Messdaten 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.Automotive model unit 107 is designed to take you from the metrics of odometry navigation system 103 at least the velocity along a first axis, the velocity along a second axis, and the rate of rotation about a third axis, and these fusion filters 105 provides.

Das beispielsgemäße System umfasst außerdem Reifenparameterschätzungseinheit 110, welche so ausgebildet ist, dass sie zumindest die Rollradien der Fahrzeugräder, beispielgemäß die dynamischen Rollradien der Fahrzeugräder, 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.The exemplary system also includes tire parameter estimation unit 110 , which is designed such that it calculates at least the rolling radii of the vehicle wheels, for example the dynamic rolling radii of the vehicle wheels, and additionally calculates the skew stiffness and the slip stiffness of all the wheels and this motor vehicle model unit 107 as additional input variables. Tire parameter estimation unit 110 is further configured to use a substantially linear tire model to calculate tire sizes.

Die beispielgemäßen Eingangsgrößen von Reifenparameterschätzungseinheit 110 sind dabei die Raddrehzahlen und den Lenkwinkel beschreibende Messdaten, zumindest teilweise die Ausgangswerte von Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 sowie die von Fusionsfilter 105 bestimmten Varianzen.The example input variables of tire parameter estimation unit 110 are the wheel speeds and the steering angle descriptive measurement data, at least partially the initial values of strapdown algorithm unit 102 as well as those of fusion filters 105 certain variances.

Das beispielsgemäße System umfasst außerdem GPS-Fehlererkennungs-und-Plausibilisierungseinheit 111, welche so ausgebildet ist, dass sie beispielsgemäß als Eingangsdaten die Messdaten von Satellitennavigationssystem 104 sowie zumindest teilweise Ausgabedaten von Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 erhält und in ihren Berechnungen berücksichtigt. GPS-Fehlererkennungs-und-Plausibilisierungseinheit 111 prüft die Messdaten bzw. Navigationsdaten gegen ein an Satellitennavigationssystem 104 angepasstes stochastisches Modell. Sofern die Messdaten bzw. Navigationsdaten im Rahmen einer dem Rauschen Rechnung tragenden Toleranz dem Modell entsprechen, werden sie plausibilisiert.The exemplary system also includes GPS error detection and plausibility checking unit 111 , Which is designed such that it, for example, as input data, the measurement data from satellite navigation system 104 as well as at least partial output data from strapdown algorithm unit 102 receives and takes into account in their calculations. GPS error detection and-plausibilization 111 checks the measured data or navigation data against a satellite navigation system 104 adapted stochastic model. If the measured data or navigation data correspond to the model within the framework of a tolerance which takes account of the noise, they are checked for plausibility.

Dabei ist GPS-Fehlererkennungs-und-Plausibilisierungseinheit 111 zusätzlich mit Fusionsfilter 105 auf Datenebene verbunden und übermittelt die plausibilisierten Messdaten bzw. Navigationsdaten an Fusionsfilter 105.Where is GPS error detection and plausibility unit 111 additionally with fusion filter 105 Connected at data level and transmits the plausibility measured data or navigation data to fusion filters 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.

GPS error detection and-plausibilization 111 is exemplarily designed to carry out a method for selecting a satellite, inter alia, by means of the following method steps:

- Measuring position data of the motor vehicle relative to the satellite based on the sensor signals of satellite navigation system 104 .
Determining to those based on the sensor signals of satellite navigation system 104 certain position data redundant reference position data of the motor vehicle,
Selecting the satellite when a comparison of the position data and the reference position data satisfies a predetermined condition,
In which a difference between the position data and the reference position data is formed in order to compare the position data and the reference position data,
Wherein the predetermined condition is a maximum permissible deviation of the position data from the reference position data,
- wherein the maximum permissible deviation is dependent on a standard deviation, which is calculated based on a sum of a reference variance for the reference position data and a measurement variance for the position data, and
- wherein the maximum permissible deviation corresponds to a multiple of the standard deviation such that a probability that the position data fall within a standard deviation dependent scattering interval, falls below a predetermined threshold.

Das beispielsgemäße System weist außerdem Stillstandserkennungseinheit 108 auf, welche so ausgebildet ist, dass sie einen Stillstand des Kraftfahrzeugs erkennen kann und im Falle eines erkannten Stillstands des Kraftfahrzeugs zumindest Fusionsfilter 105 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 Messdaten der Raddrehzahlsensoren von Odometrienavigationssystem 103 sowie die Messdaten von Trägheitsnavigationssystem 101 nutzt.The exemplary system also includes standstill detection unit 108 which is designed so that it can detect a stoppage of the motor vehicle and in the case of a detected stoppage of the motor vehicle at least fusion filter 105 Providing information from a standstill model. The information from a standstill model describes that the rotation rates around all three axes have the value zero and the velocities along all three axes have the value zero. Standstill detection unit 108 In this case, for example, it is designed such that it uses the measured data of the Wheel speed sensors of odometry navigation system 103 as well as the measurement data of inertial navigation system 101 uses.

Das beispielsgemäße System verwendet eine erste Gruppe von Messdaten bzw. Navigationsdaten, die sich auf ein Kraftfahrzeugkoordinatensystem beziehen und zusätzlich eine zweite Gruppe von Messdaten bzw. Navigationsdaten, 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.The exemplary system uses a first set of metrology data related to an automotive coordinate system and additionally a second set of metrology data related to a world coordinate system, the world coordinate system describing the orientation and dynamic magnitudes of the motor vehicle is used. By means of alignment model unit 109 An orientation angle between the vehicle coordinate system and the world coordinate system is determined.

Der von Ausrichtungsmodelleinheit 109 bestimmte Ausrichtungswinkel zwischen dem Kraftfahrzeugkoordinatensystem und dem Weltkoordinatensystem wird dabei bestimmt auf Basis folgender physikalischer Größen:

– der vektoriellen Geschwindigkeit bezüglich des Weltkoordinatensystems,
– der vektoriellen Geschwindigkeit bezüglich des Kraftfahrzeugkoordinatensystems,
– des Lenkwinkels und
– der jeweiligen quantitativen Fehler der die genannten Größen beschreibenden Ausgabedaten.

The of the alignment model unit 109 certain orientation angle between the motor vehicle coordinate system and the world coordinate system is determined based on the following physical quantities:

The vectorial velocity with respect to the world coordinate system,
The vectorial speed with respect to the motor vehicle coordinate system,
- the steering angle and
- the respective quantitative error of the output data describing said quantities.

Ausrichtungsmodelleinheit 109 greift dabei auf sämtliche der Ausgabedaten von Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 zurück. Alignment model unit 109 accesses all of the output data from strapdown algorithm unit 102 back.

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.Alignment model unit 109 For example, it is designed to calculate, in addition to the orientation angle, information about the data quality of the orientation angle in the form of a variance and fusion filters 105 provides.

Fusionsfilter 105 verwendet den Ausrichtungswinkel und die Varianz des Ausrichtungswinkels bei seinen Berechnungen, deren Ergebnisse es über Fusionsdatensatz 106 an Strapdown-Algorithmus-Einheit 102 weiterleitet.FusionFilter 105 uses the orientation angle and the variance of the orientation angle in its calculations, the results of which are via fusion data set 106 at strapdown algorithm unit 102 forwards.

Fusionsfilter 105 erfasst also die Messdaten bzw. Navigationsdaten von Trägheitsnavigationssystem 101, dem Basissystem, sowie von Odometrienavigationssystem 103 und von Satellitennavigationssystem 104, den Korrektursystemen.FusionFilter 105 thus captures the measurement data or navigation data from the inertial navigation system 101 , the basic system, as well as the odometry navigation system 103 and from satellite navigation system 104 , the correction systems.

Das beispielhaft dargestellte System korrigiert wie beschrieben die Messdaten bzw. Navigationsdaten von Trägheitsnavigationssystem 101 sowie von Odometrienavigationssystem 103 und von Satellitennavigationssystem 104. Insbesondere die Fehlerwerte der Messdaten von Odometrienavigationssystem 103, welche die Rollradien der Fahrzeugräder beschreiben, sind jedoch nur dann beobachtbar und somit nur dann korrigierbar, wenn die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit bekannt ist. Diese wiederum kann, wie beschrieben, mittels der Messdaten von Trägheitsnavigationssystem 101 oder von Satellitennavigationssystem 104 bestimmt werden. Beispielsgemäß wird eine Schwellenbedingung aus einem elektronischen Speicher abgerufen, welche angibt, ob eine ausreichende Anzahl von Messdaten von Trägheitsnavigationssystem 101 oder von Satellitennavigationssystem 104 vorliegt, um die Fehlerwerte der Reifenrollradien, also die ersten Fehlerwerte im Sinne der Erfindung, zu beschreiben. Diese Schwellenbedingung wurde dabei nach dem Beobachtbarkeitskriterium nach Gram bestimmt. Sofern die solcherart bestimmte Schwellenbedingung erreicht oder überschritten wird, sind die ersten Fehlerwerte beobachtbar und werden korrigiert. Sofern die Schwellenbedingung jedoch nicht erreicht wird, werden die ersten Fehlerwerte solange als konstant angenommen, bis die Schwellenbedingung wieder erreicht oder überschritten wird. The system illustrated by way of example corrects the measurement data or navigation data of the inertial navigation system as described 101 as well as odometry navigation system 103 and from satellite navigation system 104 , In particular, the error values of the measured data of odometry navigation system 103 which describe the rolling radii of the vehicle wheels, however, are observable only and thus correctable only when the actual vehicle speed is known. This in turn, as described, using the measurement data from inertial navigation system 101 or from satellite navigation system 104 be determined. By way of example, a threshold condition is retrieved from an electronic memory which indicates whether a sufficient number of inertial navigation system measurement data is being received 101 or from satellite navigation system 104 is present to describe the error values of the tire rolling radii, ie the first error values in the sense of the invention. This threshold condition was determined according to the Gram observability criterion. If the threshold condition thus determined is reached or exceeded, the first error values are observable and corrected. However, if the threshold condition is not reached, the first error values are assumed to be constant until the threshold condition is reached or exceeded again.

2 zeigt beispielhaft eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Systems in einem Kraftfahrzeug (nicht dargestellt). Das dargestellte System ist beispielsgemäß zur Korrektur von Messdaten eines ersten Sensorsystems ausgebildet, wobei das erste Sensorsystem Odometrienavigationssystem 102 ist. 2 shows an example of another possible embodiment of a system according to the invention in a motor vehicle (not shown). By way of example, the illustrated system is designed to correct measured data of a first sensor system, the first sensor system being an odometry navigation system 102 is.

Das System umfasst beispielsgemäß Trägheitsnavigationssystem 201, Satellitennavigationssystem 204 und Odometrienavigationssystem 203 als unterschiedliche Sensorsysteme. Trägheitsnavigationssystem 201, Satellitennavigationssystem 204 und Odometrienavigationssystem 203 geben Messdaten, die direkt bzw. indirekt Navigationsdaten, nämlich eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, eine Ausrichtung, eine Gierrate bzw. eine Gierbeschleunigung beschreiben, an Fusionsfilter 205 aus. Die Ausgabe der Messdaten erfolgt dabei über einen Fahrzeugdatenbus, beispielsgemäß über einen sog. CAN-Bus. Beispielsgemäß gibt Satellitennavigationssystem 204 seine Messdaten in Rohdatenform an aus.The system includes, for example, inertial navigation system 201 , Satellite navigation system 204 and odometry navigation system 203 as different sensor systems. Inertial navigation system 201 , Satellite navigation system 204 and odometry navigation system 203 Measurement data, which directly or indirectly describe navigation data, namely a position, a velocity, an acceleration, an orientation, a yaw rate or a yaw acceleration, is sent to the fusion filter 205 out. The output of the measured data takes place via a vehicle data bus, for example via a so-called CAN bus. For example, there is satellite navigation system 204 its measurement data in raw data form off.

Als zentrales Element bei einer Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs wird Trägheitsnavigationssystem 201, bei dem es sich um eine sog. MEMS-IMU (Micro-Electro-Mechanical-System-Inertial Measurement Unit) handelt in Kombination mit Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 verwendet, da dieses als fehlerfrei angenommen wird, d.h., es wird angenommen, dass die Werte von Trägheitsnavigationssystem 201 stets ihrem stochastischen Modell entsprechen, dass sie lediglich Rauscheinflüsse aufweisen und somit frei von äußeren bzw. zufälligen Fehlern bzw. Störungen sind. Das Rauschen sowie verbleibende, nicht modellierte Fehler von Trägheitsnavigationssystem 201, wie z.B. Nichtlinearität, werden dabei über den Messbereich als mittelwertfrei, stationär und normalverteilt (sog. Gaußsches Weißes Rauschen) angenommen. As a central element in a position determination of the motor vehicle is inertial navigation system 201 , which is a so-called MEMS-IMU (Micro-Electro-Mechanical-System Inertial Measurement Unit) in combination with strapdown algorithm unit 207 since this is assumed to be error-free, ie, it is assumed that the values of inertial navigation system 201 always conform to their stochastic model, that they only have noise influences and are therefore free of external or random errors or disturbances. The noise as well as remaining, non-modeled errors of inertial navigation system 201 , such as nonlinearity thereby over the measuring range as middle value free, stationary and normally distributed (so-called Gaussian white noise) assumed.

Trägheitsnavigationssystem 201 umfasst drei zueinander jeweils orthogonal erfassende Drehratensensoren und drei zueinander jeweils orthogonal erfassende Beschleunigungssensoren. Inertial navigation system 201 comprises three yaw rate sensors orthogonal to each other and three acceleration sensors respectively orthogonal to each other.

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 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. Satellite Navigation System 204 comprises a GPS receiver, which initially makes distance measurements to the receivable GPS satellites via the satellite signal propagation time and, in addition, determines a distance covered by the motor vehicle from the change in the satellite signal transit time and additionally from the change in the number of wavelengths of the satellite signals. Odometrienavigationssystem 203 each includes a wheel speed sensor on each wheel of the motor vehicle and a Lenwinkelsensor. The wheel speed sensors each determine the Raddrehgschwindigkeit their associated wheel and the steering angle sensor determines the chosen steering angle.

Trägheitsnavigationssystem 201 gibt seine Messdaten bzw. Navigationsdaten an Vorverarbeitungseinheit 206 von Trägheitsnavigationssystem 201 aus. Vorverarbeitungseinheit 206 korrigiert nun die Messdaten bzw. die darin beschriebenen Navigationsdaten mittels Korrekturen, die Vorverarbeitungseinheit 206 von Fusionsfilter 205 erhält. Die solcherart korrigierten Messdaten bzw. Navigationsdaten werden weitergeführt an Strapdown-Algorithmus-Einheit 207.Inertial navigation system 201 gives its measurement data or navigation data to preprocessing unit 206 of inertial navigation system 201 out. preprocessing 206 now corrects the measurement data or the navigation data described therein by means of corrections, the preprocessing unit 206 from fusion filter 205 receives. The thus corrected measurement data or navigation data are passed on to strapdown algorithm unit 207 ,

Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 nimmt anhand der korrigierten Messdaten bzw. Navigationsdaten von Vorverarbeitungseinheit 206 nun eine Positionsbestimmung vor. Diese Positionsbestimmung ist dabei eine sog. Koppelnavigation auf Basis von Trägheitsnavigationssystem 201. Dazu werden die von Vorverarbeitungseinheit 206 ausgegebenen korrigierten Messdaten bzw. Navigationsdaten fortlaufend über die Zeit aufintegriert bzw. aufaddiert. Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 kompensiert weiterhin eine auf Trägheitsnavigationssystem 201 wirkende Corioliskraft, welche sich auf die Messdaten bzw. Navigationsdaten von Trägheitsnavigationssystem 201 auswirken kann. Zur Positionsbestimmung führt Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 eine zweifache Integration der von Trägheitsnavigationssystem 201 erfassten Messdaten, welche Beschleunigungen beschreiben, über die Zeit durch. Dies ermöglicht eine Fortschreibung einer zuvor bekannten Position sowie eine Fortschreibung einer zuvor bekannten Ausrichtung des Kraftfahrzeugs. Zur Bestimmung einer Geschwindigkeit bzw. einer Drehrate des Kraftfahrzeugs führt Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 eine einfache Integration der von Trägheitsnavigationssystem 201 erfassten Messdaten über die Zeit durch. Weiterhin korrigiert Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 auch die bestimmte Position mittels entsprechender Korrekturwerte von Fusionsfilter 205. Fusionsfilter 205 führt in diesem Beispiel die Korrektur also nur mittelbar über Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 aus. Die von Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 bestimmten und korrigierten Messdaten bzw. Navigationsdaten, 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.Strapdown algorithm unit 207 takes on the basis of the corrected measurement data or navigation data from preprocessing unit 206 now a position determination. This position determination is a so-called dead reckoning navigation based on inertial navigation system 201 , These are the pre-processing unit 206 output corrected measured data or navigation data continuously integrated over time or added. Strapdown algorithm unit 207 continues to compensate for an inertial navigation system 201 acting Coriolis force, which refers to the measurement data or navigation data from inertial navigation system 201 can affect. For positioning performs strapdown algorithm unit 207 a dual integration of the inertial navigation system 201 measured data describing accelerations over time. This allows an updating of a previously known position as well as an updating of a previously known orientation of the motor vehicle. To determine a speed or rate of rotation of the motor vehicle performs strapdown algorithm unit 207 a simple integration of the inertial navigation system 201 recorded measurement data over time. Further corrects strapdown algorithm unit 207 also the specific position by means of corresponding correction values of fusion filter 205 , FusionFilter 205 In this example, the correction leads only indirectly via strapdown algorithm unit 207 out. The strapdown algorithm unit 207 determined and corrected measurement data or navigation data, ie the position, the speed, the acceleration, the orientation, the rotation rate and the rotational acceleration of the motor vehicle are now output module 212 and to fusion filters 205 guided.

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 Eingangsdaten von Trägheitsnavigationssystem 201 zu Geschwindigkeit, Ausrichtung und Position dar und beinhaltet keine Filterung, so dass sich eine annähernd konstante Latenzzeit und Gruppenlaufzeit ergibt.The strapdown algorithm unit 207 executed so-called strapdown algorithm is computationally only slightly complex and can therefore be realized as a real-time capable basic system. It provides a procedure for integrating the input data of inertial navigation system 201 to speed, alignment and position and contains no filtering, so that results in an approximately constant latency and group delay.

Der Begriff Basissystem beschreibt dabei dasjenige Sensorsystem, dessen Messdaten bzw. Navigationsdaten mittels der Messdaten bzw. Navigationsdaten der anderen Sensorsysteme, der sog. Korrektursysteme, korrigiert werden. Beispielsgemäß handelt es sich, wie bereits ausgeführt, bei den Korrektursystemen um Odometrienavigationssystem 203 und um Satellitennavigationssystem 204.The term "basic system" describes the sensor system whose measurement data or navigation data are corrected by means of the measurement data or navigation data of the other sensor systems, the so-called correction systems. By way of example, as already stated, the correction systems are the odometry navigation system 203 and about satellite navigation system 204 ,

Trägheitsnavigationssystem 201, Vorverarbeitungseinheit 206 von Trägheitsnavigationssystem 201 und Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 bilden beispielsgemäß zusammen das sog. Basissystem, zu welchem zusätzlich anteilig auch Fusionsfilter 205 gezählt wird.Inertial navigation system 201 , Preprocessing unit 206 of inertial navigation system 201 and strapdown algorithm unit 207 For example, together they form the so-called basic system, to which additionally proportionately also fusion filters 205 is counted.

Ausgabemodul 212 gibt die von Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 bestimmten und korrigierten Navigationsinformationen an beliebige weitere Systeme des Kraftfahrzeugs weiter.output module 212 gives the strapdown algorithm unit 207 determined and corrected navigation information to any other systems of the motor vehicle on.

Die von Satellitennavigationssystem 204 erfassten Messdaten werden beispielsgemäß in Form von Sensorsignalen über eine sog. UART-Datenverbindung zunächst an Vorverarbeitungseinheit 208 von Satellitennavigationssystem 204 weitergeführt. Vorverarbeitungseinheit 208 bestimmt nun aus den von Satellitennavigationssystem 204 ausgegebenen Messdaten bzw. Navigationsdaten, welche GPS-Rohdaten darstellen und auch eine Beschreibung der Umlaufbahn des jeweils die GPS-Signale sendenden GPS-Satelliten umfassen, eine Position und eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs im GPS-Koordinatensystem. Außerdem bestimmt Satellitennavigationssystem 204 eine relative Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu den GPS-Satelliten, von denen GPS-Signale empfangen werden. Weiterhin korrigiert Vorverarbeitungseinheit 208 einen in den Messdaten bzw. Navigationsdaten 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. Die Korrektur des Zeitfehlers sowie der atmosphärischen Einwirkungen erfolgen mittels von Fusionsfilter 205 über den CAN-Bus erhalten Korrekturwerten.The of satellite navigation system 204 recorded measurement data are, for example, in the form of sensor signals via a so-called. UART data connection first to pre-processing unit 208 from satellite navigation system 204 continued. preprocessing 208 now determined by the satellite navigation system 204 output measurement data or navigation data, which represent GPS raw data and also include a description of the orbit of each GPS satellite transmitting the GPS signals, a position and a speed of the motor vehicle in the GPS coordinate system. In addition, satellite navigation system determines 204 a relative speed of the motor vehicle to the GPS satellites from which GPS signals are received. Further corrected preprocessing 208 a time error of a receiver clock of satellite navigation system contained in the measurement data or navigation data 204 which is caused by a drift of the receiver clock, and by means of a correction model the changes in the signal propagation time and the signal path caused by atmospheric influences on the GPS signals transmitted by the GPS satellites. The correction of the time error as well as the atmospheric influences are carried out by means of a fusion filter 205 Correction values are received via the CAN bus.

Satellitennavigationssystem 204 ist weiterhin Plausibilisierungsmodul 209 zugeordnet, welches die von Vorverarbeitungseinheit 208 ausgegebenen Messdaten bzw. Navigationsdaten, also die Position und die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, plausibilisiert. Die von Plausibilisierungsmodul 209 plausibilisierten Messdaten bzw. Navigationsdaten werden dann an Fusionsfilter 205 ausgegeben.Satellite Navigation System 204 is still a plausibility module 209 associated with that of preprocessing unit 208 output measured data or navigation data, ie the position and the speed of the motor vehicle, plausibility. The plausibility module 209 Plausibilized measurement data or navigation data are then sent to the fusion filter 205 output.

Das System umfasst weiterhin Vorverarbeitungseinheit 210 von Odometrienavigationssystem 203, welche über den CAN-Bus die von Odometrienavigationssystem 203 erfassten Messdaten erhält. Die erfassten Messdaten sind in diesem Fall die Messdaten der einzelnen Raddrehzahlsensoren sowie die Messdaten des Lenkwinkelsensors. Vorverarbeitungseinheit 210 bestimmt nun aus den von Odometrienavigationssystem 203 ausgegebenen Messdaten bzw. Navigationsdaten gemäß einem sog. Koppelnavigationsverfahren die Position und die Ausrichtung des Kraftfahrzeugs im Kraftfahrzeugkoordinatensystem. Weiterhin werden die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Drehrate und die Drehbeschleunigung des Kraftfahrzeugs bestimmt, ebenfalls im Kraftfahrzeugkoordinatensystem. Außerdem korrigiert Vorverarbeitungseinheit 210 die von Odometrienavigationssystem 203 erhaltenen Messdaten mittels von Fusionsfilter 205 erhaltenen Korrekturwerten. The system further includes preprocessing unit 210 of odometry navigation system 203 which communicate via the CAN bus the odometry navigation system 203 received measured data. The recorded measurement data in this case are the measurement data of the individual wheel speed sensors as well as the measurement data of the steering angle sensor. preprocessing 210 now determined by the Odometry Navigation System 203 output measured data or navigation data according to a so-called. Koppelnavigationsverfahren the position and orientation of the motor vehicle in the motor vehicle coordinate system. Furthermore, the speed, the acceleration, the rate of rotation and the rotational acceleration of the motor vehicle are determined, also in the motor vehicle coordinate system. In addition, pre-processing unit corrects 210 that of odometry navigation system 203 obtained measurement data by means of fusion filter 205 obtained correction values.

Odometrienavigationssystem 203 ist weiterhin Plausibilisierungsmodul 211 zugeordnet, welches die von Vorverarbeitungseinheit 210 ausgegebenen Messdaten bzw. Navigationsdaten, also die Position, die Ausrichtung, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Drehrate und die Drehbeschleunigung des Kraftfahrzeugs, plausibilisiert. Da die Fehlerwerte der Ausgabedaten von Odometrienavigationssystem 203 häufig zufällige, umweltbedingte Störungen sind, die nicht Weißem Rauschen entsprechen, z.B. bei vergleichsweise großem Radschlupf, werden die mittels Trägheitsnavigationssystem 201 und mittels Satellitennavigationssystem 204 bestimmten Messdaten bzw. Navigationsdaten genutzt, um die Messdaten bzw. Navigationsdaten von Odometrienavigationssystem 203 zu plausibilisieren. Zunächst werden auch hier aber die Messdaten bzw. Navigationsdaten gegen ein ihnen zugeordnetes, sensorindividuelles Modell abgeglichen, welches Messunsicherheiten wie Rauscheinflüsse berücksichtigt. Sofern die Messdaten bzw. Navigationsdaten dem Modell innerhalb der gegebenen Grenzwerte bzw. Toleranzbereiche entsprechen, erfolgt hier eine erste Plausibilisierung und die solcherart plausibilisierten Messdaten bzw. Navigationsdaten werden weiterverarbeitet. Die plausibilisierten Messdaten bzw. Navigationsdaten werden dann an Fusionsfilter 205 weitergeführt. Sofern eine Plausibilisierung dieser Messdaten bzw. Navigationsdaten nicht erfolgen kann, werden die entsprechenden Messdaten bzw. Navigationsdaten verworfen und nicht weiter verarbeitet.Odometrienavigationssystem 203 is still a plausibility module 211 associated with that of preprocessing unit 210 output measured data or navigation data, ie the position, the orientation, the speed, the acceleration, the rate of rotation and the rotational acceleration of the motor vehicle, plausibility. Since the error values of the output data from odometry navigation system 203 are often random, environmental disturbances that do not correspond to white noise, for example, at comparatively large wheel slip, the means of inertial navigation system 201 and by satellite navigation system 204 used certain measurement data or navigation data to the measurement data or navigation data from odometry navigation system 203 to make it plausible. First of all, however, the measured data or navigation data are also calibrated against a sensor-specific model assigned to them which takes into account measurement uncertainties such as noise influences. If the measurement data or navigation data correspond to the model within the given limit values or tolerance ranges, a first plausibility check is carried out here and the measurement data or navigation data plausible in this way are further processed. The plausibility measured data or navigation data are then sent to the fusion filter 205 continued. If a plausibility check of these measurement data or navigation data can not take place, the corresponding measurement data or navigation data are discarded and not further processed.

Fusionsfilter 205 ist beispielsgemäß als Error-State-Space-Kalman-Filter ausgebildet. Die Hauptaufgabe von Fusionsfilter 205 ist es beispielsgemäß, die Messdaten bzw. Navigationsdaten des Basissystems, also von Trägheitsnavigationssystem 201, mittels Messdaten bzw. Navigationsdaten von Odometrienavigationssystem 203 und Satellitennavigationssystem 204, welche die Korrektursysteme darstellen, zu korrigieren, bzw. entsprechende Korrekturwerte an Strapdown-Algorithmus-Einheit 207 auszugeben. Da Trägheitsnavigationssystem 201 beispielsgemäß als frei von zufälligen Fehlern und äußeren Störungen angenommen wird, unterliegen die Messdaten bzw. Navigationsdaten von Trägheitsnavigationssystem 201 ausschließlich Weißem Rauschen. FusionFilter 205 is designed, for example, as an error-state-space Kalman filter. The main task of fusion filters 205 For example, it is the measurement data or navigation data of the base system, ie of the inertial navigation system 201 , by means of measurement data or navigation data from odometry navigation system 203 and satellite navigation system 204 Correcting Correction Systems, respectively Correction Values to Strapdown Algorithm Unit 207 issue. Because inertial navigation system 201 For example, assuming that it is free from accidental errors and external disturbances, the measurement data or navigation data is subject to inertial navigation system 201 only white noise.

Da es sich bei Fusionsfilter 205 um einen sog. Error-State-Space-Kalman-Filter handelt, werden ausschließlich die quantitativen Fehlerwerte der Messdaten bzw. Navigationsdaten bestimmt und entsprechende Korrekturen ausgeführt. Dies vereinfacht und beschleunigt die von Fusionsfilter 205 vorgenommene Fusion der Messdaten bzw. Navigationsdaten von Trägheitsnavigationssystem 201, Odometrienavigationssystem 203 und Satellitennavigationssystem 204 zu einem gemeinsamen Fusionsdatensatz. Somit wird eine echtzeitfähige Positionsbestimmung und Korrektur der Positionsbestimmung ermöglicht.As it is with fusion filters 205 is a so-called error-state-space Kalman filter, only the quantitative error values of the measured data or navigation data are determined and appropriate corrections are executed. This simplifies and speeds up those of fusion filters 205 made merger of the measurement data or navigation data of inertial navigation system 201 , Odometry navigation system 203 and satellite navigation system 204 to a common merger data set. Thus, a real-time capable position determination and correction of the position determination is possible.

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.This in 2 illustrated system represents a so-called. Virtual sensor, wherein inertial navigation system 201 , Odometry navigation system 203 and satellite navigation system 204 however, are not components of the virtual sensor. A virtual sensor is a system that is independent of the type of integrated sensor systems - in this case inertial navigation system 201 , Odometry navigation system 203 and satellite navigation system 204 - always the same output data or outputs generated. Based on the output data or outputs, it is not clear which sensor systems are integrated in the system.

Auch das in 2 beispielhaft dargestellte System korrigiert wie beschrieben die Messdaten bzw. Navigationsdaten von Trägheitsnavigationssystem 201 sowie von Odometrienavigationssystem 203 und von Satellitennavigationssystem 204. Insbesondere die Fehlerwerte der Messdaten von Odometrienavigationssystem 203, welche die Rollradien der Fahrzeugräder beschreiben, sind jedoch nur dann beobachtbar und somit nur dann korrigierbar, wenn die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit bekannt ist. Diese wiederum kann, wie beschrieben, mittels der Messdaten von Trägheitsnavigationssystem 201 oder von Satellitennavigationssystem 204 bestimmt werden. Beispielsgemäß wird bei Bedarf eine Schwellenbedingung nach dem Beobachtbarkeitskriterium nach Gram bestimmt, welche angibt, ob eine ausreichende Anzahl von Messdaten von Trägheitsnavigationssystem 201 oder von Satellitennavigationssystem 204 vorliegt, um die Fehlerwerte der Reifenrollradien, also die ersten Fehlerwerte im Sinne der Erfindung, zu beschreiben. Sofern die solcherart bestimmte Schwellenbedingung erreicht oder überschritten wird, sind die ersten Fehlerwerte beobachtbar und werden korrigiert. Sofern die Schwellenbedingung jedoch nicht erreicht wird, werden die ersten Fehlerwerte solange als konstant angenommen, bis die Schwellenbedingung wieder erreicht oder überschritten wird. Also in 2 The system illustrated by way of example corrects, as described, the measurement data or navigation data from the inertial navigation system 201 as well as odometry navigation system 203 and from satellite navigation system 204 , In particular, the error values of the measured data of odometry navigation system 203 which describe the rolling radii of the vehicle wheels, however, are observable only and thus correctable only when the actual vehicle speed is known. This in turn, as described, using the measurement data from inertial navigation system 201 or from satellite navigation system 204 be determined. By way of example, if necessary, a threshold condition is determined according to the gram observability criterion, which indicates whether there is a sufficient number of inertial navigation system measurement data 201 or from satellite navigation system 204 is present to describe the error values of the tire rolling radii, ie the first error values in the sense of the invention. If the threshold condition thus determined is reached or exceeded, the first error values are observable and corrected. However, if the threshold condition is not reached, the first error values are assumed to be constant until the threshold condition is reached or exceeded again.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012216215 A1 [0004]
DE 102010063984 A1 [0005]
DE 102012219478 A1 [0006]

Claims

Method for correcting measured data of a first sensor system ( 103 . 203 ), wherein the first sensor system ( 103 . 203 ) and / or a second sensor system ( 104 . 204 ) and a sensor base system ( 101 . 201 ) are closely coupled, the first sensor system ( 103 . 203 ), the second sensor system ( 104 . 204 ) and the sensor base system ( 101 . 201 ), in each case directly and / or indirectly describe navigation data, the indirectly described navigation data being calculated from the measured data and / or from known physical and / or mathematical relationships, the measured data of the first sensor system ( 103 . 203 ) have first error values and wherein the first error values are present when a sufficient number of measurement data of the second sensor system ( 104 . 204 ) and / or measured data of the sensor base system ( 101 . 201 ) are observable, characterized in that the first error values are corrected if they are observable and the first error values are assumed to be constant if they are not observable.

A method according to claim 1, characterized in that the presence of the sufficient number of measurement data is evaluated on the basis of reaching or exceeding a threshold condition.

A method according to claim 2, characterized in that the threshold condition is determined once according to the observability criterion Gram and stored in a memory and is retrieved for each verification of the presence of the sufficient number of measurement data from the memory.

A method according to claim 2, characterized in that the threshold condition for each check of the presence of the sufficient number of measurement data, if necessary, according to the observability criterion Gram is determined again.

Method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the first error values in accordance with a deviation of the measured data of the first sensor system ( 103 . 203 ) from the measured data of the sensor base system ( 101 . 201 ), wherein error values of the sensor base system ( 101 . 201 ) are corrected by means of the measured data of the second sensor system.

Method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the first error values in accordance with a deviation of the measured data of the first sensor system ( 103 . 203 ) of the measured data of the second sensor system ( 104 . 204 ).

Method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the first sensor system ( 103 . 203 ) an odometry navigation system ( 103 . 203 ) is that the second sensor system ( 104 . 204 ) a global satellite navigation system ( 104 . 204 ) and that the sensor base system ( 101 . 201 ) an inertial navigation system ( 101 . 201 ).

Method according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the first error values are error values of rolling radii of vehicle wheels.

Method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that by means of the measured data and / or the navigation data of the first sensor system ( 103 . 203 ) and / or the second sensor system ( 104 . 204 ) a determination of error values of the measurement data and / or the navigation data of the sensor base system ( 101 . 201 ), whereby the error values of the sensor base system ( 101 . 201 ) are corrected by applying corrections.

A method according to claim 9, characterized in that the corrections are added continuously.

Method according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the measurement data of the first sensor system ( 103 . 203 ) independently of observability of the first error values for determining the error values of the sensor-based system ( 101 . 201 ) are used.

Method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the navigation data of the sensor base system, the first sensor system ( 103 . 203 ) and / or the second sensor system ( 104 . 204 ) to a fusion data set ( 106 ) are merged.

Method according to at least one of Claims 1 to 12, characterized in that the first error values and the error values of the sensor base system ( 101 . 201 ) by means of an error state space filter, in particular by means of an error state space Kalman filter ( 105 . 205 ).

System for correcting measurement data of a first sensor system ( 103 . 203 ), comprising a first sensor system ( 103 . 203 ) and / or a second sensor system ( 104 . 204 ) and / or a sensor base system ( 101 . 201 ) and a fusion filter, wherein the first sensor system ( 103 . 203 ) and / or the second sensor system ( 104 . 204 ) and / or the sensor base system ( 101 . 201 ) are closely coupled, the first sensor system ( 103 . 203 ), the second sensor system ( 104 . 204 ) and the sensor base system ( 101 . 201 ) are each designed to detect different measurement data, the measurement data describing navigation data directly and / or indirectly in each case, the fusion filter being designed to calculate indirectly described navigation data from the measurement data and / or from known physical and / or mathematical relationships, wherein the measurement data of the first sensor system ( 103 . 203 ), and wherein the fusion filter is designed to generate the first error values in the presence of a sufficient number of measurement data of the second sensor system ( 104 . 204 ) and / or measured data of the sensor base system ( 101 . 201 ), characterized in that the fusion filter is adapted to correct the first error values when the fusion filter observes the first error values and that the fusion filter is further adapted to assume the first error values as constant if the fusion filter does not detect the first error values observed.

System according to claim 14, characterized in that the system is designed to carry out a method according to at least one of claims 1 to 13.

Use of the system according to at least one of claims 14 and 15 in a motor vehicle.