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Stand der Technik
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Es sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, die Position eines Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Insbesondere kommen Methoden der Satellitennavigation zum Einsatz. Sofern ein entsprechendes Satellitensignal aber nicht verfügbar ist, beispielsweise bei einer Fahrt durch einen Tunnel, kann die Position des Fahrzeugs mit derartigen Methoden allerdings nicht oder nur unzureichend bestimmt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Hier wird ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Kraftfahrzeugs vorgestellt. Die abhängigen Ansprüche geben besonders vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens an.
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Bei dem beschriebenen Verfahren kann insbesondere eine Vorrichtung zur hochgenauen Positionsbestimmung zum Einsatz kommen. In einer solchen Vorrichtung wird Inertialsensorik (insbesondere für Drehraten und Beschleunigungen in je drei Richtungen) mit GNSS (zur Satelliten-Navigation) verbunden, um eine hochgenaue Positionsinformation zu erhalten. Derart genaue Positionsinformationen können insbesondere für das hochautomatisierte Fahren (HAF) eingesetzt werden. Das beschriebene Verfahren kann auf Inertialsignale mit GNSS-Stützung, aber auch auf jede andere Sensorausgabe mit abgeleiteten und integrierten Signalen angewendet werden.
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Mit dem beschriebenen Verfahren wird die Position des Kraftfahrzeugs vorzugsweise über Satellitennavigation bestimmt, sofern ein entsprechendes Signal verfügbar ist. Dazu wird in Schritt a) des beschriebenen Verfahrens ein erstes Signal empfangen, das eine absolute Position des Kraftfahrzeugs umfasst.
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Das erste Signal kann insbesondere ein Signal zur Satellitennavigation sein, insbesondere nach Art des GPS (Global Positioning System). In dem Fall kann das erste Signal beispielsweise von einem GNSS-Empfänger erzeugt und an ein Steuergerät abgegeben werden, das zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens bestimmt und eingerichtet ist. Alternativ ist es aber auch möglich, dass das erste Signal auf andere Weise die Bestimmung einer absoluten Position ermöglicht, beispielsweise indem das erste Signal den Abstand von einem oder vorzugsweise mehreren (relativ zur Erdoberfläche) festen Punkten angibt. Die absolute Position ist die Position des Kraftfahrzeugs in einem Bezugssystem, in dem sich die Erdoberfläche (also beispielsweise die Straße, auf der das Kraftfahrzeug fährt) in Ruhe befindet. Die absolute Position kann insbesondere in GPS-Koordinaten angegeben werden.
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Mit dem ersten Signal kann die Position des Kraftfahrzeugs bereits grundsätzlich bestimmt werden. Allerdings ist das nur möglich, sofern das erste Signal verfügbar ist. Bei Fahrt in einem Tunnel ist beispielsweise der Empfang eines GNSS-Empfängers oft eingeschränkt oder ganz unterbunden. Die Bestimmung der Position des Kraftfahrzeugs mit dem ersten Signal ist dann nicht möglich. Dass das erste Signal nicht verfügbar ist, bedeutet insbesondere, dass das erste Signal beispielsweise mangels GNSS-Empfangs nicht wie gewünscht erstellt werden kann. Der GNSS-Empfänger kann dann beispielsweise ein entsprechendes Fehlersignal ausgeben. Auch kann der GNSS-Empfänger weiterhin ein Signal ausgeben, in dem als die Position des Kraftfahrzeugs die zuletzt bekannte Position enthalten ist. Auch in dem Fall ist nach der hier verwendeten Interpretation des Begriffs der Nichtverfügbarkeit das erste Signal nicht verfügbar. Ist das erste Signal nicht verfügbar, kann für die Positionsbestimmung in dem Steuergerät insbesondere angenommen werden, dass das erste Signal die absolute Position auf dem zuletzt bekannten Wert vorgibt.
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Mit dem beschriebenen Verfahren kann die Position des Kraftfahrzeugs auch dann bestimmt werden, wenn das erste Signal nicht verfügbar ist. Dazu wird in Schritt b) des beschriebenen Verfahrens ein zweites Signal empfangen, das eine Veränderung der Position des Kraftfahrzeugs umfasst. Auch das zweite Signal wird vorzugsweise von dem Steuergerät empfangen, das zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens bestimmt und eingerichtet ist.
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Das zweite Signal kann insbesondere aus fahrzeugeigenen Daten erhalten werden. So kann beispielsweise die Drehbewegung der Reifen erfasst werden. Daraus kann die Bewegung des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Insbesondere kann eine Geschwindigkeit ermittelt werden, mit der sich das Kraftfahrzeug bewegt. Zusätzlich kann auch der Lenkradeinschlag erfasst werden, so dass auch eine Richtungsänderung erkannt werden kann. Wird der Lenkradeinschlag nicht erfasst, kann beispielsweise angenommen werden, dass sich das Kraftfahrzeug mit der erfassten Geschwindigkeit in eine gleichbleibende Richtung bewegt.
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Erzeugt werden kann das zweite Signal beispielsweise von einem oder mehreren Sensoren für die Drehzahl eines Rades bzw. von einer entsprechenden Elektronik, an die solche Sensoren angebunden sind. Soll der Lenkradeinschlag mit berücksichtigt werden, sind entsprechende Sensoren vorzugsweise ebenfalls an die entsprechende Elektronik angebunden. Auch kann das zweite Signal von einem anderen Steuergerät ausgegeben werden. Insbesondere kann das zweite Signal ein über ein Bus-System des Kraftfahrzeugs verfügbares Signal sein. So kann es sich bei dem zweiten Signal beispielsweise um das Signal handeln, das auch die Anzeige der momentanen Geschwindigkeit über den Tacho ermöglicht.
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Aus der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und optional auch aus dem Lenkradeinschlag kann eine Veränderung der Position des Kraftfahrzeugs relativ zu einer bekannten Ausgangsposition bestimmt werden. Insbesondere ist es möglich, die Ausgangsposition (als eine absolute Position) über Satellitennavigation mit dem ersten Signal zu bestimmen und bei Nichtverfügbarkeit des ersten Signals auf das zweite Signal zurückzugreifen. Insbesondere kann ausgehend von einer letzten aus der Satellitennavigation bekannten Position (an der der Empfang verloren ging) mit dem zweiten Signal bestimmt werden, wie sich das Kraftfahrzeug von dieser letzten bekannten Position aus weiterbewegt hat. Dabei kann insbesondere angenommen werden, dass sich das Kraftfahrzeug in die zuletzt über GNSS erfasste Richtung bewegt. Eine Richtungsänderung durch Lenkradeinschlag kann dabei berücksichtigt werden. Auch kann eine vor Verlust des GNSS-Empfangs erkannte Richtungsänderung (beispielsweise bei einer Kurvenfahrt) berücksichtigt und fortgeführt werden.
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Dazu wird in Schritt c) des beschriebenen Verfahrens eine erste Positionsinformation erstellt, die der absoluten Position aus dem ersten Signal entspricht, sofern das erste Signal verfügbar ist, und die gemäß der Veränderung der Position aus dem zweiten Signal fortgeführt wird, sofern das erste Signal nicht verfügbar ist.
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Die erste Positionsinformation wird also grundsätzlich aus dem ersten Signal und ggf. auch aus dem zweiten Signal erhalten. Das zweite Signal kann als immer verfügbar angesehen werden. Die Fortführung der Positionsbestimmung mit dem zweiten Signal kann daher beispielsweise die Bestimmung der Position des Kraftfahrzeugs auch bei Fahrt in einem Tunnel ermöglichen. Allerdings kann sich bei Verwendung des zweiten Signals ein Fehler, insbesondere aufgrund von durchzuführenden Integrationen, mit der Zeit aufbauen und stark vergrößern. Das liegt insbesondere daran, dass sich etwaige Ungenauigkeiten der im zweiten Signal enthaltenen Veränderung der Position über die Dauer der Fortführung ansammeln. Auch kleine Ungenauigkeiten im zweiten Signal können zu einem großen Fehler führen, wenn die Fortführung der Positionsbestimmung über das zweite Signal über eine lange Zeit (beispielsweise bei Fahrt in einem langen Tunnel) nötig ist.
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Es kann angenommen werden, dass das erste Signal nicht immer, wohl aber die meiste Zeit verfügbar ist. Das erste Signal kann daher genutzt werden, um das zweite Signal zu stützen. Das bedeutet, dass mit dem ersten Signal die absolute Position des Kraftfahrzeugs bestimmt wird, sofern dies möglich ist. Ist das erste Signal nicht verfügbar, kann die zuletzt aus diesem Signal ermittelte absolute Position als Stütze verwendet werden, von der aus die Fortführung mit dem zweiten Signal erfolgt.
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Das hier vorgestellte Verfahren dient insbesondere dazu, die Qualität der ersten Positionsinformation zu verbessern. Es wird also die Genauigkeit der mit dem Verfahren bestimmten Position des Kraftfahrzeugs verbessert. Dazu werden die oben beschriebenen Signale genutzt und deren Fehler minimiert.
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In Schritt d) des beschriebenen Verfahrens wird eine zweite Positionsinformation erstellt, die zu Beginn von ersten Zeitabschnitten der ersten Positionsinformation entspricht, und die über die ersten Zeitabschnitte hinweg gemäß der Veränderung der Position aus dem zweiten Signal fortgeführt wird.
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Die zweite Positionsinformation wird als eine Hilfsgröße eingeführt. Wie die erste Positionsinformation wird auch die zweite Positionsinformation sowohl unter Verwendung des ersten Signals als auch unter Verwendung des zweiten Signals ermittelt. Im Gegensatz zur ersten Positionsinformation wird für die zweite Positionsinformation das zweite Signal aber nicht aufgrund von Nichtverfügbarkeit des ersten Signals verwendet. Stattdessen wird unabhängig von der Verfügbarkeit des ersten Signals in den vorgegebenen ersten Zeitabschnitten auf das zweite Signal zurückgegriffen. Es wird also ggf. die Nichtverfügbarkeit des ersten Signals simuliert.
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Die ersten Zeitabschnitte weisen vorzugsweise jeweils die gleiche Länge auf. Es ist auch bevorzugt, dass die ersten Zeitabschnitte im gleichen zeitlichen Abstand voneinander angeordnet sind. Insbesondere kann so bei der Bestimmung der zweiten Positionsinformation periodisch auf das erste Signal bzw. auf das zweite Signal zurückgegriffen werden. Die ersten Zeitabschnitte können insbesondere über ein Freigabe-Signal (das auch als ein Flag-Signal bezeichnet werden kann) vorgegeben werden. Das Freigabe-Signal kann insbesondere so ausgestaltet sein, dass es nur zwei diskrete Werte annimmt. Je nach Wert des Freigabe-Signals erfolgt die Bestimmung der zweiten Positionsinformation zu einem bestimmten Zeitpunkt dann über das erste Signal oder über das zweite Signal. Das Freigabe-Signal wird vorzugsweise automatisch in regelmäßigen Abständen gesetzt und wirkt wie ein Signal zum Unterdrücken der Stützung. Durch das Freigabe-Signal wird in der zweiten Positionsinformation also ein Fehler erzwungen.
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Mit der zweiten Positionsinformation wird somit eine neue Positionsinformation erhalten, deren Fehler sich mit der Zeit vergrößert (zumindest über die ersten Zeitabschnitte). Mit der zweiten Positionsinformation kann ein Fehler der ersten Positionsinformation ermittelt werden. Das erfolgt in Schritt e) des beschriebenen Verfahrens, in dem ein Fehler der gemäß Schritt c) erstellten ersten Positionsinformation unter Verwendung der gemäß Schritt d) erstellten zweiten Positionsinformation ermittelt wird.
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In einer Ausführungsvariante umfasst das in Schritt b) empfangene zweite Signal (2) eine erste Ableitung der Position. Eine erste Ableitung der Position ist insbesondere eine Geschwindigkeitsinformation. In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst das in Schritt b) empfangene zweite Signal eine Position selbst. In noch einer weiteren Ausführungsvariante kann das in Schritt b) empfangene zweite Signal auch eine zweite Ableitung einer Position zuzüglich eines Wertes einer ersten Ableitung zu einem bestimmten Zeitpunkt umfassen. Auch aus dieser Kombination von Informationen kann eine Veränderung der Position des Kraftfahrzeuges bestimmt werden. Ein Radar- oder Lasersystem kann eine mögliche Quelle für das zweite Signal sein.
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Das kann insbesondere gemäß der beiden folgenden Ausführungsformen erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Fehler in Schritt e) als eine Differenz zwischen der ersten PositionsinformationPositionsinformation und der zweiten PositionsinformationPositionsinformation bestimmt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Fehler in Schritt e) als eine Differenz zwischen der absoluten Position aus dem ersten Signal und der zweiten Positionsinformation bestimmt.
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Die erste Positionsinformation unterscheidet sich von der absoluten Position aus dem ersten Signal nur, sofern das erste Signal nicht verfügbar ist. Dieser Unterschied kann für die vorliegenden Zwecke als klein angesehen werden. Daher kann der Vergleich sowohl mit der ersten Positionsinformation als auch mit der absoluten Position aus dem ersten Signal erfolgen. Genauer ist die Verwendung der ersten Positionsinformation, während die Verwendung des ersten Signals einfacher sein kann. Die Abweichung zwischen der zweiten Positionsinformation und der ersten Positionsinformation bzw. der absoluten Position aus dem ersten Signal ist der in Schritt e) zu bestimmende Fehler.
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Aus dem Unterschied der zweiten Positionsinformation und der ersten Positionsinformation bzw. der absoluten Position aus dem ersten Signal kann auf die Art und die Größe des Fehlers geschlossen werden. Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung des Fehlers zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten (sofern Zulassungsbedingungen dies erlauben). Beispielsweise kann der Fehler für jeden der ersten Zeitabschnitte und damit insbesondere periodisch bestimmt werden. Zu Beginn eines jeden ersten Zeitabschnitts stimmt die erste Positionsinformation mit der absoluten Position des ersten Signals überein. Vorzugsweise wird am Ende eines jeden ersten Zeitabschnitts der Fehler als der Unterschied zwischen der zweiten Positionsinformation und der ersten Positionsinformation bzw. der absoluten Position aus dem ersten Signal bestimmt. Der Fehler gibt also die Abweichung an, die sich über einen ersten Zeitabschnitt angesammelt hat. Sind alle ersten Zeitabschnitte gleich lang, können die am Ende der ersten Zeitabschnitte bestimmten Fehler miteinander verglichen werden. So kann der Fehler immer wieder kontrolliert und neu bewertet werden.
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Durch Schritt e) kann insbesondere ermittelt werden, wie genau das zweite Signal momentan ist.
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Die angegebenen Verfahrensschritte können in beliebiger Reihenfolge und auch zeitlich überlappend durchgeführt werden, sofern zumindest die Schritte c) und d) nicht vor Beginn der Schritte a) und b) beginnen und sofern der Schritt e) nicht vor Beginn der Schritte c) und d) beginnt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens entspricht die zweite Positionsinformation in zweiten Zeitabschnitten der ersten Positionsinformation.
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Die zweiten Zeitabschnitte weisen vorzugsweise jeweils die gleiche Länge auf. Es ist auch bevorzugt, dass die zweiten Zeitabschnitte im gleichen zeitlichen Abstand voneinander angeordnet sind. Vorzugsweise wechseln sich erste und zweite Zeitabschnitte ab. Das kann insbesondere periodisch erfolgen. Die zweiten Zeitabschnitte können beispielsweise genauso lang sein wie die ersten Zeitabschnitte. Insbesondere ist es bevorzugt, dass es nur erste und zweite Zeitabschnitte gibt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin den folgenden Verfahrensschritt:
- f) Ausgeben eines Ausgabesignals, das die Position des Kraftfahrzeugs umfasst, welche aus der gemäß Schritt c) ermittelten ersten Positionsinformation durch Korrektur mit dem in Schritt e) ermittelten Fehler erhalten wird.
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Die Durchführung von Schritt f) beginnt nicht vor Beginn von Schritt e).
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Das Ausgabesignal wird vorzugsweise von dem Steuergerät erzeugt und ausgegeben, das zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens bestimmt und eingerichtet ist. Die in dem Ausgabesignal enthaltene Position des Kraftfahrzeugs kann insbesondere als ein Endergebnis des beschriebenen Verfahrens aufgefasst werden.
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Grundsätzlich umfasst das Ausgabesignal die erste Positionsinformation als die bestimmte Position des Kraftfahrzeus. Es wird aber der gemäß Schritt e) ermittelte Fehler berücksichtigt. Der Fehler kann also vor Ausgabe des endgültigen Ausgabesignals herausgerechnet werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Korrektur in Schritt f) unter Verwendung eines momentanen Wertes des gemäß Schritt e) ermittelten Fehlers.
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Es kann insbesondere angenommen werden, dass sich die Art und Größe des Fehlers nicht schnell ändert. Der Fehler kann also zwischen zwei Zeitpunkten der Bestimmung (also insbesondere den Enden der ersten Zeitabschnitte) als konstant angenommen werden.
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Durch die wiederkehrende Bestimmung des Fehlers kann aber auch eine zeitliche Veränderung des Fehlers erkannt bzw. berücksichtigt werden. Insbesondere daher wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ein zeitlicher Verlauf des gemäß Schritt e) ermittelten Fehlers bestimmt, wobei die Korrektur in Schritt f) unter Extrapolation des zeitlichen Verlaufs des Fehlers erfolgt.
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In dieser Ausführungsform wird der Fehler zwischen zwei Zeitpunkten der Bestimmung (also insbesondere den Enden der ersten Zeitabschnitte) nicht per se als konstant angenommen. Stattdessen wird angenommen, dass die zeitliche Entwicklung des Fehlers einem extrapolierbaren Verlauf entspricht. Wurde beispielsweise für zurückliegende Bestimmungszeitpunkte ein linearer Anstieg des Fehlers festgestellt, kann angenommen werden, dass der Fehler auch zukünftig linear ansteigen wird. Entsprechendes gilt beispielsweise auch bei einem quadratischen oder exponentiellen Verhalten. Durch Extrapolation gemäß einem erkannten Verlauf kann der momentane Fehler zwischen zwei Bestimmungszeitpunkten besonders gut abgeschätzt werden. Bei einem als konstant erkannten bisherigen Verlauf kann die Extrapolation auch darin bestehen, den Fehler wie in der vorherigen Ausführungsform als konstant anzusehen.
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Als ein weiterer Aspekt wird ein Steuergerät vorgestellt, welches zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Die weiter vorne für das Verfahren beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind auf das Steuergerät anwendbar und übertragbar.
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Weiterhin wird ein Computerprogramm vorgestellt, welches eingerichtet ist, alle Schritte des beschriebenen Verfahrens auszuführen. Zudem wird ein maschinenlesbares Speichermedium vorgestellt, auf dem das beschriebene Computerprogramm gespeichert ist. Die weiter vorne für das Verfahren und das Steuergerät beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind auf das Computerprogramm und das maschinenlesbare Speichermedium anwendbar und übertragbar.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung und Ausführungsbeispiele, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch:
- 1: eine Darstellung eines ersten Beispiels eines Verfahrens zur Bestimmung der Position eines Kraftfahrzeugs,
- 2: eine Darstellung eines zweiten Beispiels eines Verfahrens zur Bestimmung der Position eines Kraftfahrzeugs,
- 3: eine vergrößerte Darstellung zum Verfahren aus 2,
- 4 bis 6: drei Beispiele für einen zeitlichen Verlauf eines Fehlers,
- 7: eine erste Darstellung eines Ablaufs des Verfahrens aus 2 und 3, und
- 8: eine zweite Darstellung eines Ablaufs des Verfahrens aus den 2, 3 und 7.
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1 zeigt eine Darstellung eines ersten Beispiels eines Verfahrens zur Bestimmung der Position eines Kraftfahrzeugs. Dazu ist eine Position x eines Kraftfahrzeugs gegenüber der Zeit t aufgetragen. Sowohl die Position x als auch die Zeit t sind in beliebigen Einheiten dargestellt, was durch die Abkürzung „a.u.“ (arbitrary units) angedeutet ist. Bei der Position x handelt es sich um eine momentane absolute Position des Kraftfahrzeugs. Diese ist in diesem Beispiel durch die eindimensionale Koordinate x angegeben. Eine Übertragung auf zwei oder drei Dimensionen ist ohne weiteres möglich.
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Gezeigt ist ein erstes Signal 1 bzw. eine darin enthaltene absolute Position des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise kann das erste Signal 1 über Satellitennavigation erhalten werden. Das erste Signal 1 ist nicht immer verfügbar. Das ist durch eine ebenfalls eingezeichnete Verfügbarkeit 11 angedeutet. Mit der Verfügbarkeit 11, die als ein rechteckiges Signal gezeigt ist, wird angedeutet, wann das sehr präzise erste Signal 1 verfügbar ist. Sofern die Verfügbarkeit 11 auf ihrem höheren Wert ist (der z. B. einer logischen Eins entsprechen kann), ist das erste Signal 1 verfügbar. In dem Fall entspricht die im ersten Signal 1 enthaltene absoluten Position der momentanen absoluten Position des Kraftfahrzeugs. Ist die Verfügbarkeit 11 auf ihrem tieferen Wert (der z. B. einer logischen Null entsprechen kann), ist das erste Signal 1 nicht verfügbar. In dem Fall wird für die absolute Position des Kraftfahrzeugs der zuletzt bekannte Wert angenommen. Das ist daran zu erkennen, dass das erste Signal 1 in diesen Bereichen konstant eingezeichnet ist. Die Werte des ersten Signals 1 ändern sich also nur, wenn die Verfügbarkeit „oben“ ist. Wenn die Verfügbarkeit „unten“ ist, bleibt der letzte Wert erhalten.
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Weiterhin ist ein zweites Signal 2 bzw. eine darin enthaltene Veränderung der Position des Kraftfahrzeugs gezeigt. Das ist insofern gezeigt, als dass das zweite Signal 2 im zeitlichen Ursprung (also ganz links in der Darstellung) mit der momentanen absoluten Position des Kraftfahrzeugs übereinstimmt. Vom zeitlichen Ursprung ausgehend ist die Position x gemäß der im zweiten Signal 2 enthaltenen Veränderung der Position fortgeführt. Dabei ist zu erkennen, dass über die Zeit ein (hier zur Verdeutlichung besonders großer) Fehler aufgebaut wird. Das zweite Signal 2 ist aber im Gegensatz zum ersten Signal 1 immer verfügbar.
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Aus dem ersten Signal 1 und aus dem zweiten Signal 2 wird eine erste Positionsinformation 3 ermittelt. Diese ist in diesem Beispiel die endgültig ausgegebene Positionsinformation. Die erste Positionsinformation 3 setzt sich zusammen aus dem präzisen ersten Signal 1, wenn Werte vorhanden sind, und wird ansonsten durch das immer verfügbare zweite Signal 2 fortgesetzt. Die Steigung der ersten Positionsinformation 3 und des zweiten Signals 2 ist gleich, wenn das erste Signal 1 nicht verfügbar ist. In den Momenten, in denen das erste Signal 1 nicht verfügbar wird, stimmt die erste Positionsinformation 3 (noch) mit dem ersten Signal 1 überein. Durch diese Stützung der ersten Positionsinformation 3 wird ein angesammelter Fehler immer wieder eliminiert, sobald das erste Signal 1 wieder verfügbar ist. Damit ist die erste Positionsinformation 3 wesentlich genauer als das zweite Signal 2, weil sich ein Fehler nicht dauerhaft ansammelt.
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2 zeigt eine Darstellung eines zweiten Beispiels eines Verfahrens zur Bestimmung der Position eines Kraftfahrzeugs. Wie in 1 ist auch in 2 die Position x des Kraftfahrzeugs gegenüber der Zeit aufgetragen. Das erste Signal 1, das zweite Signal 2, die erste Positionsinformation 3 und die Verfügbarkeit 11 sind ähnlich wie in 1 gezeigt.
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Weiterhin ist in 2 eine zweite Positionsinformation 4 gezeigt. Die zweite Positionsinformation 4 entspricht zu Beginn von ersten Zeitabschnitten 5 der ersten Positionsinformation 3. Über die ersten Zeitabschnitte 5 hinweg wird die zweite Positionsinformation 4 gemäß der Veränderung der Position aus dem zweiten Signal 2 fortgeführt. In zweiten Zeitabschnitten 6 entspricht die zweite Positionsinformation 4 der ersten Positionsinformation 3.
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Die ersten Zeitabschnitte 5 bzw. die zweiten Zeitabschnitte 6 werden durch ein Freigabe-Signal 12 vorgegeben. Sofern das Freigabe-Signal 12 auf dessen höheren Wert ist (der z. B. einer logischen Eins entsprechen kann), wird die zweite Positionsinformation 4 mit dem zweiten Signal 2 bestimmt. Das ist in den ersten Zeitabschnitten 5 der Fall. Ist das Freigabe-Signal auf dessen tieferem Wert (der z. B. einer logischen Null entsprechen kann), wird die zweite Positionsinformation 4 mit dem ersten Signal 1 bestimmt. Das ist in den zweiten Zeitabschnitten 6 der Fall.
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Bei dem Beispiel aus 2 wird die zweite Positionsinformation 4 teilweise nicht durch das erste Signal 1 gestützt. Damit können Sprünge im Signalverlauf vermieden werden.
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Es ist ersichtlich, dass bei der ersten Positionsinformation 3 die Genauigkeit mit der Zeit sinkt. Trotzdem kann nicht das erste Signal 1 als endgültige Positionsinformation verwendet werden, weil in einigen Fällen Sprünge zu vermeiden sind.
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Der Benutzer kann bestimmen, wann gestützt werden soll und wann nicht. Das kann insbesondere durch Vorgabe des Freigabe-Signals 12 erfolgen. Die zweite Positionsinformation 4 weicht von der ersten Positionsinformation 3 ab, sobald die Stützung nicht mehr berücksichtigt wird. Wenn wieder eine Stützung erlaubt wird, (wenn also das Freigabe-Signal 12 unten ist), dann wird die zweite Positionsinformation 4 wieder gleich der ersten Positionsinformation 3. Das Freigabe-Signal 12 kann insbesondere wie in 2 gezeigt als ein periodisches Rechtecksignal vorgegeben sein.
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3 zeigt eine vergrößerte Darstellung zum Verfahren aus 2. Durch dicke Linien sind insbesondere das erste Signal 1 und die zweite Positionsinformation 4 hervorgehoben. Durch einen Vergleich zwischen dem ersten Signal 1 und der zweiten Positionsinformation 4 kann ein Fehler ermittelt werden, der sich aus der Fortführung der Positionsbestimmung über das zweite Signal 2 ergibt. Dieser Fehler kann als ein Fehler der ersten Positionsinformation 3 verwendet werden.
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Die 4 bis 6 zeigen drei Beispiele für einen zeitlichen Verlauf eines Fehlers 7. Dieser Fehler 7 kann insbesondere wie zu 3 beschrieben ermittelt werden.
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Dabei ist zu beachten, dass in den 4 bis 6 das erste Signal 1 und die zweite Positionsinformation 4 - anders als in 3 - nicht selbst als zeitlicher Verlauf gezeigt sind. Vielmehr ist in den 4 bis 6 jeweils für eine Vielzahl von diskreten Bestimmungszeitpunkten (die beispielsweise jeweils am Ende eines ersten Zeitabschnitts 5 liegen können) angegeben, wie groß der Fehler 7 ist. Damit ergibt sich der Fehler 7 aus der zeitlichen Entwicklung des Abstandes zwischen dem ersten Signal 1 und der zweiten Positionsinformation 4 an den Bestimmungszeitpunkten. In den 4 bis 6 sind also die Bestimmungszeitpunkte auf der Zeitachse aufgetragen. Eine (nahezu) kontinuierliche Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Fehlers 7 wie in den 4 bis 6 kann durch eine hinreichend große Zahl an Bestimmungspunkten erhalten werden. In 4 ist eine lineare zeitliche Entwicklung des Fehlers 7 gezeigt, in 5 eine quadratische und in 6 eine exponentielle. Gezeigt sind in den 4 bis 6 nur drei Fehlertypen. Selbstverständlich können mit dem Verfahren auch andere Fehlerarten (z. B. mit einem Drift und/oder mit einem Offset) und Kombinationen verschiedener Fehlerarten erfasst und behandelt werden.
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7 zeigt eine erste Darstellung eines Ablaufs des Verfahrens aus 2 und 3. Dazu ist die Funktionsweise anhand eines vereinfachten Blockschaubildes gezeigt. Das erste Signal 1 und das zweite Signal 2 werden dabei jeweils zu einem ersten Bestimmungselement 14 und einem zweiten Bestimmungselement 15 geleitet. In dem ersten Bestimmungselement 14 wird die erste Positionsinformation 3 ermittelt, in dem zweiten Bestimmungselement 15 die zweite Positionsinformation 4. Das zweite Bestimmungselement 15 empfängt dazu einen Befehl 13 zur Berechnung eines Fehlers 7 von einem entsprechenden Steuerelement 16. In einem Vergleichselement 17 werden die erste Positionsinformation 3 und die zweite Positionsinformation 4 verglichen. Dadurch wird der Fehler 7 erhalten. Aus dem Fehler 7 und der ersten Positionsinformation 3 wird ein Ausgabesignal 8 ermittelt.
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8 zeigt eine zweite Darstellung eines Ablaufs des Verfahrens aus den 2, 3 und 7. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Empfangen des ersten Signals 1, das eine absolute Position des Kraftfahrzeugs umfasst,
- b) Empfangen des zweiten Signals 2, das eine Veränderung der Position des Kraftfahrzeugs umfasst,
- c) Erstellen der ersten Positionsinformation 3, die der absoluten Position aus dem ersten Signal 1 entspricht, sofern das erste Signal 1 verfügbar ist, und die gemäß der Veränderung der Position aus dem zweiten Signal 2 fortgeführt wird, sofern das erste Signal 1 nicht verfügbar ist,
- d) Erstellen der zweiten Positionsinformation 4, die zu Beginn der ersten Zeitabschnitte 5 der ersten Positionsinformation 3 entspricht, und die über die ersten Zeitabschnitte 5 hinweg gemäß der Veränderung der Position aus dem zweiten Signal 2 fortgeführt wird,
- e) Ermitteln des Fehlers 7 der gemäß Schritt c) erstellten ersten Positionsinformation 3 unter Verwendung der gemäß Schritt d) erstellten zweiten Positionsinformation 4, und
- f) Ausgeben des Ausgabesignals 8, das die Position des Kraftfahrzeugs umfasst, welche aus der gemäß Schritt c) ermittelten ersten Positionsinformation 3 durch Korrektur mit dem in Schritt e) ermittelten Fehler 7 erhalten wird.
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Im gezeigten Beispiel werden die Schritte a) und b) sowie die Schritte c) und d) jeweils zeitgleich durchgeführt.
