DE102016116282A1

DE102016116282A1 - Verfahren und vorrichtung zur leistungsbewertung eines bordgestützten fahrzeugnavigationssystems unter verwendung adaptiver stochastischer filterung

Info

Publication number: DE102016116282A1
Application number: DE102016116282.5A
Authority: DE
Inventors: Xiaofeng Frank Song; Xian Zhang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2017-03-16
Also published as: US20170074661A1; US9952049B2; CN106525040B; CN106525040A

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bewertung der Funktion eines Navigationssystems an Bord eines Fahrzeugs vorgestellt. Das Verfahren bestimmt, an einem elektronischen Steuergerät (ECU) des Fahrzeugs, einen triangulierten Fahrzeugstandort und Fahrzeugbewegungsdaten, wobei der triangulierte Fahrzeugstandort vom Navigationssystem bestimmt wird; berechnet einen geschätzten Fahrzeugstandort unter Verwendung des triangulierten Fahrzeugstandorts und den Fahrzeugbewegungsdaten; berechnet eine Wahrscheinlichkeit, dass der geschätzte Fahrzeugstandort innerhalb einer Fehlerschranke des triangulierten Fahrzeugstandorts liegt; und wenn die Wahrscheinlichkeit angibt, dass der geschätzte Fahrzeugstandort nicht innerhalb der Fehlerschranke liegt, die ein Programm an Bord des Fahrzeugs ausführt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen des Gegenstands beziehen sich im Allgemeinen auf die Leistungsbewertung eines Navigationssystems. Insbesondere betreffen Ausführungsformen des Gegenstandes das Auswerten der Präzision der Ausgabe des Fahrzeugnavigationssystems unter Verwendung adaptiver stochastischer Filterungstechniken.
HINTERGRUND
Fahrzeugnavigationssysteme, einschließlich Satellitennavigationssysteme (Global Positioning Systems, GPS), werden für gewöhnlich von Fahrzeugführern zum Bestimmen von aktuellen örtlichen Informationen, Kartendaten und ausführlichen Richtungsanweisungen genutzt, um von einem aktuellen Standort zu einem Zielort zu gelangen. Ein normales Navigationssystem arbeitet jedoch nur mit einer Präzision von 2–3 Metern (ungefähr 6,6–9,8 Fuß). Die tatsächliche vom Nutzer erzielte Präzision hängt von multiplen Faktoren ab, unter anderem umfassend, jedoch nicht beschränkt auf, atmosphärische Effekte, die Bedecktheit des Himmels und die Empfängerqualität. Reale Daten von der US-amerikanischen Flugbehörde Federal Aviation Administration (FAA) zeigen, dass ihre qualitativ hochwertigen GPS-SPS-Geräte eine höhere Präzision als 3,5 horizontale Meter aufweisen. Spezifische Anwendungen, wie autonomer Fahrzeugbetrieb, können eine höhere Präzision für ein Navigationssystem erfordern, wofür ein Fehler von 2 Metern (oder mehr) ungeeignet ist. Weiterhin kann die Abhängigkeit von einem potenziell fehlerhaften Navigationssystem unvorhergesehene Konsequenzen haben (z. B. wenn ein Nutzer fehlerhaften Richtungsanweisungen des Navigationssystems folgt).
Demzufolge ist es wünschenswert, einen Mechanismus zu verwenden, der ermitteln kann, ob ein Navigationssystem präzise Ausgaben liefert. Weiterhin werden weitere wünschenswerte Funktionen und Merkmale aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und dem vorangegangenen technischen Gebiet und Hintergrund offensichtlich.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Manche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschreiben ein Verfahren zur Bewertung der Leistung eines bordgestützten Fahrzeugnavigationssystems. Das Verfahren bestimmt, an einem elektronischen Steuergerät (ECU) des Fahrzeugs, einen triangulierten Fahrzeugstandort und Fahrzeugbewegungsdaten, wobei der triangulierte Fahrzeugstandort vom Navigationssystem bestimmt wird; berechnet einen geschätzten Fahrzeugstandort unter Verwendung des triangulierten Fahrzeugstandorts und den Fahrzeugbewegungsdaten; berechnet eine Wahrscheinlichkeit, dass der geschätzte Fahrzeugstandort innerhalb einer Fehlerschranke des triangulierten Fahrzeugstandorts liegt; und wenn die Wahrscheinlichkeit angibt, dass der geschätzte Fahrzeugstandort nicht innerhalb der Fehlerschranke liegt, die ein Programm an Bord des Fahrzeugs ausführt. Manche Ausführungsformen stellen ein System zur Bewertung der Leistung eines bordgestützten Fahrzeugnavigationssystems bereit. Das System umfasst: das Navigationssystem, das zum Bereitstellen einer erfassten Fahrzeugposition und Genauigkeitsangaben im Zusammenhang mit dem Betrieb des Navigationssystems konfiguriert ist; mindestens einen Fahrzeugbewegungssensor, der zum Bereitstellen von Fahrzeugbewegungsdaten konfiguriert ist; und ein Analysemodul, konfiguriert zum: Bestimmen eines Bereichs, in dem die erfasste Fahrzeugposition unter Verwendung der Präzisionsangaben geortet wird; Berechnen einer geschätzten Fahrzeugposition und einem zugehörigen Fehlerwert (z. B. einem geschätzten Verteilungswert), basierend auf der erfassten Fahrzeugposition und den Fahrzeugbewegungsdaten; Berechnen einer Wahrscheinlichkeit, wobei die geschätzte Fahrzeugposition innerhalb des Bereichs liegt; und wenn die Wahrscheinlichkeit kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, einen Fehler-Flag an Bord des Fahrzeugs einstellt.
Manche Ausführungsformen sind mit einem nichtflüchtigen, computerlesbaren Medium ausgestattet, das Steuerbefehle zur Ausführung eines Verfahrens durch einen Prozessor beinhaltet. Das Verfahren berechnet, an einer elektronischen Einheit (ECU) an Bord eines Fahrzeugs, eine Wahrscheinlichkeit, dass eine geschätzte Position des Fahrzeugs innerhalb einer zulässigen Fehlerspanne für eine triangulierte Fahrzeugposition liegt, worin die triangulierte Fahrzeugposition durch ein Fahrzeugnavigationssystem bereitgestellt ist und worin die zulässige Fehlerspanne im Zusammenhang mit dem Fahrzeugnavigationssystem steht; und wenn die Wahrscheinlichkeit kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, ein Programm an Bord des Fahrzeugs abschließt.
Diese Zusammenfassung ist bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, die nachfolgend in der detaillierten Beschreibung beschrieben werden. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu gedacht, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch beabsichtigt sie, als Hilfsmittel verwendet zu werden, um den Umfang des beanspruchten Gegenstands zu bestimmen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein vollständigeres Verständnis des Gegenstands kann durch Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung und die Ansprüche abgeleitet werden, wenn in Verbindung mit den folgenden Figuren betrachtet, in denen gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Elemente in den Figuren verweisen.
1 ist ein Diagramm der Beziehungen zwischen Fahrzeugpositionen gemäß unterschiedlicher Quellen, entlang eines gefahrenen Weges, gemäß den offenbarten Ausführungsformen;
2 ist ein funktionales Blockschema eines Leistungsbewertungssystems für ein Navigationssystem, gemäß den offenbarten Ausführungsformen;
3 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Überlappens der begrenzten Bereiche, in denen tatsächlich ein Fahrzeug geortet wird, basierend auf erfassten und berechneten Fahrzeugpositionen, gemäß den offenbarten Ausführungsformen;
4 ist ein Ablaufschema zur Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Bewertung der Leistung eines bordgestützten Fahrzeugnavigationssystems; und
5 ist ein Diagramm zur Darstellung der Verarbeitung von Eingangsparametern an das Leistungsbewertungssystem, gemäß den offenbarten Ausführungsformen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die nachfolgende ausführliche Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht auf die Anwendung und Verwendungen der hierin beschriebenen Ausführungsformen zu beschränken. Wie hierin verwendet, bedeutet das Wort „exemplarisch“ „dient als ein Beispiel, eine Instanz oder Veranschaulichung“. Jede hierin als exemplarisch beschriebene Implementierung ist gegenüber anderen Implementierungen nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft auszulegen. Weiterhin besteht keine Absicht, an eine in vorstehendem technischen Gebiet, Hintergrund, Kurzdarstellung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung ausdrücklich oder implizit vorgestellte Theorie gebunden zu sein.
Der hierin vorgestellte Gegenstand bezieht sich auf Geräte und Verfahren zum Bewerten der Leistung eines bordgestützten Fahrzeugnavigationssystems ohne Zuhilfenahme einer bekannten „Bodenrealität“. Wie nachfolgend im Sinn der vorliegenden Offenbarung beschrieben, wird die Leistung des Navigationssystems unter Verwendung adaptiver stochastischer Filterung bewertet an: (i) einem gemessenen Standort eines Fahrzeugs, (ii) Trägheitsmessungen des Fahrzeugs, und (iii) Genauigkeitsangaben eines bordgestützten Fahrzeugnavigationssystems. Sekundäre Verarbeitungsmethoden werden dann auf den Ausgang des adaptiven stochastischen Filters zur Erschaffung einer Wahrscheinlichkeit angewendet, dass eine geschätzte Fahrzeugposition innerhalb eines begrenzten Bereichs liegt, der durch einen maximal zulässigen Fehler im Zusammenhang mit einer gemessenen Fahrzeugposition beschränkt ist.
Mit Bezug auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kommen bestimmte Terminologien zur Anwendung. Die „Bodenrealität“ ist als der tatsächliche physische Standort eines Fahrzeugs zu einer gegebenen Zeit definiert. Ein „gemessener“ Fahrzeugstandort ist ein von einem bordgestützten Fahrzeugnavigationssystem (z. B. GPS) erfasster triangulierter Standort. Ein „geschätzter“ Fahrzeugstandort ist eine mit theoretischen Formeln und errechneten Eingangsparametern erfasste Position des Fahrzeugs. Eine Fehlerspanne wird im Allgemeinen durch die Präzisionsangaben eines bestimmten Navigationssystems angegeben und gibt eine erwartete maximale Fehlermenge im Zusammenhang mit dem Betrieb des jeweiligen Navigationssystems an. Eine Fehlerschranke stellt den geographischen Bereich dar, der durch die Fehlerspanne angegeben ist, in dem das Fahrzeug geortet werden kann, wenn das Navigationssystem einen bestimmten Messwert aufweist.
Wendet man sich nun den Figuren zu, ist 1 ein Diagramm der Beziehungen zwischen geschätzten, gemessenen und tatsächlichen Fahrzeugpositionen entlang eines gefahrenen Weges 112, gemäß den offenbarten Ausführungsformen. 1 zeigt ein Fahrzeug 102, das ein Navigationssystem (nicht dargestellt) umfasst und entlang eines Weges 112 fährt. Das Fahrzeug 102 kann ein beliebiges aus einer Reihe von verschiedenen Arten von Typen von Kraftfahrzeugen (Limousinen, Lastwagen, LKW, Motorräder, Geländewagen, Transporter usw.), Luftfahrtfahrzeugen (wie Flugzeuge, Hubschrauber usw.), Wasserfahrzeugen (Boote, Schiffe, Jet-Ski usw.), Zügen, Geländefahrzeugen (Motorschlitten, Quads usw.), Militärfahrzeugen (Humvees, Panzer, Lastwagen usw.), Rettungsfahrzeugen (Feuerwehr, Leiterwagen, Polizeiwagen, Rettungsdienst-LKW und Krankenwagen usw), Raumschiffen, Hovercrafts und dergleichen sein. Das Fahrzeug 102 kann einen oder mehrere elektronische Steuermodule (ECUs) zur Steuerung von Vorgängen des Fahrzeugs 102; eine inertiale Messeinheit (IMU) zum Bereitstellen von Fahrzeugbewegungsdaten (z. B. Fahrgeschwindigkeit, Gierrate); und ein Navigationssystem umfassen. Das Navigationssystem kann als ein Satellitennavigationssystem (GPS), oder jedes andere System implementiert sein, das in der Lage ist, eine triangulierte Fahrzeugposition zu einem gegebenen Zeitpunkt und innerhalb einer bekannten Fehlerspanne zu erfassen. Das Navigationssystem kann zum Bereitstellen von Fahrzeugpositionsdaten einer aktuellen Zeit, Kartendaten im Zusammenhang mit einer aktuellen Fahrzeugposition und/ oder Richtungsanweisungen einer aktuellen Fahrzeugposition an einem ausgewählten Standort verwendet werden.
Während dem Befahren der Strecke 112 zu bestimmten Zeiten der Auswertung, wird das Fahrzeug 102 an einer „tatsächlichen“ Position ermittelt. Die tatsächliche Position ist der physikalische Standort des Fahrzeugs 102 zu einem gegebenen Zeitpunkt und kann als „Bodenrealität“ beschrieben werden. Die tatsächliche Position des Fahrzeugs 102 ist normalerweise unbekannt und muss mittels eines Navigationssystems und/ oder mathematischer Schätzung erfasst werden. Eine Fahrzeugposition, die von dem Navigationssystem erfasst ist, ist eine „erfasste“, „triangulierte“ oder „gemessene“ Position, die von der tatsächlichen Position durch Fehler im Betrieb und Präzision des Navigationssystems versetzt sein kann. Eine Fahrzeugposition, die mathematisch berechnet ist, ist eine theoretische, mathematische oder geschätzte Position, die ebenfalls von der tatsächlichen Position durch Fehler der Berechnung der verwendeten Parameter (z. B. Fehler der Tachomesswerte, Fehler der Gierrate, usw.), Fehler in der angewandten Formel oder einer erwarteten Fehlermenge beim Vergleichen der theoretischen Werte mit Istwerten, versetzt sein kann. Beispielsweise wird Zeitpunkt (t) 104 als zerlegter Kreis an der linken Seite des Weges 112 gezeigt. Dieser Zeitpunkt (t) 104 umfasst die tatsächliche Position 106 des Fahrzeugs 102 für die Zeit t; die triangulierte Position 110, die durch das Navigationssystem für die Zeit t bereitgestellt wird; und eine geschätzte Position 108, die eine theoretische Position des Fahrzeugs 102 basierend auf Berechnungen ist, die unter Verwendung von gemessenen und theoretischen Eingabewerten ausgeführt werden. Zusätzliche Anordnungen der tatsächlichen, gemessenen und geschätzten Fahrzeugpositionen sind entlang des Fahrwegs 112 dargestellt.
2 ist ein funktionales Blockschema eines Leistungsbewertungssystems 202 für ein Navigationssystem eines Fahrzeugs 200, gemäß den offenbarten Ausführungsformen. Es sollte erwähnt werden, dass das Leistungsbewertungssystem 202 mit dem Fahrzeug 102, dargestellt in 1, implementiert sein kann. In dieser Hinsicht stellt das Leistungsbewertungssystem 202 bestimmte Elemente und Komponenten des Fahrzeugs 102 detaillierter dar. Das Leistungsbewertungssystem 202 umfasst im Allgemeinen ohne Einschränkung: mindestens einen Prozessor 204; Systemspeicher 206; ein Navigationssystem 208; Fahrzeugbewegungssensoren 210; ein Analysemodul 212; und ein Ausgangsmodul 214. Diese Elemente und Merkmale des Leistungsbewertungssystems 202 können wirksam miteinander verbunden, miteinander gekoppelt oder auf andere Weise konfiguriert sein, um miteinander, wie erforderlich, zur Unterstützung der gewünschten Funktionalität zusammenzuwirken – insbesondere zur Überwachung der Präzision eines Navigationssystems für ein Fahrzeug 200, wie hierin beschrieben. Zur besseren Verständlichkeit und Klarheit werden die verschiedenen physikalischen, elektrischen und logischen Verbindungen und Zwischenverbindungen für diese Elemente und Merkmale nicht in 2 dargestellt. Außerdem sollte beachtet werden, dass Ausführungsformen des Leistungsbewertungssystems 202 andere Elemente, Module und Funktionen, die zusammenwirken, um die gewünschte Funktionalität zu unterstützen, umfassen werden. Zur Vereinfachung bildet 2 nur bestimmte Elemente ab, die sich auf die im Folgenden näher beschriebenen Leistungsbewertungstechniken beziehen.
Zumindest ein Prozessor 204 kann mit einem oder mehreren Universalprozessoren, einem inhaltsadressierbaren Speicher, einem digitalen Signalprozessor, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, einem feldprogrammierbaren Gate-Array, jeder geeigneten programmierbaren Logikvorrichtung, diskretem Gatter oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten oder jeglicher Kombination, die entwickelt ist, um die hier beschriebenen Funktionen auszuführen, implementiert sein oder durchgeführt werden. Insbesondere kann zumindest ein Prozessor 204 als ein oder mehrere Mikroprozessoren, Controller, Mikrocontroller oder Zustandsmaschinen realisiert werden. Darüber hinaus kann zumindest ein Prozessor 204 als eine Kombination von Berechnungseinrichtungen, beispielsweise einer Kombination von Digitalsignalprozessoren und Mikroprozessoren, mehreren Mikroprozessoren, ein oder mehreren Mikroprozessoren in Verbindung mit einem digitalen Signalprozessorkern oder eine beliebige der anderen Konfiguration implementiert sein.
Der Systemspeicher 206 kann unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von Vorrichtungen, Komponenten oder Modulen, der Ausführungsform entsprechend, realisiert werden. In der Praxis könnte der Systemspeicher 206 als RAM-Speicher, Flash-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher, Register, eine Festplatte, eine Wechselplatte oder jede andere Form von Speichermedium, die in der Technik bekannt ist, realisiert werden. In bestimmten Ausführungsformen umfasst der Systemspeicher 206 eine Festplatte, die auch verwendet werden kann, um Funktionen zumindest eines Prozessors 204 zu unterstützen. Der Systemspeicher 206 kann mit zumindest einem Prozessor 204 gekoppelt sein, sodass zumindest ein Prozessor 204 Informationen vom Systemspeicher 206 lesen und Informationen auf ihn schreiben kann. In der Alternative kann der Systemspeicher 206 mit zumindest einem Prozessor 204 integriert sein. Als Beispiel können sich zumindest ein Prozessor 204 und der Systemspeicher 206 in einer geeignet ausgeführten anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) befinden.
Das Navigationssystem 208 wird an Bord des Hostfahrzeugs 200 eingesetzt. In der Praxis kann das Navigationssystem 208 in ein bordgestütztes Fahrzeug-Entertainment-System, ein bordgestütztes Anzeigesystem, eine bordgestützte Instrumentengruppe oder dergleichen implementiert sein. In einer praktischen Ausführungsform ist das Navigationssystem 208 ausgeführt als, umfasst ein oder wirkt zusammen mit einem bordgestützten Satellitennavigationssystem (Global Positioning System, GPS), das die geografische Position des Fahrzeugs in Echtzeit, oder im Wesentlichen in Echtzeit, empfängt. Das Navigationssystem 208 ist zum Empfang von Kartendaten aus einer geeigneten Quelle konfiguriert, die aktuelle Daten zur Anzeige der aktuellen Kartografie, der Topologie, des Standorts, des Straßennetzes und anderer für das Navigationssystem 208 brauchbarer Daten bereitstellt.
Das Navigationssystem 208 ist zur Bereitstellung von Navigationsdaten für einen Fahrer des Fahrzeugs 200 konfiguriert. Navigationsdaten können Standortdaten für das Fahrzeug 200, ausführliche Richtungsanweisungen und visuelle Karteninformationen für den Fahrzeugführer umfassen. Wenn das Fahrzeug 200 gefahren wird, funktioniert das Navigationssystem 208 zur periodischen Erfassung und/ oder Messung eines aktuellen Standorts für das Fahrzeug 200. Das Navigationssystem 208 kann diese Standortdaten einem Fahrzeugführer 200 über ein Anzeigeelement oder ein anderes Endgerät anzeigen. Ein aktueller Standort für das Fahrzeug 200 kann eine triangulierte Position, eine Breiten-/Längenposition, oder jede andere Notation sein, die die geografische Position des Fahrzeugs 200 anzeigt.
Durch Mängel im Betrieb des Navigationssystems 208 (z. B. Fehlern oder Einschränkungen der Satellitenkommunikation, Hardware oder Software des Navigationssystems 208) wird jedes Navigationssystem 208 innerhalb einer Fehlerspanne betrieben. Mit anderen Worten, können die Ausgangsdaten aus dem Navigationssystem 208 innerhalb einer erwarteten Fehlermenge präzise sein. Diese erwartete Fehlermenge wird in den Präzisionsangaben des Navigationssystems 208 selbst definiert und steht im Allgemeinen im Zusammenhang mit einem bestimmten Modell eines Navigationssystems 208 oder einer Firmwareversion, die durch das Navigationssystem 208 verwendet wird.
Die Fahrzeugbewegungssensoren 210 befinden sich an Bord des Fahrzeugs 200 und sind zum Bereitstellen von Fahrzeugbewegungsdaten an das Funktionsbewertungssystem 202 konfiguriert. Bei den Ausführungsbeispielen erfassen und stellen die Fahrzeugbewegungssensoren 210 die Fahrzeuggeschwindigkeit in einer x-Richtung, einer y-Richtung und eine Gierrate des Fahrzeugs bereit. Bei einigen Ausführungsformen können die Fahrzeugbewegungssensoren 210 auch andere Parameter erfassen und bereitstellen, die Bewegung des Fahrzeugs 200 betreffen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf: Beschleunigung, Abstand, Rollen, Schieber, Widerstand, Traktion, Bremskraft oder Ähnliches. In bestimmten Ausführungsformen können die Fahrzeugbewegungssensoren 210 als inertiale Messeinheit (IMU) des Fahrzeugs 200 implementiert sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Fahrzeugbewegungssensoren 210 eine Kombination aus einer IMU und andere auf Fahrzeug basierte Sensoren umfassen. Die Fahrzeugbewegungssensoren 210 sind kommunikativ mit einer oder mehreren elektronischen Steuereinheiten (ECUs) über einen seriellen Kommunikationsbus gekoppelt, die einen CAN-Bus an Bord des Fahrzeugs 200 umfassen. Unter Verwendung dieser Kommunikationshardware sind die Fahrzeugbewegungssensoren 210 ferner zum Bereitstellen von Fahrzeugbewegungsdaten an ein oder mehrere elektronische Steuermodule (ECUs) des Fahrzeugs 200 konfiguriert.
Das Analysemodul 212 ist zum Verwenden von Eingangsdaten-Parametern zur Berechnung der Werte, die ein Präzisionslevel für das Navigationssystem 208 angeben, konfiguriert. Das Analysemodul 212 ist zum Empfangen von Eingangsdaten-Parametern konfiguriert, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf: Navigationsdaten, Bewegungsdaten für das Fahrzeug 200 und Präzisionsangaben für das Navigationssystem 208 an Bord des Fahrzeugs 200. Das Analysemodul 212 ist zum Ausüben geeigneter Berechnungen mit adaptiver stochastischer Filterung und sekundären Bearbeitungsvorgängen konfiguriert, um ein Set der Ausgangsgrößen zu erstellen. Die Ausgangsgrößen können ohne Einschränkung eine geschätzte Position des Fahrzeugs 200, einen Fehlerwert (z. B. einen geschätzten Verteilungswert) im Zusammenhang mit dem geschätzten Standort und eine berechnete Wahrscheinlichkeit, dass die geschätzte Position des Fahrzeugs 200 sich innerhalb eines vorbestimmten Abstands einer aktuell ermittelten (über das Navigationssystem 208) Position des Fahrzeugs 200 befindet, umfassen. Es sollte beachtet werden, dass das Analysemodul 212 zusätzliche oder weniger Eingangsgrößen erhalten oder verwenden und zusätzliche oder weniger Ausgangsgrößen zur Verwendung durch das Funktionsbewertungssystem 202 erzeugen kann.
Das Ausgangsmodul 214 ist zum Erzeugen und Bereitstellen entsprechender Steuerbefehle, Befehle oder Signale konfiguriert, die die Beendigung eines Aufgabenprogramms an Bord des Fahrzeugs 200 einleiten, wenn sich die Leistung des Navigationssystems 208 nicht innerhalb der annehmbaren Fehlerspanne befindet. In bestimmten Ausführungsformen kann das fertige Programm die Einstellung eines Fehler-Flags in einem Computersystem des Fahrzeugs 200 umfassen. Ein Fehler-Flag wird verwendet, um Ungenauigkeit an dem Teil des Navigationssystems 208 anzuzeigen, das eventuell zusätzliche Wirkung verhindern kann, die von genauen Messwerten des Navigationssystems 208 abhängen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Ausgangsmodul 214 alle oder einige der durchgeführten Aktionen während des Fahrzeugbetriebs 200 anhalten, um eine mögliche Deaktivierung des Betriebs einer autonomen Fahranwendung an Bord des Fahrzeugs 200 zu umfassen.
In der Praxis können das Analysemodul 212 und/ oder das Ausgangsmodul 214 mit zumindest einem Prozessor 204 implementiert sein (oder mit diesem zusammenwirken), um zumindest einige der hierin im Detail beschriebenen Funktionen und Vorgänge durchzuführen. In dieser Hinsicht können das Analysemodul 212, das Ausgangsmodul 214 als auf geeignete Weise konzipierte Verarbeitungslogik, Anwendungsprogrammcodes oder dergleichen ausgeführt werden.
3 ist ein Diagramm zum Überlappen der begrenzten Bereiche, in denen tatsächlich ein Fahrzeug geortet wird, basierend auf erfassten und berechneten Fahrzeugpositionen, gemäß den offenbarten Ausführungsformen. Wie dargestellt, liegt ein gemessener Standort (z_m) 308 für ein Fahrzeug innerhalb einer Fehlerspanne 316. Der gemessene Standort (z_m) 308 gibt eine aktuelle, triangulierte Position für das Fahrzeug an, die durch ein bordgestütztes Fahrzeugnavigationssystem erhalten wird. Dieser gemessene Standort (z_m) 308 ist innerhalb einer Fehlerspanne 316 präzise, die durch ein Set von Präzisionsangaben für das Navigationssystem angegeben werden. Präzisionsangaben werden im Allgemeinen vom Hersteller des Navigationssystems bereitgestellt. Die Fehlerspanne 316 ist für jedes Navigationssystem spezifisch und basiert auf Einschränkungen des Navigationssystems (z. B. Hardwaremängel, Verbindungsfehler, usw.). Die Fehlerspanne 316 befindet sich als Kreis mit einem Radius (2σ) 312 und mit dem gemessenen Standort (z_m) 308 in der Mitte. Der Radius (2σ) 312 ist durch die Präzisionsangaben für das Navigationssystem angegeben. Die Fehlerspanne 316 stellt einen potentiellen tatsächlichen Standort des Fahrzeugs (d. h. wo das Fahrzeug tatsächlich geortet wird) dar, wenn ein bordgestütztes Fahrzeugnavigationssystem den gemessenen Standort 308 (z_m) erfasst. Mit anderen Worten, umgibt Fehlerspanne 316 einen Bereich, in dem das Fahrzeug geortet werden kann, wenn der Navigationssystemmesswert z_m ist.
Ferner wird eine geschätzte Position (Z ^) 310 für das gleiche Fahrzeug dargestellt. Die geschätzte Position (Z ^) 310 ist ein berechneter Wert, der unter Verwendung theoretischer Formeln und Eingabewerte für Trägheitsmessungen im Zusammenhang mit dem Betrieb des Fahrzeugs erhalten wird. Die geschätzte Position (Z ^) 310 stellt sich als Mittelstellung eines großen Kreises 318 mit Radius ( 3σ ^ ) 314 dar. Hier erzeugt der adaptive stochastische Filter unsere Schätzung des Fahrzeugstandorts in Form einer Gauß'schen Verteilungsfunktion, die vollständig durch zwei Parameter beschrieben werden kann: Mittelwert (oder Erwartung) der Position (Z ^) und Standardabweichung (σ ^). Vergleichbar kann dieser durch den großen Kreis 318 (mit dem Mittelwert Z ^ im Zentrum des Kreises und der dreifachen Standardabweichung 3σ ^ , die den Radius darstellt) dargestellt werden und je größer der Kreis ist, desto breiter ist die Verteilung und desto unsicherer ist unsere Schätzung. Der Wert 3 wird anstatt von benutzt, weil innerhalb 3σ ^ das Konfidenzniveau 99,7 % ist, sodass der Standort des Fahrzeugs im großen Kreis 318 geschätzt werden kann. Kurz gesagt stellt der große Kreis 318 mit Radius ( 3σ ^ ) 314 innen eine Grenze dar, in der nach der Schätzung das Fahrzeug mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,7 % geortet wird.
Ein Überlappungsbereich 320 liegt dort, wo der Bereich, der durch die Fehlerspanne 316 dargestellt ist, den Bereich schneidet, der den großen Kreis 318 umgibt. Dieser Überlappungsbereich 320 zeigt, wo die potenziellen tatsächlichen Standorte (z_m) 308 des Fahrzeugs die potenziellen tatsächlichen Standorte, basierend auf der geschätzten Position (Z ^) 310 des Fahrzeugs, schneiden. Dieser Überlappungsbereich 320 der Fehlerspanne 316 und des großen Kreises 318 stellt eine genauere Vorhersage für den tatsächlichen Standort des Fahrzeugs bereit.
Hier stellen die x- und y-Achsen eine geortete (kartesische) Koordinate mit der Einheit m (Meter) dar. Eine abgeschätzte Gauß'sche Verteilungsfunktion wird über den Bereich berechnet (oder angenähert), der vom 2σ Kreis 314 bestimmt wird. Hierzu werden die geschätzten und gemessenen Positionen (zusammen mit dem Kreis, der die geschätzte Verteilung darstellt) in der geographischen globalen Koordinate positioniert. Da jedoch das Anliegen eine relative und keine absolute Position ist und sich die Verteilungsfunktion homogen in jede Richtung (und zum Zwecke der Einfachheit) befindet, kann die Mitte des großen Kreises 318 (Z ^) als Nullpunkt der Koordinate verwendet werden. Somit kann der gemessene Standort (z_m) 308 auf der x-Achse platziert und der tatsächliche Standort des Fahrzeugs in diesem georteten Koordinatensystem studiert werden.
Die Bewertung der Leistung des Navigationssystems bestimmt eine Wahrscheinlichkeit, dass der tatsächliche Standort des Fahrzeugs im Überlappungsbereich 320 liegt. Wenn ein berechneter Wahrscheinlichkeitswert eine annehmbare Wahrscheinlichkeit angibt, dass das Fahrzeug tatsächlich im Überlappungsbereich 320 geortet wird, ist das Navigationssystem zum Betreiben innerhalb einer annehmbaren Fehlerspanne eingestellt. Jedoch, wenn ein berechneter Wahrscheinlichkeitswert eine niedrige Wahrscheinlichkeit angibt, dass das Fahrzeug tatsächlich im Überlappungsbereich 320 geortet wird, dann ist das Navigationssystem nicht zum Betreiben innerhalb der annehmbaren Fehlerspanne bestimmt.
4 ist ein Ablaufschema, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Bewertung der Leistung des Navigationssystems an Bord eines Fahrzeugs darstellt. Die verschiedenen Programme, die in Verbindung mit dem Verfahren 400 ausgeführten werden, können durch Software, Hardware, Firmware oder eine beliebige Kombination aus diesen ausgeführt werden. Zu Veranschaulichungszwecken kann sich die folgende Beschreibung des Verfahrens 400 auf Elemente beziehen, die in Verbindung mit den 1–3 oben erwähnt wurden. In der Praxis können Abschnitte des Verfahrens 400 durch verschiedene Elemente des beschriebenen Systems ausgeführt werden. Es versteht sich, dass das Verfahren 400 eine beliebige Anzahl an zusätzlichen oder alternativen Programmen umfassen kann, wobei die in 4 aufgeführten Programme nicht in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden müssen und das Verfahren 400 in ein größeres Verfahren oder einen größeren Prozess mit zusätzlicher Funktionalität integriert werden kann, die hierin nicht im Detail beschrieben sind. Darüber hinaus könnten ein oder mehrere der in 4 gezeigten Programme aus einer Ausführungsform eines des Verfahrens 400, solange die beabsichtigte Gesamtfunktionalität erhalten bleibt, weggelassen werden.
Zur Vereinfachung und Klarheit der Beschreibung wird angenommen, dass das Verfahren 400 durch das Bestimmen einer triangulierten Fahrzeugposition und Fahrzeugbewegungsdaten (Schritt 402) beginnt. Die triangulierte Fahrzeugposition wird durch ein bordgestütztes Fahrzeugnavigationssystem bestimmt und kann als gemessene Fahrzeugposition oder GPS-Fahrzeugposition beschrieben werden. Die Fahrzeugbewegungsdaten ergeben sich aus bordgestützten Fahrzeugsensoren und/oder einer inertialen Messeinheit (IMU) des Fahrzeugs. In bestimmten Ausführungsformen können die Fahrzeugbewegungsdaten Fahrzeuggeschwindigkeit in eine x-Richtung, eine y-Richtung und eine Gierrate des Fahrzeugs umfassen. Bei einigen Ausführungsformen können die Fahrzeugbewegungsdaten auch andere Parameter, die die Bewegung des Fahrzeugs betreffen, umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Beschleunigung, Abstand, Rollen, Schieber, Widerstand, Traktion, Bremskraft oder Ähnliches.
Das Verfahren 400 berechnet dann eine geschätzte Fahrzeugposition, unter Verwendung der triangulierten Fahrzeugposition und der Fahrzeugbewegungsdaten (Schritt 404). Eine geeignete Methode zur Berechnung der geschätzten Fahrzeugposition wird mit Bezug auf 6 beschrieben. Verfahren 400 berechnet die geschätzte Fahrzeugposition unter Verwendung adaptiver stochastischer Filterung, die einen Kalman-Filter, einen Partikelfilter oder Ähnliches umfassen kann.
Anschließend berechnet das Verfahren 400 eine Wahrscheinlichkeit, dass die geschätzte Fahrzeugposition innerhalb einer Fehlerschranke der triangulierten Fahrzeugposition (Schritt 406) liegt. Eine geeignete Methode zur Berechnung der Wahrscheinlichkeit wird mit Bezug auf 5 beschrieben. Das Verfahren 400 kann die Wahrscheinlichkeit unter Verwendung einer Formel, Rechenoperation oder Anwendung eines theoretischen Modells zum Erzeugen einer Wahrscheinlichkeit berechnen, dass die geschätzte Fahrzeugposition innerhalb der Fehlerspanne im Zusammenhang mit der gemessenen Fahrzeugposition, die durch das Navigationssystem bereitgestellt wird, liegt. In einem Ausführungsbeispiel berechnet das Verfahren 400 die Wahrscheinlichkeit durch Integrieren einer Normalverteilungsfunktion über einen Bereich, der durch den maximalen zulässigen Fehler begrenzt ist, wie etwa der bereits beschriebene Fehler (vgl. 3, Referenzen 316, 320).
Nach Berechnung der Wahrscheinlichkeit, dass die geschätzte Fahrzeugposition innerhalb einer Fehlerschranke der triangulierten Fahrzeugposition (Schritt 406) liegt, erhält das Verfahren 400 einen statistischen Leistungsindex (P -) für einen vorgegebenen Zeitrahmen durch Filterung der berechneten unmittelbaren Wahrscheinlichkeit
mit einem exponentiellen Bewegungsdurchschnittsfilter (Schritt 408). Hierbei bedeutet „unmittelbar“, dass für jeden Zeitschritt ein Wahrscheinlichkeitswert

berechnet wird, der aufzeigt, wie wahrscheinlich es ist, dass im aktuellen Zeitschritt die Messung gut genug ist
Nach Erhalt des statistischen Leistungsindexes (P -) (Schritt 408), vergleicht das Verfahren 400 die statistischen Leistungsindexe (P -) mit einem vorgegebenen Schwellenwert (Schritt 410), um zu bestimmen, wie wahrscheinlich es ist, dass das Fahrzeug tatsächlich an der gemessenen Fahrzeugposition oder innerhalb einer annehmbaren Fehlerspanne geortet wird, die das Navigationssystem beschrieben hat. Hier zeigt der vorgegebene Schwellenwert eine zulässige, minimale Wahrscheinlichkeit an, dass die geschätzte Fahrzeugposition innerhalb der Fehlerschranke liegt.
Wenn die Wahrscheinlichkeit nicht geringer als der vorgegebene Schwellenwert (der „Ja“-Zweig aus 412) ist, unterlässt das Verfahren 400 die Durchführung des Programms an Bord des Fahrzeugs (Schritt 416). Hier bestimmt das Verfahren 400, dass die geschätzte Fahrzeugposition innerhalb der Fehlerschranke liegt und das Navigationssystem innerhalb normaler Betriebsgrenzen funktioniert. Unter diesen Umständen ermöglicht das Verfahren 400 dem Fahrzeug und allen bordgestützten Systemen, den Betrieb weiter normal fortzusetzen.
Wenn jedoch die Wahrscheinlichkeit kleiner als der Schwellenwert ist (der „Nein“-Zweig aus 412), führt das Verfahren 400 ein Programm an Bord des Fahrzeugs (Schritt 414) aus. Hier bestimmt das Verfahren 400, dass die geschätzte Fahrzeugposition nicht innerhalb der Fehlerschranke liegt und das Navigationssystem außerhalb normaler Betriebsgrenzen (z. B. mit mehr als der zulässigen Fehlermenge für Navigationssystemmesswerte) betrieben wird. Das Programm kann ohne Einschränkung das Aktivieren eines Fehler-Flags oder eines Störungs-Flags an einer ECU an Bord des Fahrzeugs, das Darstellen einer Warnung oder Benachrichtigung, das Aktivieren oder Deaktivierung eines oder mehrerer Vorgänge an Bord des Fahrzeugs oder Ähnliches umfassen. In einem Ausführungsbeispiel deaktiviert das Verfahren 400 eine autonome Fahranwendung. Bei einigen Ausführungsformen stellt das Verfahren 400, über ein Navigationssystem, eine Benachrichtigung an einen Fahrer bereit, dass das Navigationssystem mit mehr als der zulässigen Fehlermenge arbeitet.
5 ist ein Diagramm 500 das Eingangsparameter zur Verarbeitung der Bewertung der Leistung eines Fahrzeugs eines bordgestützten Fahrzeugnavigationssystems, gemäß den offenbarten Ausführungsformen, darstellt. Dabei ist zu beachten, dass das Diagramm 500 in 4 eine beispielhafte Ausführungsform aus Schritt 402 darstellt – wobei 406 den weiter oben in der Erörterung von 4 beschriebenen Schritt mit zusätzlichen Details darstellt. Wie dargestellt, wird adaptive stochastische Filterung 502 in Kombination mit sekundärer Verarbeitung 504 zur Herstellung einer Wahrscheinlichkeit
516 verwendet, dass ein geschätzter Fahrzeugstandort (Z ^) 512 innerhalb einer Fehlerschranke im Zusammenhang mit dem gemessenen Fahrzeugstandort (z_m) 506 liegt. Hier stellt Z ^ eine Punktschätzung des Mittelwerts des möglichen Standorts dar und kann nicht allein verwendet werden, um die geschätzte Verteilung darzustellen. Der Wert kann ebenfalls zur Berechnung der unmittelbaren Wahrscheinlichkeit der tatsächlichen Fahrzeugposition innerhalb der akzeptierten Fehlerschranke verwendet werden und dann durch langfristige Mittelwertberechnung den langfristigen Leistungsindexes (P -) erhalten.
Das Verfahren der adaptiven stochastischen Filterung 502 erhält Eingabeparameter, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf: einen gemessenen Fahrzeugstandort (z_m) 506, Trägheitsmessungen (IMU) 508; und Präzisionsangaben (σ) 510 eines bordgestützten Fahrzeugnavigationssystems. Der gemessene Fahrzeugstandort (z_m) 506 ist ein erfasster Wert, der vom Navigationssystem des Fahrzeugs erhalten wird. Die Trägheitsmesseinheiten (IMU) 508 werden von einer inertialen Messeinheit des Fahrzeugs erhalten, können jedoch auch von anderen Bewegungssensoren an Bord des Fahrzeugs erhalten werden. Die Präzisionsangaben (σ) 510 können direkt von dem Fahrzeugnavigationssystem oder vom einem gespeicherten Ort im Systemspeicher erhalten werden.
Die adaptive stochastische Filterung 502 produziert Ausgabedaten, die einen geschätzten Fahrzeugstandort (Z ^) 512 und eine zugehörige geschätzte Kovarianzmatrix (P ^) 514 umfassen. Die geschätzte Kovarianzmatrix (P ^) 514 kann auch als ein zugeordneter „geschätzter Verteilungwert“ beschrieben sein. Diese Leistungsparameter werden dann in Kombination mit dem gemessenen Fahrzeugstandort (z_m) 506 in sekundären Verarbeitungsfunktionen 504 verwendet. Die sekundären Verarbeitungsfunktionen 504 können jede Berechnung oder Anwendung eines theoretischen Modells umfassen, um eine Wahrscheinlichkeit
516 zu erzeugen, dass der geschätzte Fahrzeugstand (Z ^) 512 innerhalb der Fehlerspanne im Zusammenhang mit dem durch das Navigationssystem gemessenen Fahrzeugstandort (z_m) 506 liegt.
Ein Ausführungsbeispiel entsprechender sekundärer Verarbeitungsfunktionen umfasst das Integrieren einer Normalverteilungsfunktion über einen Bereich, der durch die Fehlerspanne des Navigationssystems (dieser Bereich wurde zuvor beschrieben mit Bezug auf 3) dargestellt ist. In diesem Beispiel wird die Wahrscheinlichkeit

516 durch folgende Formel berechnet:

Hier das Navigationssystem durch Berechnen der Wahrscheinlichkeit

516 ausgewertet und mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird. Wenn die berechnete Wahrscheinlichkeit
516 nicht geringer als der vorgegebene Schwellenwert ist, gibt diese an, ob das Navigationssystem genaue Messwerte (innerhalb der zulässigen Fehlermenge) bereitstellt und damit, ob das Navigationssystem innerhalb annehmbarer Grenzen liegt.
Hier nimmt die adaptive stochastische Filterung den gemessenen Fahrzeugstandort und nominalen Geräuschpegel der Messung (Spezifikation σ) sowie das hohe IMU Sicherheitssignal, um eine optimale Schätzung des tatsächlichen Standorts zu erstellen. Die Schätzung wird durch einen Mittelwert (oder Erwartung) des Standorts (Z ^) und eine Kovarianzmatrix P ^ (oder vergleichbar mit der Standardabweichung σ ^) wiedergegeben.
Die Techniken und Technologien können hierin in Bezug auf die funktionellen und/ oder logischen Blockkomponenten beschrieben werden und unter Bezugnahme auf symbolische Darstellungen von Vorgängen, Programmverarbeitungen und Funktionen, die von verschiedenen Computerkomponenten oder Vorrichtungen durchgeführt werden können. Solche Vorgänge, Programme und Funktionen werden manchmal als Computer-ausgeführt, computerisiert, Software-implementiert oder Computer-implementiert bezeichnet. In der Praxis kann eine oder mehrere Prozessoreinrichtungen die beschriebenen Vorgänge, Programme und Funktionen durch Manipulieren elektrischer Signale, die Datenbits an Speicherstellen im Systemspeicher darstellen, sowie andere Verarbeitung von Signalen durchführen. Die Speicherstellen, an denen Datenbits gehalten werden, sind physikalische Orte, die bestimmte elektrische, magnetische, optische oder organische Eigenschaften, die den Datenbits entsprechen, aufweisen. Es sollte erkannt werden, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl von Hardware, Software und/ oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die konfiguriert sind, um die spezifischen Funktionen auszuführen. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, beispielsweise Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder dergleichen, einsetzen, die mehrere Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können.
Wenn in Software oder Firmware implementiert, sind verschiedene Elemente der hierin beschriebenen Systeme im Wesentlichen die Codesegmente oder Anweisungen, die die verschiedenen Aufgaben ausführen. Die Programm- oder Codesegmente können in einem prozessorlesbaren Medium gespeichert werden oder durch ein Computerdatensignal, das in einer Trägerwelle über ein Übertragungsmedium oder Kommunikationspfad verkörpert wird, übertragen werden. Das „computerlesbare Medium“, „prozessorlesbare Medium“ oder „maschinenlesbare Medium“ kann jedes Medium umfassen, das Informationen speichern oder übertragen kann. Beispiele des prozessorlesbaren Mediums umfassen eine elektronische Schaltung, eine Halbleiterspeichervorrichtung, einen ROM, einen Flash-Speicher, einen löschbaren ROM (EROM), eine Diskette, eine CD-ROM, eine optische Platte, eine Festplatte, ein faseroptisches Medium, eine Hochfrequenz(RF)-Verbindung oder dergleichen. Das Computerdatensignal kann jedes Signal umfassen, das sich über ein Übertragungsmedium, wie etwa elektronische Netzwerkkanäle, optische Fasern, Luft, elektromagnetische Pfade oder RF-Verbindungen, ausbreiten kann. Die Codesegmente können über Computernetzwerke, wie das Internet, ein Intranet, ein LAN oder dergleichen, heruntergeladen werden.
Aus Gründen der Kürze können herkömmliche Techniken im Zusammenhang mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalisierung, Netzwerksteuerung und andere funktionale Aspekte der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hierin nicht im Detail beschrieben werden. Ferner sollen die in den verschiedenen hierin enthaltenen Figuren gezeigten Verbindungsleitungen exemplarische funktionale Beziehungen und/ oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform des Gegenstands vorhanden sein können.
Einige der in dieser Beschreibung beschriebenen Funktionseinheiten wurden als „Module“ bezeichnet, um insbesondere deren Implementierungsunabhängigkeit zu betonen.
Zum Beispiel kann die Funktionalität, die hier als ein Modul bezeichnet wird, vollständig oder teilweise als Hardwareschaltung, die benutzerdefinierte VLSI-Schaltungen oder Gate-Arrays umfasst, serienmäßige Halbleiter, wie Logikchips oder andere diskrete Komponenten, implementiert sein. Ein Modul kann auch in programmierbaren Hardware-Vorrichtungen, wie feldprogrammierbaren Gate-Arrays, programmierbarer Array-Logik, programmierbaren Logikbauelementen oder dergleichen, implementiert sein. Module können auch in Software zur Ausführung durch verschiedene Prozessortypen implementiert sein. Ein identifiziertes Modul von ausführbarem Code kann beispielsweise ein oder mehrere physische oder logische Module von Computeranweisungen, die beispielsweise als Objekt, Prozedur oder Funktion organisiert werden können, umfassen. Dennoch müssen die ausführbaren Dateien eines identifizierten Moduls nicht physisch beieinander angeordnet sein, können aber unterschiedliche, an verschiedenen Stellen gespeicherte, Anweisungen umfassen, die, wenn logisch miteinander verbunden, das Modul umfassen und den angegebenen Zweck für das Modul erzielen. Ein Modul eines ausführbaren Codes kann aus einer einzelnen Anweisung oder vielen Anweisungen bestehen und kann sogar über mehrere verschiedene Codesegmente, unter verschiedenen Programmen und über mehrere Speicherbauelemente, verteilt werden. In ähnlicher Weise können Betriebsdaten in jeder geeigneten Form verkörpert und in einer beliebigen geeigneten Art von Datenstruktur organisiert sein. Die Betriebsdaten können als ein einzelner Datensatz gesammelt werden oder können über verschiedene Standorte, einschließlich über verschiedene Speichervorrichtungen, verteilt sein und können zumindest teilweise lediglich als elektronische Signale in einem System oder Netzwerk existieren.
Während mindestens ein Ausführungsbeispiel in der vorstehenden detaillierten Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass das Ausführungsbeispiel oder Ausführungsbeispiele lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenlegung nicht in irgendeiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende detaillierte Beschreibung bietet Fachleuten vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung des Ausführungsbeispiels oder von Ausführungsbeispielen. Es sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung von Elementen möglich sind, ohne von dem durch die Ansprüche definierten Schutzbereich abzuweichen, der die zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Patentanmeldung bekannten Äquivalente und vorhersehbare Äquivalente umfasst.

Claims

Verfahren zur Bewertung der Funktion eines Navigationssystems an Bord eines Fahrzeugs, das Verfahren umfassend: das Bestimmen, an einem elektronischen Steuergerät (ECU) des Fahrzeugs, eines triangulierten Fahrzeugstandorts und Fahrzeugbewegungsdaten, wobei der triangulierte Fahrzeugstandort vom Navigationssystem bestimmt wird; das Berechnen eines geschätzten Fahrzeugstandorts unter Verwendung des triangulierten Fahrzeugstandorts und der Fahrzeugbewegungsdaten; das Berechnen einer Wahrscheinlichkeit, dass der geschätzte Fahrzeugstandort innerhalb einer Fehlerschranke des triangulierten Fahrzeugstandorts liegt; und wenn die Wahrscheinlichkeit angibt, dass der geschätzte Fahrzeugstandort nicht innerhalb der Fehlerschranke liegt, die ein Programm an Bord des Fahrzeugs ausführt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Programm das Aktivieren eines Fehler-Flags am Fahrzeug ECU umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Bestimmungsschritt ferner umfasst: das Empfangen der Fahrzeugbewegungsdaten von einer Trägheitsmesseinheit (IMU) des Fahrzeugs, wobei das ECU des Fahrzeugs zur Übertragung mit der IMU des Fahrzeugs über einen CAN-Bus konfiguriert ist; worin die Fahrzeugbewegungsdaten eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit in eine x-Richtung, eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit in eine y-Richtung und eine Gierrate des Fahrzeugs umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Berechnungsschritt ferner das Berechnen eines geschätzten Verteilungswerts im Zusammenhang mit dem geschätzten Fahrzeugstandort umfasst; und worin die Wahrscheinlichkeit unter Verwendung des triangulierten Fahrzeugstandorts, des geschätzten Fahrzeugstandorts und des geschätzten Verteilungswerts berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, worin der Berechnungsschritt ferner die Verwendung einer adaptiven stochastischen Filterung zum Berechnen des geschätzten Fahrzeugstandorts und des geschätzten Verteilungswerts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, worin der Berechnungsschritt ferner die Verwendung eines Kalman-Filters zum Berechnen des geschätzten Fahrzeugstandorts und des geschätzten Verteilungswerts umfasst.
System zur Bewertung der Funktion eines Navigationssystems an Bord eines Fahrzeugs, das System umfassend: das Navigationssystem, das zum Bereitstellen einer erfassten Fahrzeugposition und Präzisionsangaben im Zusammenhang mit dem Betrieb des Navigationssystems konfiguriert ist; mindestens einen Fahrzeugbewegungssensor, der zum Bereitstellen von Fahrzeugbewegungsdaten konfiguriert ist; und ein Analysemodul, konfiguriert zum: das Bestimmen eines Bereichs, in dem die erfasste Fahrzeugposition unter Verwendung der Präzisionsangaben geortet wird; das Berechnen einer geschätzten Fahrzeugposition und eines zugehörigen geschätzten Verteilungswerts, basierend auf der erfassten Fahrzeugposition und den Fahrzeugbewegungsdaten; das Berechnen einer Wahrscheinlichkeit, wobei die geschätzte Fahrzeugposition innerhalb des Bereichs liegt; und wenn die Wahrscheinlichkeit kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, einen Fehler-Flag an Bord des Fahrzeugs einstellt.
System nach Anspruch 7, worin die Fahrzeugbewegungsdaten eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit in eine x-Richtung, eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit in eine y-Richtung und eine Gierrate umfassen.
System nach Anspruch 7, worin das Analysemodul ferner konfiguriert ist, zum: Vergleichen der Wahrscheinlichkeit mit dem vorgegeben Schwellenwert; und wenn die Wahrscheinlichkeit nicht kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist, Bestimmen, dass eine geschätzte Position des Fahrzeugs innerhalb einer akzeptablen Fehlerspanne liegt, die durch die Präzisionsangaben angegeben ist; und Bestimmen, dass das Navigationssystem innerhalb der normalen Betriebsgrenzen funktionsfähig ist.
System nach Anspruch 7, worin das Analysemodul ferner konfiguriert ist, zum: Auswerten der Präzisionsangaben des Navigationssystems, um eine Fehlerspanne für den Betrieb des Navigationssystems zu identifizieren; und Identifizieren des Bereichs, basierend auf der identifizierten Fehlerspanne; worin der Bereich einen Kreis mit der erfassten Fahrzeugposition in der Mitte und einen Radius, der durch die Präzisionsangaben des Navigationssystems angegeben wird, umfasst.