DE102022200150A1 - Method for checking the plausibility of data from at least one environment sensor or a GNSS receiver of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Plausibilisieren von Daten mindestens eines Umfeldsensors (2) oder eines GNSS-Empfängers (3) eines Fahrzeugs (1) mittels mindestens einer GNSS-basierten Information und einer Sensorinformation, umfassend zumindest folgende Schritte:a) Erfassen mindestens einer GNSS-basierten Information, welche einen Rückschluss auf das Vorhandensein und/oder den Grad einer lokalen Beeinträchtigung der GNSS-Empfangssituation erlaubt, unter Verwendung mindestens eines GNSS-Empfängers (3) des Fahrzeugs (1),b) Erfassen mindestens einer Sensorinformation unter Verwendung mindestens eines Umfeldsensors (2) des Fahrzeugs (1),c) Plausibilisieren von Daten des mindestens einen Umfeldsensors (2) oder des mindestens einen GNSS-Empfängers (3) unter Verwendung der mindestens einen GNSS-basierten Information und der mindestens einen Sensorinformation.The invention relates to a method for checking the plausibility of data from at least one environment sensor (2) or a GNSS receiver (3) of a vehicle (1) using at least one piece of GNSS-based information and one piece of sensor information, comprising at least the following steps: a) detecting at least one GNSS -based information, which allows conclusions to be drawn about the presence and/or the degree of local impairment of the GNSS reception situation, using at least one GNSS receiver (3) of the vehicle (1),b) detecting at least one piece of sensor information using at least one Environment sensor (2) of the vehicle (1), c) plausibility of data from the at least one environment sensor (2) or the at least one GNSS receiver (3) using the at least one GNSS-based information and the at least one sensor information.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Plausibilisieren von Daten mindestens eines Umfeldsensors oder eines GNSS-Empfängers eines Fahrzeugs. Weiterhin werden ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium sowie eine Lokalisierungseinrichtung für ein Fahrzeug angegeben. Die Erfindung kann insbesondere im Zusammenhang mit dem zumindest teilweise automatisierten oder autonomen Fahren zur Anwendung kommen.The invention relates to a method for checking the plausibility of data from at least one environment sensor or a GNSS receiver of a vehicle. Furthermore, a computer program, a machine-readable storage medium and a localization device for a vehicle are specified. The invention can be used in particular in connection with at least partially automated or autonomous driving.
Stand der TechnikState of the art
GNSS(Globales Navigations-Satellitensystem)-Empfänger werden heutzutage in einer Vielzahl von technologischen Lösungen eingesetzt, einschließlich GNSS-Positionierung (zum Beispiel in Kombination mit Karten) und Zeitmessanwendungen. Ihre Technologie ermöglicht die präzise Berechnung der absoluten Position, Geschwindigkeit, Zeit und Orientierung mit Hilfe von Navigationssatellitendaten (z.B. GPS, GLONASS, Beidou, Galileo) und wird daher häufig in der Automobilbranche eingesetzt.GNSS (Global Navigation Satellite System) receivers are used today in a variety of technological solutions, including GNSS positioning (for example in combination with maps) and timing applications. Their technology enables the precise calculation of the absolute position, speed, time and orientation using navigation satellite data (e.g. GPS, GLONASS, Beidou, Galileo) and is therefore often used in the automotive industry.
Die GNSS-Systeme bestehen im Wesentlichen aus einem Weltraum-, einem Boden- und einem Nutzersegment. Das Weltraumsegment umfasst mehrere GNSS-Satelliten, die elektromagnetische Wellen aussenden, die einen speziellen Code enthalten, der eine genaue Verfolgung dieser Signale ermöglicht. Dieser Code wird vom GNSS-Empfänger (Benutzersegment) empfangen und kann auf zwei Arten genutzt werden. Erstens kann der GNSS-Empfänger durch die Verfolgung des Signals die Flugzeit des Signals ermitteln. Außerdem enthält das ausgestrahlte Signal Informationen über die Satellitenumlaufbahnen. Diese Informationen können vom GNSS-Empfänger für die Positionsbestimmung genutzt werden.The GNSS systems essentially consist of a space, a ground and a user segment. The space segment includes several GNSS satellites that emit electromagnetic waves that contain a special code that allows these signals to be tracked accurately. This code is received by the GNSS receiver (user segment) and can be used in two ways. First, by tracking the signal, the GNSS receiver can determine the time of flight of the signal. In addition, the broadcast signal contains information about the satellite orbits. This information can be used by the GNSS receiver to determine the position.
GNSS-Empfänger werden häufig in Kombination mit anderen Sensoren (zum Beispiel Trägheits- oder Raddrehzahlsensoren) eingesetzt. Durch die Verwendung der zusätzlichen Sensoren wird das Navigationssystem verbessert. Ein kombiniertes Navigationssystem mit Inertialsensoren ist in der Lage, die Orientierung in drei Dimensionen (Gieren, Rollen und Nicken) zu berechnen und liefert zusammen mit der Position und der Geschwindigkeit eine vollständige Information über die Position, die Geschwindigkeit und die Lage (Orientierung) des Fahrzeugs. Diese Informationen können mit vorteilhaft hoher Präzision und Zuverlässigkeit bereitgestellt werden, insbesondere im Falle von hochwertigen, sicherheitsrelevanten GNSS/INS-Empfängern, wie diese beispielhaft für das autonome Fahren Verwendung finden sollen.GNSS receivers are often used in combination with other sensors (e.g. inertial or wheel speed sensors). The use of the additional sensors improves the navigation system. A combined navigation system with inertial sensors is able to calculate the orientation in three dimensions (yaw, roll and pitch) and, together with the position and speed, provides complete information about the position, speed and attitude (orientation) of the vehicle . This information can be provided with an advantageously high level of precision and reliability, particularly in the case of high-quality, safety-relevant GNSS/INS receivers, such as those intended to be used for autonomous driving, for example.
Selbstfahrende bzw. autonome Fahrzeuge, sollen unter möglichst allen Bedingungen (schlechtes Wetter, optische Störungen, Schmutz auf der Kamera usw.) zuverlässig funktionieren. Da die Fahrzeugsicht häufig auf Umfeldsensoren des Fahrzeugs, wie etwa auf LIDAR-Sensoren und/oder RADAR-Sensoren basiert, stellen die Umgebungsbedingungen in der Regel einen signifikanten Faktor für die Zuverlässigkeit der Messwerte dieser Sensoren dar. Insbesondere für eine umfassende Einführung des autonomen Fahrens bestehen somit hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit entsprechender Umfeldsensorik.Self-driving or autonomous vehicles should work reliably under as many conditions as possible (bad weather, optical interference, dirt on the camera, etc.). Since the vehicle view is often based on the vehicle's surroundings sensors, such as LIDAR sensors and/or RADAR sensors, the environmental conditions usually represent a significant factor for the reliability of the measured values of these sensors. In particular, there are a comprehensive introduction of autonomous driving thus high demands on the reliability of corresponding environment sensors.
Hiervon ausgehend besteht das Bestreben, die Verlässlichkeit von Daten von Umfeldsensoren von Fahrzeugen zu verbessern.Proceeding from this, there is an effort to improve the reliability of data from surroundings sensors of vehicles.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Hier angegeben wird gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zum Plausibilisieren von Daten mindestens eines Umfeldsensors oder eines GNSS-Empfängers eines Fahrzeugs mittels mindestens einer GNSS-basierten Information und einer Sensorinformation, umfassend zumindest folgende Schritte:
- a) Erfassen mindestens einer GNSS-basierten Information, welche einen Rückschluss auf das Vorhandensein und/oder den Grad einer lokalen Beeinträchtigung der GNSS-Empfangssituation erlaubt, unter Verwendung mindestens eines GNSS-Empfängers des Fahrzeugs,
- b) Erfassen mindestens einer Sensorinformation unter Verwendung mindestens eines Umfeldsensors des Fahrzeugs,
- c) Plausibilisieren von Daten des mindestens einen Umfeldsensors oder des mindestens einen GNSS-Empfängers unter Verwendung der mindestens einen GNSS-basierten Information und der mindestens einen Sensorinformation.
- a) detecting at least one piece of GNSS-based information, which allows conclusions to be drawn about the presence and/or the degree of a local impairment of the GNSS reception situation, using at least one GNSS receiver of the vehicle,
- b) detecting at least one item of sensor information using at least one environment sensor of the vehicle,
- c) Validation of data from the at least one environment sensor or the at least one GNSS receiver using the at least one GNSS-based information item and the at least one sensor information item.
Die Schritte a), b) und c) können zur Durchführung des Verfahrens beispielsweise zumindest einmal und/oder wiederholt in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Weiterhin können die Schritte a), b) und c), insbesondere die Schritte a) und b) zumindest teilweise parallel oder gleichzeitig durchgeführt werden. Das Verfahren kann insbesondere (gezielt) in urbanen Gebieten, insbesondere in Häuserschluchten zum Einsatz kommen.To carry out the method, steps a), b) and c) can be carried out, for example, at least once and/or repeatedly in the order given. Furthermore, steps a), b) and c), in particular steps a) and b), can be carried out at least partially in parallel or simultaneously. The method can be used in particular (specifically) in urban areas, in particular in urban canyons.
Das beschriebene Verfahren dient insbesondere zum Steigern der Verlässlichkeit von Daten von Umfeldsensoren von Fahrzeugen. Das Verfahren kann beispielsweise während und insbesondere zur Verbesserung einer GNSS-basierten Lokalisierung des Fahrzeugs zum Einsatz kommen. GNSS steht für Globales Navigationssatellitensystem, wie zum Beispiel GPS (Global Positioning System) oder Galileo. Bei der GNSS-basierten Lokalisierung können auch weitere, GNSS-unabhängige Sensoren des Fahrzeugs, wie beispielsweise Umfeldsensoren und/oder Inertialsensoren eingesetzt werden, um zusätzlich oder bedarfsweise (zum Beispiel bei GNSS-Abschattung) alternative Informationen für die Lokalisierung des Fahrzeugs bereitstellen zu können. Zur Lokalisierung können insbesondere die momentane (Eigen-)Position, (Eigen-) Ausrichtung, (Eigen-)Geschwindigkeit und/oder (Eigen-)Beschleunigung des Fahrzeugs ermittelt werden.The method described serves in particular to increase the reliability of data from surroundings sensors of vehicles. The method can be used, for example, during and in particular to improve a GNSS-based localization of the vehicle. GNSS stands for Global Navigation Satellite System Example GPS (Global Positioning System) or Galileo. In the case of GNSS-based localization, other GNSS-independent sensors of the vehicle, such as environmental sensors and/or inertial sensors, can also be used in order to be able to provide alternative information for the localization of the vehicle in addition or as required (e.g. in the case of GNSS shadowing). In particular, the current (own) position, (own) orientation, (own) speed and/or (own) acceleration of the vehicle can be determined for localization.
Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Kraftfahrzeug, wie etwa ein Automobil, das besonders bevorzugt für automatisierte oder autonome (Fahr-)Operationen eingerichtet ist. In entsprechenden Fahrzeugen kann zusätzlich zu mindestens einem GNSS-Empfänger eine Vielzahl von Umfeldsensoren zur Anwendung kommen (zum Beispiel: RADAR-Sensoren, LIDAR-Sensoren, Kamera-Sensoren, Ultraschall-Sensoren). Diese Umfeldsensoren können beispielsweise verwendet werden, um Objekte um das Fahrzeug herum zu erkennen und bezüglich des Fahrzeugs zu lokalisieren. Darüber hinaus können Umfeldsensor-Daten und/oder GNSS-Daten beispielsweise verwendet werden, um das Fahrzeug auf einer (hochgenauen) digitalen Karte zu lokalisieren. Basierend auf den erkannten Objekten bzw. ermittelten Fahrzeugpositionen kann eine Trajektorienplanung und ggf. entsprechend Ansteuerung der Fahrzeugaktuatoren zur Ausführung von (automatisierten oder autonomen) Fahroperationen erfolgen. Auf diese Weise kann das Fahrzeug vorteilhaft sicher durch die Umwelt navigieren.The vehicle is preferably a motor vehicle, such as an automobile, which is particularly preferably set up for automated or autonomous (driving) operations. In addition to at least one GNSS receiver, a large number of environment sensors can be used in corresponding vehicles (for example: RADAR sensors, LIDAR sensors, camera sensors, ultrasonic sensors). These environment sensors can be used, for example, to detect objects around the vehicle and to localize them with respect to the vehicle. In addition, environmental sensor data and/or GNSS data can be used, for example, to locate the vehicle on a (highly accurate) digital map. Based on the detected objects or determined vehicle positions, a trajectory can be planned and, if necessary, the vehicle actuators can be controlled accordingly for the execution of (automated or autonomous) driving operations. In this way, the vehicle can advantageously safely navigate through the environment.
In Schritt a) erfolgt ein Erfassen mindestens einer GNSS-basierten Information, welche einen Rückschluss auf das Vorhandensein und/oder den Grad einer lokalen Beeinträchtigung der GNSS-Empfangssituation erlaubt, unter Verwendung mindestens eines GNSS-Empfängers des Fahrzeugs. Der GNSS-Empfänger kann Bestandteil eines GNSS-Sensors und/oder einer Lokalisierungseinrichtung des Fahrzeugs oder damit verbunden sein. Als GNSS-basierte Informationen können in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Verfügbarkeit von Code- und/oder Dopplermessungen für alle oder für mindestens einen (bestimmten) GNSS-Satelliten dienen. Alternativ oder zusätzlich können beispielhaft Phasenmessungen, geschätzte Varianzen, Standardabweichungen und/oder Residuen der GNSS-Ermittlungen genutzt werden.In step a), at least one piece of GNSS-based information is recorded, which allows conclusions to be drawn about the presence and/or the degree of a local impairment of the GNSS reception situation, using at least one GNSS receiver of the vehicle. The GNSS receiver can be part of or connected to a GNSS sensor and/or a localization device of the vehicle. In this context, for example, an availability of code and/or Doppler measurements for all or for at least one (specific) GNSS satellite can serve as GNSS-based information. Alternatively or additionally, phase measurements, estimated variances, standard deviations and/or residuals of the GNSS determinations can be used.
In Schritt b) erfolgt ein Erfassen mindestens einer Sensorinformation unter Verwendung mindestens eines Umfeldsensors des Fahrzeugs. Bei dem Umfeldsensor kann es sich zum Beispiel um einen LIDAR-Sensor, RADAR-Sensor, Ultraschallsensor oder einen optischen Sensor, wie beispielsweise eine Kamera handeln. Die Sensorinformation kann beispielsweise dazu beitragen ein Objekt im Umfeld des Fahrzeugs zu sensieren oder zu erkennen. Insbesondere kann dabei der Abstand zu dem Objekt gemessen werden. Beispielsweise kann die Sensorinformation ein reflekiertes und wieder empfangenes Sensor-Signal betreffen oder auf Basis dessen ermittelt werden. Das Sensor-Signal kann zum Beispiel von dem Umfeldsensor abgegeben und von einem Objekt im Umfeld des Fahrzeugs reflektiert wurde. Bei dem Objekt kann es sich beispielsweise um ein Gebäude, wie etwa ein Hochhaus bzw. einen Bestandteil einer Häuserschlucht handeln. Weiterhin können auch große Fahrzeuge, wie etwa Lastkraftwagen oder Busse sensiert oder erkannt werden. Insbesondere kann die Sensorinformation einen Rückschluss auf die insbesondere lokale und/oder momentane Abschattung aller oder mindestens eines (bestimmten) GNSS-Satelliten erlauben. Die Abschattung beschreibe dabei einen Zustand, bei dem eine direkte Sichtlinie von dem Fahrzeug zu dem betreffenden Satelliten zumindest teilweise blockiert ist. Eine Abschattung aller GNSS-Satelliten kann beispielsweise in einem Tunnel beobachtet werden. Die Abschattung einzelner GNSS-Satelliten kann zum Beispiel bei Durchfahrt durch eine Häuserschlucht oder bei Vorbeifahrt an einem Lastkraftwagen beobachtet werden.In step b), at least one item of sensor information is detected using at least one environment sensor of the vehicle. The environment sensor can be, for example, a LIDAR sensor, RADAR sensor, ultrasonic sensor or an optical sensor such as a camera. The sensor information can contribute, for example, to sensing or recognizing an object in the area surrounding the vehicle. In particular, the distance from the object can be measured. For example, the sensor information can relate to a reflected and re-received sensor signal or can be determined on the basis thereof. The sensor signal can, for example, be emitted by the surroundings sensor and reflected by an object in the surroundings of the vehicle. The object can be, for example, a building, such as a high-rise building or part of a canyon of houses. Furthermore, large vehicles such as trucks or buses can also be sensed or recognized. In particular, the sensor information can allow conclusions to be drawn about the particular local and/or instantaneous shadowing of all or at least one (specific) GNSS satellite. Shadowing describes a state in which a direct line of sight from the vehicle to the relevant satellite is at least partially blocked. Shadowing of all GNSS satellites can be observed in a tunnel, for example. The shadowing of individual GNSS satellites can be observed, for example, when driving through a street canyon or when driving past a truck.
In Schritt c) erfolgt ein Plausibilisieren von Daten des mindestens einen Umfeldsensors oder des mindestens einen GNSS-Empfängers unter Verwendung der mindestens einen GNSS-basierten Information und der mindestens einen Sensorinformation. Dabei kann beispielsweise ein Vergleichen der mindestens einen GNSS-basierten Information und der mindestens einen Sensorinformation erfolgen. Wenn beide (zu derselben Empfangsposition und/oder Empfangszeit) einen Rückschluss auf das Vorhandensein und/oder den Grad einer lokalen Beeinträchtigung der GNSS-Empfangssituation erlauben, kann diese Information über die Konsistenz der beiden Informationen zur Plausibilisierung einer oder beider Datenquellen (Umfeldsensor und GNSS-Empfänger) genutzt werden.In step c), data from the at least one environment sensor or from the at least one GNSS receiver is checked for plausibility using the at least one piece of GNSS-based information and the at least one piece of sensor information. In this case, for example, the at least one piece of GNSS-based information and the at least one piece of sensor information can be compared. If both (at the same reception position and/or reception time) allow conclusions to be drawn about the presence and/or the degree of local impairment of the GNSS reception situation, this information about the consistency of the two pieces of information can be used to check the plausibility of one or both data sources (environment sensor and GNSS receiver) are used.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine GNSS-basierte Information einen Rückschluss auf das Vorhandensein und/oder den Grad einer lokalen Beeinträchtigung der Sichtbarkeit mindestens eines verfügbaren GNSS-Satelliten erlaubt. Die Sichtbarkeit beschreibt dabei üblicherweise (im Gegensatz zur Abschattung) einen Zustand, bei dem eine direkte Sichtlinie von dem Fahrzeug zu dem betreffenden Satelliten besteht.According to an advantageous embodiment, it is proposed that the at least one piece of GNSS-based information allows conclusions to be drawn about the presence and/or the degree of local impairment of the visibility of at least one available GNSS satellite. Visibility usually describes (in contrast to shadowing) a state in which there is a direct line of sight from the vehicle to the relevant satellite.
Insbesondere kann unter Verwendung des GNSS-Empfängers, eine möglicherweise eingeschränkte Satellitensichtbarkeit der GNSS-Antenne des Fahrzeugs als momentane GNSS-Empfangssituation oder die momentane GNSS-Empfangssituation „offener Himmel“ ermittelt bzw. gemessen werden. Der Vergleich dieser Informationen mit einer Umfeldsensor-Messung, wie etwa einer Lidar-/Radar-Messung ermöglicht in besonders Vorteilhafter Weise eine Zuverlässigkeitsprüfung für alle drei Sensoren (insbesondere Lidar/Radar) und somit vorteilhaft zusätzliche Sicherheitsmechanismen, die in insbesondere selbstfahrenden Fahrzeugen vorteilhaft eingesetzt werden können.In particular, using the GNSS receiver, a possibly turned on limited satellite visibility of the vehicle's GNSS antenna can be determined or measured as the current GNSS reception situation or the current GNSS reception situation "open sky". The comparison of this information with an environment sensor measurement, such as a lidar/radar measurement, enables a reliability check for all three sensors (in particular lidar/radar) in a particularly advantageous manner and thus advantageously additional safety mechanisms that are advantageously used in particular in self-driving vehicles can.
Es können beispielsweise verschiedene Mechanismen bzw. Algorithmen zur Erkennung der momentanen GNSS-Empfangssituation, insbesondere zur Prüfung ob ein „offener Himmel“ oder eine „eingeschränkte Sicht“ vorliegen bei dem Verfahren zum Einsatz kommen. Besonders vorteilhafte Mechanismen bzw. Algorithmen werden nachfolgend beschrieben. Diese können besonders vorteilhaft zum Erfassen der mindestens einen GNSS-basierten Information, welche einen Rückschluss auf das Vorhandensein und/oder den Grad einer lokalen Beeinträchtigung der GNSS-Empfangssituation erlaubt, unter Verwendung des mindestens einen GNSS-Empfängers des Fahrzeugs beitragen.For example, various mechanisms or algorithms for detecting the current GNSS reception situation, in particular for checking whether an “open sky” or a “restricted view” are present, can be used in the method. Particularly advantageous mechanisms or algorithms are described below. These can particularly advantageously contribute to detecting the at least one GNSS-based information, which allows conclusions to be drawn about the presence and/or the degree of a local impairment of the GNSS reception situation, using the at least one GNSS receiver of the vehicle.
Beispielsweise kann eine Verfügbarkeit von Code- und/oder Dopplermessungen für alle oder für mindestens einen (bestimmten) GNSS-Satelliten ermittelt werden. Ein GNSS-Empfänger empfängt in der Regel auch Almanach-Daten (als ein Beispiel für die unten angegebenen Satellitenpositionsdaten). In den Almanach-Daten ist üblicherweise eine Liste aller Satelliten, die sich am Himmel befinden, mit einer genauen Position im absoluten Koordinatensystem beschrieben. Diese Informationen können in ein lokales Koordinatensystem des Fahrzeugs umgewandelt werden. Der GNSS-Empfänger kann insbesondere mehrere Satelliten-Konstellationen verfolgen (zum Beispiel drei Konstellationen). Somit kann der GNSS-Empfänger beispielsweise eine Information über die Position von mehr als dreißig über den Himmel verteilten GNSS-Satelliten relativ zur GNSS-Antenne erfassen. Wenn der GNSS-Empfänger einen oder mehrere der verfügbaren GNSS-Satelliten nicht verfolgen kann, kann hieraus beispielhaft auf eine eingeschränkte Satellitensichtbarkeit in bestimmten Teilen des Himmels aufgrund von blockierenden externen Objekten (Gebäude, Brücken, Tunnel, Berge usw.) zurückzuführen rückgeschlossen werden. Dieser Ansatz kann vorteilhaft bei teilweisem (zum Beispiel Häuserschlucht) und vollständigem Verlust (Tunnel, Brücke) der Satellitensichtbarkeit verwendet werden.For example, an availability of code and/or Doppler measurements can be determined for all or for at least one (specific) GNSS satellite. A GNSS receiver will typically also receive almanac data (as an example of the satellite position data below). The almanac data usually describes a list of all satellites that are in the sky with an exact position in the absolute coordinate system. This information can be converted into a local coordinate system of the vehicle. In particular, the GNSS receiver can track multiple satellite constellations (e.g., three constellations). Thus, for example, the GNSS receiver can acquire information about the position of more than thirty GNSS satellites distributed over the sky relative to the GNSS antenna. For example, if the GNSS receiver is unable to track one or more of the available GNSS satellites, it may be due to limited satellite visibility in certain parts of the sky due to blocking external objects (buildings, bridges, tunnels, mountains, etc.). This approach can be used advantageously in the case of partial (e.g. urban canyon) and total loss (tunnel, bridge) of satellite visibility.
Die so erfasste Information, dass etwas die Sicht auf einen oder mehrere bestimmte Satelliten behindert (die genaue Position am Himmel in Bezug auf das Fahrzeug ist auf der Grundlage von GNSS/INS-Positionierungs- und Almanach/Ephemeris-Daten bekannt), kann mit der Sensorinformation, wie etwa mit Lidar-/Radar-Messwerten verglichen werden. Darauf basieren kann geprüft werden, ob diese beiden Informationsquellen konsistent und damit vorteilhaft zuverlässig sind. Diese Durchführungsprüfung kann das Vertrauen in beispielsweise Lidar-/Radarmessungen vorteilhaft erhöhen. Eine positive Konsistenzprüfung kann grundsätzlich sowohl das Vertrauen in den Umfeldsensor, als auch das Vertrauen in die GNSS-Positionierung steigern.The information thus gathered that something is obstructing the view of one or more specific satellites (the exact position in the sky relative to the vehicle is known based on GNSS/INS positioning and almanac/ephemeris data) can be used with the Sensor information, such as being compared to lidar/radar readings. Based on this, it can be checked whether these two sources of information are consistent and therefore advantageously reliable. This implementation check can advantageously increase the confidence in, for example, lidar/radar measurements. A positive consistency check can in principle increase both confidence in the environment sensor and confidence in the GNSS positioning.
Weiterhin können beispielsweise Phasenmessungen, geschätzte Varianzen, Standardabweichungen und/oder Residuen der GNSS-Ermittlung/GNSS-Lösung zur Erkennung der momentanen GNSS-Empfangssituation beitragen. Es können, insbesondere neben der direkten Satellitensichtbarkeit, auch andere oder weitere Aspekte auf ein externes Objekt hinweisen, dass die Sichtlinie zwischen Antenne und Satelliten blockiert. Dazu gehören insbesondere:
- - Verfügbarkeit von Phasenmessungen,
- - Geschätzte Standardabweichung der Gesamtlösung,
- - Geschätzte Standardabweichung der GNSS-Messungen, und/oder
- - Residuen aus der GNSS-Positionsberechnung (z. B. für Doppler-, Code- und Phasenmessungen).
- - availability of phase measurements,
- - Estimated standard deviation of the total solution,
- - Estimated standard deviation of the GNSS measurements, and/or
- - Residuals from the GNSS position calculation (e.g. for Doppler, code and phase measurements).
Die zuvor genannten Indikatoren können vorteilhaft signalisieren, dass es ein zusätzliches bzw. externes Objekt gibt, das eine gute Satellitensicht behindert. Die Varianzen der Beobachtungen und der geschätzten Position (zum Beispiel mittels Kalman-Filter) können Aufschluss über die Sicherheit der Beobachtungs- und Positionslösung geben. Diese können als Indikator für ein Szenario mit eingeschränkter Satelliten-Sichtbarkeit verwendet werden. Die Residuen können den verbleibenden Fehler nach der Berechnung für jede einzelne Satelliten-Messung angeben. Ein hoher Fehler, insbesondere beim Doppler, kann auf ein externes Objekt hindeuten, das die direkte Satellitensichtbarkeit blockiert (zum Beispiel Beschilderung).The aforementioned indicators can advantageously signal that there is an additional or external object that is obstructing a good satellite view. The variances of the observations and the estimated position (e.g. using a Kalman filter) can provide information about the security of the observation and position solution. These can be used as an indicator for a limited satellite visibility scenario. The residuals can indicate the remaining error after calculation for each individual satellite measurement. A high error, especially in Doppler, may indicate an external object blocking direct satellite visibility (for example, signage).
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine GNSS-basierte Information einen Rückschluss auf das Vorhandensein eines externen Objekts erlaubt, das eine direkte Sichtlinie zwischen dem GNSS-Empfänger und mindestens einem verfügbaren GNSS-Satelliten blockiert. Eine entsprechende direkte Sichtlinie wird allgemein in der GNSS-Technik auch als „line of sight“ (kurz: LOS) beschrieben.According to a further advantageous embodiment, it is proposed that the at least one piece of GNSS-based information allows conclusions to be drawn about the presence of an external object that is blocking a direct line of sight between the GNSS receiver and at least one available GNSS satellite. A corresponding direct line of sight is generally also described in GNSS technology as a “line of sight” (LOS for short).
Die Verfügbarkeit des GNSS-Satelliten kann vorzugsweise unter Verwendung bekannter Satellitenpositionsdaten ermittelt werden. Die Satellitenpositionsdaten sind beispielsweise dadurch bekannt, dass sie den GNSS-Empfängern bzw. GNSS-Sensoren in insbesondere regelmäßigen Zeitabständen über Datenkommunikationswege, wie beispielsweise Satelliten-Broadcast und/oder (Mobil-) Funk mitgeteilt werden. Die Satellitenpositionsdaten können beispielsweise in Form von Almanachdaten und/oder Ephemeridendaten bereitgestellt werden.The availability of the GNSS satellite can preferably be determined using known satellite position data. The satellite position data are known, for example, because they are communicated to the GNSS receivers or GNSS sensors, in particular at regular time intervals, via data communication channels such as satellite broadcast and/or (mobile) radio. The satellite position data can be provided in the form of almanac data and/or ephemeris data, for example.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Sensorinformation einen Rückschluss auf das Vorhandensein eines externen Objekts im Umfeld um das Fahrzeug erlaubt. Bei dem externen Objekt kann es sich beispielsweise um ein Hindernis, wie etwa ein Gebäude, einen Lastkraftwagen oder einen Bus handeln.According to an advantageous embodiment, it is proposed that the at least one piece of sensor information allows conclusions to be drawn about the presence of an external object in the area around the vehicle. The external object can be, for example, an obstacle such as a building, a truck or a bus.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass es sich bei dem Umfeldsensor um einen LIDAR-Sensor oder RADAR-Sensor handelt. LIDAR steht dabei als Abkürzung für den englischen Fachbegriff „light detection and ranging“ oder „light imaging, detection and ranging“. RADAR steht dabei als Abkürzung für den englischen Fachbegriff „radio detection and ranging“.According to an advantageous embodiment, it is proposed that the surroundings sensor be a LIDAR sensor or RADAR sensor. LIDAR is an abbreviation for the English technical term "light detection and ranging" or "light imaging, detection and ranging". RADAR is an abbreviation for the English technical term "radio detection and ranging".
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt c) ein Plausibilisieren von Sensordaten des mindestens einen Umfeldsensors unter Verwendung der mindestens einen GNSS-basierten Information und der mindestens einen Sensorinformation durchgeführt wird. Somit kann das Verfahren besonders vorteilhaft zur Plausibilisierung von LIDAR- und/oder RADAR-Sensoren dienen.According to an advantageous embodiment, it is proposed that in step c) a plausibility check of sensor data of the at least one environment sensor is carried out using the at least one GNSS-based information and the at least one sensor information. The method can thus be used particularly advantageously to check the plausibility of LIDAR and/or RADAR sensors.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt c) geprüft wird, ob beide Informationen, die mindestens eine GNSS-basierte Information und die mindestens eine Sensorinformation, jeweils einen Rückschluss auf das Vorhandensein eines externen Objekts im Umfeld um das Fahrzeug erlauben. In der Regel wird dies zu derselben Empfangsposition und/oder Empfangszeit geprüft.According to an advantageous embodiment, it is proposed that in step c) it is checked whether both pieces of information, the at least one piece of GNSS-based information and the at least one piece of sensor information, allow a conclusion to be drawn about the presence of an external object in the area surrounding the vehicle. This is usually checked at the same receiving position and/or receiving time.
Das Verfahren erlaubt somit in besonders vorteilhafter Ausführungsform die Funktionalität eines GNSS-basierten „Open-Sky“-Detektors zur Plausibilisierung der Lidar- und/oder Radardaten für das insbesondere autonome Fahren zu ermöglichen. Insbesondere kann das Verfahren zur Umsetzung eines GNSS-basierten „Open-Sky“-Detektors beitragen. In diesem Zusammenhang dient das Verfahren insbesondere zur Plausibilisierung von Lidar-/Radarmessungen bzw. Lidar-/Radardaten. Das Verfahren kann dabei beispielsweise Code- und/oder Phasen- und/oder Doppler-Messungen nutzen, um den Zustand „open sky“ („offener Himmel“) zu erkennen und damit die Durchführung der Lidar-/Radar-Messungen zu verifizieren. Da die GNSS-Empfänger nach einem anderen physikalischen Prinzip arbeiten als Lidar/Radar, gelten für sie nicht die gleichen Einschränkungen wie für diese beiden Sensoren. Dies erlaubt eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Plausibilisierung der Lidar-/Radar-Messungen.In a particularly advantageous embodiment, the method thus enables the functionality of a GNSS-based “open sky” detector for the plausibility check of the lidar and/or radar data for autonomous driving in particular. In particular, the method can contribute to the implementation of a GNSS-based "open sky" detector. In this context, the method serves in particular to check the plausibility of lidar/radar measurements or lidar/radar data. The method can use code and/or phase and/or Doppler measurements, for example, in order to recognize the “open sky” state and thus to verify the implementation of the lidar/radar measurements. Since the GNSS receivers work on a different physical principle than lidar/radar, they do not have the same limitations as these two sensors. This allows a particularly advantageous option for checking the plausibility of the lidar/radar measurements.
Weiterhin kann auch ein Computerprogramm zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens angegeben werden. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm(-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.Furthermore, a computer program for carrying out a method described here can also be specified. In other words, this relates in particular to a computer program (product), comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to execute a method described here.
Darüber hinaus kann auch ein maschinenlesbares Speichermedium angegeben werden, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.A machine-readable storage medium on which the computer program is stored can also be specified. The machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
Nach einem weiteren Aspekt wird eine Lokalisierungseinrichtung für ein Fahrzeug vorgeschlagen, wobei die Lokalisierungseinrichtung zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Die Lokalisierungseinrichtung kann beispielsweise einen Rechner und/oder ein Steuergerät (Controller) umfassen, der Befehle ausführen kann, um das Verfahren auszuführen. Hierzu kann der Rechner bzw. das Steuergerät beispielsweise das angegebene Computerprogramm ausführen. Beispielsweise kann der Rechner bzw. das Steuergerät auf das angegebene Speichermedium zugreifen, um das Computerprogramm ausführen zu können. Bei der Lokalisierungseinrichtung kann es sich zum Beispiel um einen Bewegungs- und Positionssensor handeln, der insbesondere in oder an dem Fahrzeug angeordnet ist.According to a further aspect, a localization device for a vehicle is proposed, the localization device being set up to carry out a method described here. The localization device can, for example, comprise a computer and/or a control unit (controller) which can execute commands in order to carry out the method. For this purpose, the computer or the control device can, for example, execute the specified computer program. For example, the computer or the control unit can access the specified storage medium in order to be able to run the computer program. The localization device can be, for example, a movement and position sensor that is arranged in particular in or on the vehicle.
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Speichermedium und/oder der Lokalisierungseinrichtung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features and advantageous configurations discussed in connection with the method can accordingly also occur in the computer program presented here, the storage medium and/or the localization device and vice versa. In this respect, full reference is made to the statements there for a more detailed characterization of the features.
Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch:
-
1 : einen beispielhaften Ablauf eines hier vorgestellten Verfahrens, -
2 : einen beispielhaften Anwendungsfall des hier vorgestellten Verfahrens, -
3 : einen weiteren beispielhaften Anwendungsfall des hier vorgestellten Verfahrens, und -
4 : eine weitere Darstellung desAnwendungsfalls aus 3 .
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1 : an example of a procedure presented here, -
2 : an example application of the method presented here, -
3 : another exemplary application of the method presented here, and -
4 : another representation of theuse case 3 .
In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) ein Erfassen mindestens einer GNSS-basierten Information, welche einen Rückschluss auf das Vorhandensein und/oder den Grad einer lokalen Beeinträchtigung der GNSS-Empfangssituation erlaubt, unter Verwendung mindestens eines GNSS-Empfängers 3 des Fahrzeugs 1.In
In Block 120 erfolgt gemäß Schritt b) ein Erfassen mindestens einer Sensorinformation unter Verwendung mindestens eines Umfeldsensors 2 des Fahrzeugs 1.In
In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Plausibilisieren von Daten des mindestens einen Umfeldsensors 2 oder des mindestens einen GNSS-Empfängers 3 unter Verwendung der mindestens einen GNSS-basierten Information und der mindestens einen Sensorinformation.In
Der GNSS-Empfänger 3 weiß beispielsweise aus den Almanach-Daten, dass sich der auf der rechten Seite dargestellte Satellit 4 ebenfalls am Himmel befindet (mit einer genauen Position im absoluten Koordinatensystem). Wenn er nicht nach Code, Doppler und/oder Phase geortet werden kann, kann daraus auf eine Blockierung dieses Satelliten 4 durch ein externes Objekt 5 rückgeschlossen werden.For example, the
Dies stellt ein Beispiel dafür dar, dass und gegebenenfalls wie die mindestens eine GNSS-basierte Information einen Rückschluss auf das Vorhandensein und/oder den Grad einer lokalen Beeinträchtigung der Sichtbarkeit mindestens eines verfügbaren GNSS-Satelliten 4 erlauben kann. Weiterhin stellt dies auch ein Beispiel dafür dar, dass und gegebenenfalls wie die mindestens eine GNSS-basierte Information einen Rückschluss auf das Vorhandensein eines externen Objekts 5 erlaubt, das eine direkte Sichtlinie zwischen dem GNSS-Empfänger 3 und mindestens einem verfügbaren GNSS-Satelliten 4 blockiert. Darüber hinaus veranschaulicht, dies beispielhaft, dass und gegebenenfalls wie die Verfügbarkeit des GNSS-Satelliten 4 unter Verwendung bekannter Satellitenpositionsdaten, nämlich Almanach-Daten ermittelt werden kann.This represents an example of how the at least one piece of GNSS-based information can allow conclusions to be drawn about the presence and/or the degree of local impairment of the visibility of at least one available GNSS satellite 4 . Furthermore, this also represents an example that and possibly how the at least one piece of GNSS-based information allows a conclusion to be drawn about the presence of an
Somit kann das Fahrzeug 1, wenn der GNSS-Empfänger 3 einen oder mehrere der verfügbaren GNSS-Satelliten 4 nicht verfolgen kann, darauf rückschließen, dass etwas die „Sichtbarkeit“ des betreffenden Satelliten 4 aus Sicht des GNSS-Empfängers 3 blockiert. Diese Information kann vorteilhaft zur Überprüfung der Durchführung von Lidar-/Radarmessungen verwendet werden (es gibt ein blockierendes Objekt).Thus, if the
In
Weiterhin verfügt das Fahrzeug 1 über einen Umfeldsensor 2, bei dem es sich beispielsweise um einen LIDAR-Sensor oder RADAR-Sensor handeln kann. In
Aus einer etwaigen Übereinstimmung beider Informationen bzw. Messwerte vom GNSS-Empfänger und vom Lidar-/Radar-Sensor kann beispielsweise auf die Validität beider Daten geschlossen werden.If the two pieces of information or measured values from the GNSS receiver and the lidar/radar sensor match, for example, it is possible to conclude that both data are valid.
Somit kann in vorteilhafter Weise eine Tracking-Information (keine Karten) eines GNSS-Empfängers 3 verwendet werden, um eine vorteilhafte Durchführbarkeitsprüfung für Lidar/Radar-Messungen zu ermöglichen. Wenn die GNSS-Empfänger-Tracking-Informationen und Lidar/Radar-Messungen (zum Beispiel klarer Himmel oder ein Hindernis auf dem Weg ist) konsistent sind, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass beide Systeme korrekt arbeiten. Im Falle einer Diskrepanz kann dies ein Hinweis darauf sein, dass mindestens eines der Systeme, insbesondere der Umfeldsensor 2 nicht korrekt arbeitet.Tracking information (no maps) from a
Dies stellt ein Beispiel dafür dar, dass und gegebenenfalls wie in Schritt c) geprüft werden kann, ob beide Informationen, die mindestens eine GNSS-basierte Information und die mindestens eine Sensorinformation, jeweils einen Rückschluss auf das Vorhandensein eines externen Objekts 5 im Umfeld um das Fahrzeug 1 erlauben. Weiterhin stellt dies auch ein Beispiel dafür dar, dass und gegebenenfalls wie in Schritt c) ein Plausibilisieren von Sensordaten des mindestens einen Umfeldsensors 2 unter Verwendung der mindestens einen GNSS-basierten Information und der mindestens einen Sensorinformation durchgeführt werden kann.This represents an example of the fact that, and if necessary as in step c), it can be checked whether both pieces of information, the at least one piece of GNSS-based information and the at least one piece of sensor information, each allow a conclusion to be drawn about the presence of an
Ferner ist in den
Das Verfahren trägt durch die beschriebene Plausibilisierung in vorteilhafter Weise dazu bei, die Verlässlichkeit von Daten von Umfeldsensoren von Fahrzeugen zu verbessern.Through the plausibility check described, the method advantageously contributes to improving the reliability of data from surroundings sensors of vehicles.
Claims (11)
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---|---|---|---|
DE102022200150.8A DE102022200150A1 (en) | 2022-01-10 | 2022-01-10 | Method for checking the plausibility of data from at least one environment sensor or a GNSS receiver of a vehicle |
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DE102022200150.8A Pending DE102022200150A1 (en) | 2022-01-10 | 2022-01-10 | Method for checking the plausibility of data from at least one environment sensor or a GNSS receiver of a vehicle |
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2022
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