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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Position, insbesondere eines Fahrzeugs, ein Computerprogrammprodukt mit dem das Verfahren ausgeführt wird, ein Speichermedium auf dem ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gespeichert ist, eine entsprechende Vorrichtung und ein Navigationsgerät.
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Die
EP 2 557 436 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Position, wobei zwei voneinander unabhängige Positionsermittlungsinstanzen, GPS und LAN, wahlweise als aktive Instanz ausgewählt werden, um die Genauigkeit der ermittelten Position zu erhöhen. Die
US 6,408,245 B1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Positionsermittlung mittels GPS und Inertialmessung.
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Aus der
EP 2 541 198 ist eine Straßenkartenkorrektur für festgekoppelte GPS-und Fahrzeug Koppelnavigation bekannt. Dabei wird die über GPS oder Radsensoren ermittelte Fahrzeugposition mit Daten einer gespeicherten Straßenkarte verglichen, und gegebenenfalls korrigiert. Dies verhindert, dass anfangs kleine Fehler in den Eingangsdaten der Fahrzeugpositionsbestimmung über einen längeren Zeitraum gesehen zu einer merklichen Abweichung zwischen ermittelter und tatsächlicher Position führen. GPS Daten sind beispielsweise bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit ungenau und werden daher bei niedriger Geschwindigkeit meist ignoriert. Daten von Radsensoren führen über größere Strecken oder Zeiträume zu einer Drift, und werden daher über größere Strecken bzw. Zeiträume nur in Ausnahmefällen verwendet, beispielsweise wenn in einem Tunnel oder in einer Häuserschlucht kein ausreichend gutes GPS Positionssignal zur Verfügung steht.
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Es hat sich herausgestellt, dass es weitere Situationen gibt, in denen eine falsche Position ermittelt wird, dies aber nicht oder über eine längere Zeit hinweg nicht bemerkt wird, wodurch die Navigation nicht oder nicht zum korrekten Ziel führt. Beispielsweise kann auch der Vergleich mit einer Straßenkarte eine fehlerhaft ermittelte Position nicht erkennen lassen, wenn es sich um ein sich regelmäßig wiederholendes, etwa ein schachbrettartiges, System von Straßen handelt und bereits zu Beginn eine um eine Periode oder deren Vielfaches versetzt falsche Position angenommen wird.
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Für ein Verfahren zum Ermitteln der Position und ein entsprechendes Navigationsgerät ist es daher wünschenswert, Situationen zu vermeiden, in denen eine falsche Position ermittelt, dies aber nicht oder über einen längeren Zeitraum hinweg nicht bemerkt wird.
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Erfindungsgemäß wird dazu ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Dabei werden Sensordaten empfangen, die von einem globalen Navigationssatellitensystem, auch GNSS genannt, stammen, von Radsensoren eines Fahrzeugs, wie Odometer, oft auch Hodometer genannt, und Lenkwinkelsensor, von Beschleunigungssensoren oder anderen in einem Fahrzeug enthaltenen Sensoren. Beispiele für ein GNSS sind GPS (Global Positioning System), Glonass oder das europäische Galileo System. Im folgenden Text wird für GNSS hauptsächlich der Ausdruck GPS verwendet. Wird das Verfahren auf einem mobilen Gerät, beispielsweise einem Smartphone oder einem mobilen Navigationsgerät ausgeführt, so können als weitere oder alternative Sensordaten das Vorhandensein von WLAN Sendern, Magnetfeldsensoren, Luftdrucksensoren, das Vorhandensein von Mobilfunkzellen, beispielsweise gemäß der Standards GSM oder LTE, oder weitere geeignete Sensordaten Verwendung finden.
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Weiterhin wird eine erste Positionsermittlungsinstanz gestartet, die auf Grundlage einer Startposition und den empfangenen Sensordaten eine Position ermittelt. Die Positionsermittlungsinstanz kann sowohl eine in Hardware realisierte Positionsermittlungseinheit sein, als auch als Software realisiert sein, beispielsweise als lauffähige Softwareroutine. Auch eine Kombination aus Hardware- und Software-Realisierung kann hier vorteilhaft Verwendung finden. Die Startposition bildet die Vergangenheit ab und dient als Ausgangspunkt der Positionsbestimmung. Die empfangenen Sensordaten dienen zur Weiterbeschreibung der Startposition und bilden die Gegenwart ab. Die Startposition ist vorteilhafterweise eine aus einem persistenten Speicher entnommene früher ermittelte Position. Dies ist insbesondere bei einer im Fahrzeug eingebauten Positionsermittlungseinheit ein zuverlässiger Startwert, insbesondere dann, wenn die Positionsermittlung mit jeder Fahrzeugbewegung auch aktiviert ist. Ebenfalls sinnvoll ist es, eine vom Nutzer vorgegebene Ist-Position als Startposition zu verwenden. Dies ist insbesondere bei mobilen Geräten oder anderen Geräten, bei denen die Positionsermittlung nicht bei jeder Ortsänderung des Geräts eingeschaltet ist, sinnvoll. Je nach Gegebenheit kann auch eine andere geeignete Startposition sinnvoll Verwendung finden. Diese erste Positionsermittlungsinstanz wird als aktive Positionsermittlungsinstanz definiert, und die von ihr ermittelte Position wird als aktuelle ermittelte Position ausgegeben.
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Erfindungsgemäß wird eine weitere Positionsermittlungsinstanz gestartet, die die Position auf Grundlage der empfangenen Sensordaten ermittelt. Hierbei handelt es sich um eine weitere Hardwareeinheit, die parallel zur ersten Positionsermittlungseinheit arbeitet, um eine weitere, parallel ablaufende Software, oder um eine Kombination aus Hardware und Software, die parallel zur ersten Positionsermittlungsinstanz abläuft.
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Hierbei werden hauptsächlich die empfangenen Sensordaten verwendet. Dadurch wird die Gegenwart abgebildet, die Positionsermittlung ist somit unabhängig von möglichen Fehlern im persistent gespeicherten Startwert der ersten Positionsermittlungsinstanz. Beispielsweise wirkt sich auf diese Weise eine Positionsänderung im ausgeschalteten Zustand, die sich in der persistent gespeicherten Startposition nicht widerspiegelt, nicht negativ auf die Positionsbestimmung der weiteren Positionsermittlungsinstanz aus.
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Weiterhin wird geprüft, ob die weitere Positionsermittlungsinstanz einen stabilen Status erreicht hat. Zu dieser Prüfung gibt es dem Fachmann bekannten Maßnahmen. Eine einfache Möglichkeit besteht darin, das Erreichen eines stabilen Status dadurch zu definieren, daß die Abweichung der aufeinanderfolgenden, von der weiteren Positionsermittlungsinstanz ermittelten Positionen unterhalb eines akzeptablen Toleranzwerts liegt. Wie ein stabiler Status am besten festgestellt werden kann hängt eng damit zusammen, wie die Positionsermittlungsinstanz intern aufgebaut ist. Für die vorliegende Erfindung ist wichtig, daß die Positionsermittlungsinstanz signalisiert, wann sie die Verantwortung übernehmen kann, wann sie also einen stabilen Status erreicht hat. Hat die weitere Positionsermittlungsinstanz einen stabilen Status erreicht, so wird diese als aktive Positionsermittlungsinstanz definiert, die von ihr ermittelte Position wird als aktuelle ermittelte Position ausgegeben. Die bisherige aktive Positionsermittlungsinstanz wird neu gestartet, wobei hier keine Startposition verwendet wird, sondern nur die aktuell empfangenen Sensordaten.
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Ein Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß mögliche nicht behebbare Fehler, die auf fehlerhaften Sensordaten in der Vergangenheit beruhen, in der weiteren Positionsermittlungsinstanz, die als neue aktive Positionsermittlungsinstanz definiert wird, nicht enthalten sind, wenn diese fehlerhaften Sensordaten lange genug zurückliegen, also vor dem Neustart der weiteren Positionsermittlungsinstanz aufgetreten sind, die die neue aktive Positionsermittlungsinstanz wird. Dies ist unabhängig davon, ob bekannt ist, was die Fehlerursache ist, oder wie sie kompensiert werden kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die weitere Positionsermittlungsinstanz neu gestartet wird, falls sie nach Eintritt eines vorgegebenen Ereignisses keinen stabilen Status erreicht hat. Das vorgegebene Ereignis ist beispielsweise der Ablauf einer bestimmten Zeit ab Neustart der weiteren Positionsermittlungsinstanz. Ein ebenfalls sinnvolles Ereignis ist das Zurücklegen einer bestimmten Strecke nach dem Neustart der weiteren Positionsermittlungsinstanz. Diese Strecke ergibt sich beispielsweise aus einem aus der Radumdrehung abgeleiteten Sensorsignal. Auch der Empfang einer Mindestanzahl von GPS-Sensorsignalen ab Neustart der weiteren Positionsermittlungsinstanz wird sinnvollerweise als derartiges Ereignis genutzt. Auch weitere Ereignisse können hier sinnvoll Anwendung finden, ebenso kann das Ereignis aus einer Kombination von mehreren dieser Einzelereignisse abgeleitet werden.
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Falls die Positionsermittlung beendet oder unterbrochen werden soll, ist vorgesehen, die aktuell ermittelte Position persistent zu speichern, und die aktive Positionsermittlungsinstanz und die weitere Positionsermittlungsinstanz anzuhalten. Andernfalls wird kontinuierlich geprüft, ob die gerade nicht als aktive Positionsermittlungsinstanz definierte weitere Positionsermittlungsinstanz einen stabilen Status erreicht hat. Ist dies der Fall, so wird diese als aktive Positionsermittlungsinstanz definiert und die bisherige aktive Positionsermittlungsinstanz neu gestartet. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die aktuell ermittelte Position möglichst wenig durch in der Vergangenheit aufgetretene Fehler in den Sensorsignalen oder in deren Auswertung beeinflußt ist, da immer die auf Sensorsignalen der jüngsten Vergangenheit beruhende stabile Positionsermittlungsinstanz zur Positionsermittlung herangezogen wird. Bei dieser Positionsermittlungsinstanz ist das Risiko am geringsten, durch weiter in der Vergangenheit zurückliegende Fehler beeinflußt zu sein. Im einfachsten Fall wird nur die aktuell ermittelte Position der aktiven Positionsermittlungsinstanz persistent gespeichert. Diese beginnt dann beim erneuten Starten der Positionsermittlung mit der gespeicherten Position als Startposition. Die weitere Positionsermittlungsinstanz beginnt mit einem Neustart und basiert nur auf nach dem Neustart empfangenen, neuen Sensorsignalen. Dies hat den Vorteil, daß die aktive Positionsermittlungsinstanz sich schnell in einem stabilen Zustand befindet und dennoch nur wenig persistenter Speicherplatz benötigt wird. Ebenfalls möglich ist es, auch die Position der weiteren Positionsermittlungsinstanz zu speichern, auch wenn diese noch nicht einen stabilen Status erreicht hat. Dies hat den Vorteil, daß die weitere Positionsermittlungsinstanz nach dem erneuten Starten der Positionsermittlung nicht bei Null anfangen muß, sondern mit der für sie gespeicherten zuletzt vorhandenen aber noch nicht als stabil eingestuften Position als Startwert beginnen kann, und somit schneller einen stabilen Zustand erreicht. Dies benötigt allerdings zusätzlichen persistenten Speicher, der oft knapp oder kostspielig ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine zweite oder mehrere weitere Positionsermittlungsinstanzen zeitversetzt zu starten, und die jeweils nächste weitere Positionsermittlungsinstanz, die einen stabilen Zustand erreicht, als aktive Positionsermittlungsinstanz zu definieren. Dies hat den Vorteil, daß es nicht so lange dauert, bis nach dem Neustart der bisherigen aktiven Positionsermittlungsinstanz eine weitere Positionsermittlungsinstanz den stabilen Status erreicht. Eine eventuell fehlerhafte aktive Positionsermittlungsinstanz wird somit schneller durch eine neue, eingeschwungene, also im stabilen Status befindliche weitere Positionsermittlungsinstanz ersetzt.
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Vorteilhafterweise wird die aktive Positionsermittlungsinstanz dann durch eine weitere Positionsermittlungsinstanz ersetzt, wenn ein vorgegebenes Ereignis eintritt. Es wird also nicht sofort dann eine neue aktive Positionsermittlungsinstanz definiert, wenn die weitere Positionsermittlungsinstanz einen stabilen Status erreicht hat, sondern beim Eintritt eines anders definierten Ereignisses. Dies ist beispielsweise der Ablauf einer gewissen Zeit oder das Zurücklegen einer gewissen Strecke nach dem Neustart der weiteren Positionsermittlungsinstanz oder nach dem Zeitpunkt der letzten Definition einer neuen aktiven Positionsermittlungsinstanz. Dies hat den Vorteil, daß der Wechsel zwischen den jeweils aktiven Positionsermittlungsinstanzen nicht zu häufig auftritt, was die Anzahl möglicher Sprünge beim Übergang von einer auf die andere aktive Positionsermittlungsinstanz mindert und Rechenkapazität einspart. Auch das Unterbrechen beziehungsweise das Beenden der Positionsbestimmung wird sinnvollerweise als ein solches vorgegebenes Ereignis angesehen. Dies hat den Vorteil, daß zunächst eine neue aktive Positionsermittlungsinstanz definiert wird, deren Position dann persistent gespeichert wird. Beim erneuten Starten der Position Bestimmung steht also ein möglichst fehlerfreier Startwert zur Verfügung.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß eine weitere Positionsermittlungsinstanz neu gestartet wird, auch wenn sie sich bereits in einem stabilen Status befindet, wenn nach ihr eine vorgegebene Anzahl weiterer Positionsermittlungsinstanzen einen stabilen Status erreicht haben. Dies hat den Vorteil, daß nicht zu viele Positionsermittlungsinstanzen in einem stabilen Zustand sind und damit potentiell aufgrund eines nicht allzulange zurückliegenden fehlerhaften Sensorsignals sich in einem unerkannt fehlerhaften Zustand befinden. Es ist somit immer eine als sinnvolle Mindestanzahl angesehene Anzahl von Positionsermittlungsinstanzen im Zustand kurz nach dem Neustart, die demnächst einen stabilen Zustand erreichen werden, und dann von auch in der näheren Vergangenheit liegenden fehlerhaften Sensordaten oder fehlerhaft ausgewerteten Sensordaten unbeeinflußt sind, und somit eine korrekte Position ermitteln. Die vorgegebene Anzahl ist beispielsweise zwei Positionsermittlungsinstanzen oder die Hälfte der Anzahl der weiteren Positionsermittlungsinstanzen. Auch andere Anzahlen können hier je nach Gegebenheiten sinnvoll sein.
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Gemäß einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, beim Definieren einer weiteren Positionsermittlungsinstanz, die als aktive Positionsermittlungsinstanz neu definiert werden soll, diejenige weitere Positionsermittlungsinstanz auszuwählen, die als n-letzte einen stabilen Status erreicht hat. Für n = 1 ist dies die letzte Positionsermittlungsinstanz, die einen stabilen Status erreicht hat. Für n = 2 die vorletzte, für n = 3 die drittletzte usw. Dies hat den Vorteil, daß die neue aktive Positionsermittlungsinstanz den stabilen Status nicht nur seit kurzem erreicht hat, sondern der stabilen Status auch bereits über eine gewisse Zeit angedauert hat. Das Verfahren ist somit weniger anfällig gegen verfrühte Einschätzungen des stabilen Status. Sollte es vorkommen, daß die aktive Positionsermittlungsinstanz ihren Status von sich aus als nicht mehr stabil einstuft, wird eine der weiteren Positionsermittlungsinstanzen als aktive Positionsermittlungsinstanz definiert und die bisherige neugestartet. Wenn eine der weiteren Positionsermittlungsinstanzen, die sich im stabilen Status befinden, sich von sich aus als nicht mehr stabil einstuft, so wird auch diese neugestartet, solange sich noch zumindest eine der weiteren Positionsermittlungsinstanzen im stabilen Status befindet. Andernfalls wird angenommen, daß eine gravierende Störung vorliegt. Die von der aktiven Positionsermittlungsinstanz ermittelte Position wird dann gegebenenfalls mit dem Hinweis ausgegeben, daß sie nicht mit ausreichender Zuverlässigkeit bestimmt worden ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen daß alle Positionsermittlungsinstanzen identische Verfahrensschritte zum Bestimmen der Position aufweisen. Dies hat den Vorteil, daß die Positionsermittlungsinstanzen als identische Software programmierbar sind, und kein Aufwand für Programmieren, Test, Kompilierung usw. eines anderen technischen Auswertealgorithmus erforderlich ist. Entsprechendes gilt für in Hardware realisierte Positionsermittlungsinstanzen oder für solche die aus Hardware und Software kombiniert sind.
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Vorteilhafterweise unterscheiden sich die aktive Positionsermittlungsinstanz und die eine oder mehreren weiteren Positionsermittlungsinstanzen in dem Wert zumindest eines Parameters. Dies hat den Vorteil, daß trotz identischer Verfahrensschritte oder identischem Hardware-Aufbau die Positionsermittlungsinstanzen dennoch über die Änderung von Parametern in gewisser Weise auf unterschiedliche Funktionen oder Gegebenheiten anpaßbar sind. So kann zwischen der aktiven Positionsermittlungsinstanz und der weiteren Positionsermittlungsinstanz bzw. zwischen den weiteren Positionsermittlungsinstanzen untereinander unterschieden werden.
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Es ist vorgesehen, daß der Parameter, bei dem sich die aktive und die weitere Positionsermittlungsinstanz unterscheiden, einer oder mehrere der folgenden Parameter ist. Handelt es sich bei dem Parameter um die Latenz, so wird bei der Positionsermittlung ein größerer zurückliegender Zeitraum berücksichtigt. Fehlerhafterweise verzögert eintreffende Sensorwerte werden in diesem Fall berücksichtigt, da sie in einem erweiterten Zeitfenster liegen. Dies führt zu einer höheren Genauigkeit der Positionsermittlung. Allerdings wird die höhere Genauigkeit auf Kosten der Aktualität erzielt. Gemäß einer Variante ist daher vorgesehen, die Latenz zu reduzieren, wenn die entsprechende weitere Positionsermittlungsinstanz zur aktiven Positionsermittlungsinstanz wird. Handelt es sich bei dem Parameter um die Abtastrate, so wird für eine oder mehrere der weiteren Positionsermittlungsinstanzen vorgesehen, nicht jeden eingehenden Wert eines Sensorsignals zu berücksichtigen, sondern beispielsweise nur jeden zehnten. Dadurch wird für jede weitere Positionsermittlungsinstanz nur ein Zehntel der Prozessorzeit im Vergleich zur aktiven Positionsermittlungsinstanz benötigt, die Prozessorkapazität wird also nicht zu stark beansprucht. Dennoch steht relativ schnell eine weitere Positionsermittlungsinstanz im stabilen Zustand zur Verfügung, die die aktive Positionsermittlungsinstanz ersetzen kann. Dabei ist zu beachten, daß bestimmte Sensorsignalwerte eine Vorverarbeitung benötigen. So müssen beispielsweise Signale eines Radumdrehungssensors aufaddiert werden, oder entsprechend stärker gewichtet werden, um nicht ein Zehntel sondern die tatsächliche Anzahl Radumdrehungen zu berücksichtigen. Handelt es sich bei dem Parameter um ein Ereignis, das den stabilen Zustand definiert, so können unterschiedliche weitere Positionsermittlungsinstanzen mit Fokus auf unterschiedliche Arten von Sensorsignalen betrieben werden. Beispielsweise erreicht eine der weiteren Positionsermittlungsinstanzen nur dann den stabilen Status, wenn eine Mindestanzahl von GPS-Satelliten „gesehen“ werden, während Signale von Fahrzeugsensoren weniger stark gewichtet werden. Eine andere der weiteren Positionsermittlungsinstanzen kann auch ohne GPS-Signale zu empfangen den stabilen Zustand erreichen, und hat dafür eine höhere Anforderung an die Daten der im Fahrzeug angeordneten Sensoren, die Daten einer Ortung mittels WLAN oder diejenigen eines anderen Ortungsverfahrens. Im Fall derartig unterschiedlicher Positionsermittlungsinstanzen ist es sinnvoll, diese gleichzeitig anstatt zeitversetzt zu starten, da sie trotz identischer Sensordaten aufgrund der unterschiedlich gewichteten Parameter ohnehin nicht zum identischen Ergebnis gelangen und im allgemeinen nicht nach der gleichen Zeit einen stabilen Status erreichen.
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Ein erfindungsgemäßes Navigationsgerät weist zumindest zwei Sensoren auf, deren Sensordaten alleine oder in Kombination mit anderen dazu geeignet sind, eine Positionsermittlung vorzunehmen. Es weist eine erste Positionsermittlungseinheit und zumindest eine weitere Positionsermittlungseinheit auf, die parallel zueinander angeordnet sind. Eine Steuerungseinheit überwacht, welche der Positionsermittlungseinheiten einen stabilen Status erreicht hat und steuert einen Umschalter zum Ausgeben der ermittelten Position. Die Steuerungseinheit dient weiterhin dazu, die bisherige aktive Positionsermittlungseinheit neu zu starten und gegebenenfalls weitere Parameter vorzugeben.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist eine Vorrichtung auf, die geeignet und dazu ausgebildet ist, die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte auszuführen oder sie weist ein erfindungsgemäßes Navigationsgerät auf.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind auch in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Figuren angegeben. Sinnvolle Kombinationen und Weiterbildungen, die im Können des Fachmanns liegen, liegen ebenfalls im Bereich der Erfindung.
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Es zeigen:
- 1 Navigationsgerät gemäß Erfindung
- 2 Ablaufdiagramm
- 3 Ablaufdiagramm
- 4 Detail einer Variante
- 5 Detail einer weiteren Variante
- 6 Positionsermittlungseinheit
- 7 Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens
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1 zeigt ein Navigationsgerät 1, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet. Es weist einen Sensor 21 eines GPS-Detektors auf, einen Sensor 22 eines Odometers, und einen Lenkwinkelsensor 23. Die entsprechenden Sensordaten DS21, DS22 und DS23, gemeinsam auch als DSi bezeichnet, werden einer ersten Positionsermittlungseinheit 100, PEE1 und einer zweiten Positionsermittlungseinheit 200, PEE2 an deren jeweiligen Sensordateneingang 101,201 zugeführt. Diese sind als einzelner Eingang dargestellt, an dem die Sensordaten DSi beispielsweise seriell eingehen. Auch ein paralleler Eingang oder mehrere Eingänge für unterschiedliche Sensordaten DS21, DS22, DS23 sind gemäß einer hier nicht dargestellten Variante vorgesehen.
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Die Positionsermittlungseinheiten 100,200 weisen jeweils eine Recheneinheit RE1, RE2 auf, die aus den Sensordaten DSi und weiteren Eingangsdaten bzw. Parametern eine Position P(PEE1), P(PEE2) ermitteln und an einem Positionsausgang 111, 211 ausgeben. Die ermittelte Position P(PEE1), P(PEE2) wird an einen Umschalter 300 weitergegeben, der eine aktuell ermittelte Position P ausgibt. Diese wird gegebenenfalls einem persistenten Speicher 400 zugeführt. Dieser ist hier als separate Einheit dargestellt, gemäß einer Variante der Erfindung weist jede der Positionsermittlungseinheiten 100,200 einen eigenen, separaten persistenten Speicher auf, was hier nicht dargestellt ist. Der persistenten Speicher 400 weist jeweils eine Datenverbindung zu den Positionsermittlungseinheiten 100,200 auf, über die ein Startpunkt SP1, SP2 beim Neustart der Positionsermittlungseinheiten 100,200 an diese übertragen wird. Vor dem Abschalten der Positionsermittlungseinheiten 100,200 werden die zu diesem Zeitpunkt ermittelten Positionen P(PEE1) und P(PEE2) in dem persistenten Speicher 400 abgelegt. Außer der ermittelten Position P(PEEi) werden im persistenten Speicher 400 auch noch Informationen über weitere den Betriebszustand der Positionsermittlungseinheit PEIi gespeichert, sodaß diese nach einem erneuten Start sich wieder im gleichen Betriebszustand befindet, oder zumindest möglichst nahe an diesem. Der Einfachheit halber wird hier nur jeweils vom Speichern der Position beziehungsweise des Startpunkts geschrieben, gemeint ist mit dem Startpunkt aber im allgemeinen nicht nur die Position, sondern der Zustand der Positionsermittlungsinstanz PEIi, in dem sie nach einem möglichen Neustart wieder startet.
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Die Positionsermittlungseinheiten 100, 200 weisen Statusausgänge 102,202 auf, an denen ein Kalibrationsindikatorsignal CAL1, CAL2 ausgegeben wird. Diese gibt an, ob sich die Positionsermittlungseinheit 100,200 in einem stabilen Status befindet oder nicht. Im einfachsten Fall wird der stabile Status mittels dem Wert CAL1 = 1 angezeigt, ein nicht stabiler Status mittels dem Wert CAL1 = 0. Gemäß einer Variante ist vorgesehen, den Zustand der Kalibration in Stufen anzugeben, beispielsweise als 2- oder als 4-Bit-Wort. In diesem Fall ist es ermöglicht, den stabilen Zustand entweder nur beim höchsten Wert CALi anzunehmen, oder auch bereits bei einem niedrigeren Wert. Situationsbedingt kann der stabile Zustand auch variabel definiert werden. So ist gemäß einer Variante vorgesehen, kurz nach dem Neustart des Navigationsgeräts 1 bereits einen niedrigeren Wert für den stabilen Status zu akzeptieren, ab einer vorgegebenen Zeit nach dem Neustart aber nur noch den höchsten Wert. Es ist ebenfalls vorgesehen, bei sicherheitskritischer Verwendung der aktuellen Position P nur den höchsten Wert zu akzeptieren, bei Routenführung oder reiner Information für den Fahrer aber auch niedrigere Werte. Die Kalibrationsindikatorsignale CALi werden Statuseingängen 501,502 einer Steuerungseinheit 500 zugeführt. Diese ist hier auch mit dem Bezugszeichen SE bezeichnet. Sie weist eine Logikeinheit 510 auf, die auch mit dem Bezugszeichen LE bezeichnet ist.
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Die Logikeinheit 510 wertet die Kalibrationsindikatorsignale CALi aus, und gibt an einem Auswahlausgang 503 ein Signal an den Umschalter 300 ab, damit diese gegebenenfalls zwischen den von den Positionsermittlungseinheiten 100,200 ermittelten Positionen P(PEE1), P(PEE2) umschaltet. An einem Statusausgang 504 wird ein Kalibrationsindikatorsignal CAL ausgegeben. Die Logikeinheit 510 ermittelt auch, ob eine der Positionsermittlungseinheiten 100,200 neu gestartet werden soll, und gibt an Steuerausgängen 511,512 ein Rücksetzsignal RESi ab, welches Rücksetzeingängen 103,203 der Positionsermittlungseinheiten 100,200 zugeführt wird. Die Steuerungseinheit 500 weist weiterhin einen Taktsignaleingang 505 auf, an dem ein von einem Taktgeber 31 abgegebenes Taktsignal anliegt. Die Steuerungseinheiten 500 weist weiterhin einen Triggereingang 506 auf, an dem ein von einer Auslöseeinheit 32 abgegebenes Triggersignal anliegt. Die Auslöseeinheit 32 gibt ein Triggersignal ab, wenn das Navigationsgerät eingeschaltet wird. In diesem Fall löst die Steuerungseinheit 500 einen Neustart der Positionsermittlungseinheiten 100,200 aus. Sie leitet ebenfalls das Auslesen einer Startposition SP1 durch die Positionsermittlungseinheit 100 aus dem persistenten Speicher 400 aus. Gemäß einer Variante der Erfindung erfolgt entsprechendes auch für die Positionsermittlungseinheit 200.
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Der Umschalter 300 weist Positionseingänge 301, 302 auf, die mit den Positionsausgängen 111, 211 verbunden sind. An einem Positionsausgang 303 wird die aktuell ermittelte Position P ausgegeben. Der Auswahleingang 303 ist mit dem Auswahlausgang 503 der Steuerungseinheiten 500 verbunden. Obwohl zu 1 die Positionsermittlungseinheiten 100,200 als Hardware beschrieben sind, dient 1 auch zur Erläuterung von als Software realisierten Positionsermittlungsinstanzen PEIn. Auch in der folgenden Beschreibung können die Beschreibungen zu Positionsermittlungsinstanzen entsprechend auf Positionsermittlungseinheiten angewendet werden und umgekehrt.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Schritt S01 werden Sensordaten SDi empfangen, sowie Startpunkte SPi. Im Schritt S02 wird die erste Positionsermittlungsinstanz PEI1 gestartet. Diese ermittelt eine Position P(PEE1) aus den Sensordaten SDi und einer Startposition SP1. Im Schritt S03 wird die erste Positionsermittlungsinstanz PEI1 als aktive Positionsermittlungsinstanz PEIa definiert. Die von der aktiven Positionsermittlungsinstanz PEIa ermittelte Position P(PEIa) wird im Schritt S04 als aktuell ermittelte Position P ausgegeben. Dies erfolgt von nun an kontinuierlich, bis eine neue aktive Positionsermittlungsinstanz PEIa definiert wird. Im Schritt S05 wird eine weitere Positionsermittlungsinstanz PEI2 gestartet, die eine Position P(PEI2) basierend auf den empfangenen Sensordaten SDi ermittelt. Die Schritte S06 und S07 betreffen Varianten, bei denen weitere Positionsermittlungsinstanzen PEI3 und PEI4 gestartet werden.
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Im Schritt S11 wird überprüft, ob die erste Positionsermittlungsinstanz PEI1 die aktive Positionsermittlungsinstanz PEIa ist. Ist dies der Fall, wird zu Schritt S21 verzweigt, andernfalls zu Schritt S12. Im vorliegenden Fall, also direkt nach dem Durchlaufen der Schritte S01 bis S07 ist die erste Positionsermittlungsinstanz PEI1 die aktive Positionsermittlungsinstanz PEIa, sodaß die Schritte S12 bis S17 in diesem Fall nicht durchlaufen werden. Sie entsprechen den Schritten S22 bis S27, die im folgenden beschrieben werden.
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Im Schritt S21 wird überprüft, ob die weitere Positionsermittlungsinstanz, hier die zweite Positionsermittlungsinstanz PEI2, die aktive Positionsermittlungsinstanz PEIa ist. Dies ist im vorliegenden Beispiel nicht der Fall, sodaß zu Schritt S22 verzweigt wird. Andernfalls wird zu Schritt S31 verzweigt. Im Schritt S22 wird überprüft, ob die zweite Positionsermittlungsinstanz PEI2 sich in einem stabilen Status befindet. Ist dies der Fall, so wird zu Schritt S23 verzweigt, andernfalls zu Schritt S26. Im Schritt S23 wird die zweite Positionsermittlungsinstanz PEI2 als die aktive Positionsermittlungsinstanz PEIa definiert. Im Schritt S24 wird die von der zweiten Positionsermittlungsinstanz PEI2, die jetzt die aktive Positionsermittlungsinstanz PEIa ist, ermittelte Position P(PEIa) als aktuelle Position P ausgegeben. Dies erfolgt von nun an kontinuierlich, bis eine weitere Positionsermittlungsinstanz PEIn als neue aktive Positionsermittlungsinstanz PEIa definiert wird. Im Schritt S25 wird die aktive Positionsermittlungsinstanz PEIa', im vorliegenden Beispiel die erste Positionsermittlungsinstanz PEI1, neu gestartet. Gleichzeitig wird der zur bisherigen aktiven Positionsermittlungsinstanz PEIa' gehörende Zeitzähler für die Zeit ta', hier t1, auf t1 = 0 gesetzt und neu gestartet. Anschließend an Schritt S25 wird mit Schritt S31 fortgefahren. Hat die zweite Positionsermittlungsinstanz PEI2 noch keinen stabilen Status erreicht, so wird im Schritt S26 geprüft, ob die Zeit t2, die seit dem Neustart der zweiten Positionsermittlungsinstanz PEI2 abgelaufen ist, einen Maximalwert tmax überschritten hat. Ist dies nicht der Fall, so wird mit Schritt S31 fortgefahren. Ist dies dagegen der Fall, so wird die zweite Positionsermittlungsinstanz PEI2 neu gestartet und die Zeit t2 auf t2 = 0 gesetzt und ebenfalls neu gestartet. Anschließend wird mit Schritt S31 fortgefahren.
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Die Schritte S31 bis S37 kommen nur dann vor, wenn gemäß einer Variante eine dritte Positionsermittlungsinstanz PEI3 Verwendung findet. Sie entsprechen den bereits beschriebenen Schritten S21 bis S27 und werden daher nicht erneut beschrieben. Nicht dargestellt sind entsprechende Schritte S41 bis S47, die einer Variante des Ausführungsbeispiels, bei der eine vierte Positionsermittlungsinstanz PEI4 zur Anwendung kommt, entsprechen. Nach Durchlaufen dieser Schritte, beziehungsweise nach Überspringen im aktuellen Ausführungsbeispiel, wird mit Schritt S08 fortgefahren.
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Im Schritt S08 wird geprüft, ob die Positionsermittlung unterbrochen oder beendet werden soll. Ist dies der Fall, so wird mit Schritt S091 fortgefahren, andernfalls mit Schritt S11. Im Schritt S091 wird die aktuell von der aktiven Positionsermittlungsinstanz PEIa ermittelte Position P(PEIa) persistent gespeichert. Gemäß einer Variante der Erfindung wird im Schritt S092 auch die aktuell ermittelte Position der einen oder mehreren weiteren Positionsermittlungsinstanzen PEIi persistent gespeichert. Im vorliegenden Beispiel wird Schritt S092 übersprungen. Im anschließenden Schritt S00 werden alle Positionsermittlungsinstanzen PEIi angehalten.
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Gemäß einer Variante der Erfindung werden eine dritte Positionsermittlungsinstanz PEI3 und gegebenenfalls weitere Positionsermittlungsinstanzen PEIi zeitversetzt zur zweiten Positionsermittlungsinstanz PEI2 gestartet. Dies erfolgt entweder, wie in 2 dargestellt, vor dem ersten Durchlaufen des Schritts S11, oder erst zu einem späteren Zeitpunkt. Dazu wird beispielsweise anschließend an den Schritt Si6, wenn dessen Ergebnis negativ ist, geprüft, ob die entsprechende Positionsermittlungsinstanz PEIi bereits gestartet ist. Ist dies nicht der Fall, so wird sie gestartet. Gemäß einer anderen Variante werden die weiteren Positionsermittlungsinstanzen PEIi nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit gestartet bzw. neu gestartet.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens. Schritte, die bereits zu 2 beschrieben sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden im folgenden nur dann erneut beschrieben, wenn dies zum Verständnis des Ausführungsbeispiels erforderlich ist, andernfalls entsprechen sie den zuvor beschriebenen Schritten. Im Schritt S051 wird der Start der zweiten Positionsermittlungsinstanz PEI2 und jeder weiteren Positionsermittlungsinstanz PEIi bis zur n-ten Positionsermittlungsinstanz PEIn zusammengefaßt. Im Schritt S18 wird eine Zeit tsl auf den Wert Null gesetzt. Die Zeit tsl beginnt zu laufen, wenn die erste Positionsermittlungsinstanz PEI1 den stabilen Status erreicht hat. Dies und wie die Zeit tsl und entsprechende Zeiten tsi für die weiteren Positionsermittlungsinstanzen PEIi verwendet werden, wird weiter unten beschrieben.
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Die den Schritten S11 bis S18 entsprechenden Schritte S21 bis S(n-1)8 für die zweite bis (n-1)-te Positionsermittlungsinstanz PEI2 bis PEI (n-1) sind in einem gestrichelten Block zusammengefaßt. Diejenige für die n-te Positionsermittlungsinstanz PEIn ist dargestellt. Für die Schritte S12 bis Sn2 werden Alternativen A1 bis An zu den folgenden Abbildungen beschrieben.
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In 4 wird ein Detail einer dieser Varianten beschrieben, stellvertretend für die erste Positionsermittlungsinstanz PEI1. Für die weiteren Positionsermittlungsinstanzen PEIi gilt entsprechendes. Die vorausgehenden beziehungsweise nachfolgenden Schritte sind in der Abbildung in Klammern gesetzt. Im Schritt S121 wird geprüft, ob die Positionsermittlungsinstanz PEI1 einen stabilen Status erreicht hat. Ist dies der Fall, so wird im Schritt S122 geprüft, ob ein vorgegebenes Ereignis EV1 eingetreten ist. Ist dies der Fall, so wird zu Schritt S13 verzweigt, andernfalls mit Schritt S21 fortgefahren.
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In 5 wird ein Detail einer weiteren Variante beschrieben. Dazu wird im Schritt S122 geprüft, ob die Zeit ts1, die seit dem Start oder dem Neustart der ersten Positionsermittlungsinstanz PEI1 abgelaufen ist, größer als Null ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt S125 geprüft, ob es eine weitere Zeit tsi für eine weitere Positionsermittlungsinstanz PEIi gibt, die größer Null aber kleiner tsl ist. Ist dies der Fall, so wird dies als Ereignis angesehen, aufgrund dessen die erste Positionsermittlungsinstanz PEI1 als neue aktive Positionsermittlungsinstanz PEIa definiert wird, was im Schritt S13 und den darauffolgenden Schritten erfolgt. Gibt es keine weitere Positionsermittlungsinstanz PEIi, die bereits einen stabilen Zustand erreicht hat, oder gibt es eine Positionsermittlungsinstanz PEIi, die bereits länger als die erste Positionsermittlungsinstanz PEI1 den stabilen Status erreicht hat, so wird mit Schritt S21 fortgefahren. Wenn die Zeit ts1, die seit dem Start oder dem Neustart der ersten Positionsermittlungsinstanz PEI1 abgelaufen ist den Wert Null hat, so wird im Schritt S123 geprüft, ob die erste Positionsermittlungsinstanz PEI1 einen stabilen Status erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, so wird zu Schritt S16 verzweigt. Andernfalls bedeutet dies, daß die erste Positionsermittlungsinstanz PEI1 gerade den stabilen Status erreicht hat. Daher wird im Schritt S124 der Zähler für die Zeit tsl gestartet. Anschließend wird mit Schritt S21 fortgefahren.
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6 zeigt eine erfindungsgemäße Positionsermittlungseinheit n00, die alternativ auch als Positionsermittlungsinstanz PEIn in Software realisiert wird. Die Sensordaten DSi werden mit einer Abtastrate SRn abgetastet, die als Parameter der Positionsermittlungsinstanz PEIn einstellbar ist. Dieser Parameter wird so eingestellt, daß die Abtastrate SRn hoch ist, wenn die Positionsermittlungsinstanz PEIn zur aktiven Positionsermittlungsinstanz PEIa definiert wird, während sie vorher niedrig ist. In letzterem Fall wird nur ein Bruchteil der empfangenen Sensordaten DSi zur Bestimmung der Position durch die Positionsermittlungsinstanz PEIn genutzt. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Positionsermittlungsinstanz PEIn in Software realisiert ist, und aufgrund der niedrigen Abtastrate nur wenig Rechenkapazität der Recheneinheit REn beansprucht. Andere, parallellaufende Prozesse werden somit durch die Positionsermittlungsinstanz PEIn nicht oder zumindest nur geringfügig in ihrem Ablauf beeinträchtigt.
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Weiterhin weist die Positionsermittlungsinstanz PEIn einen Wichtungsfaktor Win für jedes der Sensorsignale DSi auf. Mittels dem Wichtungsfaktor Win werden die Daten bestimmter Sensoren stärker gewichtet, sodaß trotz identischer Verfahrensschritte die Positionsermittlung der Positionsermittlungsinstanz PEIn sich von den anderen weiteren Positionsermittlungsinstanzen PEIi unterscheidet. Dies hat den Vorteil, daß ein fehlerhaftes Sensorsignal, dessen Wichtungsfaktor Win niedrig liegt, auf die entsprechende Positionsermittlungsinstanz PEIn keinen oder nur einen geringfügig negativen Einfluß ausübt. Die Wahrscheinlichkeit, eine korrekte Position P zu ermitteln, steigt damit.
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Der Startpunkt SPn wird für die Positionsermittlungsinstanz PEIn als Parameter beim Neustart aus dem persistenten Speicher 400 geladen, um einen verbesserten Startpunkt als Ausgangspunkt zu haben. Alternativ dazu wird kein zuvor gespeicherter Startpunkt SPn verwendet. Die Zeit, bis der stabile Status erreicht ist, erhöht sich damit, was bei einer größeren Anzahl parallellaufender weiterer Positionsermittlungsinstanzen PEIi weniger stark ins Gewicht fällt. Vorteilhaft in diesem Fall ist, daß ein möglicherweise fehlerhafter gespeicherter Startpunkt SPn dann nicht ins Gewicht fällt.
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Liegt, gemäß einer Ausführungsvariante, die Abweichung ΔP (PEIn) der zeitlich aufeinanderfolgenden, von der Positionsermittlungsinstanz PEIn ermittelten Positionen P(PEIn) unterhalb einer Genauigkeit Gn, so wird der Status der Positionsermittlungsinstanz PEIn als stabil eingestuft. Auch Gn ist ein Parameter, der für unterschiedliche Positionsermittlungsinstanzen PEIi gemäß einer Variante unterschiedlich gewählt wird, um einige der Instanzen in den stabilen Status zu bringen, andere dagegen mit größerer Zuverlässigkeit. Das Unterschreiten des Werts Gn kann auch als ein den stabilen Status definierendes Ereignis EV(Gn) angesehen werden.
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Auch die Latenz Ln ist ein Parameter, der gemäß einer Variante unterschiedlich gewählt wird. Die Latenz Ln ist ein Zeitraum, in dem die auszuwertenden Sensordaten DSi liegen müssen, um von der Positionsermittlungsinstanz PEIn berücksichtigt zu werden. Alle Sensordaten DSi sind mit einem Zeitstempel versehen, der den Zeitpunkt angibt, zu dem der Sensor den entsprechenden Wert gemessen hat. Aufgrund von Laufzeitunterschieden und gegebenenfalls unterschiedlichen Laufstrecken kommen die Daten DSi der unterschiedlichen Sensoren Si nicht notwendigerweise in der richtigen zeitlichen Reihenfolge an der Positionsermittlungsinstanz PEIn an. Es ist daher ein Zeitfenster, die Latenz Ln, von beispielsweise 100 ms vorgesehen, innerhalb dessen der Zeitstempel liegen muß damit ein Sensordatum DSi berücksichtigt wird. Liegt dessen Zeitstempel mehr als die Latenz Ln vor dem aktuellen Zeitpunkt, so wird es als veraltet ignoriert. Dies kann unter bestimmten Umständen dazu führen, daß Daten DSx eines bestimmten Sensors Sx garnicht ausgewertet werden, wenn sie insgesamt zu stark verzögert an der Positionsermittlungsinstanz PEIn ankommen. Es ist ebenfalls möglich, daß nur ein Teil der Daten DSx eines Sensors Sx an der Positionsermittlungsinstanz PEIn ankommen und aufgrund der Unvollständigkeit der Daten eine fehlerhafte Positionsermittlung erfolgt. In diesen und ähnlich gelagerten Fällen bietet es sich an, die Latenz Ln zu erhöhen, um diese Fehlerquelle auszuschließen. Gemäß einer Variante der Erfindung ist es vorgesehen, die Latenz Li aller oder eines großen Teiles der weiteren Positionsermittlungsinstanzen PEIi, die nicht die aktive Positionsermittlungsinstanz PEIa sind, mit doppelter, dreifacher, zehnfacher oder hundertfacher Latenz im Vergleich zur Latenz der aktiven Positionsermittlungsinstanz PEIa laufen zu lassen.
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7 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Im oberen Teil ist eine Tabelle angegeben, in der zu jeder Positionsermittlungsinstanz PEI1 bis PEIn angegeben ist, ob sie die aktive Positionsermittlungsinstanz PEIa ist, welche Zeit ti seit ihrem Start bzw. Neustart abgelaufen ist, und welche Zeit tsi abgelaufen ist seit die entsprechende Positionsermittlungsinstanz PEIi einen stabilen Status erreicht hat. Gemäß einer Variante wird geprüft, ob die Zeit ti, die seit dem Neustart der entsprechenden Positionsermittlungsinstanz PEIi abgelaufen ist, einen Maximalwert tmax überschreitet, ohne daß die Positionsermittlungsinstanz PEIi einen stabilen Status erreicht hat. Ist dies der Fall, so wird diese Positionsermittlungsinstanz PEIi neu gestartet.
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Gemäß einer anderen Variante der Erfindung werden die Zeiten tsi, die vergangen sind seit die entsprechende Positionsermittlungsinstanz PEIi einen stabilen Status erreicht hat, der Größe nach sortiert. In einem Beispielfall wird die dritte Position dieser Sortierung daraufhin überprüft, ob die entsprechende Zeit tsx > 0 ist. Ist dies der Fall, so befinden sich mindestens drei der weiteren Positionsermittlungsinstanzen PEIn in einem stabilen Status. In diesem Fall wird diejenige Positionsermittlungsinstanz PEIy neu gestartet, die bereits am längsten den stabilen Status erreicht hat. Im abgebildeten Beispiel wird die siebte Positionsermittlungsinstanz PEI7 neu gestartet, wenn die Positionsermittlungsinstanz PEI9, die an dritter Stelle der Sortierung steht, bereits den stabilen Status erreicht hat.
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Gemäß einer Variante wird geprüft, ob die in der zweiten Position der Sortierung stehende Zeit tsx > 0 ist. Ist dies der Fall, so wird die zugehörige Positionsermittlungsinstanz PEIx zur aktiven Positionsermittlungsinstanz PEIa definiert, und die bereits am längsten im stabilen Status befindliche Positionsermittlungsinstanz PEIy neu gestartet. Im dargestellten Beispiel wird die dritte Positionsermittlungsinstanz PEI3 zur aktiven Positionsermittlungsinstanz PEIa und die siebte Positionsermittlungsinstanz PEI7 wird neu gestartet. Ebenfalls wird die bisherige aktive Positionsermittlungsinstanz neu gestartet.
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Zusammengefaßt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer Position, insbesondere eines Fahrzeugs, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt mit denen das Verfahren ausgeführt wird, ein Speichermedium auf dem ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gespeichert ist, eine entsprechende Vorrichtung und ein Navigationsgerät. Erfindungsgemäß wird eine erste Positionsermittlungsinstanz (PEI1) als aktive Positionsermittlungsinstanz (PEIa) definiert(S03). Die von der aktiven Positionsermittlungsinstanz (PEIa) ermittelten Position (P(PEIa)) wird als aktuell ermittelte Position (P) ausgegeben (S04). Eine weitere Positionsermittlungsinstanz (PEI2,PEIi) wird gestartet (S05), die, basierend auf den empfangenen Sensordaten (DSi), eine Position (P(PEI2)) ermittelt. Wenn die weitere Positionsermittlungsinstanz (PEI2) einen stabilen Status erreicht hat, wird sie als aktive Positionsermittlungsinstanz (PEIa) definiert (S24).
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Die korrekte Funktion einer Zusammenführung der Daten unterschiedlicher Sensoren 21,22,23, die auch als Sensordatenfusion bezeichnet wird, ist an die Einhaltung gewisser Eingangsvoraussetzungen für die eingehenden Sensordaten DSi und die Bewegungsszenarien der Einheit geknüpft, deren Position bestimmt werden soll. Werden diese Voraussetzungen verletzt, so kann die Zusammenführung der Sensordaten DSi dauerhaft in einen nicht funktionierenden Zustand versetzt werden, der auch dann anhält, wenn die Voraussetzungen wieder erfüllt werden. Diesen Zustand, daß die Sensordatenfusion dauerhaft nicht funktioniert, obwohl inzwischen die Voraussetzungen wieder eingehalten werden, verhindert die vorliegende Erfindung. Es werden dazu regelmäßig neue Positionsermittlungsinstanzen PEIi gestartet, die eine Sensordatenfusion durchführen. Sie lernen ihre Kalibrierung ohne Rückgriff auf den Zustand bereits länger laufender Instanzen PEIi. Es wird die Positionsausgabe P(PEIa) nur einer, der als aktiv definierten Positionsermittlungsinstanz PEIa nach außen weitergegeben.
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Gemäß einer Ausführung überwacht eine Steuerungseinheit 500 zwei oder mehrere Instanzen PEIi. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Kalman Filter. Es werden stets mehrere Instanzen PEIi mit den verfügbaren Sensordaten DSi versorgt, aber nur von einer, der aktiven Instanz PEIa werden die Ortungsergebnisse P(PEIa) nach außen weitergereicht. Die Steuerungseinheit 500 überwacht, ob die übrigen Instanzen PEIi in angemessener Zeit, beispielsweise bestimmt durch eine Uhr oder durch eine gewisse Zahl von Odometerpulsen oder einer gewissen Zahl von Startvorgängen, oder ähnlichem, in einen kalibrierten, also stabilen Zustand gelangen. Falls eine Instanz PEIi nicht in vorgegebener Zeit einen kalibrierten Zustand erreicht, wird sie durch ein Rücksetzsignal RESi von der Steuerungseinheit 500 zurückgesetzt. Ein Wechsel der Auswahl, das Ortungsergebnis P welcher Positionsermittlungsinstanz PEIi nach außen weitergereicht wird, erfolgt beispielsweis beim Speichern in den persistenten Speicher 400, oder beim Laden aus diesem. Dies dient zur Vermeidung von Sprüngen in der Ausgabe. Ein solcher Wechsel wird gemäß einem Ausführungsbeispiel dann durchgeführt, wenn eine Positionsermittlungsinstanz PEIi einen kalibrierten Zustand erreicht hat. Diese wird dann zur neuen aktiven Positionsermittlungsinstanz PEIa. Die bisherige aktive Positionsermittlungsinstanz wird zurückgesetzt und wird nun als weitere Positionsermittlungsinstanz PEIi genutzt. Die Erfindung nimmt keinen Bezug auf die Art der Verletzung der Eingangsbedingungen. Sie kann daher gut als zweite Rückfallebene hinter spezifischen Lösungen angebracht werden. Spezifische Lösungen behandeln eine spezielle Fehlerursache, die dazu aber bekannt sein muß. Unbekannte Fehlerursachen, oder solche, zu denen es noch keine spezifische Lösung gibt, werden von der erfindungsgemäßen Lösung abgedeckt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß die Auswahl der aktiven Positionsermittlungsinstanz PEIa immer direkt vor dem Speichern in den persistenten Speicher 400 vorgenommen wird, und nur Werte der aktiven Positionsermittlungsinstanz PEIa gespeichert werden. Dann persistieren nur die Werte des Startpunkts der aktiven Positionsermittlungsinstanz PEIa, aber nicht diejenigen der anderen Positionsermittlungsinstanzen PEIi. Diese werden beim nächsten Start der Positionsermittlung neu gestartet, ohne einen vorgegebenen Startpunkt SPi zu haben. Die Kalibrierung muß dann erfolgen bevor eine erneute Unterbrechung der Positionsermittlung erfolgt. Es kann daher in diesem Fall etwas länger dauern bis ein stabiler Zustand erreicht ist. Bei einer deutlichen Erhöhung der Latenz Ln in den Sorting-Queues der Instanzen PEIi werden auch spät eintreffende Sensordaten DSi mit verwertet. Es brauchen somit keine Messungen verworfen zu werden. Beim Downsampling am Sensordateneingang 101,201, wenn also eine niedrigere Abtastrate Sri Anwendung findet, reduziert dies die CPU-Last, also die Belastung der Recheneinheit REi, durch die jeweilige Positionsermittlungsinstanz PEIi. Beispielsweise bei Sensordaten DS22 eines Sensors 22 eines Odometers muß in diesem Fall über eine entsprechende Zeit, beispielsweise 250ms, das Odometer-Telegramm aufaddiert werden, bevor es den Instanzen PEIi zugeführt wird.
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Werden die aktuellen Positionen SPi aller Positionsermittlungsinstanzen PEIi im persistenten Speicher 400 gespeichert, so bedeutet dies einen Mehrverbrauch an CPU und RAM. Je nach Ausführung tritt auch ein mehrfacher Bedarf an Persistenzspeicher 400 auf. Ein Vorteil liegt aber darin, daß eine langfristige Heilung nach ausnahmslos jeder Verletzung der Eingangsbedingung ermöglicht ist.
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Gemäß einer Variante der Erfindung werden in dem persistenten Speicher 400 Betriebszustände zweier oder mehrerer Positionsermittlungsinstanzen PEIi aufbewahrt, obwohl im Normalbetrieb ein einziger gespeicherter Betriebszustand, hier meist vereinfacht als Startpunkt SPi bezeichnet, für alle Betriebszustände ausreichend wäre.
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Ein Anwendungsbeispiel für die Zusammenführung der Daten DSi mehrerer Sensoren 21,22,23 und die dabei einzuhaltenden Eingangsvoraussetzungen für die Sensordaten DSi sind: Die Zeitstempel der Eingangsdaten müssen monoton steigend sein. Eine gemessene GPS-Position darf nicht um mehr als 600m vom korrekten Ort abweichen. Die durch den Sensoreingang bestimmte Fahrtrichtung muß stimmen. Falls beispielsweise der Fahrtrichtungssensoreingang aus der Steuerung der Rückfahrleuchte generiert wird, werden die Voraussetzungen verletzt sobald das Fahrzeug rückwärts rollt, etwa am Hang, während kein Rückwärtsgang eingelegt ist. Die Hinterachse wird als ungelenkt angenommen, weist aber in der Realität zumindest ein geringfügiges Mitlenken auf.
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Der Clou der Erfindung ist, daß es keine Komponente gibt, die den nichtfunktionierenden Zustand zu erkennen braucht. Die Erfindung zielt gerade darauf ab, sich aus solchen Zuständen zu befreien, die nicht bekannt sind und für die es daher keine explizite Erkennung gibt. Für bekannte Fehlerarten gibt es spezifische Lösungen, die schneller greifen als die erfindungsgemäß vorgeschlagene. Die Erfindung beschreibt vorteilhafterweise eine zweite Rückfallebene, die langsamer ist, dafür aber unspezifisch zur Fehlerart. Die Steuerungseinheit 500 schaltet von der aktiven Positionsermittlungsinstanz PEIa auf eine der weiteren Positionsermittlungsinstanzen PEIi nicht dann um, wenn es nötig ist, sondern immer dann, wenn es möglich ist. Dies wird hier dadurch ausgelöst, daß eine der weiteren Positionsermittlungsinstanzen PEIi ausreichend Vertrauen in den eigenen Zustand gewonnen hat, um die Verantwortung für den Wirkbetrieb zu übernehmen.
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In den Zeiten, in denen das System nicht läuft, wird der Zustand der Positionsermittlungsinstanzen PEIi gespeichert. Der Speicherplatz dafür ist oft sehr teuer oder beschränkt. Die Kalibrierung umfaßt eine Vielzahl von Parametern, wie Sensor-Offsets, Sensor-Skalierungsfehler, viermal den aktuellen Radumfang, die Spurweite, etc., die zunächst unbekannt sind. Durch die Beobachtung der Fahrt mit mehreren Sensoren 21,22,23 in überbestimmten Situationen werden diese Parameter nach und nach bestimmt. Das Kalibrationsindikatorsignal CALi zeigt schließlich an, daß die verbliebenen Unsicherheiten gering genug sind, um einen Wirkbetrieb aufzunehmen. Der sortierende Eingangsdatenpuffer ist eine Komponente mit der die monotone Entwicklung der Sensor-Zeitstempel sichergestellt wird. Dies geschieht einerseits durch ein begrenztes Rückstauen, andererseits durch das Verwerfen von Sensordaten DSi. Das Rückstauen hat den Nachteil, daß die Positionsermittlungsinstanzen PEIi „in der Vergangenheit leben“. Für die Positionsermittlungsinstanzen PEIi, die nicht zum Ausgang durchgeschaltet sind, ist das aber kein Nachteil, hier kann also zugunsten weniger verworfener Daten die Rückstau-Latenz Ln erhöht werden, ohne daß sich dies negativ auswirkt.
