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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von GNSS-relevanten Streckeninformationen. Darüber hinaus werden ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens, ein maschinenlesbares Speichermedium mit dem Computerprogramm sowie ein System zur Bereitstellung von GNSS-relevanten Streckeninformationen angegeben. Die Erfindung kann insbesondere bei GNSS-basierten Lokalisierungssystemen für das zumindest teilweise automatisierte, autonome oder teilautonome Fahren zur Anwendung kommen.
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Stand der Technik
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Mit Hilfe des Global Navigation Satellite System (GNSS) ist es möglich, an jedem Punkt der Erde eine georäumliche Positionsbestimmung vorzunehmen. Ein GNSS-Satellit umkreist die Erde und sendet kodierte Signale, mit deren Hilfe der GNSS-Empfänger die Entfernung bzw. den Abstand vom Empfänger zum Satelliten berechnet, indem er die Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt des Signalempfangs und der Sendezeit schätzt. Die geschätzten Entfernungen zu Satelliten können beispielsweise von GNSS-Sensoren in eine Schätzung für die Position des Empfängers umgewandelt werden, falls genügend Satelliten verfolgt werden (typischerweise mehr als 5). Derzeit gibt es mehr als 130 GNSS-Satelliten, die die Erde umkreisen, was bedeutet, dass üblicherweise höchstens 65 von ihnen im lokalen Horizont sichtbar sind.
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In den letzten Jahren hat die satellitengestützte Positionsbestimmung eine rasante Entwicklung erfahren. In den Anfängen der Satellitennavigation mussten sich GNSS-Empfänger zur Bestimmung ihrer Position auf eine einzige Konstellation von Satelliten im Orbit verlassen, entweder auf das amerikanische GPS- oder das russische GLONASS-System. Heute gibt es mit dem europäischen Galileo-System und dem chinesischen Beidou-System mehr einsatzbereite Systeme sowie mehrere regionale Erweiterungssysteme, die zu den beiden ursprünglichen Systemen hinzukommen. Heute sind GNSS-Empfänger mit mehreren Konstellationen, die gleichzeitig Signale von allen GNSS-Konstellationen in der Umlaufbahn empfangen können, die Norm. Dadurch sind die Empfänger in der Lage, eine größere Anzahl von Satelliten zu verfolgen, selbst wenn große Teile des Himmels verdeckt sind, wie z. B. in städtischen (oder tatsächlichen) Straßenschluchten, was die Genauigkeit erhöht und die Zeit für eine Positionsbestimmung verkürzt.
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Die Qualität der GNSS-Positionierung hat lange Zeit von kommerziellen GNSS-Korrekturdiensten profitiert. Anbieter von GNSS-Korrekturdiensten überwachen in der Regel die eingehenden GNSS-Signale über ein Netz von Basisstationen mit genau bekannten Positionen und übermitteln den Endnutzern gegen eine Gebühr maßgeschneiderte Korrekturinformationen.
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Die Kombination von Multikonstellations- und Multiband-Empfängern mit neuen GNSS-Korrekturverfahren zur Erzielung von Genauigkeiten im Zentimeterbereich, und das alles bei deutlich geringeren Betriebskosten, ebnet den Weg für neue Arten von Massenmarktanwendungen für hochgenaue Positionierung im Zentimeterbereich. GNSS leidet jedoch weiterhin unter folgenden Nachteilen: Die Empfänger müssen sich idealerweise in Sichtweite der umlaufenden Satelliten befinden, um die Position zu bestimmen. In Innenräumen und Tunneln sind die Dienste beeinträchtigt oder sogar nicht verfügbar. Mit Hilfe von Trägheitssensoren erweitern Dead-Reckoning-Lösungen den Bereich der hochgenauen Positionsbestimmung über die Reichweite von GNSS-Signalen hinaus.
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Trotz der Verbesserungen durch die Inertialsensoren können GNSS/INS-basierte Lokalisierungssensoren in automatisierten Fahrsystemen zumindest bereichsweise unter großen Positionsfehlern leiden, insbesondere in städtischen Straßenschluchten, wo GNSS-Messungen typischerweise durch Mehrwegsignalausbreitung gestört werden. Auch auf Autobahnen verschlechtert sich die Leistung solcher GNSS/INS-basierter Lokalisierungssensoren unter Brücken, in der Nähe stark bewachsener Gebiete, großer Lärmschutzwände, hoher LKWs usw.
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Daher schlagen sollen ein Verfahren und ein System angegeben werden, welche insbesondere GNSS- oder GNSS/INS-basierte Lokalisierungssensoren mit Vorabinformationen unterstützen können, um die oben genannten Nachteile möglichst gut überwinden zu können.
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Offenbarung der Erfindung
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Hier vorgeschlagen wird gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zur Bereitstellung von GNSS-relevanten Streckeninformationen, umfassend zumindest folgende Schritte:
- a) Empfangen von GNSS-Rohdaten zu mindestens einem GNSS-Satellitensignal,
- b) Auswerten der GNSS-Rohdaten,
- c) Bilden mindestens eines Stör-Indikators zur Beschreibung mindestens eines Störeinflusses auf den GNSS-Empfang im Bereich einer geographischen Position und/oder zu einem Streckenabschnitt, unter Berücksichtigung der ausgewerteten GNSS-Rohdaten zu dem Bereich oder dem Streckenabschnitt,
- d) Speichern des mindestens einen Stör-Indikators mit mindestens einer geographischen Information zu dem Bereich der geographischen Position oder dem Streckenabschnitt.
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Die Schritte a), b), c) und d) können zur Durchführung des Verfahrens beispielsweise zumindest einmal und/oder wiederholt in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Weiterhin können die Schritte a), b), c) und d), insbesondere die Schritte b) und c) zumindest teilweise parallel oder gleichzeitig durchgeführt werden. Insbesondere kann Schritt a) oder können die Schritte a) und b) fahrzeugseitig bzw. mittels einer GNSS-Auswerteeinrichtung eines Fahrzeugs durchgeführt werden. Die Schritte b), c) und/oder d), insbesondere die Schritte c) und d) können ebenfalls fahrzeugseitig und/oder zumindest teilweise fahrzeugextern, wie beispielsweise von einer übergeordneten Verwaltungseinrichtung, die Daten von mehreren Fahrzeugen empfangen kann, durchgeführt werden.
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Bei den GNSS-relevanten Streckeninformationen kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere GNSS-Verfügbarkeitsinformationen im Bereich einer geographischen Position und/oder an einem Streckenabschnitt handeln. Die Streckeninformation kann zum Beispiel ein Maß für die Verfügbarkeit, Güte und/oder Qualität des GNSS-Empfangs im Bereich einer geographischen Position und/oder an einem Streckenabschnitt enthalten. Die GNSS-relevanten Streckeninformationen können beispielsweise in Form einer digitalen Karte (2D oder 3D) und/oder in einer Datenbank zur Bereitstellung von geographischen Informationen bereitgestellt werden. Alternativ oder kumulativ können die GNSS-relevanten Streckeninformationen beispielsweise als ein zusätzlicher Layer einer (vorhandenen) digitalen Merkmalskarte (HD-Map) bereitgestellt werden. Alternativ oder kumulativ können die GNSS-relevanten Streckeninformationen beispielsweise in einer Verfügbarkeitskarte bereitgestellt werden und/oder dazu verwendet werden, eine Verfügbarkeitskarte bereitzustellen. Insbesondere kann es sich bei dem Verfahren um ein Verfahren zur Bereitstellung einer digitalen Karte zur Beschreibung von GNSS-relevanten Streckeninformationen handeln.
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In Schritt a) erfolgt ein Empfangen von GNSS-Rohdaten zu mindestens einem GNSS-Satellitensignal. Die GNSS-Rohdaten können beispielsweise von einer GNSS-Empfangseinheit eines Systems, wie etwa eines Lokalisierungssystems oder eines Systems zur Bereitstellung von GNSS-relevanten Streckeninformationen ermittelt und ausgegeben werden. Hierzu kann die GNSS-Empfangseinheit beispielsweise die GNSS-Signale von einem oder mehreren GNSS-Satelliten empfangen. Bei den GNSS-Rohdaten handelt es sich somit unmittelbar aus den Satellitensignalen ermittelte (rohe) Daten, die insbesondere noch nicht von einer anderen Datenverarbeitungseinrichtung (vor-) verarbeitet sind. Insbesondere handelt es sich bei den Rohdaten nicht um Positionsdaten, welche in der Regel erst von einem Positionssensor bzw. einem Lokalisierungsfilter ermittelt werden, welcher der GNSS-Empfangseinheit deutlich nachgelagert ist.
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In Schritt b) erfolgt ein Auswerten der GNSS-Rohdaten. Die GNSS-Rohdaten können zum Beispiel von einer Auswertungseinheit eines (des) Systems, wie etwa eines Lokalisierungssystems oder eines Systems zur Bereitstellung von GNSS-relevanten Streckeninformationen ausgewertet werden. Bei dem Auswerten können die GNSS-Rohdaten beispielsweise hinsichtlich GNSS-Empfangsrelevanter Parameter, wie etwa Signalqualität, Signalstärke, Rauschverhältnis usw. untersucht werden. Die GNSS-Empfangsrelevanter Parameter können in diesem Zusammenhang beispielsweise geeignet sein, um die Güte und/oder Qualität des GNSS-Empfangs zu beschreiben.
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In Schritt c) erfolgt ein Bilden mindestens eines Stör-Indikators zur Beschreibung mindestens eines Störeinflusses auf den GNSS-Empfang im Bereich einer geographischen Position und/oder zu einem Streckenabschnitt, unter Berücksichtigung der ausgewerteten GNSS-Rohdaten zu dem Bereich oder dem Streckenabschnitt. Bei dem Störeinfluss handelt es sich in der Regel um (negative) Einflüsse auf die Signale bzw. die Signalausbreitung von GNSS-Signalen. Entsprechende Störeinflüsse können beispielsweise Mehrwegeausbreitungen von Signalen und/oder Signal-Reflexionen oder Objekte sein, an denen entsprechende Signalausbreitungsstörungen auftreten können. Weiterhin kann es sich bei dem Störeinfluss auf eine Signalverzögerung oder Signalablenkung handeln, wie diese beispielsweise in der Atmosphäre, insbesondere in der Ionosphäre auftreten kann.
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Der mindestens eine Stör-Indikator kann beispielsweise einen oder mehrere der nachfolgenden Indikatoren oder Parameter umfassen oder beschreiben:
- - Mehrwege-Ausbreitungs-Indikator
- - GNSS-Signalstärke
- - Indikatoren für Hochfrequenz-Störungen
- - Anzahl der Satelliten
- - Horizontaler Verringerungsfaktor (Dilution) der Genauigkeit (HDOP - horizontal dilution of precision)
- - Satellitenverteilung in Bezug auf die Fahrzeugtrajektorie
- - Kontinuität des Signalempfangs
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In Schritt d) erfolgt ein Speichern des mindestens einen Stör-Indikators mit mindestens einer geographischen Information zu dem Bereich der geographischen Position oder dem Streckenabschnitt. Das Speichern kann beispielsweise fahrzeugintern oder fahrzeugextern, wie etwa in einer Datenbank, einem Server und/oder in der Cloud erfolgen. Das Speichern kann vorzugsweise so erfolgen, dass dadurch eine Datenbank zur Bereitstellung von GNSS-relevanten Streckeninformationen generiert und/oder ergänzt und/oder aktualisiert wird. Das Speichern kann weiterhin vorzugsweise so erfolgen, dass dadurch eine Datenbank zur Bereitstellung einer digitalen Karte zur Beschreibung von GNSS-relevanten Streckeninformationen generiert und/oder ergänzt und/oder aktualisiert wird. Der mindestens eine Stör-Indikator kann in besonders vorteilhafter Weise gespeichert werden, um als Vorabinformation zum zu erwartenden GNSS-Empfang in dem Bereich der geographischen Position oder dem Streckenabschnitt bereitgestellt werden zu können bzw. bereitgestellt zu werden.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die GNSS-Rohdaten die Daten beschreiben, die direkt von einer GNSS-Empfangseinheit ausgegeben werden. Bei der GNSS-Empfangseinheit kann es sich beispielweise um einen oder mehrere GNSS-Empfänger handeln, welche das GNSS-Satellitensignal unmittelbar empfangen. Eine entsprechende GNSS-Empfangseinheit wird allgemein auch als sogenannte „Measurement Engine“ bezeichnet. Bei den GNSS-Rohdaten handelt es sich insbesondere um Daten, die noch nicht zur Positionsermittlung verarbeitet sind, insbesondere handelt es sich dabei nicht um Positionsdaten. Beispielsweise können die GNSS-Rohdaten dazu dienen einer späteren Positionsdatenermittlung zugeführt zu werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zum Empfangen der GNSS-Rohdaten eine Vielzahl von Messfahrten mit Messfahrzeugen durchgeführt werden. Bei den Messfahrzeugen handelt es sich insbesondere um Kraftfahrzeuge, wie etwa Automobile. Die Messfahrzeuge können vorteilhaft für einen zumindest teilweise automatisierten oder autonomen Fahrbetrieb eingerichtet sein. Die Messfahrzeuge können insbesondere mit einem Zwei-Frequenz-Signalempfänger zum Empfangen von GNSS-Signalen auf zwei voneinander verschiedenen Frequenzen ausgerüstet sein. Dies kann in vorteilhafter Weise dazu beitragen, dass die Messfahrzeuge gleichzeitig auch eine Referenzmessung durchführen können, um so auf Signalausbreitungsstörungen rückschließen und/oder diese berechnen zu können.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass bei der Auswertung der empfangenen GNSS-Rohdaten mindestens ein Qualitätsindikator auf Basis der GNSS-Rohdaten ermittelt wird und wobei der Qualitätsindikator bei der Bildung des mindestens einen Stör-Indikators berücksichtigt wird. Die Ermittlung des Qualitätsindikators erfolgt vorzugsweise fahrzeugintern, sodass auf Basis des Qualitätsindikators entschieden werden kann, ob die GNSS-Rohdaten an eine fahrzeugexterne Einrichtung bzw. an ein fahrzeugexternes Verwaltungssystem zur Ermittlung des Stör-Indikators weitergeleitet werden sollen. Dies kann in vorteilhafter Weise dazu beitragen, dass Datenmengen für die Übertragung an das externe Verwaltungssystem eingespart werden können, die sonst für Übertragung aller GNSS-Rohdaten erforderlich wären. Somit kann der Qualitätsindikator beispielsweise derart bei der Bildung des mindestens einen Stör-Indikators berücksichtigt werden, dass je nach Wert oder Aussage des Qualitätsindikators entschieden wird, ob eine Übertragung und somit überhaupt eine Berücksichtigung der betreffenden GNSS-Rohdaten erfolgen soll.
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Der mindestens eine Qualitätsindikator kann beispielsweise einen oder mehrere der nachfolgenden Indikatoren oder Parameter umfassen oder beschreiben:
- - Mehrwege-Risikoindikator: Ein solcher Indikator kann beispielsweise durch den Vergleich der absoluten Pseudoentfernungsresiduen mit der Positionsgenauigkeit und/oder die Berechnung der Residuen skaliert mit der geschätzten Standardabweichung erstellt werden.
- - Indikator(en) für Hochfrequenz-Störungen: Diese können zum Beispiel durch die Ermittlung von Indikatoren aus der CNO-Variation und/oder der Tracking-Schleife gewonnen werden oder auch aus der Bewertung der analogen Eingangsverstärkung im Hochfrequenz-Signalempfangspfad.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Bilden des mindestens einen Stör-Indikators von einem übergeordneten und/oder fahrzeugexternen Verwaltungssystem durchgeführt wird. Das Verwaltungssystem kann beispielsweise einen oder mehrere Server umfassen. Weiterhin kann das Verwaltungssystem eine Cloud umfassen oder in der Art einer Cloud bereitgestellt sein.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Stör-Indikator einen Mehrwege-Ausbreitungs-Indikator umfasst, der ein Wahrscheinlichkeitsmaß für das Auftreten von Mehrwege-Signalausbreitung in dem Bereich der geographischen Position oder dem Streckenabschnitt beschreibt. Der Stör-Indikator bzw. Mehrwege-Ausbreitungs-Indikator kann beispielswiese ein Maß für das Risiko einer Mehrwege-Ausbreitung (engl.: Multipath risk measure) in dem Bereich der geographischen Position oder dem Streckenabschnitt beschreiben. So kann beispielsweise aus einer Vielzahl von Fahrstunden mit Messfahrzeugen ein Mehrwege-Risikomaß ermittelt werden, das ein Wahrscheinlichkeitsmaß für das Auftreten von Mehrwegeausbreitungen in dem Bereich der geographischen Position oder dem Streckenabschnitt, wie etwa einem bestimmten Abschnitt einer Autobahn oder Straße beschreibt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Stör-Indikator einen Verfügbarkeits- und/oder Konfidenz-Indikator umfasst, der unter Berücksichtigung eines Wahrscheinlichkeitsmaßes für das Auftreten von Mehrwege-Signalausbreitung in dem Bereich oder Streckenabschnitt gebildet wird. Der Verfügbarkeits-Indikator kann in vorteilhafter Weise zur Generierung einer Verfügbarkeitskarte als Bereitstellungsform beitragen. Der Konfidenz-Indikator kann in vorteilhafter Weise bei der Ermittlung eines Maßes für die Konfidenz oder Verlässlichkeit einer GNSS-basierten Lokalisierungslösung verwendet werden. Bei dem Maß für die Konfidenz oder Verlässlichkeit kann es sich in vorteilhafter Weise zum Beispiel um ein sogenanntes, in dem betreffenden Bereich bekanntes Protection Level handeln.
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Beispielsweise können aus einer Vielzahl von Fahrstunden mit Messfahrzeugen eine Verfügbarkeitskarte zusammen mit einem Vertrauensmaß bzw. Maß für die Konfidenz oder Verlässlichkeit einer GNSS-basierten Lokalisierungslösung ermittelt werden. So kann in besonders vorteilhafter Weise ein Wahrscheinlichkeitsmaß für die Verfügbarkeit eines GNSS-Systems auf Autobahnen und Straßen beschrieben werden. Die Verfügbarkeitskarte kann mit Hilfe eines Algorithmus erstellt werden, der auf der durchschnittlichen Anzahl verfügbarer Satelliten, des verfügbaren Protection Levels und den erhaltenen Positions-, Geschwindigkeits- und Lagefehlern des besagten Referenzsystems basiert.
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Nach einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens vorgeschlagen. 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.
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Nach einem weiteren Aspekt wird ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das hier vorgeschlagene Computerprogramm hinterlegt bzw. gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.
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Nach einem weiteren Aspekt wird ein System zur Bereitstellung von GNSS-relevanten Streckeninformationen angegeben, wobei das System eingerichtet ist zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens. Das System kann zum Beispiel für ein (Kraft-)
Fahrzeug, wie etwa ein Automobil vorgesehen und eingerichtet sein. Das Fahrzeug kann beispielsweise für einen zumindest teilweise automatisierten oder autonomen Fahrbetrieb eingerichtet sein. Das System 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.
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Das System kann fahrzeugseitig beispielsweise eine GNSS-Auswertungseinrichtung umfassen, welche die GNSS-Rohdaten bzw. die Ausgabe des GNSS-Empfängers bzw. der GNSS-Empfangseinheit (der Measurement Engine) unmittelbar einlesen und auswerten kann. Das System kann fahrzeugextern beispielsweise mindestens einen Server und/oder eine Datenbank, vorzugsweise in der Cloud umfassen. Die GNSS-Auswertungseinrichtung kann insbesondere zur Durchführung der Schritte a) und b) vorgesehen und eingerichtet sein. Der Server bzw. die Cloud können insbesondere zur Durchführung der Schritte c) und d) vorgesehen und eingerichtet sein. Das System kann (alternativ oder kumulativ) beispielsweise ein Bestandteil eines Bewegungs- und Positionssensors sein, der insbesondere in oder an einem Fahrzeug anordenbar bzw. angeordnet sein kann, oder mit einem solchen Sensor zum Informationsaustausch verbunden sein.
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Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogram und/oder dem Speichermedium und/oder dem System auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
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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 des hier vorgestellten Verfahrens.
- 2: eine beispielhafte Veranschaulichung einer Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens.
- 3: ein Beispiel für eine Lokalisierungseinrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens beitragen kann.
- 4: eine beispielhafte Veranschaulichung von Parameterverläufen zur Erläuterung von Vorteilen des Verfahrens.
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1 zeigt schematisch einen beispielhaften Ablauf des hier vorgestellten Verfahrens. Das Verfahren dient zur Bereitstellung von GNSS-relevanten Streckeninformationen 1, 2. Die mit den Blöcken 110, 120, 130 und 140 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b), c) und d) ist beispielhaft und kann zur Durchführung des Verfahrens beispielsweise zumindest einmal in der dargestellten Reihenfolge durchlaufen werden.
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In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) ein Empfangen von GNSS-Rohdaten 3 zu mindestens einem GNSS-Satellitensignal 8. In Block 120 erfolgt gemäß Schritt b) ein Auswerten der GNSS-Rohdaten 3. In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Bilden mindestens eines Stör-Indikators 4 zur Beschreibung mindestens eines Störeinflusses 5 auf den GNSS-Empfang im Bereich einer geographischen Position 6 und/oder zu einem Streckenabschnitt 7, unter Berücksichtigung der ausgewerteten GNSS-Rohdaten 3 zu dem Bereich oder dem Streckenabschnitt 7. In Block 140 erfolgt gemäß Schritt d) ein Speichern des mindestens einen Stör-Indikators 4 mit mindestens einer geographischen Information zu dem Bereich der geographischen Position 6 oder dem Streckenabschnitt 7.
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2 zeigt schematisch eine beispielhafte Veranschaulichung einer Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens. In 2 ist in diesem Zusammenhang beispielhaft gezeigt, dass zum Empfangen der GNSS-Rohdaten 3 eine Vielzahl von Messfahrten mit Messfahrzeugen 10 durchgeführt werden können. Die Messfahrzeuge 10 können beispielsweise jeweils mit einem Zwei-Frequenz-Signalempfänger zum Empfangen von GNSS-Signalen auf zwei voneinander verschiedenen Frequenzen ausgerüstet sein, um so vorteilhaft gleichzeitig GNSS-Messungen und Referenzmessungen durchführen zu können. Insbesondere können durch die Referenzmessungen Berechnungen durchgeführt werden, die es vorteilhaft erlauben, eine mögliche Mehrwegesignalausbreitung, die etwa durch Reflexionen an Objekten (hier zum Beispiel Häusern) im Umfeld des Fahrzeugs 10 auftreten kann, zu ermitteln.
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Beispielswiese auf dieser Basis kann in vorteilhafter Weise ein Wahrscheinlichkeitsmaß für das Auftreten von Mehrwege-Signalausbreitung im Bereich einer geographischen Position 6 und/oder zu einem Streckenabschnitt 7 bestimmt werden. Hierzu kann das Messfahrzeug 10 alle aufgezeichneten GNSS-Rohdaten 3 oder ausgewählte GNSS-Rohdaten 3 vorteilhaft an eine Cloud 12 übertragen, welche zum Beispiel auf einem oder mehreren Servern 11 realisiert ist. Ein damit gebildetes Verwaltungssystem 11, 12 kann vorteilhafterweise dazu eingerichtet sein, mindestens einen Stör-Indikators 4 zur Beschreibung mindestens eines Störeinflusses 5 (hier zum Beispiel der Mehrwege-Signalausbreitung durch Signalreflexion an Häusern) auf den GNSS-Empfang im Bereich der geographischen Position 6 und/oder zu dem Streckenabschnitt 7 unter Berücksichtigung der ausgewerteten GNSS-Rohdaten 3 zu dem Bereich oder dem Streckenabschnitt 7 zu ermitteln.
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Dies stellt zum einen ein Beispiel dafür dar, dass und ggf. wie das Bilden des mindestens einen Stör-Indikators 4 von einem übergeordneten und/oder fahrzeugexternen Verwaltungssystem 11, 12 durchgeführt werden kann. Zum anderen stellt dies ein Beispiel dafür dar, dass und ggf. wie der mindestens eine Stör-Indikator 4 einen Mehrwege-Ausbreitungs-Indikator umfassen kann, der ein Wahrscheinlichkeitsmaß für das Auftreten von Mehrwege-Signalausbreitung in dem Bereich der geographischen Position 6 oder dem Streckenabschnitt 7 beschreiben kann.
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Weiterhin kann bei der Auswertung der empfangenen GNSS-Rohdaten 3 mindestens ein Qualitätsindikator auf Basis der GNSS-Rohdaten ermittelt werden. Der Qualitätsindikator kann bei der Bildung des mindestens einen Stör-Indikators 4 berücksichtigt werden. Beispielsweise kann der Qualitätsindikator dazu beitragen zu entscheiden, ob GNSS-Rohdaten an das fahrzeugexterne Verwaltungssystem 11, 12 übertragen werden sollen oder nicht. Somit können in vorteilhafter Weise Datenmengen für die Übertragung eingespart werden, die sonst für Übertragung aller GNSS-Rohdaten erforderlich wären.
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Alternativ oder kumulativ kann der mindestens eine Stör-Indikator 4 einen Verfügbarkeits- und/oder Konfidenz-Indikator umfassen, der unter Berücksichtigung eines Wahrscheinlichkeitsmaßes für das Auftreten von Mehrwege-Signalausbreitung in dem Bereich oder Streckenabschnitt gebildet wird. Der Konfidenz-Indikator kann insbesondere geeignet sein, um einen Beitrag bei der Ermittlung eines möglichst zutreffenden Protection Levels leisten zu können. Das Protection Level beschreibt in der Regel einen Bereich, in dem die wahre Lokalisierungslösung mit einer vorgebbaren Mindestwahrscheinlichkeit tatsächlich liegt.
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Der mindestens eine Stör-Indikator 4 kann vorteilhaft genutzt werden, um GNSS-relevante Streckeninformationen 1, 2 zum Beispiel an andere GNSS-Nutzer, wie beispielsweise andere Verkehrsteilnehmer bzw. Fahrzeuge bereitstellen zu können, etwa über die Cloud 12. In 2 ist beispielhaft veranschaulicht, dass für einen Teil einer Straße eine erste, insbesondere positive GNSS-relevante Streckeninformationen 1 bereitgestellt wird, wohingegen für einen sich daran anschließenden Teil der Straße bzw. Streckenabschnitt 7 eine zweite, insbesondere negative GNSS-relevante Streckeninformation 2 bereitgestellt wird. Die zweite, negative GNSS-relevante Streckeninformation 2 kann beispielsweise die Vorabinformation beschreiben, dass in dem Streckenabschnitt 7 bzw. im Bereich der Position 6 mit einem reduzierten bzw. schlechten GNSS-Empfang zu rechnen ist.
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3 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Lokalisierungseinrichtung 20, die zur Durchführung des Verfahrens beitragen kann. Die Lokalisierungseinrichtung 20 umfasst eine GNSS-Empfangseinheit 9 (allgemein auch als „Measurement Engine“ bezeichnet), welche unmittelbar GNSS-Satellitensignale 8 empfängt und die GNSS-Rohdaten 3 ermittelt. Die GNSS-Rohdaten 3 werden in einer Auswertungseinrichtung 13 der Lokalisierungseinrichtung 20 ausgewertet. Die Auswertungseinrichtung 13 kann insbesondere gemeinsam mit dem Verwaltungssystem 11, 12 einen Teil eines System 11, 12, 13 zur Bereitstellung von GNSS-relevanten Streckeninformationen 1, 2 darstellen, welches zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.
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Dies stellt auch ein Beispiel dafür dar, dass und ggf. wie die GNSS-Rohdaten 3 die Daten beschreiben können, die direkt von einer GNSS-Empfangseinheit 9 ausgegeben werden.
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Die Auswertungseinrichtung 13 kann in einer beispielhaften Ausführungsform zum einen den mindestens einen Stör-Indikator 4 ermittelt, insbesondere in Fällen, in denen dieser fahrzeugintern ermittelt werden soll. Üblicherweise übermittelt die Auswertungseinrichtung 13 aus den GNSS-Rohdaten 3 ausgewertete und ggf. vorverarbeiteten GNSS-Daten an einen Positionssensor 14 der Lokalisierungseinrichtung 20. In dem Positionssensor 14 kann ein Lokalisierungsfilter, wie etwa ein Kalman-Filter realisiert sein. Darüber hinaus können dem Positionssensor 14 auch Fahrzeugsensordaten 15 von beispielsweise Raddrehzahlsensoren, Beschleunigungssensoren oder dergleichen bereitgestellt werden, etwa für eine Trägheitsnavigationslösung bzw. Inertial-Lösung. Somit kann der Positionssensor 14 beispielsweise ein kombinierter GNSS/INS-Sensor sein.
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Der Positionssensor 14 kann aus den GNSS-Daten und den Inertial-Daten eine fusionierte Positionslösung 16 ermitteln. Weiterhin kann die Lokalisierungseinrichtung 20 eine Protection Level-Berechnungseinheit 17 umfassend, welche das Protection Level 18 zu der Positionslösung 16 ermittelt und ausgeben kann. Anhand der Darstellung nach 2 soll insbesondere veranschaulicht werden, dass sich das Verfahren auf den vorderer Signalverarbeitungsabschnitt 19 der GNSS-Lokalisierung bezieht. Insbesondere werden die GNSS-relevanten Streckeninformationen 1, 2 bzw. die Stör-Indikatoren 4 nicht anhand von Positionsdaten ermittelt. Vielmehr wird hier auf die aus dem GNSS-Signal unmittelbar ermittelten Rohdaten zurückgegriffen, die deutlich näher dran sind an den zu berücksichtigenden physikalischen Störeinflüssen 5 und insbesondere weniger beeinflusst sind durch die verwendeten Algorithmen zur Positionsermittlung.
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4 zeigt schematisch eine beispielhafte Veranschaulichung von Parameterverläufen zur Erläuterung von Vorteilen des Verfahrens. In 4 sind insbesondere der Verlauf eines ersten Positionsfehlers 22 und eines zweiten Positionsfehlers 23 über der Zeit 21 aufgetragen. Der erste Positionsfehler 22 beschreibt einen Fehler der Positionslösung 16, wie dieser sich beispielsweise ohne Berücksichtigung von Vorabinformationen zum GNSS-Empfang, die durch das hier beschriebene Verfahren vorteilhaft bereitgestellt werden können, einstellen kann. Es ist zu erkennen, dass der erste Positionsfehler 22 deutlich anwächst, nachdem eine hier beispielhaft als binär angenommene Störung 5 auftritt.
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Durch das hier beschriebene Verfahren kann in vorteilhafter Weise ein Stör-Indikator 4 als Vorabinformationen zum zu erwartenden GNSS-Empfang bereitgestellt werden. In 4 ist beispielhaft gezeigt, dass dieser ebenfalls in dem Bereich ansteigen kann, in dem die Störung 5 vorliegt. Der Stör-Indikator 4 kann bei der Ermittlung der Lokalisierungslösung 16 berücksichtigt werden, beispielsweise indem der Einfluss der GNSS-Daten auf die Positionsermittlung herabgewichtet oder ganz vernachlässigt wird. Dementsprechend kann sich durch Einsatz des Verfahrens in vorteilhafter Weise ein zweiter Positionsfehler 23 ergeben, der auch im Bereich der Störung 5 geringer ausfallen kann als der erste Positionsfehler 22.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann hier ein Assistenzsystem 11, 12, 13 angegeben werden, das auf der Grundlage einer Vielzahl von Fahrstunden Vorab-Routeninformationen 1, 2 zum zu erwartenden GNSS-Empfang bzw. zur zu erwartenden GNSS-Empfangs-Qualität liefert. Das Assistenzsystem kann sich auf eine Datenbank 11, 12 von Straßen und Wegen stützen, die in einer Ausführungsvariante die Leistung eines GNSS/INS-basierten Lokalisierungssensors und seine mögliche Verfügbarkeit und Unsicherheitsgrenze repräsentieren kann. Eine solche Datenbank 11, 12 kann aus einer Vielzahl von Fahrstunden und der Auswertung von GNSS-Rohdaten 3, die sonst für einen GNSS/INS-basierten Sensors 14 ermittelt werden, generiert werden. Solche Daten können online von einem Cloud-Server 11, 12 an ein automatisiertes Fahrsystem übertragen werden.
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Das Assistenzsystem kann sich insbesondere GNSS-relevante Vorab-Routeninformationen 1, 2 stützen. Das System kann eine Datenbank in einem Cloud-Server umfassen, die sowohl online als auch offline genutzt werden kann. Eine solche Vorabinformation kann durch eine Vielzahl von Fahrstunden mit einem GNSS-basierten Lokalisierungssensor gewonnen werden, wobei die Testfahrten mit einem Referenzsystem ausgestattet sein können, das mit einer präzisen Antenne verbunden sein kann. Aus einer Vielzahl von Fahrstunden kann eine Verfügbarkeitskarte zusammen mit einem Vertrauensmaß generiert werden, das ein Wahrscheinlichkeitsmaß für die Verfügbarkeit eines GNSS-Systems auf Autobahnen und Straßen beschreiben kann. Darüber hinaus kann das Assistenzsystem von Crowdsourcing-Informationen über Autobahnen und Straßen profitieren, ohne dass eine vorherige Testfahrt verfügbar ist. Die Vorabinformationen können nach neuen Fahrten auf bestimmten Autobahnen und Straßen aktualisiert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann hier somit ein Assistenzsystem 11, 12, 13 für die Lokalisierung von automatisierten Fahrsystemen 10 zur Bereitstellung von Vorab-Routeninformationen 1, 2, die für GNSS-basierte Lokalisierungen relevant sind, angegeben werden. Das System kann eine Datenbank 12 in einem Cloud-Server 11 umfassen, die sowohl online als auch offline genutzt werden kann. Die Vorab-Information kann beispielsweise durch eine Vielzahl von Stunden vorheriger Fahrten mit einem GNSS/INSbasierten Lokalisierungssensor erhalten werden. Dabei können Leistungsmessungen eines GNSS/INS-basierten Sensors durch vorherige Fahrten mit einem GNSS-Referenzsystem gewonnen werden. Das Referenzsystem kann mit einer vorteilhaft präzisen Antenne verbunden sein.
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Weiterhin kann in einer vorteilhaften Ausführungsvariante eine Qualitätskarte erzeugt werden, die ein Wahrscheinlichkeitsmaß für die Verfügbarkeit eines GNSS-Systems auf Autobahnen und Straßen beschreibt. Dabei kann für Autobahnen und Straßen, auf denen keine Messfahrten verfügbar sind, die Daten durch Crowdsourcing gesammelt werden. Die Übertragung zwischen Server 11 und Endbenutzer 10 kann vorteilhaft verschlüsselt sein. Weiterhin können die Vorabinformationen aktualisiert werden, nachdem neue Fahrten auf bestimmten Autobahnen und Straßen stattgefunden haben. Auch kann ein Vertrauensmaß, wie etwa ein Protection Level für die bereitgestellten Vorabinformationen bereitgestellt werden.
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Weiterhin kann die Qualitätskarte durch einen Algorithmus erhalten werden, der auf der durchschnittlichen Anzahl verfügbarer Satelliten, einem bzw. dem Mehrwege-Ausbreitungs-Indikator, eines verfügbaren Protection Level und erhaltenen Positions-, Geschwindigkeits- und Lagefehlern von dem Referenzsystem basiert. In die Qualitätskarte kann eine Qualitätsinformation, beispielsweise zu Realisierung des Stör-Indikators 4 hinterlegt sein. Die Qualitätsinformation kann die Verfügbarkeit von GNSS-Satelliten, den möglichen Positions-, Geschwindigkeits- und Lagefehler, das mögliche Protection Level und die Verfügbarkeit von SSR-Korrekturdaten umfassen.
