DE102017200969B3 - Method for operating a mobile receiving device - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betrieb einer mobilen Empfangseinrichtung (3), wobei wenigstens ein Empfangssignal über wenigstens eine Antenne (13) empfangen und zur Bestimmung einer Empfangsinformation verarbeitet wird, wobei durch die Empfangseinrichtung (3) oder eine mit der Empfangseinrichtung (3) kommunizierende Positionsbestimmungseinrichtung (2) eine Position der Empfangseinrichtung (3) bestimmt wird, wonach in Abhängigkeit der Position eine Lokalinformation aus einer Datenquelle ausgelesen wird, wobei ein Frequenzbereich, in dem das Empfangssignal durch die Empfangseinrichtung (3) empfangen wird, in Abhängigkeit der Lokalinformation eingestellt wird und/oder wobei das Empfangssignal oder wenigstens ein aus dem Empfangssignal abgeleitetes Signal im Rahmen der Verarbeitung des Empfangssignals wenigstens einer Regelschleife der Empfangseinrichtung (3) als Eingangssignal zugeführt wird, wobei wenigstens ein Schleifenparameter der Regelschleife in Abhängigkeit der Lokalinformation eingestellt wird.Method for operating a mobile receiving device (3), wherein at least one received signal is received via at least one antenna (13) and processed to determine a receiving information, wherein the receiving device (3) or a position determining device (2) communicating with the receiving device (3) a position of the receiving device (3) is determined, according to which a local information is read from a data source, wherein a frequency range in which the received signal is received by the receiving device (3) is adjusted in dependence on the local information and / or the received signal or at least one signal derived from the received signal is supplied as input signal to at least one control loop of the receiving device (3) as part of the processing of the received signal, wherein at least one loop parameter of the control loop is set as a function of the local information w ill.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer mobilen Empfangseinrichtung, insbesondere einer Empfangseinrichtung einer satellitenbasierten Positionsbestimmungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug, wobei wenigstens ein Empfangssignal über wenigstens eine Antenne empfangen und zur Bestimmung einer Empfangsinformation verarbeitet wird. Daneben betrifft die Erfindung eine Empfangseinrichtung, eine Positionsbestimmungseinrichtung und ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for operating a mobile receiving device, in particular a receiving device of a satellite-based position determining device in a motor vehicle, wherein at least one received signal is received via at least one antenna and processed to determine a reception information. In addition, the invention relates to a receiving device, a position determining device and a motor vehicle.
Insbesondere bei einer Nutzung von mobilen Empfangseinrichtungen zum Empfang von Signalen von Satellitennavigationssystemen sind verschiedene Betriebsmodi der Empfangseinrichtung möglich, die sich bezüglich der Genauigkeit einer empfangenen beziehungsweise ermittelten Information, insbesondere einer Positionsinformation, und ihrer Robustheit gegenüber Störungen unterscheiden. So ist es beispielsweise aus der Druckschrift
Nachteilig an der Anpassung der Akkumulationsperiode in Abhängigkeit des Rauschabstandes ist es, dass diese Anpassung erst dann erfolgen kann, wenn der Rauschabstand bereits verschlechtert ist. Um sicherzustellen, dass eine Phasenverriegelung des empfangenen Signals und des lokal erzeugten Signals bei diesem Umschalten nicht verloren geht, schlägt die oben genannte Druckschrift daher vor, zwei separate Trägernachlaufschleifen mit unterschiedlichen Akkumulationsperioden vorzusehen. Sollen somit beispielsweise eine Vielzahl von Dynamikstufen, zwischen denen jederzeit umgeschaltet werden kann, realisiert werden, so muss eine sehr hohe Zahl von Trägernachlaufschleifen implementiert werden, wodurch sich der Aufwand zur Implementierung einer entsprechenden Empfangseinrichtung deutlich erhöht.A disadvantage of the adaptation of the accumulation period as a function of the signal-to-noise ratio is that this adaptation can take place only when the signal-to-noise ratio has already deteriorated. In order to ensure that a phase lock of the received signal and the locally generated signal is not lost during this switching, the above-cited document therefore proposes to provide two separate carrier tracking loops with different accumulation periods. Thus, for example, if a large number of dynamic stages, between which it is possible to switch over at any time, are to be implemented, then a very high number of carrier tracking loops has to be implemented, which considerably increases the expenditure for implementing a corresponding receiving device.
Aus der Druckschrift
Ein Verfahren zur Einstellung einer Bandbreite eines GNSS-Empfängers ist zudem aus der Druckschrift
Ein Verfahren zur Initialisierung einer ungefähren Position eines GPS-Empfängers ist aus der Druckschrift
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer mobilen Empfangseinrichtung anzugeben, das es mit geringem technischen Aufwand ermöglicht, aus einem empfangenen Empfangssignal ermittelte Empfangsinformationen mit hoher Genauigkeit und/oder hoher zeitlicher Auflösung bei gleichzeitigem robusten Empfang des Empfangssignals zu ermitteln.The invention is therefore based on the object of specifying a method for operating a mobile receiving device, which makes it possible with little technical effort to determine from a received received signal received information with high accuracy and / or high temporal resolution with simultaneous robust reception of the received signal.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei durch die Empfangseinrichtung oder eine mit der Empfangseinrichtung kommunizierende Positionsbestimmungseinrichtung eine Position der Empfangseinrichtung bestimmt wird, wonach in Abhängigkeit der Position eine Lokalinformation aus einer Datenquelle ausgelesen wird, wobei ein Frequenzbereich, in dem das Empfangssignal durch die Empfangseinrichtung empfangen wird, in Abhängigkeit der Lokalinformation eingestellt wird und/oder wobei das Empfangssignal oder wenigstens ein aus dem Empfangssignal abgeleitetes Signal im Rahmen der Verarbeitung des Empfangssignals wenigstens eine Regelschleife der Empfangseinrichtung als Eingangssignal zugeführt wird, wobei wenigstens ein Schleifenparameter der Regelschleife in Abhängigkeit der Lokalinformation eingestellt wird.The object is achieved by a method of the aforementioned type, wherein a position of the receiving device is determined by the receiving device or communicating with the receiving device position determining device, which is read depending on the position of a local information from a data source, wherein a frequency range in which the Receiving signal is received by the receiving device is set in dependence of the local information and / or wherein the received signal or at least one derived from the received signal in the processing of the received signal at least one control loop of the receiving device is supplied as an input signal, wherein at least one loop parameter of the control loop in Dependence of the local information is set.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Position der Empfangseinrichtung zu ermitteln und den Empfang beziehungsweise die Verarbeitung des Empfangssignals in Abhängigkeit dieser Position zu parametrisieren. Hierzu werden positionsabhängige Lokalinformationen genutzt, die durch eine Datenquelle bereitgestellt werden. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass eine Empfangsqualität eines Empfangssignals in vielen Fällen stark ortsabhängig ist, wobei eine entsprechende Ortsabhängigkeit typischerweise gut voraussagbar ist.According to the invention, it is proposed to determine the position of the receiving device and to parameterize the reception or the processing of the received signal as a function of this position. This is done using location-dependent local information provided by a data source. The invention is based on the idea that a reception quality of a received signal is in many cases highly location-dependent, with a corresponding location dependence typically being well predictable.
Bei dem Empfang von Empfangssignalen eines satellitenbasierten Positionsbestimmungssystems ist es hochrelevant eine Laufzeit des Signals zu ermitteln. Diese Laufzeitermittlung wird jedoch dadurch erschwert, dass beispielsweise in stark bebauten oder stark bewachsenen Bereichen einerseits eine Abschattung des Signals auftreten kann und andererseits häufig Mehrfachreflektionen auftreten können, die eine Laufzeitbestimmung erschweren können. In einer entsprechenden Umgebung kann somit gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise eine größere Schleifenbandbreite einer Regelschleife des Empfängers genutzt werden, wodurch trotz der schlechten Signalqualität ein robuster Empfang der Satellitensignale erreicht werden kann. Befindet sich der Empfänger hingegen auf einer relativ freien Fläche, so können kleinere Schleifenbandbreiten genutzt werden, um aufgrund der hohen Signalqualität eine genauere Positionsbestimmung zu ermöglichen.When receiving reception signals of a satellite-based position determination system, it is highly relevant to determine a transit time of the signal. However, this runtime determination is made more difficult because, for example, in strong Built-up or heavily vegetated areas on the one hand shading of the signal may occur and on the other hand frequently multiple reflections may occur, which can complicate a maturity determination. In a corresponding environment can thus be used according to the inventive method, for example, a larger loop bandwidth of a control loop of the receiver, whereby a robust reception of the satellite signals can be achieved despite the poor signal quality. On the other hand, if the receiver is located on a relatively free surface, smaller loop bandwidths can be used to allow a more accurate position determination due to the high signal quality.
Ebenso ist es möglich, dass für bestimmte Bereiche bekannt ist, dass Störungen oder Abschwächungen in bestimmten Frequenzbereichen auftreten können, weshalb bei einem Betrieb der Empfangseinrichtung in den entsprechenden Bereichen andere Frequenzbänder gewählt werden können, um bereitgestellte Sendesignale zu empfangen.It is also possible for certain areas to be known that interference or attenuation may occur in certain frequency ranges, which is why, when the receiving device operates in the corresponding areas, different frequency bands can be selected in order to receive provided transmission signals.
Wie später noch detailliert erläutert werden wird, gibt es eine Vielzahl von voraussagbaren Lokalinformationen, die sich auf die Qualität der Empfangssignale beziehungsweise die erreichbare Genauigkeit und Dynamik der Empfangsinformationen auswirken können. Hierbei kann es sich um jede Art von Information handeln, die eine voraussichtliche Qualität des Empfangssignals, beispielsweise einen Signal-zu-Rausch-Abstand, einen erwarteten Grad der Mehrfachreflektionen oder eine zu erwartende Bewegungsdynamik und somit eine Veränderung der Dopplerverschiebung des Signals, betrifft. Diese Parameter können typischerweise für bestimmte Orte fest oder zeitabhängig mit hoher Genauigkeit prädiziert und beispielsweise in Form von Kartendaten gespeichert werden.As will be explained in detail later, there are a variety of predictable local information that can affect the quality of the received signals or the achievable accuracy and dynamics of the reception information. This may be any type of information that relates to an expected quality of the received signal, such as a signal-to-noise ratio, an expected degree of multiple reflections, or expected motion dynamics, and thus a change in the Doppler shift of the signal. These parameters can typically be predicted for certain locations with fixed or time-dependent accuracy and stored, for example, in the form of map data.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können somit bekannte Informationen, die den Empfang des Empfangssignals beziehungsweise die Ermittlung der Empfangsinformation beeinflussen können, durch die Datenquelle positionsabhängig bereitgestellt werden. Hierdurch wird ermöglicht, dass die mobile Empfangseinrichtung positionsabhängig parametrisiert wird, so dass sie quasi prädiktiv auf eine zu erwartende Empfangsqualität eingestellt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann, insbesondere bei Nutzung in einer Positionsbestimmungseinrichtung, mit sehr geringem technischen Aufwand implementiert werden, beispielsweise in Form einer Softwareanpassung .In the context of the method according to the invention, known information which can influence the reception of the received signal or the determination of the received information can thus be provided in a position-dependent manner by the data source. This makes it possible for the mobile receiving device to be parameterized in a position-dependent manner, so that it is set virtually predictively to an expected reception quality. The method according to the invention can be implemented with very little technical effort, for example in the form of a software adaptation, in particular when used in a position-determining device.
Als Datenquelle kann beispielsweise Kartenmaterial genutzt werden, das in einer Navigationseinrichtung ohnehin vorhanden ist und aus dem beispielsweise bereits eine Bebauungsdichte und ein Streckenverlauf, der einen Einfluss auf eine zu erwartende Bewegungsdynamik hat, entnehmbar sind. Ergänzend oder alternativ können auch andere Datenquellen genutzt werden, die später noch detailliert erläutert werden. Es ist nicht notwendig, Lokalinformationen für jede Position vorzuenthalten. Beispielsweise kann ein Standardwert für eine entsprechende Lokalinformation vorgegeben sein und es können ausschließlich Positionen beziehungsweise Gebiete auf der Datenquelle gespeichert sein, in denen der Lokalparameter von diesem Standardwert abweicht. Dies ist beispielsweise zweckmäßig, wenn als Lokalinformation Informationen über eine zu erwartende hohe Beschleunigung, beispielsweise aufgrund eines Stauendes, einer Ampel oder einer Änderung von Geschwindigkeitsbegrenzungen, bereitgestellt werden sollen.As a data source, for example, map material can be used, which is already present in a navigation device and from which, for example, already a building density and a route, which has an influence on an expected dynamic motion, are removable. Additionally or alternatively, other data sources can be used, which will be explained in detail later. It is not necessary to withhold local information for each position. For example, a default value for a corresponding local information may be predetermined and only positions or areas may be stored on the data source in which the local parameter deviates from this standard value. This is expedient, for example, if information about an expected high acceleration, for example due to a traffic jam end, a traffic light or a change of speed limits, is to be provided as local information.
Die Datenquelle kann in den Empfänger beziehungsweise bei eine den Empfänger umfassende Einrichtung, beispielsweise ein Navigationssystem, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, integriert sein oder der Empfänger kann, insbesondere drahtlos, mit der Datenquelle kommunizieren.The data source can be integrated in the receiver or in a device comprising the receiver, for example a navigation system, in particular in a motor vehicle, or the receiver can, in particular wirelessly, communicate with the data source.
Als das wenigstens eine Empfangssignal kann wenigstens ein Signal eines satellitenbasierten Positionsbestimmungssystems empfangen werden, wobei die Position der Empfangseinrichtung in Abhängigkeit des Empfangssignals bestimmt wird.At least one signal of a satellite-based position-determining system can be received as the at least one received signal, the position of the receiving device being determined as a function of the received signal.
Die Empfangsinformation kann eine Phasenlage und/oder eine Frequenzverschiebung bezüglich einer empfangseinrichtungsseitigen Referenz und/oder eine Frequenz des Empfangssignals oder eines durch Demodulation aus dem Empfangssignal gewonnenen Modulationssignals und/oder eine Signallaufzeit des Empfangssignals von einem Sender zu der Empfangseinrichtung sein. Die Phasenlage, Frequenz und/oder Frequenzverschiebung des Empfangssignals kann beispielsweise relevant sein, wenn eine Dopplerverschiebung des Empfangssignals ermittelt werden soll. Dies kann beispielsweise dazu dienen, eine Relativgeschwindigkeit zwischen der Empfangseinrichtung und einem Sender zu ermitteln. Die Ermittlung einer Phasenlage eines Modulationssignals kann in satellitenbasierten Navigationssystemen im Rahmen der Ermittlung einer Signallaufzeit genutzt werden. Hierbei kann ein hochfrequentes Sendesignal mit einer pseudozufälligen, wiederholt aufmodulierten Symbolfolge moduliert sein. Durch eine Korrelation des aus dem Empfangssignal gewonnenen Modulationssignals mit einer empfangseinrichtungsseitigen Referenz ist es möglich, die Phasenlage dieser Modulationen und somit die Laufzeit des Signals mit hoher Genauigkeit zu ermitteln. Uneindeutigkeiten dieser Laufzeit aufgrund der periodischen Wiederholung der Modulation werden beispielsweise dadurch eliminiert, dass Zusatzinformationen übertragen werden, die beispielsweise die Wiederholungen der Modulation nummerieren oder für jede Wiederholung eine Sendezeit übermitteln.The reception information may be a phase shift and / or a frequency shift with respect to a receiver side reference and / or a frequency of the received signal or a modulation signal obtained by demodulation from the received signal and / or a signal propagation time of the received signal from a transmitter to the receiver. The phase position, frequency and / or frequency shift of the received signal can be relevant, for example, if a Doppler shift of the received signal is to be determined. This can serve, for example, to determine a relative speed between the receiving device and a transmitter. The determination of a phase position of a modulation signal can be used in satellite-based navigation systems in the context of determining a signal propagation time. In this case, a high-frequency transmission signal can be modulated with a pseudo-random, repeatedly modulated symbol sequence. By correlating the modulation signal obtained from the received signal with a receiver-side reference, it is possible to determine the phase position of these modulations and thus the propagation time of the signal with high accuracy. Ambiguities of this term due to the periodic repetition of the modulation are eliminated, for example, by the fact that additional information is transmitted, for example, the Number repetitions of the modulation or send a transmission time for each repetition.
Als Schleifenparameter kann eine Bandbreite der Regelschleife eingestellt werden. Beispielsweise kann die Bandbreite oder wenigstens eine Grenzfrequenz eines Schleifenfilters, eine Integrationszeit eines Integrators oder die Anzahl von berücksichtigenden Blöcken eines periodischen Modulationssignals angepasst werden. Kleinere Bandbreiten der Regelschleife ermöglichen es in der Regel, sehr geringe Abweichungen der Phasenlage und/oder der Frequenz des Empfangssignals beziehungsweise des hieraus gewonnenen Modulationssignals von der internen Referenz zu erreichen. Zugleich wird die Regelschleife jedoch bei kleineren Bandbreiten auch weniger robust, wodurch es zu einem Verlust der Verriegelung und somit einer Unterbrechung des Empfangs kommen kann. Ein solcher „Loss of Lock“ kann beispielsweise bei satellitenbasierten Positionsbestimmungssystemen dazu führen, dass vorübergehend keine Position aus den Empfangssignalen ermittelt werden kann.As a loop parameter, a bandwidth of the control loop can be set. For example, the bandwidth or at least one cut-off frequency of a loop filter, an integration time of an integrator or the number of considered blocks of a periodic modulation signal can be adjusted. Smaller bandwidths of the control loop make it possible, as a rule, to achieve very small deviations of the phase position and / or the frequency of the received signal or of the modulation signal obtained therefrom from the internal reference. At the same time, however, the control loop also becomes less robust with smaller bandwidths, as a result of which a loss of the interlock and thus an interruption of the reception can occur. Such a "loss of lock" can lead, for example in satellite-based positioning systems, to the fact that temporarily no position can be determined from the received signals.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann wenigstens eine Phasenregelschleife und/oder wenigstens eine Frequenzregelschleife, die wenigstens einen Signalgenerator der Empfangseinrichtung steuern, und/oder eine Verzögerungsregelschleife, die wenigstens ein Verzögerungsglied der Empfangseinrichtung steuert, als die Regelschleife verwendet werden. Phasenbeziehungsweise Frequenzregelschleifen dienen insbesondere dazu, ein Signal zur Demodulation des Empfangssignals bereitzustellen. Diese Regelschleifen können insbesondere dazu dienen, eine Dopplerverschiebung des Signals aufgrund einer Bewegung des Senders und/oder der mobilen Empfangseinrichtung zu kompensieren. Verzögerungsregelschleifen werden beispielsweise in satellitenbasierten Positionsbestimmungssystemen dazu genutzt, eine relative Phasenlage eines aus einem Empfangssignal bestimmten Modulationssignals zu einem lokal generierten Vergleichssignals zu ermitteln. Hierzu können mehrere zeitverzögerte Kopien des Modulationssignals bereitgestellt werden und mit dem Vergleichssignal korreliert werden oder umgekehrt. Aus den Korrelationsstärken der verschieden stark verzögerten Signale lässt sich die relative Phasenlage bestimmen.In the method according to the invention, at least one phase-locked loop and / or at least one frequency-locked loop which controls at least one signal generator of the receiving device and / or a delay locked loop which controls at least one delay element of the receiving device can be used as the control loop. Phase or frequency-locked loops serve in particular to provide a signal for demodulation of the received signal. These control loops can in particular serve to compensate for a Doppler shift of the signal due to a movement of the transmitter and / or the mobile receiving device. Delay locked loops are used, for example, in satellite-based position determination systems to determine a relative phase position of a modulation signal determined from a received signal to a locally generated comparison signal. For this purpose, a plurality of time-delayed copies of the modulation signal can be provided and correlated with the comparison signal or vice versa. From the correlation strengths of the different delayed signals, the relative phase position can be determined.
Es ist hierbei möglich, dass die Verzögerungsschleife mehrere Verzögerungsglieder aufweist, wobei als Schleifenparameter ein Unterschied der Verzögerungszeit zwischen den Verzögerungsgliedern eingestellt wird. Beispielsweise kann nach einer anfänglichen Verriegelung der Verzögerungsregelschleife ein sogenanntes Prompt-Signal bereitgestellt werden, das die voraussichtlich korrekte Signalverzögerung aufweist. Zusätzlich können wenigstens eine Kopie mit einer größeren und wenigstens eine Kopie mit einer geringeren Verzögerungszeit, sogenannte Early- und Later-Signale, bereitgestellt und mit dem Modulationssignal korreliert werden. Der Schleifenparameter kann beispielsweise den Unterschied der Verzögerungszeiten für das Early- und das Late-Signal beschreiben. Aus den relativen Stärken der Korrelation zwischen diesen Signalen lässt sich die Phasenlage ermitteln. In real umgesetzten Systemen werden typischerweise mehr als drei Korrelatoren pro Empfangskanal genutzt.It is possible in this case for the delay loop to have a plurality of delay elements, a difference in the delay time between the delay elements being set as the loop parameter. For example, after an initial lock of the delay locked loop, a so-called prompt signal can be provided which has the presumably correct signal delay. In addition, at least one copy with a larger and at least one copy with a lower delay time, so-called early and later signals, can be provided and correlated with the modulation signal. For example, the loop parameter may describe the difference in the delay times for the early and late signals. From the relative strengths of the correlation between these signals, the phase position can be determined. Really implemented systems typically use more than three correlators per receive channel.
Als Lokalinformation können verschiedene Informationen vorgegeben werden. Die im Folgenden diskutierten Vorgabemöglichkeiten können frei kombiniert werden. So ist es möglich, dass der Schleifenparameter und/oder eine den Frequenzbereich betreffende Information von der Datenquelle als Lokalinformation bereitgestellt wird. Als die den Frequenzbereich betreffende Information kann beispielsweise eine Obergrenze, eine Untergrenze, eine Mittelfrequenz oder eine Bandbreite des Frequenzbereichs bereitgestellt werden. Die Lokalinformation kann Frequenzbereiche beschreiben, in denen ein Empfang erfolgen soll oder in denen kein Empfang erfolgen soll. Beispielsweise können Frequenzbereiche beschrieben werden, für die an der aktuellen Position voraussichtlich eine starke Dämpfung und/oder Störung erfolgt. As local information various information can be specified. The default options discussed below can be freely combined. Thus, it is possible that the loop parameter and / or a frequency range related information is provided by the data source as local information. As the information concerning the frequency range, for example, an upper limit, a lower limit, a middle frequency, or a bandwidth of the frequency range may be provided. The local information can describe frequency ranges in which a reception should take place or in which no reception should take place. For example, frequency ranges may be described for which a strong attenuation and / or interference is likely to occur at the current position.
Es ist auch möglich, dass wenigstens ein Schleifenparameter beziehungsweise wenigstens eine den Frequenzbereich betreffende Information direkt als Lokalinformation bereitgestellt wird und wenigstens ein weiterer Schleifenparameter beziehungsweise wenigstens eine weitere den Frequenzbereich betreffende Information in Abhängigkeit einer weiteren Lokalinformation die durch die Datenquelle bereitgestellt wird, ermittelt wird. Ergänzend oder alternativ ist es möglich, dass ein vorläufiger Schleifenparameter oder eine vorläufige den Frequenzbereich betreffende Information direkt als Lokalinformation bereitgestellt wird, die in Abhängigkeit wenigstens einer weiteren Lokalinformation angepasst wird.It is also possible for at least one loop parameter or at least one frequency domain information to be provided directly as local information, and at least one further loop parameter or at least one further frequency domain related information to be determined as a function of another local information provided by the data source. Additionally or alternatively, it is possible that a provisional loop parameter or a preliminary frequency domain information is provided directly as local information, which is adjusted in response to at least one further local information.
Die Lokalinformation kann eine lokale Bebauung und/oder Bepflanzung und/oder Geländetopographie beschreiben. Aus einer Bebauungs- beziehungsweise Bepflanzungsdichte beziehungsweise aus einem Höhenprofil können Informationen über eine voraussichtliche Abschattung von Empfangssignalen ermittelt werden. In Abhängigkeit von diesen kann der Schleifenparameter bestimmt werden. Beispielsweise kann bei einer erwarteten starken Abschattung, also einer hohen Bebauungs- beziehungsweise Bepflanzungsdichte, die Bandbreite der Regelschleife vergrößert werden, um die Wahrscheinlichkeit eines „Loss of Lock“ zu reduzieren.The local information may describe a local development and / or planting and / or terrain topography. From a building or planting density or from a height profile information about an expected shading of received signals can be determined. Depending on these, the loop parameter can be determined. For example, in the case of an expected strong shading, ie a high density of cultivation or planting, the bandwidth of the control loop can be increased in order to reduce the probability of a "loss of lock".
Insbesondere bei einer Nutzung der Empfangseinrichtung in einem Kraftfahrzeug sind auch zu erwartende Beschleunigungen hochrelevant für die Parametrisierung der Empfangseinrichtung. Daher ist es möglich, dass durch die Lokalinformation eine lokale Verkehrsdichte und/oder wenigstens eine Eigenschaft eines lokalen Streckenverlaufs beschrieben werden. Der Streckenverlauf kann der Streckenverlauf einer momentan durch ein Kraftfahrzeug, in dem die Empfangseinrichtung angeordnet ist, befahrene Strecke sein. Insbesondere kann aus der Lokalinformation eine Bewegungsinformation ermittelt werden, die eine voraussichtliche Bewegungsdynamik, insbesondere eine Beschleunigung, der Empfangseinrichtung betrifft, wonach der Schleifenparameter und/oder eine den Frequenzbereich betreffende Information in Abhängigkeit der Bewegungsinformation ermittelt wird.In particular, when using the receiving device in a motor vehicle are also Expected accelerations highly relevant for the parameterization of the receiving device. It is therefore possible for the local information to describe a local traffic density and / or at least one property of a local route. The route may be the route of a route currently being traveled by a motor vehicle in which the receiving device is arranged. In particular, motion information can be determined from the local information, which relates to a probable movement dynamics, in particular an acceleration, of the receiving device, according to which the loop parameter and / or information concerning the frequency range is determined as a function of the motion information.
Als lokale Verkehrssituation kann beispielsweise das Vorhandensein eines Stauendes bereitgestellt werden, da an einem Stauende mit einem starken Bremsen des Kraftfahrzeugs zu rechnen ist. Es ist auch möglich, als Verkehrssituation einen stockenden Verkehr, eine freie Strecke oder Ähnliches zu beschreiben. Der lokale Streckenverlauf ist beispielsweise relevant, da in Kurven hohe Querbeschleunigungen auftreten können, womit eine Dopplerverschiebung des Sendesignals zeitlich relativ stark variiert. Um dies zu kompensieren, kann beispielsweise eine Schleifenbandbreite einer Regelschleife erhöht werden. Für die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs können auch Geschwindigkeitsbeschränkungen, insbesondere deren Ende beziehungsweise Beginn, Steigungen und Gefälle relevant sein.As a local traffic situation, for example, the presence of a jam end can be provided, as can be expected at a jam end with a strong braking of the motor vehicle. It is also possible to describe as a traffic situation a halting traffic, a free route or the like. The local route is relevant, for example, since high lateral accelerations can occur in curves, with which a Doppler shift of the transmission signal varies relatively strongly over time. To compensate for this, for example, a loop bandwidth of a control loop can be increased. For the acceleration of the motor vehicle speed limits, in particular their end or beginning, gradients and gradients may be relevant.
Die Prognose der voraussichtlichen Bewegungsdynamik kann heuristisch auf Basis von Erfahrungswerten erfolgen. Zusammenhänge zwischen der Bewegungsinformation und der Verkehrssituation beziehungsweise dem Streckenverlauf und zwischen dem Schleifenparameter beziehungsweise der den Frequenzbereich betreffenden Information und der Bewegungsinformation können statistisch erfasst werden und beispielsweise durch Maschinenlernen oder statistische Datenmodelle berücksichtigt werden.The prognosis of the expected dynamics of movement can heuristically be based on empirical values. Relationships between the movement information and the traffic situation or the course of the route and between the loop parameter or the information concerning the frequency range and the movement information can be detected statistically and taken into account, for example, by machine learning or statistical data models.
Die Lokalinformation kann ergänzend oder alternativ eine voraussichtliche lokale Dämpfung oder Störstärke von Empfangssignalen in wenigstens einem Frequenzbereich beschreiben. Dies ist besonders dann relevant, wenn ein Empfangssignal durch einen oder mehrere Sender in verschiedenen Frequenzbereichen bereitgestellt wird. In diesem Fall kann ein Frequenzbereich zum Empfang des Empfangssignals gewählt werden, in dem voraussichtlich nur eine geringe Dämpfung oder Störung erfolgt.The local information may additionally or alternatively describe an anticipated local attenuation or interference strength of received signals in at least one frequency range. This is particularly relevant when a received signal is provided by one or more transmitters in different frequency ranges. In this case, a frequency range for receiving the received signal can be selected, in which only a slight attenuation or interference is expected to occur.
Die Lokalinformation kann zeitlich veränderlich sein und/oder den zeitlichen Verlauf einer Größe beschreiben. Beispielsweise können Störungen in bestimmten Frequenzbereichen nur zu bestimmten Tageszeiten und/oder an bestimmten Wochentagen auftreten. Es ist auch möglich, dass eine voraussichtliche Bewegungsdynamik der Empfangseinrichtung in einem bestimmten Bereich zeitabhängig ist, beispielsweise da in diesem Bereich nur zu bestimmten Zeitpunkten Stauungen auftreten oder die Verkehrsdichte variiert.The local information may be temporally variable and / or describe the time course of a variable. For example, interference in certain frequency ranges may occur only at certain times of the day and / or on certain days of the week. It is also possible that a probable dynamic movement of the receiving device is time-dependent in a certain range, for example because congestion occurs in this area only at certain times or the traffic density varies.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung eine Empfangseinrichtung mit wenigstens einer Antenne zum Empfang eines Empfangssignals und einer Verarbeitungseinrichtung zur Ermittlung wenigstens einer Empfangsinformation aus dem Empfangssignal, wobei die Verarbeitungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Verarbeitungseinrichtung kann die wenigstens eine Regelschleife der Empfangseinrichtung implementieren.In addition to the method according to the invention, the invention relates to a receiving device with at least one antenna for receiving a received signal and a processing device for determining at least one received information from the received signal, wherein the processing device is arranged for carrying out the method according to the invention. The processing device may implement the at least one control loop of the receiving device.
Zudem betrifft die Erfindung eine Positionsbestimmungseinrichtung zur Ermittlung einer Positionsinformation in Abhängigkeit von Empfangssignalen, die von mehreren Satelliten gesendet werden, wobei die Positionsbestimmungseinrichtung eine erfindungsgemäße Empfangseinrichtung aufweist.In addition, the invention relates to a position-determining device for determining position information as a function of received signals which are transmitted by a plurality of satellites, wherein the position-determining device has a receiving device according to the invention.
Ergänzend betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug eine erfindungsgemäße Empfangseinrichtung und/oder eine erfindungsgemäße Positionsbestimmungseinrichtung umfasst.In addition, the invention relates to a motor vehicle, wherein the motor vehicle comprises a receiving device according to the invention and / or a position-determining device according to the invention.
Die erfindungsgemäße Empfangseinrichtung, die erfindungsgemäße Positionsbestimmungseinrichtung und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug können mit jenen Merkmalen weitergebildet werden, die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wurden und umgekehrt.The receiving device according to the invention, the position determining device according to the invention and the motor vehicle according to the invention can be further developed with those features which have been explained with reference to the method according to the invention and vice versa.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen schematisch:
-
1 eine Betriebssituation eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, das ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungseinrichtung mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Empfangseinrichtung aufweist, in der ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird, und -
2 ein Ablaufdiagramm des in der Betriebssituation gemäß1 durchgeführten Verfahrens.
-
1 an operating situation of an embodiment of a motor vehicle according to the invention, which has an embodiment of a position determination device according to the invention with an embodiment of a receiving device according to the invention, in which an embodiment of the method according to the invention is carried out, and -
2 a flowchart of the in the operating situation according to1 performed procedure.
Das Kraftfahrzeug
Die Empfangseinrichtung
In Schritt S1 werden zunächst Empfangssignale von mehreren Satelliten empfangen. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird im Folgenden nur der Empfang eines dieser Satellitensignale durch die Empfangseinrichtung
In Schritt S2 werden die empfangenden Signale durch die Verarbeitungseinrichtung
Bei üblichen satellitenbasierten Positionsbestimmungssystemen, beispielsweise bei dem GPS-System, wird das Trägersignal durch eine pseudozufällige, periodisch wiederholte Bitfolge moduliert. Die Bitfolge für einen jeweiligen Satelliten ist bekannt und kann daher in Schritt S3 durch eine empfangseinrichtungseitige Referenzquelle bereitgestellt werden. Diese kann die entsprechende Bitfolge beispielsweise mit einer vorgegebenen Frequenz ausgeben. In Schritt S4 werden durch mehrere Verzögerungsglieder der Empfangseinrichtung
Aus den in Schritt S5 ermittelten Korrelationsstärken der verschieden verzögerten Referenzsignale mit dem Modulationssignal kann eine relative Phasenlage des Modulationssignals zu dem Referenzsignal bestimmt werden. Aus dieser Phasenlage kann in Schritt S6 ist ein Steuersignal gewonnen werden, durch das die Verzögerungszeiten der verschiedenen Verzögerungsglieder, die in Schritt S4 genutzt werden, derart angepasst werden, dass ein Phasenunterschied zwischen einer ausgewählten Kopie des Referenzsignals und dem Modulationssignal minimiert wird. Dieses Steuersignal kann optional durch ein zusätzliches Schleifenfilter gefiltert werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Bandbreite der Regelschleife ausschließlich durch die Korrelation in Schritt S5 bestimmt ist, beispielsweise durch eine genutzte Integrationszeit.From the correlation strengths of the differently delayed reference signals determined in step S5 with the modulation signal, a relative phase angle of the modulation signal to the reference signal can be determined. From this phase position, a control signal can be obtained in step S6, by means of which the delay times of the various delay elements used in step S4 are adjusted such that a phase difference between a selected copy of the reference signal and the modulation signal is minimized. This control signal can optionally be filtered by an additional loop filter. However, it is also possible for the bandwidth of the control loop to be determined exclusively by the correlation in step S5, for example by a used integration time.
Durch die vorangehend beschriebene verzögerungsstarre Regelschleife ist eine Verzögerung zwischen dem Referenzsignal und dem Empfangssignal bekannt, woraus eine Signallaufzeit zwischen dem jeweiligen Satelliten und der Empfangseinrichtung
In Abhängigkeit dieser Position wird in Schritt S8 eine Lokalinformation aus einer Datenquelle ausgelesen. Die Datenquelle kann beispielsweise eine Karte sein, die in der Positionsbestimmungseinrichtung
Die Lokalinformationen können insbesondere eine lokale Bebauung beziehungsweise Bepflanzung und/oder Geländetopographie beschreiben sowie einen lokalen Streckenverlauf. Entsprechende Daten können beispielsweise den Karten eines üblichen Navigationssystems entnommen werden. Bereits aus diesen Daten kann erkannt werden, dass im Streckenabschnitt
Daher wird in Schritt S9 in Abhängigkeit der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs wenigstens ein Schleifenparameter der Regelschleife in Abhängigkeit der Lokalinformation eingestellt. Hierbei kann insbesondere eine Bandbreite eines phasen-, frequenz- und/oder verzögerungsstarren Regelkreises angepasst werden. Beispielsweise kann eine Bandbreite eines phasenstarren Regelkreises angepasst werden, der in Schritt S2 genutzt werden kann, um das Demodulationssignal bereitzustellen. Ergänzend oder alternativ kann eine Schleifenbreite des in den Schritten S4 bis S6 genutzten verzögerungsstarren Regelkreises angepasst werden. Dies ist beispielsweise möglich, indem die Integrationslänge der Korrelation in Schritt S5 angepasst wird und/oder indem wenigstens eine Grenzfrequenz eines in Schritt S6 genutzten zusätzlichen Schleifenfilters angepasst wird.Therefore, in step S9, depending on the current position of the motor vehicle, at least one loop parameter of the control loop is set as a function of the local information. In this case, in particular, a bandwidth of a phase, frequency and / or delay-locked control loop can be adapted. For example, a bandwidth of a phase-locked loop can be adjusted, which can be used in step S2 to provide the demodulation signal. Additionally or alternatively, a loop width of the delay-locked control loop used in steps S4 to S6 can be adapted. This is possible, for example, by adapting the integration length of the correlation in step S5 and / or by adjusting at least one limit frequency of an additional loop filter used in step S6.
Anschließend wird das Verfahren ab Schritt S1 wiederholt.Subsequently, the process is repeated from step S1.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wäre es ergänzend oder alternativ zur Anpassung des Schleifenparameters einer Regelschleife möglich, einen Frequenzbereich, in dem das Empfangssignal durch die Empfangseinrichtung empfangen wird, in Abhängigkeit der Lokalinformation einzustellen. Dies kann zweckmäßig sein, wenn in bestimmten Streckenabschnitten
In den bislang diskutierten Ausführungsbeispielen wurde durch die Lokalinformation zunächst die Umgebung des Kraftfahrzeugs beschrieben und es wurden vorgegebenen Regeln genutzt, um aus diesen Lokalinformationen wenigstens einen Schleifenparameter oder eine Information bezüglich eines Frequenzbereiches zu ermitteln. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass der Schleifenparameter oder eine Information bezüglich eines Frequenzbereichs direkt als Lokalinformation bereitgestellt wird, beispielsweise von einem Back-End-Server.In the embodiments discussed so far, the environment of the motor vehicle was first described by the local information and predetermined rules were used to determine from this local information at least one loop parameter or information relating to a frequency range. Alternatively or additionally, it is possible for the loop parameter or information relating to a frequency range to be provided directly as local information, for example from a back-end server.
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2017
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