DE112017006954T5 - Positionsmessvorrichtung und Positionsmessverfahren - Google Patents

Abstract

In einer Ortungsvorrichtung berechnet ein Koppelnavigationsteil (116) eine Position eines Subjektfahrzeugs durch Koppelnavigation. Ein Pseudo-Entfernung-Glättungsteil (105) glättet eine Pseudo-Entfernung zwischen einem GNSS-Satelliten und einer Position des Subjektfahrzeugs unter Verwendung einer Trägerwellenphase des von einem Multi-GNSS-Empfänger (10) ausgegebenen GNSS-Satelliten. Ein GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil (107) bewertet die Zuverlässigkeit der vom Multi-GNSS-Empfänger (10) berechneten Position des Subjektfahrzeugs. Ein GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) (108) berechnet eine Position des Subjektfahrzeugs aus einem geglätteten Wert der Pseudo-Entfernung, einem Positionierungs-Augmentationssignal und einer Umlaufbahn des GNSS-Satelliten. Ein komplexes Positionierungsteil (KF-Verfahren) (109) berechnet aus der durch das GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) (108) berechneten Position des Subjektfahrzeugs einen Fehler in der von dem Koppelnavigationsteil 116 durchgeführten Koppelnavigation und korrigiert die durch das Koppelnavigationsteil (116) berechnete Position des Subjektfahrzeugs basierend auf dem Fehler in der Koppelnavigation.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Positionierungsvorrichtung (Ortungsvorrichtung), die eine Positionierung mit Fahrspurgenauigkeit unter Verwendung eines globalen Satellitennavigationssystems (GNSS) Empfänger oder dergleichen durchführt, und auf ein Positionierungsverfahren.
• Stand der Technik
• Eine herkömmliche Autonavigationsvorrichtung beobachtet und misst die Bewegung eines mit der Autonavigationsvorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs (im Folgenden als „Subjektfahrzeug“ bezeichnet) unter Verwendung eines GNSS-Empfängers und eines autonomen Sensors, um die Position des Subjektfahrzeugs zu schätzen. Darüber hinaus identifiziert eine solche Autonavigationsvorrichtung die Position des Subjektfahrzeugs auf einer Straße durch Kartenabgleichsverarbeitung unter Verwendung von Kartendaten und zeigt dann beispielsweise eine Karte an, die die Position des Subjektfahrzeugs anzeigt, und führt eine Routenführung durch. Autonavigationsvorrichtungen der entsprechenden Technik verwenden jeweils Kartendaten, in denen jede Straße als eine Verbindung dargestellt wird. Die für den GNSS-Empfänger erforderliche Positionierungsgenauigkeit ist daher so bemessen, dass eine Fahrbahn identifiziert werden kann (Positionierungsgenauigkeit von mehreren Metern unter freiem Himmel). Aus diesem Grund wurden kostengünstige GNSS-Empfänger im Fahrzeug eingesetzt.
• In den letzten Jahren gab es jedoch aufgrund der Leistungssteigerung von Autonavigationsvorrichtungen, der Erhöhung der Auflösung von Karteninformationen, der Entwicklung automatisierter Fahrtechnologien und dergleichen erforderliche Technologien zur Schätzung der Position eines Subjektfahrzeugs mit Spurgenauigkeit. Um die Position des Subjektfahrzeugs mit Fahrspurgenauigkeit abzuschätzen, ist es erforderlich, dass die GNSS-Positionierung in der Genauigkeit erhöht wird, und zwar insbesondere in einer Umgebung, in der Mehrwege auftreten (ein Phänomen, bei dem eine Radiowelle von einem GNSS-Satelliten von z.B. Gebäuden um eine Straße herum reflektiert und dann von einer GNSS-Antenne empfangen wird), eine Technologie zur Positionsbestimmung des Subjektfahrzeugs, die zuverlässig eine Verringerung der Genauigkeit verhindert. Um eine solche Technologie zur Bestimmung der Fahrzeugposition zu realisieren, ist die folgende Technologie erforderlich. Es ist zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung der GNSS-Satellit manchmal einfach als „Satellit“ bezeichnet wird, und die vom GNSS-Satelliten ausgesendete Radiowelle wird manchmal als „Satelliten-Radiowelle“ bezeichnet.
• Ein solcher kostengünstiger GNSS-Empfänger im Fahrzeug verwendet eine Codepositionierung, bei der eine Zwei-Punkt-Entfernung zwischen dem GNSS-Satelliten und dem Subjektfahrzeug aus einer Laufzeit der vom GNSS-Satelliten ausgesendeten Funkwelle bestimmt wird, und die Position des Subjektfahrzeugs und ein Empfängertaktfehler basierend auf dem Prinzip der Triangulation bestimmt werden (die Zwei-Punkt-Entfernung zwischen dem GNSS-Satelliten und dem Subjektfahrzeug, der aus der Laufzeit der Funkwelle bestimmt wird, wird als „Pseudo-Entfernung“ bezeichnet). In einer Mehrwegeumgebung kann der GNSS-Empfänger jedoch die Laufzeit der Funkwelle nicht korrekt beobachten, was zu einem Positionierungsfehler führt (ein durch den Mehrweg verursachter Positionierungsfehler wird als „Mehrwegefehler“ bezeichnet). Das Auftreten dieses Problems kann durch eine Zunahme der Möglichkeiten zur Nutzung von Satelliten mit hohen Ausrichtungswinkeln, die weniger anfällig für Mehrwege sind, unterdrückt werden, was zu einer verstärkten Nutzung von Multi-GNSS-Empfängern in Fahrzeugen führt, die eine Vielzahl von Positionierungssatellitensystemen unterstützen (z.B. Global Positioning System (GPS), Quasi-Zenith-Satellitensystem (QZSS), Global Navigation Satellite System (GLONASS), BeiDou Navigationssatellitensystem (BeiDou), Galileo, etc.).
• Aber auch mit einem solchen Multi-GNSS-Empfänger ist das Mehrwegeproblem nicht vollständig beseitigt. Daher ist es zusätzlich zum Einsatz des Multi-GNSS-Empfängers erforderlich, dass ein System-on-a-Chip (SoC) den Mehrwegefehler aus den Rohdaten verschiedener GNSS-Satelliten schätzt und eine Positionierungsberechnung durchführt, um eine Abnahme der Positionierungsgenauigkeit zu unterdrücken.
• Die Konfiguration, in der der SoC die Positionierungsberechnung durchführt, erfordert, dass der SoC die entsprechenden Spezifikationen der Rohdaten von GNSSs erfüllt und mit Unterschieden zwischen den Zeitsystemen der GNSSs fertig wird. Wenn das SoC nur GPS-Rohdaten verarbeitet, ist die Anzahl der für die Positionierung verwendeten Satelliten (Positionierungs- und Nutzungssatelliten) geringer als die Anzahl der vom Multi-GNSS-Empfänger unterstützten Satelliten, was ein Nachteil wird. Daher ist es notwendig, den Nachteil auszugleichen.
• Andererseits wird im folgenden Patentdokument 1 eine Technologie zur Unterdrückung einer Abnahme der Positioniergenauigkeit in einer Mehrwegeumgebung vorgeschlagen. In der in Patentdokument 1 offenbarten Technologie wird zur hochpräzisen Bestimmung der Position des Subjektfahrzeugs auch unter Bedingungen, bei denen die GPS-Positionierungsgenauigkeit zwischen Epochen schwankt (Positionierungsperioden eines GPS-Empfängers), ein Ort des Subjektfahrzeugs berechnet, indem für die Dauer vorgegebener Perioden ein Geschwindigkeitsvektor, der mit einer Dopplerfrequenz berechnet wurde, integriert wird. Dann wird in Bezug auf eine Vielzahl von Punkten, die den Ort der Position des Subjektfahrzeugs bilden, eine Bewegung parallel zum Ort der Position des Subjektfahrzeugs durchgeführt, um eine Differenz zwischen einer geometrischen Zwei-Punkt-Entfernung zwischen der Position des Subjektfahrzeugs auf dem Ort und einer Position des GNSS-Satelliten und der Pseudo-Entfernung zu minimieren, und dann wird die Position des Subjektfahrzeugs berechnet. Diese Technologie ermöglicht es, aus dem Ort, der sich aus der Integration des Geschwindigkeitsvektors ergibt, einen Azimut (Fahrtrichtung) des Subjektfahrzeugs zu bestimmen, was die Notwendigkeit eines Parameters für den Azimut überflüssig macht und eine einfache Berechnung der Position des Subjektfahrzeugs ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung des Geschwindigkeitsvektors kontinuierliche Berechnungen des Ortes auch unter Bedingungen, bei denen die Anzahl der Positionierungssatelliten unzureichend ist, was es ermöglicht, die Position des Subjektfahrzeugs mit einer Genauigkeit von mehreren Metern zu schätzen.
• Darüber hinaus wird im folgenden Patentdokument 2 eine Technologie vorgeschlagen, bei der in Bezug auf die GPS-Positionierung zur Glättung von Schwankungen der GPS-Positionierung mit einem Kalman-Filter (KF)-Verfahren, selbst wenn die Positionierungsgenauigkeit unmittelbar nach dem Durchfahren eines Tunnels niedrig ist, der Zustand, in dem die Positionierungsgenauigkeit niedrig ist, nicht fortgesetzt werden kann. In der in Patentdokument 2 offenbarten Technologie wird eine erste Entfernung, in dem die Position des Subjektfahrzeugs in der aktuellen Epoche vorhanden sein kann, und eine zweite Entfernung, in dem die Position des Subjektfahrzeugs in einer vergangenen Epoche vorhanden sein kann, in der die Position nach dem Durchfahren des Tunnels wieder aufgenommen wird, basierend auf der ersten Entfernung eingestellt. Die erste Entfernung wird basierend auf einer Fehlerkovarianzmatrix und einem Pseudo-Entfernungsfehler berechnet, der aus der durch eine Anordnung von GPS-Satelliten bestimmten Dilution der Genauigkeit (DOP) bestimmt wird. Der zweite Entfernung kann sich aus der Verschiebung der ersten Entfernung basierend auf dem Azimut und der Geschwindigkeit des Subjektfahrzeugs in der aktuellen Epoche ergeben. Wenn die in der vergangenen Epoche gemessene Position des Subjektfahrzeugs, in der die Positionierung nach dem Durchfahren des Tunnels wieder aufgenommen wird, nicht in der zweiten Entfernung einbezogen wird, wird bei einer Berechnung mit dem Kalman-Filter in der nächsten Epoche die Position des Subjektfahrzeugs in der vergangenen Epoche nicht mehr berücksichtigt.
• Dokumente zum Stand der Technik
• Patentdokumente
• Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5673071 Patentdokument 2: Japanische
• Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2009-236517
• Zusammenfassung
• Durch die Erfindung zu lösendes Problem
• Unterdrückung der Abnahme der Positioniergenauigkeit in Mehrwege-Umgebung
• Eine der Herausforderungen, die die vorliegende Erfindung zu lösen gilt, besteht darin, eine Abnahme der Genauigkeit in der Mehrwege-Umgebung zu unterdrücken und die Präzision des Fahrspurniveaus zu gewährleisten. Wenn der Mehrweg in Bezug auf eine bestimmte Satellitenfunkwelle auftritt und der SoC eine Abnahme der Positionierungsgenauigkeit aufgrund eines Mehrwegefehlers nicht richtig erkennt, entsteht ein Problem, dass die Position des Subjektfahrzeugs fälschlicherweise korrigiert wird. Um dieses Problem zu lösen, kann das SoC eine komplexe Positionierung durchführen, um aus den Rohdaten des GNSS-Empfängers einen Fehler in der Position des Subjektfahrzeugs zu bestimmen. Wenn Positionierungssatelliten mindestens einen Satelliten beinhalten, der den Mehrweg verursacht hat, entsteht ein Fehler in der durch komplexe Positionierung bestimmten Position des Subjektfahrzeugs, was es notwendig macht, den Satelliten, der den Mehrweg verursacht hat, von den Positionierungssatelliten zu entfernen oder den Mehrweg-Fehler im Pseudorange genau zu bestimmen und zu korrigieren.
• Mit der im Patentdokument 1 offenbarten Technologie wird ein Kleinst-Quadrat-Verfahren (LS-Methode) zur Positionierungsberechnung verwendet, aber da das Kleinst-Quadrat-Verfahren von der Annahme ausgeht, dass der Fehler Zufälligkeit aufweist, ist es notwendig, einen Punkt zu entfernen, an dem ein großer Fehler oder ein voreingenommener Fehler in der Pseudo-Entfernung oder dergleichen auftritt. Auch wenn die den Mehrwegefehler enthaltende Pseudo-Entfernung für die Positionsbestimmung verwendet wird, ist es notwendig, eine Ortslänge der Position des Subjektfahrzeugs zu bestimmen, um die Zufälligkeit zu gewährleisten. Das Auftreten von Mehrwegen variiert jedoch je nach Ort und Zeit, und es kann weiterhin ein lokal verzerrter Fehler auftreten, der es schwierig macht, die Länge des Orts zu bestimmen. In einem Hochhausbereich oder dergleichen, in dem eine Verringerung der Genauigkeit der Position des Subjektfahrzeugs eher wahrscheinlich ist, kann der zufällige Fehler nicht gewährleistet werden, und die Genauigkeit der Position des Subjektfahrzeugs erreicht nicht das Spurniveau.
• Die in Patentdokument 2 offenbarte Technologie unterstützt nur einen Abschnitt, in dem die Positionierung unmittelbar nach dem Verlassen des Subjektfahrzeugs aus einem Tunnel wieder aufgenommen wird, und nicht einen Fall, in dem ein großer Fehler in einem Wert verbleibt, der mit dem Kalman-Filter in einem Abschnitt geschätzt wird, in dem Mehrwege auftreten. Selbst wenn eine Anordnung (DOP) der Positionierungssatelliten über dem Subjektfahrzeug geeignet ist, ist es nicht unbedingt zutreffend, dass es keinen Einfluss der Mehrwege gibt. Darüber hinaus gibt ein Fall, in dem die Positionierungsgenauigkeit in einer vergangenen Epoche gut und die Positionierungsgenauigkeit in der aktuellen Epoche schlecht ist und die Positionierungsgenauigkeit von einem Ausgang des Tunnels bis zur aktuellen Epoche niedrig bleibt, Grund zur Annahme, dass interne Daten des Kalman-Filters fälschlicherweise mit einer GPS-Position in der aktuellen Epoche, in der die Positionierungsgenauigkeit schlecht ist, korrigiert werden könnten, was es schwierig macht, eine Abnahme der Positionierungsgenauigkeit in der Mehrwegeumgebung ausreichend zu unterdrücken.
• Reduzierung der Rechenlast bei Verwendung von Multi-GNSS-Empfängern
• Wenn die GNSS-Positionierung mit Rohdaten eines Multi-GNSS-Empfängers oder eines Zweifrequenz-GPS-Empfängers durchgeführt wird, steigt die Anzahl der Positionierungssatelliten, was die Komplexität der Matrixberechnung einfach erhöht. Wenn einer der Positionierungssatelliten Rohdaten enthält, die von der Mehrwegetechnik betroffen sind, steigt die Anzahl der Konvergenzberechnungen in jeder Epoche, was das Problem einer zunehmenden Rechenunmöglichkeit darstellt. In den Patentschriften 1 oder 2 ist keine Gegenmaßnahme gegen dieses Problem beschrieben.
• Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und hat das Ziel, eine Positionierungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine hohe Positionierungsgenauigkeit zu erreichen und eine Rechenlast in jeder Epoche zu reduzieren.
• Mittel zur Lösung des Problems
• Eine Positionierungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Empfänger eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS), der konfiguriert ist, eine Position, eine Geschwindigkeit und einen Azimut eines Subjektfahrzeugs, Rohdaten und ein Positionierungs-Augmentationssignal auszugeben, wobei die Position, die Geschwindigkeit und der Azimut des Subjektfahrzeugs aus einer von einem GNSS-Satelliten empfangenen Radiowelle und dem von einem Positionierungs-Augmentationssatelliten empfangenen Positionierungssignal berechnet werden, wobei die Rohdaten aus der Funkwelle des GNSS-Satelliten extrahiert werden, einen Koppelnavigationsteil (Englisch „dead reckoning“, DR-Teil), der konfiguriert ist, eine Position des Subjektfahrzeugs durch Koppelnavigation zu berechnen, einen Pseudo-Entfernung-Glättungsteil, der konfiguriert ist, um eine Pseudo-Entfernung zwischen dem GNSS-Satelliten und der Position des Subjektfahrzeugs unter Verwendung einer in den Rohdaten enthaltenen Trägerwellenphase zu glätten, einen GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil, der konfiguriert ist, um die Zuverlässigkeit der vom GNSS-Empfänger berechneten Position des Subjektfahrzeugs zu bewerten, einen GNSS-Positionierungsteil, der konfiguriert ist, um eine Position des Subjektfahrzeugs aus einem geglätteten Wert der Pseudo-Entfernung, dem Positionierungserweiterungssignal und einer Umlaufbahn des GNSS-Satelliten zu berechnen, und ein komplexes Positionierungsteil, das konfiguriert ist, um einen Fehler in der von dem Koppelnavigationsteil durchgeführten Koppelnavigation aus der von dem GNSS-Positionierungsteil berechneten Position des Subjektfahrzeugs zu berechnen und die von dem Koppelnavigationsteil berechnete Position des Subjektfahrzeugs basierend auf dem Fehler in der Koppelnavigation zu korrigieren.
• Effekte der Erfindung
• Das komplexe Positionierungsteil berechnet den Fehler in der Koppelnavigation und korrigiert die vom Koppelnavigationsteil berechnete Position des Subjektfahrzeugs, wodurch eine hohe Positionierungsgenauigkeit erreicht wird. Darüber hinaus unterdrückt die verteilte Ausführung der Positionierverarbeitung eine Rechenlast. Weiterhin ist es bei verteilter Ausführung der Positionierungsverarbeitung einfach, nur eine von der Position und dem Azimut des Subjektfahrzeugs zu erhalten oder jeden Fehler in der Mitte der Positionierungsverarbeitung zu bestätigen, was zu einer Erhöhung der Robustheit der Positionierung führt.
• Die Objekte, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den dazugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
• Figurenliste
• 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Positionierungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
• 2 ist ein Flussdiagramm, das die Hauptverarbeitung eines Positionierungsteils der Positionierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
• 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess des Schrittes ST109 zeigt, wie in 2 dargestellt.
• 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess des Schrittes ST114 zeigt, wie in 2 dargestellt.
• 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess des Schrittes ST116 zeigt, wie in 2 dargestellt.
• 6 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Auswertung eines Positionierungsfehlers (Azimut) eines Multi-GNSS-Empfängers veranschaulicht.
• 7 ist ein Diagramm, das das Verfahren zur Auswertung eines Positionierungsfehlers (Azimut) des Multi-GNSS-Empfängers veranschaulicht.
• 8 ist ein Diagramm, das das Verfahren zur Auswertung eines Positionierungsfehlers (Azimut) des Multi-GNSS-Empfängers veranschaulicht.
• 9 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Auswerten eines Fehlers in der Positionierung (Position) des Multi-GNSS-Empfängers darstellt.
• 10 ist ein Diagramm, das das Verfahren zur Auswertung eines Positionsfehlers des Multi-GNSS-Empfängers veranschaulicht.
• 11 ist ein Diagramm, das das Verfahren zur Auswertung eines Positionsfehlers des Multi-GNSS-Empfängers veranschaulicht.
• 12 ist ein Diagramm, das die Verarbeitung der Auswertung eines Fehlers in Rohdaten (Pseudorange) und die Auswahl eines positionierungsrelevanten Satelliten veranschaulicht.
• 13 ist ein Diagramm, das die Verarbeitung der Auswertung eines Fehlers in Rohdaten (Pseudorange) und die Auswahl eines positionierungsrelevanten Satelliten veranschaulicht.
• 14 ist ein Diagramm, das die Verarbeitung der Auswertung eines Fehlers in Rohdaten (Pseudorange) und die Auswahl eines positionierungsrelevanten Satelliten veranschaulicht.
• ist ein Diagramm, das die Verarbeitung der Auswertung eines Fehlers in Rohdaten (Pseudorange) und die Auswahl eines positionierungsrelevanten Satelliten veranschaulicht.
• 16 ist ein Diagramm, das die Verarbeitung der Auswertung eines Fehlers in Rohdaten (Pseudorange) und die Auswahl eines positionierungsrelevanten Satelliten veranschaulicht.
• ist ein Diagramm, das die Verarbeitung der Auswertung eines Fehlers in Rohdaten (Pseudorange) und die Auswahl eines positionierungsrelevanten Satelliten veranschaulicht.
• 18 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen der Gültigkeit einer GNSS-KF-Lösungsposition veranschaulicht.
• 19 ist ein Diagramm, das das Verfahren zum Bestimmen der Gültigkeit einer GNSS-KF-Lösungsposition veranschaulicht.
• 20 ist ein Diagramm zur Korrektur eines Fehlers in einer DR-Position.
• 21 ist ein Diagramm, das die Korrektur eines Fehlers in einer DR-Position veranschaulicht.
• 22 ist ein Diagramm, das eine komplexe Positionierung in einer Positionierungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
• 23 ist ein Diagramm, das die komplexe Positionierung in der Positionierungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
• 24 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Positionierungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
• 25 ist ein Flussdiagramm, das die Hauptverarbeitung eines Positionierungsteils der Positionierungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
• 26 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess des Schrittes ST514 zeigt, wie in 25 dargestellt.
• 27 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Hardwarekonfiguration des Positionierungsteils der Positionierungsvorrichtung zeigt.
• 28 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Hardwarekonfiguration des Positionierungsteils der Positionierungsvorrichtung zeigt.
• Beschreibung der Ausführungsformen
• Unterdrückung der Abnahme der Positioniergenauigkeit in Mehrwege-Umgebung
• Wie vorstehend beschrieben, verwendet ein kostengünstiger GNSS-Empfänger im Fahrzeug eine Codepositionierung, bei der eine Zwei-Punkt-Entfernung zwischen einem GNSS-Satelliten und einem Subjektfahrzeug aus einer Laufzeit einer vom GNSS-Satelliten ausgesendeten Funkwelle bestimmt wird und eine Position des Subjektfahrzeugs und ein Empfängertaktfehler basierend auf dem Prinzip der Triangulation bestimmt werden. In einer Mehrwege-Umgebung kann der GNSS-Empfänger jedoch die Laufzeit der Radiowelle nicht korrekt überwachen, was zu einem Positionierungsfehler wie beispielsweise einem Mehrwegefehler führt. Das Auftreten dieses Problems kann durch eine Zunahme der Möglichkeiten zur Verwendung von Satelliten mit hohen Ausrichtungswinkeln, die weniger anfällig für Mehrwege sind, unterdrückt werden, was zu einer verstärkten Verwendung von Multi-GNSS-Empfängern in Fahrzeugen führt, die eine Vielzahl von Positionierungssystemen unterstützen.
• Aber auch mit einem solchen Multi-GNSS-Empfänger ist das Mehrwegeproblem nicht vollständig beseitigt. Daher ist es zusätzlich zur Verwendung des Multi-GNSS-Empfängers erforderlich, dass ein SoC den Mehrwegefehler aus den von verschiedenen GNSS-Satelliten erfassten Rohdaten schätzt und eine Positionierungsberechnung durchführt, um eine Abnahme der Positionierungsgenauigkeit zu unterdrücken. Die Konfiguration, in der der SoC die Positionierungsberechnung durchführt, erfordert, dass der SoC die entsprechenden Spezifikationen der Rohdaten von GNSSs erfüllt und mit Unterschieden zwischen den Zeitsystemen der GNSSs zurechtkommt. Wenn das SoC nur GPS-Rohdaten verarbeitet, ist die Anzahl der für die Positionierung verwendeten Satelliten (Positionierungs- und Nutzungssatelliten) geringer als die Anzahl der vom Multi-GNSS-Empfänger unterstützten Satelliten, was ein Nachteil wird. Daher ist es notwendig, den Nachteil auszugleichen.
• Eine der Aufgaben, die die vorliegende Erfindung zu lösen gilt, besteht darin, eine Abnahme der Genauigkeit in der Mehrwege-Umgebung zu unterdrücken und die Präzision auf Fahrspurniveau zu gewährleisten. Wenn der Mehrweg in Bezug auf eine bestimmte Satellitenfunkwelle auftritt und der SoC eine Abnahme der Positionierungsgenauigkeit aufgrund eines Mehrwegefehlers nicht richtig erkennt, entsteht ein Problem, dass die Position des Subjektfahrzeugs fälschlicherweise korrigiert wird. Um dieses Problem zu lösen, kann das SoC eine komplexe Positionierung durchführen, um aus den Rohdaten des GNSS-Empfängers einen Fehler in der Position des Subjektfahrzeugs zu bestimmen. Wenn Positionierungssatelliten mindestens einen Satelliten beinhalten, der den Mehrweg verursacht hat, entsteht ein Fehler in der durch komplexe Positionierung bestimmten Position des Subjektfahrzeugs, was es notwendig macht, den Satelliten, der den Mehrweg verursacht hat, von den Positionierungssatelliten auszunehmen oder den Mehrwegefehler in der Pseudo-Entfernung genau zu bestimmen und zu korrigieren.
• In der im Patentdokument 1 offenbarten Technologie wird das Verfahren der kleinsten Quadrate für die Positionierungsberechnung verwendet, aber da das Verfahren der kleinsten Quadrate auf der Annahme beruht, dass der Fehler Zufälligkeit aufweist, ist es notwendig, einen Punkt zu entfernen, an dem ein großer Fehler oder ein verzerrter Fehler in der Pseudo-Entfernung auftritt. Auch wenn die den Mehrwegefehler enthaltende Pseudo-Entfernung für die Positionsbestimmung verwendet wird, ist es notwendig, eine Ortslänge der Position des Subjektfahrzeugs zu bestimmen, um die Zufälligkeit zu gewährleisten. Das Auftreten von Mehrwegen variiert jedoch je nach Ort und Zeit, und es kann weiterhin ein lokal verzerrter Fehler auftreten, der es schwierig macht, die Länge des Ortes zu bestimmen. In einem Hochhausbereich oder dergleichen, in dem eine Verringerung der Genauigkeit der Position des Subjektfahrzeugs eher wahrscheinlich ist, kann der zufällige Fehler nicht gewährleistet werden, und die Genauigkeit der Position des Subjektfahrzeugs erreicht nicht das Spurniveau.
• Die in Patentschrift 2 offenbarte Technologie unterstützt nur einen Abschnitt, in dem die Positionierung unmittelbar nach dem Verlassen eines Tunnels wieder aufgenommen wird, und nicht einen Fall, in dem ein großer Fehler in einem Wert verbleibt, der mit dem Kalman-Filter in einem Abschnitt geschätzt wird, in dem eine Mehrwegeinstellung stattfindet. Selbst wenn eine Anordnung (DOP) der Positionierungssatelliten über dem Subjektfahrzeug geeignet ist, ist es nicht unbedingt zutreffend, dass es keinen Einfluss der Mehrwege gibt. Darüber hinaus gibt ein Fall, in dem die Positionierungsgenauigkeit in einer vergangenen Epoche gut und die Positionierungsgenauigkeit in der aktuellen Epoche schlecht ist und die Positionierungsgenauigkeit von einem Ausgang des Tunnels bis zur aktuellen Epoche niedrig bleibt, Grund zur Befürchtung, dass interne Daten des Kalman-Filters in der aktuellen Epoche, in der die Positionierungsgenauigkeit schlecht ist, fälschlicherweise mit einer GPS-Position korrigiert werden könnten, was es schwierig macht, eine Abnahme der Positionierungsgenauigkeit in der Mehrwegeumgebung ausreichend zu unterdrücken.
• Erhöhung der Genauigkeit des GNSS-Empfängers unter Verwendung der Trägerwellenphase
• Eine Technologie namens präzise Punktpositionierung (PPP), die in der Lage ist, die Positioniergenauigkeit auf etwa 1 m (Kreisfehlerwahrscheinlichkeit (CEP) von 50%) zu erhöhen, wurde vorgeschlagen. In PPP wird ein Fehler in der Pseudo-Entfernung durch Positionierungs-Augmentationsdaten (ein Satellitentaktfehler, ein Satellitenorbitalfehler, eine ionosphärische Ausbreitungsverzögerung und eine troposphärische Ausbreitungsverzögerung) korrigiert, die von einem satellitengestützten Augmentationssystem (SBAS)-Satelliten erfasst wurden, und die Glättung (CS: Carrier Smoothing) der Pseudo-Entfernung wird unter Verwendung der Trägerwellenphase durchgeführt. Wenn die Satellitenfunkwelle jedoch vorübergehend durch ein Gebäude oder dergleichen unterbrochen wird, entsteht ein Problem namens „Zyklusschlupf“, das eine kontinuierliche Nutzung der Trägerwellenphase verhindert. Daher ist es notwendig, den geglätteten Wert der Pseudo-Entfernung (Pseudo-Entfernung geglättet mit der Trägerwellenphase) zum Zeitpunkt der Wiederaufnahme des Empfangs der Satellitenfunkwelle korrekt zu initialisieren.
• Stabilisierung der Präzision in der Koppelnavigation durch Sensorlernen
• Ein kostengünstiger autonomer Sensor im Fahrzeug schwankt stark in der Ausgabe und Empfindlichkeit des Sensor-Nullpunkts. Um mit einem solchen autonomen Sensor mit kleinem Positionsfehler eine Koppelnavigation durchführen zu können, ist es notwendig, das Erlernen des Nullpunktausgangs und der Empfindlichkeit des autonomen Sensors optimal durchzuführen.
• Komplexe Positionierung zur Korrektur des Koppelnavigationsfehlers
• Bei der Bestimmung des Positionsfehlers in der Koppelnavigation durch komplexe Positionierung zusammen mit Fehlern in der Nullpunktausgabe und Empfindlichkeit des autonomen Sensors steigt die Anzahl der Parameter, die Zustandsgrößen der komplexen Positionierung darstellen, was zu der Befürchtung führt, dass die Matrixrechnung zunimmt. Bei der Positionierungsberechnung mit einem kostengünstigen SoC ist es ebenfalls notwendig, eine Rechenlast zu unterdrücken.
• Unterdrückung der Verringerung der Positioniergenauigkeit aufgrund der Einschränkung der Sichtbarkeit über dem Fahrzeug.
• In einem Zustand, in dem die Sicht auf das Subjektfahrzeug eingeschränkt ist, nimmt die Anzahl der Positionierungssatelliten ab oder die Positionierungssatelliten werden ungleichmäßig in eine bestimmte Richtung positioniert, was die Geometrie der Positionierungssatelliten verschlechtert und somit zu einer Verringerung der Positionierungsgenauigkeit führt. Darüber hinaus kann die Anzahl der Positionierungssatelliten auch unter freiem Himmel abnehmen oder die Positionierungssatelliten können ungleichmäßig in eine bestimmte Richtung positioniert sein. Es ist wünschenswert, dass eine solche Abnahme der Positioniergenauigkeit unterdrückt wird.
• Mit der im Patentdokument 1 offenbarten Technologie wird das Verfahren der kleinsten Quadrate für die Positionsbestimmung verwendet, aber es ist schwierig, die Länge des Ortes zu bestimmen, um die Fehlerfreiheit in einem Zustand zu gewährleisten, in dem die Satelliten ungleichmäßig in eine bestimmte Richtung positioniert sind. Darüber hinaus ist am Ausgang des Tunnels die Anzahl der Satelliten, von denen der GNSS-Empfänger Funkwellen ergänzt hat, gering, was zu einem Zustand ähnlich einem Zustand führt, in dem die Sicht auf das betreffende Fahrzeug eingeschränkt ist. Dies führt zu einer Erwägung der Anwendung der in Patentschrift 2 offenbarten Technologie, aber selbst mit der Erwägung, dass ein Fall, in dem die Positionierungsgenauigkeit in einer vergangenen Epoche gut ist und die Positionierungsgenauigkeit in der aktuellen Epoche schlecht ist und die Positionierungsgenauigkeit vom Tunnelausgang bis zur aktuellen Epoche niedrig bleibt, die Sorge hervorruft, dass interne Daten des Kalman-Filters fälschlicherweise mit einer GPS-Position in der aktuellen Epoche, in der die Positionierungsgenauigkeit schlecht ist, korrigiert werden können, was es schwierig macht, eine Abnahme der Positionierungsgenauigkeit ausreichend zu unterdrücken.
• Unterdrückung der Abnahme der Positioniergenauigkeit durch Koppelnavigation
• In einem losen Koppelmodus, in dem ein Fehler in der Koppelnavigation unter Verwendung des Positionierungsergebnisses des GNSS-Empfängers korrigiert wird, und einem engen Koppelmodus, in dem der Fehler in der Koppelnavigation unter Verwendung der vom GNSS-Empfänger erfassten Rohdaten berechnet und korrigiert wird, um eine falsche Korrektur der Position des betreffenden Fahrzeugs mit geringerer Positionierungsgenauigkeit zu vermeiden, kann das Positionierungsverfahren gegebenenfalls von der komplexen Positionierung auf die Koppelnavigation umgestellt werden. Wenn die Koppelnavigation jedoch über einen längeren Zeitraum fortgesetzt wird, kann die Positionierungsgenauigkeit auf Fahrspurniveau aufgrund eines integrierten Fehlers in der Koppelnavigation nicht eingehalten werden. In Patentdokument 1 wird davon ausgegangen, dass die komplexe Positionierung durchgeführt wird, aber eine Gegenmaßnahme gegen dieses Problem ist nicht beschrieben.
• Unterdrückung der Abnahme der Positioniergenauigkeit durch Dopplerfrequenz-Beobachtungsfehler
• Wenn ein Dopplerfrequenz-Beobachtungsfehler auftritt, wenn das Subjektfahrzeug durch eine Unterführung fährt, entsteht ein Fehler in der aus der Dopplerfrequenz berechneten Azimut des Subjektfahrzeugs, und die berechnete Position des Subjektfahrzeugs kann sich auf eine Spur neben der eigentlichen Fahrspur verschieben. Wenn die Glättung zur Unterdrückung von Schwankungen in der vom GNSS-Empfänger gemessenen Position des betreffenden Fahrzeugs auch unter freiem Himmel stark ist, bleibt ein Fehler in der vom GNSS-Empfänger gemessenen Position des betreffenden Fahrzeugs für eine Weile danach bestehen. Da die in den Patentdokumenten 1 und 2 offenbarten Technologien nicht dazu bestimmt sind, die Positionierungsgenauigkeit auf Fahrspurniveau zu realisieren, ist in den Patentdokumenten 1 oder 2 keine Gegenmaßnahme gegen dieses Problem vorgesehen.
• Unterdrückung der Genauigkeitsabnahme unmittelbar nach Wiederaufnahme des Empfangs der Satellitenfunkwelle.
• Wenn die mit der Trägerwellenphase geglättete Pseudo-Entfernung für die GNSS-Positionierung verwendet wird, kann die geglättete Pseudo-Entfernungswert während der Unterbrechung der Satellitenfunkwelle nicht aktualisiert werden, was dazu führt, dass die geglättete Pseudo-Entfernung mit der Pseudo-Entfernung zum Zeitpunkt der Wiederaufnahme des Empfangs der Satellitenfunkwelle initialisiert wird. Wenn für diese Initialisierung eine Pseudo-Entfernung mit einem großen Fehler verwendet wird, bleibt ein Fehler in der geglätteten Pseudo-Entfernung bestehen. Wenn der Fehler in der Pseudo-Entfernung geglättet bleibt, auch unter freiem Himmel, kann ein Fehler in der durch GNSS-Positionierung gemessenen Position groß werden, verglichen mit einem Fall, in dem die Pseudo-Entfernung nicht geglättet ist. In den Patentschriften 1 oder 2 ist keine Gegenmaßnahme gegen dieses Problem beschrieben.
• Reduzierung der Rechenlast bei Verwendung von Multi-GNSS-Empfängern
• Wenn die GNSS-Positionierung mit Rohdaten eines Multi-GNSS-Empfängers oder eines Zweifrequenz-GPS-Empfängers durchgeführt wird, steigt die Anzahl der Positionierungssatelliten, was die Komplexität der Matrixberechnung einfach erhöht. Wenn einer der Ortungssatelliten Rohdaten enthält, die von der Mehrwegetechnik betroffen sind, steigt die Anzahl der Konvergenzberechnungen in jeder Epoche, was das Problem einer zunehmenden Rechenunmöglichkeit darstellt. In den Patentschriften 1 oder 2 ist keine Gegenmaßnahme gegen dieses Problem beschrieben.
• <Erste Ausführungsform>
• 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Positionierungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 1 konzentriert sich auf Komponenten der Positionierungsvorrichtung, die für die Positionierung eines mit der Positionierungsvorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs (im Folgenden als „Subjektfahrzeug“ bezeichnet) erforderlich sind. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Positionierungsvorrichtung einen Multi-GNSS-Empfänger 10 und ein Positionierungsteil 100.
• Der Multi-GNSS-Empfänger 10 beinhaltet eine Multi-GNSS-Antenne, die in der Lage ist, Funkwellen zu empfangen, die von einer Vielzahl von GNSS-Satelliten ausgestrahlt werden, die über dem Subjektfahrzeug positioniert sind, und Funkwellen, die von einem SBAS-Satelliten ausgestrahlt werden, der einem Positionierungs-Augmentationssatelliten entspricht, der ein Positionierungs-Augmentationssignal sendet. Es wird davon ausgegangen, dass die Vielzahl der GNSS-Satelliten mindestens GPS-Satelliten aus GPS-, QZS-, GLONASS-, BeiDou- und Galileo-Satelliten beinhaltet, und der Multi-GNSS-Empfänger 10 empfängt mindestens L1-Signale von den GPS-Satelliten. Das Positionierungs-Augmentationssignal enthält entsprechende Korrekturinformationen über einen Satellitentaktfehler, einen Satellitenorbitalfehler, eine ionosphärische Ausbreitungsverzögerung und eine troposphärische Ausbreitungsverzögerung.
• Der Multi-GNSS-Empfänger 10 erfasst Rohdaten (eine Pseudo-Entfernung (Beobachtungswert), eine Dopplerfrequenz, eine Trägerwellenphase, eine Navigationsmeldung, GNSS-Zeit usw.), die für die Positionsbestimmung aus verschiedenen so empfangenen Satellitenfunkwellen erforderlich sind, berechnet eine Position, eine Geschwindigkeit, einen Azimut und dergleichen des Subjektfahrzeugs und gibt das so berechnete Positionierungsergebnis (die Position, die Geschwindigkeit, den Azimut und dergleichen des Subjektfahrzeugs), die Rohdaten und das Positionierungserweiterungssignal an den Positionierungsteil 100 aus. Die Position, die Geschwindigkeit und der Azimut des Subjektfahrzeugs, die dem Positionierungsergebnis des Multi-GNSS-Empfängers 10 entsprechen, werden durch eine Position in einem erdzentrierten Koordinatensystem (ECEF), einen Bewegungsbetrag der Position bzw. eine Bewegungsrichtung der Position dargestellt. Im Folgenden werden die Position, die Geschwindigkeit und der Azimut des Subjektfahrzeugs, die dem Positionierungsergebnis des Multi-GNSS-Empfängers 10 entsprechen, als „GNSS-Position“, „GNSS-Geschwindigkeit“ bzw. „GNSS-Azimut“ bezeichnet.
• Der Positionierungsteil 100 beinhaltet als Komponenten, die die Verarbeitung zur GNSS-Positionierung durchführen, einen GNSS-Ausgangsdaten-Konvertierungsteil 101, einen GNSS-Satellitenverhalten-Schätzteil 102, einen GNSS-Positionierungsteil (LS-Verfahren) 103, einen GNSS-Empfängertaktfehler-Korrekturteil 104, einen Pseudo-Entfernung-Glättungsteil 105, eine Positionierungsverwendungssatellitenauswahl- und Rohfehler-Auswertungsteil 106 (nachfolgend „Positionierungsverwendungssatellitenauswahl-/Rohfehler-Auswertungsteil 106“ genannt), einen GNSS-Empfängerpositionierungsfehler-Auswertungsteil 107 und einen GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108. Das Positionierungsteil 100 beinhaltet weiterhin ein komplexes Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 als Komponente, die die Verarbeitung für die komplexe Positionierung durchführt. Der Positionierungsteil 100 beinhaltet als Komponenten, die die Verarbeitung für die Koppelnavigation durchführen, weiterhin einen Geschwindigkeitssensor 110, einen Entfernungsmessteil 111, einen Geschwindigkeitssensor-SF-Korrekturteil 112, einen Winkelgeschwindigkeitssensors 113, einen Drehwinkelmessteil 114, einen Winkelgeschwindigkeitssensors-Korrekturteil 115 und einen Koppelnavigationsteil 116.
• Der GNSS-Ausgangsdaten-Konvertierungsteil 101 berechnet eine Delta-Entfernung, der ein Zeitdifferenzwert der Pseudo-Entfernung ist, der in der Rohdatenausgabe des Multi-GNSS-Empfängers 10 für jeden der GNSS-Satelliten enthalten ist, von denen der Multi-GNSS-Empfänger 10 Funkwellen empfangen hat. Weiterhin wandelt der GNSS-Ausgangsdaten-Konvertierungsteil 101 die Dopplerfrequenz und die Trägerwellenphase, die vom Multi-GNSS-Empfänger 10 ausgegeben werden, in entsprechende Reichweiten von der gleichen Einheit [m/s] wie die Delta-Entfernung um.
• Der GNSS-Satellitenverhalten-Schätzteil 102 berechnet eine Position und eine Geschwindigkeit jedes der GNSS-Satelliten in GNSS-Zeit unter Verwendung der Navigationsnachricht des GNSS-Satelliten und des Positionserhöhungssignals des vom Multi-GNSS-Empfänger 10 ausgegebenen SBAS-Satelliten.
• Der GNSS-Positionierungsteil (LS-Verfahren) 103 berechnet eine Position, eine Geschwindigkeit und einen Azimut des Subjektfahrzeugs und einen Empfängertaktfehler (Biasfehler) des Multi-GNSS-Empfängers 10 durch das Kleinst-Quadrat-Verfahren unter Verwendung der Position des GNSS-Satelliten, die durch den GNSS-Satellitenverhalten-Schätzteil 102 berechnet wurde, und der Pseudo-Entfernung jedes der vom Multi-GNSS-Empfänger 10 empfangenen GNSS-Satelliten. Im Folgenden werden die Position, die Geschwindigkeit und der Azimut des betreffenden Fahrzeugs, die mit dem GNSS-Positionierungsteil (LS-Verfahren) 103 berechnet wurden, als „GNSS-LS-Lösungsposition“, „GNSS-LS-Lösungsgeschwindigkeit“ bzw. „GNSS-LS-Lösungsazimut“ bezeichnet.
• Der GNSS-Empfängertaktfehler-Korrekturteil 104 berechnet den vom GNSS-Positionierungsteil (LS-Verfahren) 103 berechneten Empfängertaktfehler genauer nach. Im Folgenden wird der von dem GNSS-Empfängertaktfehler-Korrekturteil 104 berechnete präzise Empfängertaktfehler als „präziser Taktfehler“ bezeichnet.
• Der Pseudorange-Glättungsteil 105 glättet die Pseudo-Entfernung unter Verwendung der Trägerwellenphase jedes der Satelliten, von denen der Multi-GNSS-Empfänger 10 Funkwellen empfangen hat.
• Der Positionierungsverwendungssatellitenauswahl-/Rohfehler-Auswertungsteil 106 wertet jeweils unbekannte Fehler in der Pseudo-Entfernung (Beobachtungswert), der in den vom Multi-GNSS-Empfänger 10 empfangenen Rohdaten und dem vom Pseudo-Entfernungs-Glättungsteil 105 berechneten Pseudo-Entfernung-Glättungswert enthalten ist, aus und wählt basierend auf dem Auswerteergebnis einen GNSS-Satelliten und eine Pseudo-Entfernung (Beobachtungswert oder Glättungswert) aus, die vom GNSS-Positionierungsteil (LS-Verfahren) 103 und dem GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108 zur Positionierungsberechnung verwendet werden.
• Der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil 107 wertet einen Fehler im Positionierungsergebnis des Multi-GNSS-Empfängers 10 aus, um festzustellen, ob das Positionierungsergebnis des Multi-GNSS-Empfängers 10 zuverlässig ist.
• Der GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108 verwendet das vom SBAS-Satelliten erhaltene Positionierungs-Augmentationssignal und den vom GNSS-Empfänger-Taktfehlerkorrekturteil 104 berechneten genauen Taktfehler (Bias- und Driftfehler) des Multi-GNSS-Empfängers 10, um verschiedene Fehler in der Pseudo-Entfernung oder in der Pseudo-Entfernung des für die Positionierungsberechnung zu verwendenden geglätteten Wertes zu korrigieren, und führt dann, basierend auf einer Umlaufbahn (Position, Geschwindigkeit) des Satelliten, die durch den GNSS-Satellitenverhalten-Schätzteil 102 berechnet wurde, eine hochpräzise Positionierung (PPP) zum Berechnen der Position des Subjektfahrzeugs durch das Kalman-Filterverfahren durch.
• Der komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 berechnet aus den von dem GNSS-Ausgangsdaten-Konvertierungsteil 101 berechneten Reichweitenverhältnissen einen Fehler (Azimut-Fehler) in der von dem Koppelnavigationsteil 116 durchgeführte Koppelnavigation und berechnet unter Verwendung der von dem GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108 berechneten Position des Subjektfahrzeugs Fehler (Positionsfehler und Geschwindigkeitsfehler) in der von dem Koppelnavigationsteil 116 durchgeführten Koppelnavigation.
• Der Geschwindigkeitssensor 110 gibt ein Impulssignal (Fahrzeuggeschwindigkeitsimpuls) entsprechend einer Bewegungsdistanz des Subjektfahrzeuges aus. Der Distanzmessteil 111 misst die Anzahl der vom Geschwindigkeitssensor 110 in festen Abständen ausgegebenen Impulse und berechnet aus dem Messwert den Bewegungsabstand und die Geschwindigkeit des Subjektfahrzeugs. Der Geschwindigkeitssensor SF-Korrekturteil 112 berechnet einen Skalenfaktor (SF)-Koeffizienten, der eine Entfernung pro Impulsausgang vom Geschwindigkeitssensor 110 aus der durch GNSS-Positionierung berechneten Geschwindigkeit des Subjektfahrzeugs und der Anzahl der Impulse des Geschwindigkeitssensors 110 darstellt, und korrigiert einen im Entfernungsmessteil 111 eingestellten SF-Koeffizienten.
• Der Winkelgeschwindigkeitssensors 113 gibt ein Signal aus, das sich aus der Addition eines Signals gemäß einer Winkelgeschwindigkeit (Gierrate) des Subjektfahrzeugs zu einem Nullpunktausgang in Bezug auf eine vertikale Richtung eines Gehäuses der Positionierungsvorrichtung als dessen Sensorerfassungsachse ergibt. Der Drehwinkelmessteil 114 misst die Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors 113 in festen Abständen und berechnet aus dem Messergebnis den Drehwinkel des Subjektfahrzeugs. Der Drehwinkelgeschwindigkeitssensors-Korrekturteil 115 bestimmt den Nullpunktausgang des Winkelgeschwindigkeitssensors 113 und korrigiert den Nullpunktausgang des Winkelgeschwindigkeitssensors 113, der im Drehwinkelmessteil 114 eingestellt ist.
• Es ist zu beachten, dass der Geschwindigkeitssensor 110, der Entfernungsmessteil 111, der Geschwindigkeitssensor-SF-Korrekturteil 112, der Winkelgeschwindigkeitssensors 113, der Drehwinkelmessteil 114 und der Drehwinkelsensor-Korrekturteil 115 nicht unbedingt in der Positionsbestimmungsvorrichtung vorgesehen sind und Komponenten, die am Subjektfahrzeug montiert sind und Funktionen haben, die den Funktionen der oben beschriebenen Komponenten entsprechen, verwendet werden können.
• Der Koppelnavigationsteil 116 berechnet und aktualisiert die Position, die Geschwindigkeit und den Azimut des Subjektfahrzeugs durch die Koppelnavigation (DR) unter Verwendung der Bewegungsdistanz des Subjektfahrzeugs, die durch den Entfernungsmessteil 111 und den Drehwinkel des Subjektfahrzeugs, der durch den Drehwinkelmessteil 114 berechnet wird. Zu diesem Zeitpunkt korrigiert der Koppelnavigationsteil 116 die Position, die Geschwindigkeit und den Azimut des Subjektfahrzeugs, die durch die Koppelnavigation berechnet wurden, unter Verwendung des Fehlers in der Koppelnavigation, der durch das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 berechnet wurde. Die Position, die Geschwindigkeit und der Azimut des so korrigierten Objekts werden von der Positionierungsvorrichtung ausgegeben. Im Folgenden werden die Position, die Geschwindigkeit und der Azimut des Subjektfahrzeugs, die aus dem Koppelnavigationsteil 116 berechnet wurden, als „DR-Position“, eine „DR-Geschwindigkeit“ und ein „DR-Azimut“ bezeichnet.
• Als nächstes wird ein Betrieb der Positionierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. 2 ist ein Flussdiagramm, das die Hauptverarbeitung des Positionierungsteils 100 zeigt. Die 3 bis 5 sind Flussdiagramme, die die Verarbeitung des GNSS-Positionierungsteils (LS-Methode) 103, die Verarbeitung des GNSS-Positionierungsteils (KF-Methode) 108 bzw. die Verarbeitung des komplexen Positionierungsteils (KF-Methode) 109 zeigen. Der in 2 gezeigte Fluss wird in vorbestimmten Intervallen ausgeführt, und die in den 3 bis 5 gezeigten Flüsse werden in den Schritten ST109, ST114 und ST116 des in 2 gezeigten Flusses ausgeführt. Im Folgenden wird der Betrieb der Positionierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die Flussdiagramme beschrieben.
• Wenn die in 2 dargestellte Hauptverarbeitung gestartet wird, initialisiert das Positionierungsteil 100 die Verarbeitung (Schritt ST101). Dies bringt den Status einer GNSS-Positionierungslösung, die im Positionierungsteil 100 eingestellt ist, in „keine LS-Lösung ist vorhanden“ und „keine KF-Lösung ist vorhanden“ und bringt den Status einer komplexen Positionierungslösung in „keine KF-Lösung ist vorhanden“.
• Anschließend werden die Verarbeitungen der folgenden Schritte ST102 bis ST105 für die Koppelnavigation durchgeführt.
• In Schritt ST102 multipliziert der Entfernungsmessteil 111 die Anzahl der in den festen Intervallen gemessenen Impulse des Geschwindigkeitssensors 110 mit dem SF-Koeffizienten, um den Bewegungsabstand des Subjektfahrzeugs zu bestimmen, und verwendet einen Wert, der sich aus der Anwendung eines Tiefpassfilters auf die Anzahl der Impulse ergibt, um eine Bewegungsgeschwindigkeit des Subjektfahrzeugs zu berechnen.
• Schritt ST103 ist ein Prozess, der bei Stillstand des Fahrzeugs ausgeführt werden soll, bei dem der Winkelgeschwindigkeitssensor-Korrekturteil 115 den Nullpunktausgang des Winkelgeschwindigkeitssensors 113 korrigiert. Das heißt, wenn bestimmt wird, dass das Subjektfahrzeug aus dem durch den Entfernungsmessteil 111 berechneten Bewegungsabstand des Subjektfahrzeugs anhält, berechnet der Winkelgeschwindigkeitssensor-Korrekturteil 115 einen Mittelwert der Ausgänge des Winkelgeschwindigkeitssensors 113 während des Stillstands und setzt den Mittelwert als Nullpunkt-Ausgang des Winkelgeschwindigkeitssensors 113 auf den Drehwinkelmessteil 114. Eine detaillierte Beschreibung dieses Verfahrens wurde in den japanischen Patenten Nr. 3137784 und 3751513 , die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung eingereicht wurden, gegeben.
• In Schritt ST104 berechnet der Drehwinkelmessteil 114 den Drehwinkel, der sich aus der Subtraktion des Nullpunktes vom Ausgang des Drehwinkelgeschwindigkeitssensors 113 ergibt, der zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt gemessen wird.
• In Schritt ST105 führt der Koppelnavigationsteil 116 die Positionierung der Position des Subjektfahrzeugs (DR-Position) durch die Koppelnavigation durch. Das heißt, der Koppelnavigationsteil 116 bestimmt in vorbestimmten Intervallen einen Bewegungsvektor (entsprechend der DR-Geschwindigkeit und der DR-Richtung) unter Verwendung des Bewegungsabstandes und des Drehwinkels des Subjektfahrzeugs, berechnet aus Ausgangssignalen des Geschwindigkeitssensors 110 und des Winkelgeschwindigkeitssensors 113, und addiert den Bewegungsvektor zu einer Position des Subjektfahrzeugs, die zuvor berechnet wurde, um die Position des Subjektfahrzeugs zu aktualisieren.
• Anschließend werden die Bearbeitungen der folgenden Schritte ST106 bis ST119 für die GNSS-Positionierung und die komplexe Positionierung durchgeführt.
• In Schritt ST106 bestätigt der GNSS-Ausgangsdaten-Konvertierungsteil 101 die Anzahl der GNSS-Satelliten (Positionierungs- und Verwendungssatelliten), die der Multi-GNSS-Empfänger 10 für die Positionierung zu Positionierungszeitpunkten des Multi-GNSS-Empfängers 10 verwendet. Wenn die Anzahl der Positionierungssatelliten gleich oder größer als vier ist (JA in Schritt ST106), fährt die Verarbeitung mit Schritt ST107 fort. Wenn die Anzahl der Satelliten kleiner als vier ist (NO in Schritt ST106), fährt die Verarbeitung mit Schritt ST118 fort (wird später beschrieben).
• In Schritt ST107 führt der GNSS-Ausgangsdaten-Konvertierungsteil 101 einen Konvertierungsprozess auf der Datenausgabe des Multi-GNSS-Empfängers 10 durch. Insbesondere wandelt der GNSS-Ausgangsdaten-Konvertierungsteil 101 die Pseudo-Entfernung-Ausgabe des Multi-GNSS-Empfängers 10 in eine Delta-Entfernung um, der ein zeitlicher Differenzwert unter Verwendung von Formel (1) ist. Weiterhin wandelt der GNSS-Ausgangsdaten-Konvertierungsteil 101 die Dopplerfrequenz und die Trägerwellenphase, die vom Multi-GNSS-Empfänger 10 ausgegeben werden, in Reichweiten von der gleichen Einheit [m/s] wie die Delta-Entfernung um, wobei die Formeln (2) und (3) verwendet werden. Darüber hinaus berechnet der GNSS-Ausgangsdaten-Konvertierungsteil 101 mit Hilfe von Formel (4) die Reichweiten-Vorhersagewerte des GNSS-Satelliten aus der Position und der Geschwindigkeit des Subjektfahrzeugs, die der Kopplungsteil 116 durch die Kopplungsrechnung berechnet hat. Diese Prozesse werden für jeden der GNSS-Satelliten ausgeführt, von denen der Multi-GNSS-Empfänger 10 Funkwellen empfangen hat.
  [Formel 1] $$\mathrm{\Delta }{\rho }^{\text{i}}{}_{\text{c}\tau \text{\_j}}=\left\{{\rho }^{\text{i}}{}_{\text{c}\tau \text{\_j}}-{\rho }^{\text{i}}{}_{\text{c}\tau \text{\_j}-1}\right\}\text{/}\mathrm{\Delta }\text{t}$$

  

  wobei

Δρⁱ _{cτ_j} :

eine Delta-Entfernung eines Satelliten i im aktuellen Zyklus j [m/s],

ρⁱ _{cτ_j} :

eine Pseudo-Entfernung-Ausgabe vom Satelliten i im aktuellen Zyklus j [m],

ρⁱ _{cτ_j-1} :

eine Pseudo-Entfernung-Ausgabe vom Satelliten i im vorherigen Zyklus j-1 [m], und

Δt :

ein Zyklus der Positionierungsverarbeitung [s].


[Formel 2] $$\mathrm{\Delta }{\rho }^{\text{i}}{}_{\text{rate\_j}}={\text{f}}_{\text{dop\_j}}\cdot {\text{C/f}}_{\text{L}1}$$


wobei

Δρⁱ _{rate_j} :

eine Reichweitenrate des Satelliten i im aktuellen Zyklus j (auf Dopplerfrequenzbasis) [m/s],

f_{dop_j} :

eine Dopplerfrequenz, die vom Satelliten i im aktuellen Zyklus j ausgegeben wird [Hz],

f_L1 :

eine Frequenz einer L1-Trägerwelle [Hz], und

C :

die Lichtgeschwindigkeit [m/s].

$$\mathrm{\Delta }{\rho }^{\text{i}}{}_{\varphi \text{\_j}}=\left\{{\text{cp}}^{\text{i}}{}_{\text{L}1\text{\_j}}-{\text{cp}}^{\text{i}}{}_{\text{L}1\text{\_j}-1}\right\}{\lambda }_{\text{L}1}\text{/}\mathrm{\Delta }\text{t}$$

wobei

Δρⁱ _{φ_j} :

eine Reichweitenrate des Satelliten i im aktuellen Zyklus j (auf Dopplerfrequenzbasis) [m/s],

cpⁱ _{L1_j} :

ein integrierter Wert einer Trägerwellenphase in einem L1-Band, der vom Satelliten i im aktuellen Zyklus j ausgegeben wird [Zyklen],

cpⁱ _{L1_j-1} :

ein integrierter Wert einer Trägerwellenphase im L1-Band, der vom Satelliten i im aktuellen Zyklus j-1 ausgegeben wird [Zyklen], und

λ_L1 :

eine Wellenlänge im L1-Band [m/Zyklen].

[Formel 4] $$\begin{array}{l}\mathrm{\Delta }{\rho }^{\text{i}}{}_{\text{rate}-\text{s\_j}}={\text{LOS}}^{\text{i}}{}_{\text{x}}\cdot {\text{v}}^{\text{i}}{}_{\text{sx}}+{\text{LOS}}^{\text{i}}{}_{\text{y}}\cdot {\text{v}}^{\text{i}}{}_{\text{sy}}+{\text{LOS}}^{\text{i}}{}_{\text{z}}\cdot {\text{v}}^{\text{i}}{}_{\text{sz}}\hfill \\ \mathrm{\Delta }{\rho }^{\text{i}}{}_{\text{rate}-\text{m\_j}}={\text{LOS}}^{\text{i}}{}_{\text{x}}\cdot \left({\text{v}}^{\text{i}}{}_{\text{sx}}-{\text{v}}_{0\text{x}}\right)+{\text{LOS}}^{\text{i}}{}_{\text{y}}\cdot \left({\text{v}}^{\text{i}}{}_{\text{sy}}-{\text{v}}_{0\text{y}}\right)+{\text{LOS}}^{\text{i}}{}_{\text{z}}\cdot \left({\text{v}}^{\text{i}}{}_{\text{sz}}-{\text{v}}_{0\text{z}}\right)\hfill \\ {\text{LOS}}^{\text{i}}{}_{\text{xj}}=\left({\text{x}}_0-{\text{x}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}\right)\text{/}\Vert {\text{P}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{P}}_0\Vert \hfill \\ {\text{LOS}}^{\text{i}}{}_{\text{yj}}=\left({\text{y}}_0-{\text{y}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}\right)\text{/}\Vert {\text{P}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{P}}_0\Vert \hfill \\ {\text{LOS}}^{\text{i}}{}_{\text{zj}}=\left({\text{z}}_0-{\text{z}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}\right)\text{/}\Vert {\text{P}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{P}}_0\Vert \hfill \\ \Vert {\text{P}}^{\text{i}}{}_{\text{s\_j}}-{\text{P}}_0\Vert ={\left\{{\left({\text{x}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{x}}_0\right)}^2+{\left({\text{y}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{y}}_0\right)}^2+{\left({\text{z}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{z}}_0\right)}^2\right\}}^{1\text{/}2}\hfill \end{array}\}$$


wobei

Δρⁱ _{rate-s_j} :

ein vorhergesagter Wert einer Reichweitenrate des Satelliten i im aktuellen Zyklus j (vorausgesetzt, das Subjektfahrzeug befindet sich im Stillstand) [m/s],

Δρⁱ _{rate-m_j} :

ein vorhergesagter Wert einer Reichweitenrate des Satelliten i im aktuellen Zyklus j (vorausgesetzt, das Subjektfahrzeug fährt) [m/s],

Pⁱ _{s_j} :

eine Position (xⁱ _s , yⁱ _s , zⁱ _s ) von Satelliten i im aktuellen Zyklus j [m],

Vⁱ _s :

eine Geschwindigkeit (vⁱ _sx , vⁱ _sy , vⁱ _sz ) des Satelliten i im aktuellen Zyklus j [m/s],

P_{0_j} :

eine Position (x₀ , y₀ , z₀ ) des Subjektfahrzeugs im aktuellen Zyklus j [m],

V_{0_j} :

eine Geschwindigkeit (v_0x , v_0y , v_0z ) des Subjektfahrzeugs im aktuellen Zyklus j [m/s],

||Pⁱ _s - P₀|| :

eine Entfernung zwischen der Position des Satelliten i und der Position des Subjektfahrzeugts im aktuellen Zyklus j [m], und

LOSⁱ _j :

eine Sichtlinienvektor, wenn der Satellit i vom Subjektfahrzeug im aktuellen Zyklus j betrachtet wird.

• Es ist zu beachten, dass die Delta-Entfernung und die durch die Formeln (1) bis (2) bestimmten Entfernungsraten vor der Korrektur des Satellitentaktfehlers des GNSS-Satelliten und des Empfängertaktfehlers des Multi-GNSS-Empfängers 10 sind, aber die durch die Formel (4) bestimmten Entfernungsratenvorhersagewerte sind Werte nach der Korrektur der Fehler.
• In Schritt ST108 wertet der GNSS-Empfänger Positionierungsfehler-Auswertungsteil 107 den Fehler im Positionierungsergebnis des Multi-GNSS-Empfängers 10 aus und bestimmt, ob das Positionierungsergebnis des Multi-GNSS-Empfängers 10 zuverlässig ist. Insbesondere vergleicht der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil 107, wie in 6 dargestellt, die vom Multi-GNSS-Empfänger 10 berechnete Bewegungsrichtung der Position des Subjektfahrzeugs (GNSS-Position) mit dem vom Multi-GNSS-Empfänger 10 berechneten Azimut des Subjektfahrzeugs (GNSS-Azimut), um einen Fehler im GNSS-Azimut zu schätzen. Wie in 7 dargestellt, neigt der vom Multi-GNSS-Empfänger 10 berechnete GNSS-Azimut auch bei konstanter DR-Richtung, die aus dem Koppelnavigationsteil 116 berechnet wird, aufgrund des Einflusses des Fehlers bei der GNSS-Positionierung zu Schwankungen. Weiterhin vergleicht der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil 107 für die Dopplerfrequenz jedes der Positionierungssatelliten eine Wellenform einer Entfernungsrate, die aus Positionsinformationen berechnet wird, die durch die Koppelnavigation erhalten werden, mit einer Wellenform einer Entfernungsrate, die sich aus der Umwandlung der vom Multi-GNSS-Empfänger 10 ausgegebenen Dopplerfrequenz ergibt (d.h. einer Entfernungsrate, die sich aus der Korrektur eines Empfängertaktdriftfehlers ergibt).
• Wenn der GNSS-Azimut-Fehler gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert ist und die Wellenformen der beiden Reichweitenraten für alle Positionierungssatelliten übereinstimmen, bestimmt der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil 107, dass die Zuverlässigkeit des GNSS-Azimuts hoch ist. Wenn jedoch der GNSS-Azimut-Fehler größer als der angegebene Wert ist oder wenn die Wellenformen der beiden Entfernungsraten für einen der Positionierungs- und Verwendungssatelliten nicht übereinstimmen, wird festgestellt, dass die Zuverlässigkeit des GNSS-Azimuts gering ist. Eine detaillierte Beschreibung dieser Verfahren wurde in dem von den Erfindern der vorliegenden Erfindung eingereichten japanischen Patent Nr. 4988028 und dem japanischen Patent Nr. 5855249 gegeben.
• Weiterhin vergleicht der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil 107, wenn die beiden Reichweitenraten übereinstimmen, Bewegungsvektoren (ΔpxE, ΔpyE, ΔpyE, ΔpyE), die eine Änderung der GNSS-Position zwischen Epochen darstellen, mit Geschwindigkeitsvektoren (vxEΔt, vyEΔt, vzEΔt, vzEΔt), die die GNSS-Geschwindigkeit und den GNSS-Azimut darstellen, um einen Unterschied dazwischen zu bestätigen, und schätzt dann einen relativen Fehler in der vom Multi-GNSS-Empfänger 10 gemessenen GNSS-Position. Wenn alle der in 9 gezeigten (1), (2) und (3) gleich oder kleiner als der angegebene Wert sind, bestimmt der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil 107, dass eine relative Positionsgenauigkeit der GNSS-Position zuverlässig ist, und wenn eine der (1), (2) und (3) größer als der angegebene Wert ist, bestimmt der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil 107, dass die relative Positionsgenauigkeit der GNSS-Position unzuverlässig ist.
• Weiterhin bestimmt der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil 107, wie in 10 oder 11 dargestellt, einen Ort der GNSS-Position und einen Ort der DR-Position aus einer Historie der GNSS-Position und einer Historie der DR-Position in den letzten vorbestimmten Epochen, vergleicht die Orte nach der Affintransformation, um die Orte aufeinander abzustimmen, und bestimmt Variationen der Differenz zwischen der GNSS-Position und der DR-Position an jeder Position, die den Ort bildet. Darüber hinaus schätzt der Teil 107 der Auswertung des Positionierungsfehlers des GNSS-Empfängers einen absoluten Fehler in der GNSS-Position aus den Schwankungen der Differenz zwischen der GNSS-Position und der DR-Position, der Dilution der Präzision (DOP), die durch die Geometrie der GNSS-Satelliten bestimmt wird, die der Multi-GNSS-Empfänger 10 zur Positionierung verwendet, und dergleichen, wurde im Detail in dem von den Erfindern der vorliegenden Erfindung eingereichten japanischen Patent Nr. 5855249 beschrieben.
• Wenn der absolute Fehler in der GNSS-Position gleich oder kleiner als der angegebene Wert ist und die relative Positionsgenauigkeit zuverlässig ist, bestimmt der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil 107 daher, dass die absolute Position der GNSS-Position zuverlässig ist. Wenn jedoch ein absoluter Fehlerbereich der GNSS-Position größer als der angegebene Wert ist oder die relative Positionsgenauigkeit unzuverlässig ist, bestimmt der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil 107, dass die absolute Position der GNSS-Position unzuverlässig ist.
• In Schritt ST109 misst der GNSS-Positionierungsteil (LS-Methode) 103 die Position des Subjektfahrzeugs, d.h. führt die Positionierung des Subjektfahrzeugs durch, indem er die GNSS-Positionierung mit der Methode der kleinsten Quadrate durchführt. Dabei wird neben der Position des Subjektfahrzeugs (GNSS-LS-Lösungsposition), der Geschwindigkeit des Subjektfahrzeugs (GNSS-LS-Lösungsgeschwindigkeit) und dem Azimut des Subjektfahrzeugs (GNSS-LS-Lösungsazimut) auch der Empfängertaktfehler (bias error) des Multi-GNSS-Empfängers 10 berechnet. Im Folgenden wird die Beschreibung des Schrittes ST109 unter Bezugnahme auf 3 im Detail gegeben.
• In Schritt ST110 verwendet der GNSS-Empfängertaktfehler-Korrekturteil 104 den vom GNSS-Positionierungsteil (LS-Methode) 103 berechneten Empfängertaktfehler (Bias-Fehler), die Rohdaten und dergleichen, um einen genaueren Empfängertaktfehler des Multi-GNSS-Empfängers 10 zu berechnen, d.h. den genauen Taktfehler (Biasfehler und Driftfehler). In der Internationalen Anmeldung PCT/ JP 2016/057337 , die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung eingereicht wurde, wurde dieser Prozess ausführlich beschrieben.
• In Schritt ST111 glättet der Pseudo-Entfernung-Glättungsteil 105 die Pseudo-Entfernung unter Verwendung der Trägerwellenphase für jeden Satelliten, von dem der Multi-GNSS-Empfänger 10 Funkwellen empfangen hat. Die Glättung der Pseudo-Entfernung mit der Trägerwellenphase erfolgt mit Hilfe von Formel (5).
  [Formel 5] $${\rho }^{\text{i}}{}_{\text{sm\_j}}=\{\left\{{\rho }^{\text{i}}{}_{\text{j}}+\left({\rho }^{\text{i}}{}_{\text{sm\_j}-1}+\mathrm{\Delta }{\rho }^{\text{i}}{}_{\varphi \text{\_j}}\mathrm{\Delta }\text{t}\right)\cdot \left(\text{M}-1\right)\right\}\text{/M}$$

  

  
  wobei
• ρⁱ _{sm_j} : ein geglätteter Wert einer Pseudo-Entfernung des Satelliten i im aktuellen Zyklus j [m],
• ρⁱ _j : ein beobachteter Wert einer Pseudo-Entfernung des Satelliten i im aktuellen Zyklus j [m],
• Δρⁱ _{φ_j} : eine Entfernungsrate des Satelliten i im aktuellen Zyklus j (auf Trägerwellenphasenbasis) [m/s], und
• M : einen gewichteten Koeffizienten des Schlupffilters (gleich oder größer als zwei).
• In Schritt ST112 wertet der Positionierungsverwendungssatellitenauswahl-/Rohfehler-Auswertungsteil 106 jeweils unbekannte Fehler in der Pseudo-Entfernung (Beobachtungswert), der in den vom Multi-GNSS-Empfänger 10 empfangenen Rohdaten und dem vom Pseudo-Entfernung-Glättungsteil 105 berechneten Pseudo-Entfernung-Glättungswert enthalten ist, aus und wählt basierend auf dem Auswertungsergebnis einen GNSS-Satelliten und eine Pseudo-Entfernung (den Beobachtungswert oder den Glättungswert) aus, die vom GNSS-Positionierungsteil (LS-Verfahren) 103 zur Positionierungsberechnung verwendet werden.
• Der Positionierungsverwendungssatellitenauswahl-/Rohfehler-Auswertungsteil 106 bestimmt den unbekannten Fehler in der Pseudo-Entfernung für jeden GNSS-Satelliten, von dem der Multi-GNSS-Empfänger 10 Funkwellen empfangen hat. Wie in 12 dargestellt, wird der unbekannte Fehler in der Pseudo-Entfernung als Residuum bestimmt, das sich aus der Subtraktion eines bekannten Fehlers und eine Zwei-Punkte-Entfernung zwischen der Position des GNSS-Satelliten und der Position des Subjektfahrzeugs (Position des Subjektfahrzeugs (DR-Position) durch die Koppelnavigation bestimmt) aus der Pseudo-Entfernung ergibt. Wie in 13 dargestellt, beinhalten Beispiele für den bekannten Fehler einen Satellitenorbitalfehler, einen Satellitentaktfehler, einen ionosphärischen Ausbreitungsverzögerungsfehler, einen troposphärischen Ausbreitungsverzögerungsfehler und dergleichen, berechnet aus dem Positionierungs-Augmentationssignal des SBAS-Satelliten. Dabei wird davon ausgegangen, dass der von der GNSS-Empfängertaktfehler-Korrekturteil 104 berechnete genaue Taktfehler als Satellitentaktfehler verwendet wird. Es ist zu beachten, dass ein in 13 dargestellter Mehrwegefehler in den unbekannten Fehler einbezogen ist.
• Darüber hinaus berechnet der Positionierungsverwendungssatellitenauswahl-/Rohfehler-Auswertungsteil 106 für den vom Pseudo-Entfernung-Glättungsteil 105 berechneten Pseud-Entfernung-Glättungswert auch einen unbekannten Fehler, der sich aus der Subtraktion des bekannten Fehlers vom Pseudo-Entfernung-Glättungswert ergibt.
• Dann wählt der Positionierungsverwendungssatellitenauswahl-/Rohfehler-Auswertungsteil 106, wie in 14 oder 15 dargestellt, als Positionierungsnutzungssatelliten Satelliten aus, die gleich oder kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert bei unbekanntem Fehler im Beobachtungswert der Pseudo-Entfernung (im Folgenden „Pseudo-Entfernung-Beobachtungswert“ genannt) oder der geglätteten Pseudo-Entfernung sind. In einem in 14 gezeigten Beispiel erhöht eine momentane Mehrwegeverbindung zu einem Satelliten A den unbekannten Fehler im Pseudo-Entfernung-Beobachtungswert, der den Satelliten A von den positionierungsrelevanten Satelliten entfernt.
• Darüber hinaus wählt der Positionierungsverwendungssatellitenauswahl-/Rohfehler-Auswertungsteil 106 einen der Pseudo-Entfernung-Beobachtungswerte und den Pseudo-Entfernung-Glättungswert, der im unbekannten Fehler kleiner ist als die Pseudo-Entfernung des Positionierungsverwendungssatelliten. Normalerweise wird der Pseudo-Entfernung-Glättungswert bei unbekanntem Fehler kleiner als der Pseudo-Entfernung-Beobachtungswert, aber wenn der Fehler unmittelbar nach einer Unterbrechung der Satellitenfunkwelle im Pseudo-Entfernung-Glättungswert bleibt, wie in 16 dargestellt, kann der Pseudo-Entfernung-Glättungswert bei unbekanntem Fehler tatsächlich größer werden als der Pseudo-Entfernung-Beobachtungswert. In einem in 16 gezeigten Beispiel erhöht sich durch den verbleibenden Fehler im Pseudo-Entfernung-Glättungswert eines Satelliten B der unbekannte Fehler im Pseudo-Entfernung-Glättungswert des Satelliten B, wodurch der Satellit B von den Positionierungs- und Nutzungssatelliten entfernt wird.
• Schritt ST113 ist ein Verfahren, um im Voraus zu bestätigen, ob es möglich ist, die hochpräzise Positionierung (PPP) durchzuführen. In Schritt ST113 bestätigt der Positionierungsverwendungssatellitenauswahl-/Rohfehler-Auswertungsteil 106 die Anzahl der Satelliten, bei denen der Pseudo-Entfernung-Glättungswert als Pseudo-Entfernung unter den ausgewählten Positionierungsverwendungssatelliten ausgewählt ist, und bestimmt anhand der Anzahl, ob die hochgenaue Positionierung möglich ist. Wenn die Anzahl der Satelliten, für die der Pseudo-Entfernung-Glättungswert als Pseudo-Entfernung gleich oder größer als ein bestimmter Wert (insbesondere vier oder mehr) gewählt wird, wird bestimmt, dass die hochgenaue Positionierung möglich ist (JA in Schritt ST113), und die Verarbeitung geht zu Schritt ST114 über. Wenn die Anzahl der Satelliten, bei denen der Pseudo-Entfernung-Glättungswert als Pseudo-Entfernung kleiner als der angegebene Wert gewählt wird, bestimmt wird, dass die hochgenaue Positionierung nicht möglich ist (NEIN in Schritt ST113), und die Verarbeitung geht weiter zu Schritt ST118 (wird später beschrieben). Wie in 17 dargestellt, erhöht die Positionierung mit dem Pseudo-Entfernung-Glättungswert die Positionsgenauigkeit.
• In Schritt ST114 führt das GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108 die hochpräzise Positionierung (PPP) der Position des Subjektfahrzeugs durch die GNSS-Positionierung nach dem Kalman-Filterverfahren durch. Im Folgenden wird dieser Prozess im Detail mit Bezug auf 4 beschrieben.
• In Schritt ST115 berechnet das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 einen Fehler im Azimut (DR-Azimut) des Subjektfahrzeugs, der durch die Koppelnavigation unter Verwendung des in Schritt ST109 berechneten GNSS-LS-Lösungsazimuts berechnet wird. Dieser Prozess wird ausgeführt, wenn bestimmt wird, dass der GNSS-Azimut in Schritt ST108 zuverlässig ist und eine Differenz zwischen dem in Schritt ST109 berechneten GNSS-LS-Lösungsazimut und dem vom Multi-GNSS-Empfänger 10 ausgegebenen GNSS-Azimut gleich oder kleiner als der angegebene Wert ist. Da der GNSS-LS-Lösungsazimut aus der Dopplerfrequenz des GNSS-Satelliten berechnet wird und nicht direkt durch den Mehrweg beeinflusst wird, ist es möglich, den Fehler im DR-Azimut stabil zu berechnen.
• In Schritt ST116 berechnet das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 den Fehler in der Position (DR-Position) des Subjektfahrzeugs und den Fehler in der Geschwindigkeit (DR-Geschwindigkeit) des Subjektfahrzeugs nach dem Kalman-Filterverfahren, bei dem der beobachtete Wert als die Position dient, die durch die zu referenzierende GNSS-Positionierung berechnet wird. Im Folgenden wird dieser Prozess im Detail mit Bezug auf 5 beschrieben.
• In Schritt ST117 verwendet der Koppelnavigationsteil 116 den in den Schritten ST115 und ST116 berechneten Fehler in der Koppelnavigation (die jeweiligen Fehler in der DR-Position, der DR-Geschwindigkeit und dem DR-Azimut), um das Positionierungsergebnis (die DR-Position, die DR-Geschwindigkeit und den DR-Azimut) zu korrigieren, das durch die Koppelnavigation in Schritt ST105 erhalten wurde.
• In Schritt ST118 berechnet der Geschwindigkeitssensor-SF-Korrekturteil 112 den SF-Koeffizienten, der die Entfernung pro Impulsausgang vom Geschwindigkeitssensor 110 darstellt, und korrigiert den im Entfernungsmessteil 111 eingestellten SF-Koeffizienten. Eine detaillierte Beschreibung dieses Verfahrens wurde in den japanischen Patenten Nr. 3321096, 3727489 und 5606656 , die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung eingereicht wurden, gegeben.
• Schritt ST119 ist ein Prozess, der während der Fahrt des Fahrzeugs auszuführen ist, bei dem der Winkelgeschwindigkeitssensor-Korrekturteil 115 den Nullpunktausgang des Winkelgeschwindigkeitssensors 113 korrigiert. Das heißt, der Nullpunktausgang des Winkelgeschwindigkeitssensors 113, der aufgrund eines Temperaturdrifts während der Fahrt schwankt, wird in Bezug auf den Azimut (DR-Azimut) des Subjektfahrzeugs gelernt und die Nullpunktausgabe wird basierend auf dem Lernergebnis korrigiert. Die Beschreibung dieses Verfahrens ist im Detail in den japanischen Patenten Nr. 3321096 und 3727489 enthalten, die von den Erfindern des vorliegenden Erfinders eingereicht wurden. Es ist zu beachten, dass eine Bestimmung, ob das Fahrzeug fährt, aus dem Bewegungsabstand des Subjektfahrzeugs erfolgen kann, der durch den Entfernungsmessteil 111 berechnet wird. Wenn Schritt ST119 abgeschlossen ist, endet der in 2 dargestellte Durchfluss.
• Anschließend wird der in 2 dargestellte Schritt ST109 mit Bezug auf 3 ausführlich beschrieben. In Schritt ST109, dargestellt in 2, werden die in 3 dargestellten Verarbeitungen der Schritte ST201 bis ST211 durchgeführt.
• In Schritt ST201 setzt der GNSS-Positionierungsteil (LS-Methode) 103 den Status der im Positionierungsteil 100 eingestellten GNSS-Positionierungslösung auf „keine LS-Lösung vorhanden“.
• In Schritt ST202 verwendet der GNSS-Satellitenverhalten-Schätzteil 102 die Navigationsmeldung und das vom Multi-GNSS-Empfänger 10 ausgegebene Positionierungs-Augmentationssignal (Satellitenorbitalfehler), um ein Verhalten (Position und Geschwindigkeit) des Positionierungssatelliten in GNSS-Zeit zu berechnen. Es ist zu beachten, dass die GNSS-Zeit mit einer Genauigkeit berechnet wird, die während der Konvergenzberechnung allmählich zunimmt.
• In Schritt ST203 korrigiert der GNSS-Positionierungsteil (LS-Methode) 103 die Pseudo-Entfernungsausgabe des Multi-GNSS-Empfängers 10 auf einen Wert, der sich aus der Subtraktion verschiedener Fehler von der Pseudo-Entfernung unter Verwendung von Formel (6) ergibt. Dieser Prozess wird für jeden Satelliten ausgeführt, von dem der Multi-GNSS-Empfänger 10 Funkwellen empfangen hat.
  [Formel 6] $${\rho }^{\text{i}}{}_{\text{c}\tau }\text{'}={\rho }^{\text{i}}{}_{\text{c}\tau }+{\text{dT}}^{\text{i}}{}_{\text{sat}}-{\text{dT}}^{\text{i}}{}_{\text{rcv}-\text{bias}}-{\text{d}}_{\text{iono}}-{\text{d}}_{\text{trop}}$$

  

  
  wobei

ρⁱ _cτ' :

eine Pseudo-Entfernung des Satelliten i, der sich aus der Korrektur eines Satellitentaktfehlers, eines ionosphärischen Ausbreitungsverzögerungsfehlers und eines troposphärischen Ausbreitungsverzögerungsfehlers ergibt [m],

dTⁱ _sat :

ein Satellitentaktfehler im Satelliten i [m],

dT_rcv-bias :

ein Biasfehler in einem Empfangstaktgeber [m],

d_iono :

ein ionosphärischer Funkwellenausbreitungsverzögerungsfehler [m], und

d_trop :

ein troposphärischer Funkwellenausbreitungsverzögerungsfehler [m].

• In Schritt ST204 wählt der Positionierungsverwendungssatellitenauswahl-/Rohfehler-Auswertungsteil 106 den Positionierungs- und Verwendungssatelliten wie in Schritt ST112 in 2 dargestellt.
• In Schritt ST205 berechnet der GNSS-Positionierungsteil (LS-Verfahren) 103 die Position (GNSS-LS-Lösungsposition) des betreffenden Fahrzeugs und den Empfängertaktfehler (Biasfehler) unter Verwendung eines Berechnungsausdrucks des in Formel (7) dargestellten Verfahrens der kleinsten Quadrate.
  [Formel 7] $$\begin{array}{l}{\text{dP}}_0={\left({\text{A}}^{\text{T}}\text{A}\right)}^{-1}\left({\text{A}}^{\text{T}}\right)\times \left|\begin{array}{c}{\rho }^1{}_{\text{c}\tau }\text{'}-{\text{R}}^1\\ {\rho }^2{}_{\text{c}\tau }\text{'}-{\text{R}}^2\\ ⋮\\ {\rho }^{\text{n}}{}_{\text{c}\tau }\text{'}-{\text{R}}^{\text{n}}\end{array}\right|\hfill \\ {\text{P}}_0={\text{P}}_0+{\text{dP}}_{\text{0}}\hfill \\ {\text{R}}^{\text{i}}={\left\{{\left({\text{x}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{x}}_0\right)}^2+{\left({\text{y}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{y}}_0\right)}^2+{\left({\text{z}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{z}}_0\right)}^2\right\}}^{1\text{/}2}\hfill \\ \text{A}=\left|\begin{array}{cccc}{\text{LOS}}^1{}_{\text{x}}& {\text{LOS}}^1{}_{\text{y}}& {\text{LOS}}^1{}_{\text{z}}& 1\\ {\text{LOS}}^2{}_{\text{x}}& {\text{LOS}}^2{}_{\text{y}}& {\text{LOS}}^2{}_{\text{z}}& 1\\ ⋮& ⋮& ⋮& ⋮\\ {\text{LOS}}^{\text{n}}{}_{\text{x}}& {\text{LOS}}^{\text{n}}{}_{\text{y}}& {\text{LOS}}^{\text{n}}{}_{\text{z}}& 1\end{array}\right|\hfill \\ {\text{LOS}}^{\text{i}}{}_{\text{xj}}=\left({\text{x}}_0-{\text{x}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}\right)\text{/}\Vert {\text{P}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{P}}_0\Vert \hfill \\ {\text{LOS}}^{\text{i}}{}_{\text{yj}}=\left({\text{y}}_0-{\text{y}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}\right)\text{/}\Vert {\text{P}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{P}}_0\Vert \hfill \\ {\text{LOS}}^{\text{i}}{}_{\text{zj}}=\left({\text{z}}_0-{\text{z}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}\right)\text{/}\Vert {\text{P}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{P}}_0\Vert \hfill \\ \Vert {\text{P}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{P}}_0\Vert ={\left\{{\left({\text{x}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{x}}_0\right)}^2+{\left({\text{y}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{y}}_0\right)}^2+{\left({\text{z}}^{\text{i}}{}_{\text{s}}-{\text{z}}_0\right)}^2\right\}}^{1\text{/}2}\hfill \end{array}\}$$

  

  
  wobei

Pⁱ _s :

eine Position (xⁱ _s , yⁱ _s , zⁱ _s ) des Satelliten [m] ,

P₀ :

eine Position (x₀ , y₀ , z₀ ) des Subjektfahrzeugs [m],

dP₀ :

ein Änderungswert (d_x0 , d_y0 , d_z0 , T_rcv-drift ) der Position des Subjektfahrzeugs [m],

A :

Koppelnavigation,

n :

die Anzahl der empfangenen Satelliten,

||Pⁱ _s - P₀|| :

eine Entfernung zwischen dem Satelliten i und der Position des Subjektfahrzeugs [m], and

LOSⁱ :

ein Blickrichtungsvektor (LOSⁱ _x, LOSⁱ _y, LOSⁱ _z) wenn der Satellit i vom Subjektfahrzeug aus betrachtet wird.

• Im Schritt ST206 bestätigt der GNSS-Positionierungsteil (LS-Methode) 103 die Anzahl der Konvergenzberechnungen in der aktuellen Epoche. Wenn die Anzahl der Konvergenzberechnungen gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert ist (JA in Schritt ST206), fährt die Verarbeitung mit Schritt ST207 fort. Wenn die Anzahl der Konvergenzberechnungen größer als der angegebene Wert ist (NO in Schritt ST206), wird festgestellt, dass die Konvergenz fehlgeschlagen ist, und die in 3 dargestellte Verarbeitung wird abgebrochen.
• Im Schritt ST207 bestätigt der GNSS-Positionierungsteil (LS-Methode) 103 den Änderungsbetrag der GNSS-LS-Lösungsposition in der aktuellen Epoche. Wenn der Änderungsbetrag der GNSS-LS-Lösungsposition gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert (JA in Schritt ST207) ist, wird bestimmt, dass die Konvergenz erreicht ist, und die Verarbeitung geht zu Schritt ST208 über. Wenn der Änderungsbetrag der GNSS-LS-Lösungsposition größer als der angegebene Wert ist (NO in Schritt ST207), wird festgestellt, dass die Konvergenz fehlgeschlagen ist, die Zeit aktualisiert wird und die Verarbeitung zu Schritt ST202 zurückkehrt.
• In Schritt ST208 setzt der GNSS-Positionierungsteil (LS-Methode) 103 den Status der GNSS-Positionierungslösung auf „LS-Lösung ist vorhanden“.
  In Schritt ST209 berechnet der GNSS-Positionierungsteil (LS-Methode) 103 die Geschwindigkeit (GNSS-LS Lösungsgeschwindigkeit) des betreffenden Fahrzeugs unter Verwendung von Formel (8).
  [Formel 8] $$\begin{array}{l}\mathrm{\Delta }{\rho }^{\text{i}}{}_{\text{rate}}\text{'}=\mathrm{\Delta }{\rho }^{\text{i}}{}_{\text{rate}}-\text{C}\cdot {\text{dT}}_{\text{rcv}-\text{drift}}\hfill \\ {\text{V}}_0={\left({\text{A}}^{\text{T}}\text{A}\right)}^{-1}\left({\text{A}}^{\text{T}}\right)\times \left|\begin{array}{c}\mathrm{\Delta }{\rho }^{\text{1}}{}_{\text{rate}-\text{s}}-\mathrm{\Delta }{\rho }^1{}_{\text{rate}}\text{'}\\ \mathrm{\Delta }{\rho }^{\text{2}}{}_{\text{rate}-\text{s}}-\mathrm{\Delta }{\rho }^2{}_{\text{rate}}\text{'}\\ ⋮\\ \mathrm{\Delta }{\rho }^{\text{n}}{}_{\text{rate}-\text{s}}-\mathrm{\Delta }{\rho }^{\text{n}}{}_{\text{rate}}\text{'}\end{array}\right|\hfill \end{array}\}$$

  

  wobei
• Δρⁱ _rate-s : ein vorhergesagter Wert einer Reichweitenrate des Satelliten i (vorausgesetzt, das Subjektfahrzeug hält) [m/s],
• Δρⁱ _rate : eine Entfernungsrate, die aus der Dopplerfrequenz des Satelliten i berechnet wird [m/s], und
• dT_rcv-drift : ein Driftfehler im Empfangstaktgeber [m/s].
• In Schritt ST210 berechnet der GNSS-Positionierungsteil (LS-Methode) 103 den Azimut (GNSS-LS-Lösungsazimut) des Subjektfahrzeugs aus dem Vektor der in Schritt ST209 berechneten Geschwindigkeit der GNSS-LS-Lösung.
• In Schritt ST211 bewertet der GNSS-Positionierungsteil (LS-Methode) 103 den Fehler und die Zuverlässigkeit der GNSS-LS-Lösungsposition nach dem gleichen Verfahren wie das Bewertungsverfahren für den Fehler und die Zuverlässigkeit der GNSS-Position, das in Bezug auf die 9 bis 11 beschrieben ist.
• Als nächstes wird der in 2 dargestellte Schritt ST114 mit Bezug auf 4 ausführlich beschrieben. In Schritt ST114, dargestellt in 2, werden die in 4 dargestellten Verarbeitungen der Schritte ST301 bis ST309 durchgeführt.
• In Schritt ST301 setzt der GNSS-Positionierungsteil (KF-Methode) 108 den Status der im Positionierungsteil 100 eingestellten GNSS-Positionierungslösung auf „keine KF-Lösung ist vorhanden“.
• In Schritt ST302 berechnet der GNSS-Satelliten-Verhaltensschätzteil 102 das Verhalten (Position und Geschwindigkeit) des Positionierungssatelliten in GNSS-Zeit auf die gleiche Weise wie in Schritt ST202 in 3. Es ist zu beachten, dass die GNSS-Zeit mit einer Genauigkeit berechnet wird, die während der Konvergenzberechnung allmählich zunimmt.
• In den Schritten ST303 und ST304 korrigiert der GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108 den Pseudoreich jedes Satellitenausgangs vom Multi-GNSS-Empfänger 10, und der Positionierungsverwendungssatellitenauswahl-/Rohfehler-Auswertungsteil 106 wählt den Positionierungs- und Verwendungssatelliten mit den gleichen Verfahren wie in den Schritten ST203 und ST204, die in dargestellt sind.
• In Schritt ST305 berechnet das GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108 die Position des Subjektfahrzeugs unter Verwendung eines Berechnungsausdrucks des in Formen (9) dargestellten Kalman-Filters. Im Folgenden wird die mit dem GNSS-Positionsteil (KF-Verfahren) 108 berechnete Position des Subjektfahrzeugs als „GNSS-KF-Lösungsposition“ bezeichnet.
  [Formel 9] $$\begin{array}{l}{\text{x}}_{\text{j}+1|\text{j}}={\text{F}}_{\text{xj}|\text{j}}\hfill \\ {\text{P}}_{\text{j}+1|\text{j}}={\text{FP}}_{\text{j}|\text{j}}\text{FT}+{\text{Q}}_{\text{wj}}\hfill \\ \hfill \\ {\text{x}}_{\text{j}|\text{j}}={\text{x}}_{\text{j}|\text{j}-1}+{\text{K}}_{\text{j}}\left({\text{y}}_{\text{j}}-{\text{H}}_{\text{j}}{\text{x}}_{\text{j}|\text{j}-1}\right)\hfill \\ \text{Kj}={\text{P}}_{\text{j}|\text{j}-1}{\text{H}}_{\text{j}}\text{T}{\left({\text{H}}_{\text{j}}{\text{P}}_{\text{j}|\text{j}-1}{\text{H}}_{\text{j}}{}^{\text{T}}+{\text{Q}}_{\text{vj}}\right)}^{-1}\hfill \\ {\text{P}}_{\text{j}|\text{j}}={\text{P}}_{\text{j}|\text{j}-1}-{\text{K}}_{\text{j}}{\text{H}}_{\text{j}}{\text{P}}_{\text{j}|\text{j}-1}\hfill \end{array}\}$$

  

  
  wobei $${\text{x}}_{\text{j}}={\left[{\text{p}}_{\text{G}}{\text{x}}_{\text{j}},{\text{ p}}_{\text{G}}{\text{y}}_{\text{j}},{\text{ p}}_{\text{G}}{\text{z}}_{\text{j}},{\text{ p}}_{\text{G}}{\text{t}}_{\text{j}}\right]}^{\text{T}}$$

  

  $${\text{y}}_{\text{j}}=\left(\begin{array}{c}{\rho }^1{}_{\text{c}\tau }\text{'}-{\text{R}}^1\\ {\rho }^2{}_{\text{c}\tau }\text{'}-{\text{R}}^2\\ ⋮\\ {\rho }^{\text{n}}{}_{\text{c}\tau }\text{'}-{\text{R}}^{\text{n}}\end{array}\right)$$

  

  $$\text{F}=\left(\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right)$$

  

  $${\text{H}}_{\text{j}}=\left(\begin{array}{cccc}{\text{LOS}}^1{}_{\text{x\_j}}& {\text{LOS}}^1{}_{\text{y\_j}}& {\text{LOS}}^1{}_{\text{z\_j}}& 1\\ {\text{LOS}}^2{}_{\text{x\_j}}& {\text{LOS}}^2{}_{\text{y\_j}}& {\text{LOS}}^2{}_{\text{z\_j}}& 1\\ ⋮& ⋮& ⋮& ⋮\\ {\text{LOS}}^{\text{n}}{}_{\text{x\_j}}& {\text{LOS}}^{\text{n}}{}_{\text{y\_j}}& {\text{LOS}}^{\text{n}}{}_{\text{z\_j}}& 1\end{array}\right)$$

  

  $${\text{Q}}_{\text{wj}}=\left(\begin{array}{cccc}{\sigma }_{\text{pGx}}{}^2& 0& 0& 0\\ 0& {\sigma }_{\text{pGy}}{}^2& 0& 0\\ 0& 0& {\sigma }_{\text{pGz}}{}^2& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right)$$

  

  $${\text{Q}}_{\text{vj}}=\left(\begin{array}{cccccc}{\sigma }_{1\rho \text{j}}{}^2& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& {\sigma }_{2\rho \text{j}}{}^2& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& {\sigma }_{3\rho \text{j}}{}^2& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& {\sigma }_{4\rho \text{j}}{}^2& 0& 0\\ ⋮& ⋮& ⋮& ⋮& ⋮& ⋮\\ 0& 0& 0& 0& 0& {\sigma }_{\text{n}\rho \text{j}}{}^2\end{array}\right)$$

  

  
  [Formel 10]

x :

eine Zustandsvariable, die die Position des Subjektfahrzeugs einnimmt, die unter Verwendung des Kalman-Filters und des Empfängertaktfehlers (bias error) als Parameter berechnet ist,

y :

ein Beobachtungswert des Kalman-Filters (bei einem positionierungsrelevanten Satelliten wird eine Differenz zwischen der Pseudo-Entfernung und der Zwei-Punkt-Entfernung eingestellt),

F :

eine Antriebsmatrix des Kalman-Filters,

H :

eine Beobachtungsmatrix des Kalman-Filters (für einen positionierungsrelevanten Satelliten ist der Ortslinienvektor beim Betrachten des Satelliten vom Subjektfahrzeug) eingestellt,

K :

eine Verstärkung des Kalman-Filters,

P :

eine Fehlerkovarianzmatrix des Kalman-Filters,

Q_W :

eine Prozessfehler-Kovarianzmatrix des Kalman-Filters (wie in den 9 bis 11 dargestellt, wird ein Fehler in der KF-Lösung bestimmt und eine Varianz des Fehlers eingestellt),

Q_v :

eine Beobachtungsfehler-Kovarianzmatrix des Kalman-Filters (für einen positionierungsrelevanten Satelliten wird eine Varianz des Fehlers bei einem Fehler in der Pseudo-Entfernung eingestellt),

σ_pGX :

eine Standardabweichung der x-Koordinate eines Positionsfehlers bei der GNSS-Positionierung (GNSS-Positionsfehler),

σ_pGy :

eine Standardabweichung der y-Koordinate eines Positionsfehlers bei der GNSS-Positionierung (GNSS-Positionsfehler),

σ_pGz :

eine Standardabweichung der z-Koordinate eines Positionsfehlers bei der GNSS-Positionierung (GNSS-Positionsfehler),

index j|j :

einen Schätzwert in der aktuellen Epoche (j), und

index j|j-1:

einen vorhergesagten Wert in der aktuellen Epoche (j) basierend auf einer vorherigen Epoche (j-1).

• Im Schritt ST306 bestätigt der GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108 die Anzahl der Konvergenzberechnungen in der aktuellen Epoche. Wenn die Anzahl der Konvergenzberechnungen gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert ist (JA in Schritt ST306), fährt die Verarbeitung mit Schritt ST307 fort. Wenn die Anzahl der Konvergenzberechnungen größer als der angegebene Wert ist (NO in Schritt ST306), wird festgestellt, dass die Konvergenz fehlgeschlagen ist, und die in 4 dargestellte Verarbeitung wird abgebrochen.
• Im Schritt ST307 bestätigt der GNSS-Positionierungsteil (KF-Methode) 108 den Änderungsbetrag der GNSS-KF-Lösungsposition in der aktuellen Epoche. Wenn der Änderungsbetrag der GNSS-KF-Lösungsposition gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert (JA in Schritt ST307) ist, wird bestimmt, dass die Konvergenz erreicht ist, und die Verarbeitung geht zu Schritt ST308 über. Wenn der Änderungsbetrag der GNSS-KF-Lösungsposition größer als der angegebene Wert ist (NO in Schritt ST306), wird festgestellt, dass die Konvergenz fehlgeschlagen ist, die Zeit aktualisiert wird und die Verarbeitung zu Schritt ST302 zurückkehrt.
• In Schritt ST308 setzt der GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108 den Status der GNSS-Positionierungslösung auf „KF-Lösung ist vorhanden“.
• In Schritt ST309 wertet der GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108 den Fehler und die Zuverlässigkeit der GNSS-KF-Lösungsposition nach dem gleichen Verfahren aus wie das Bewertungsverfahren für den Fehler und die Zuverlässigkeit der GNSS-Position, das mit Bezug auf die 9 bis 11 beschrieben wurde. Es ist zu beachten, dass in Schritt ST309 in einem Fall, in dem das Positionierungsergebnis des Multi-GNSS-Empfängers 10 zuverlässig ist, wenn die GNSS-KF-Lösungsposition in einen Bereich eines Positionierungsfehlers der GNSS-Position fällt, wie in 18 dargestellt, die GNSS-KF-Lösungsposition als gültig bestimmt wird und wenn die GNSS-KF-Lösungsposition in den Bereich des Positionierungsfehlers der GNSS-Position fällt, wie in 19 dargestellt, die GNSS-KF-Lösungsposition als ungültig bestimmt wird. In einem Fall, in dem das Positionierungsergebnis des Multi-GNSS-Empfängers 10 unzuverlässig ist, wird die GNSS-KF-Lösungsposition als gültig bestimmt, wenn die Positionierungsnutzungssatelliten eine vorbestimmte Anzahl oder mehr PPP-Satelliten (Satelliten, bei denen der pseudorange geglättete Wert als Pseudorange ausgewählt ist) beinhalten.
• Als nächstes wird der in 2 dargestellte Schritt ST116 mit Bezug auf 5 ausführlich beschrieben. In Schritt ST116, dargestellt in 5, werden die Verarbeitungen der Schritte ST401 bis ST406, dargestellt in 5, durchgeführt.
• In Schritt ST401 setzt das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 den Status der im Positionierungsteil 100 eingestellten komplexen Positionierungslösung auf „keine KF-Lösung vorhanden“.
• In Schritt ST402 berechnet der komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 jeden Korrekturbetrag der Position (DR-Position) und der Geschwindigkeit (DR-Geschwindigkeit) des in Schritt ST105 aktualisierten Subjektfahrzeugs nach dem Kalman-Filterverfahren (die DR-Position und die DR-Geschwindigkeit werden aktualisiert, indem der aus den Ausgangssignalen des Geschwindigkeitssensors 110 und des Winkelgeschwindigkeitssensors 113 berechnete Bewegungsvektor (Geschwindigkeitsvektor) des Subjektfahrzeugs in der aktuellen Epoche hinzugefügt wird). Insbesondere führt das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 die Berechnung mit Bezug auf die vom GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108 berechnete GNSS-KF-Lösungsposition unter Verwendung eines Berechnungsausdrucks des Kalman-Filters in Formel (10) durch.
  [Formel 11] $$\begin{array}{l}{\text{x}}_{\text{j}+1|\text{j}}={\text{F}}_{\text{xj}|\text{j}}+{\text{De}}_{\text{j}}\hfill \\ {\text{P}}_{\text{j}+1|\text{j}}={\text{FP}}_{\text{j}|\text{j}}\text{FT}+{\text{Q}}_{\text{wj}}\hfill \\ \hfill \\ {\text{x}}_{\text{j}|\text{j}}={\text{x}}_{\text{j}|\text{j}-1}+{\text{K}}_{\text{j}}\left({\text{y}}_{\text{j}}-{\text{Hx}}_{\text{j}|\text{j}-1}\right)\hfill \\ {\text{K}}_{\text{j}}={\text{P}}_{\text{j}|\text{j}-1}\text{HT}{\left({\text{HP}}_{\text{j}|\text{j}-1}\text{HT}+{\text{Q}}_{\text{vj}}\right)}^{-1}\hfill \\ {\text{P}}_{\text{j}|\text{j}}={\text{P}}_{\text{j}|\text{j}-1}-{\text{Kj HP}}_{\text{j}|\text{j}-1}\hfill \end{array}\}$$

  

  
  wobei $${\text{x}}_{\text{j}}={\left[{\text{p}}_{\text{D}}{\text{x}}_{\text{j}},{\text{ p}}_{\text{D}}{\text{y}}_{\text{j}},{\text{ p}}_{\text{D}}{\text{z}}_{\text{j}},{\text{ vDx}}_{\text{j}},{\text{ vDy}}_{\text{j}},{\text{ vDz}}_{\text{j}}\right]}^{\text{T}}$$

  

  $${\text{y}}_{\text{j}}={\left[{\text{p}}_{\text{G}}{\text{x}}_{\text{j}},{\text{ p}}_{\text{G}}{\text{y}}_{\text{j}},{\text{ p}}_{\text{G}}{\text{z}}_{\text{j}},{\text{ vGx}}_{\text{j}},{\text{ vGy}}_{\text{j}},{\text{ vGz}}_{\text{j}}\right]}^{\text{T}}$$

  

  $${\text{e}}_{\text{j}}={\left[\epsilon {\text{p}}_{\text{D}}{\text{x}}_{\text{j}},\epsilon {\text{p}}_{\text{D}}{\text{y}}_{\text{j}},\epsilon {\text{p}}_{\text{D}}{\text{z}}_{\text{j}},\epsilon {\text{vDx}}_{\text{j}},\epsilon {\text{vDy}}_{\text{j}},\epsilon {\text{vDz}}_{\text{j}}\right]}^{\text{T}}$$

  

  $$\text{F}=\left(\begin{array}{cccccc}1& 0& 0& \mathrm{\Delta }\text{t}& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& \mathrm{\Delta }\text{t}& 0\\ 0& 0& 1& 0& 0& \mathrm{\Delta }\text{t}\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right)$$

  

  $$\text{D}=\left(\begin{array}{cccccc}1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right)$$

  

  $$\text{H}=\left(\begin{array}{cccccc}1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1\end{array}\right)$$

  

  $${\text{Q}}_{\text{wj}}=\left(\begin{array}{cccccc}{\sigma }_{\text{pDx}}{}^2& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& {\sigma }_{\text{pDy}}{}^2& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& {\sigma }_{\text{pDz}}{}^2& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& {\sigma }_{\text{vDx}}{}^2& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& {\sigma }_{\text{vDy}}{}^2& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& {\sigma }_{\text{vDz}}{}^2\end{array}\right)$$

  

  $${\text{Q}}_{\text{vj}}=\left(\begin{array}{cccccc}{\sigma }_{\text{pGx}}{}^2& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& {\sigma }_{\text{pGy}}{}^2& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& {\sigma }_{\text{pGz}}{}^2& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& {\sigma }_{\text{vGx}}{}^2& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& {\sigma }_{\text{vGy}}{}^2& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& {\sigma }_{\text{vGz}}{}^2\end{array}\right)$$

  

  
  [Formel 12]
• x : eine Zustandsvariable, die den Fehler in der Position des Subjektfahrzeugs und den Fehler in der Geschwindigkeit des Subjektfahrzeugs, berechnet unter Verwendung des Kalman-Filters als Parameter, annimmt,
• y : einen beobachteten Wert des Kalman-Filters (eine Variable, die einen Positionsfehler und einen Geschwindigkeitsfehler der KF-Lösung für komplexe Positionierung als Parameter annimmt), (der Positionsfehler entspricht einer Differenz zwischen der KF-Lösung für GNSS-Positionierung und der KF-Lösung für die komplexe Positionierung, und der Geschwindigkeitsfehler entspricht einer Differenz zwischen der LS-Lösung und der durch Koppelnavigation bestimmten Geschwindigkeit),
• F : eine Antriebsmatrix des Kalman-Filters,
• H : eine Beobachtungsmatrix des Kalman-Filters,
• K : eine Verstärkung des Kalman-Filters,
• P : eine Fehlerkovarianzmatrix des Kalman-Filters,
• Q_W : eine Prozessfehler-Kovarianzmatrix des Kalman-Filters (der Positionsfehler wird wie in den 9 bis 11 dargestellt bestimmt und eine Varianz des Positionsfehlers eingestellt; für den Geschwindigkeitsfehler eine Varianz einer Differenz zwischen Geschwindigkeitsvektoren eines autonomen Sensors und Doppler),
• Q_v : eine Beobachtungsfehler-Kovarianzmatrix des Kalman-Filters (für einen positionierungsrelevanten Satelliten wird eine Varianz des Fehlers in der Pseudo-Entfernung eingestellt),
• e : einen Steuereingang des Kalman-Filters,
• σ_pDx : eine Standardabweichung der x-Koordinate des Positionsfehlers in der Koppelnavigation (DR-Positionsfehler),
• σ_pDy : eine Standardabweichung der y-Koordinate des Positionsfehlers in der Koppelnavigation (DR-Positionsfehler),
• σ_pDz spiegelt eine Standardabweichung der z-Koordinate des Positionsfehlers in der Koppelnavigation (DR-Positionsfehler) wieder,
• σ_vDx : eine Standardabweichung der x-Koordinate des Geschwindigkeitsfehlers in der Koppelnavigation,
• σ_vDy : eine Standardabweichung der y-Koordinate des Geschwindigkeitsfehlers in der Koppelnavigation,
• σ_vDz : eine Standardabweichung der z-Koordinate des Geschwindigkeitsfehlers in der Koppelnavigation,
• σ_pGx : eine Standardabweichung der x-Koordinate des Positionsfehlers bei der GNSS-Positionierung (GNSS-Positionsfehler),
• σ_pGy : eine Standardabweichung der y-Koordinate des Positionsfehlers bei der GNSS-Positionierung (GNSS-Positionsfehler),
• σ_pGz : eine Standardabweichung der z-Koordinate des Positionsfehlers bei der GNSS-Positionierung (GNSS-Positionsfehler),
• σ_vGx : eine Standardabweichung der x-Koordinate des Geschwindigkeitsfehlers bei der GNSS-Positionierung,
• σ_vGy : eine Standardabweichung der y-Koordinate des Geschwindigkeitsfehlers bei der GNSS-Positionierung, und
• σ_vGz : eine Standardabweichung der z-Koordinate des Geschwindigkeitsfehlers bei der GNSS-Positionierung.
• Wie in 20 gezeigt, wird der Korrekturbetrag der DR-Position, die eine KF-Lösung ist, basierend auf einer Kalman-Filterverstärkung gemäß einer Differenz zwischen dem Fehler in der Bewegungsgröße der Position des Subjektfahrzeugs (dem Fehler im Geschwindigkeitsvektor) durch Fehler im Geschwindigkeitssensor 110 und dem Winkelgeschwindigkeitssensor 113, jeweiligen Prozessfehlern in der DR-Position und der DR-Geschwindigkeit und einem Beobachtungsfehler in der GNSS-KF-Lösungsposition bestimmt. Wenn jedoch die zu referenzierende GNSS-Position zuverlässig ist und zwischen der GNSS-KF-Lösungsposition und der DR-Position, wie in 21 gezeigt, eine feste Differenz (Abweichung) vorhanden ist, die gleich oder größer als der angegebene Wert ist, bestimmt das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109, dass die Differenz ein Restfehler in der Position des Subjektfahrzeugs ist, der durch die Koppelnavigation berechnet wird, und berechnet den Korrekturbetrag der DR-Position durch Anlegen eines Mittelwertes der Differenz als Steuereingang an eine Zustandsgröße des Kalman-Filters zur Korrektur der DR-Position.
• Im Schritt ST403 bestätigt das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 die Anzahl der Konvergenzberechnungen in der aktuellen Epoche. Wenn die Anzahl der Konvergenzberechnungen gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert ist (JA in Schritt ST403), fährt die Verarbeitung mit Schritt ST404 fort. Wenn die Anzahl der Konvergenzberechnungen größer als der angegebene Wert ist (NO in Schritt ST403), wird festgestellt, dass die Konvergenz fehlgeschlagen ist, und die in 3 gezeigte Verarbeitung wird beendet.
• Im Schritt ST404 bestätigt das komplexe Positionierungsteil (KF-Methode) 109 den Änderungsbetrag der KF-Lösung in der aktuellen Epoche. Wenn der Änderungsbetrag der KF-Lösung gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert (JA in Schritt ST404) ist, wird bestimmt, dass die Konvergenz erreicht wurde, und die Verarbeitung geht zu Schritt ST405 über. Wenn der Änderungsbetrag der KF-Lösung größer als der angegebene Wert ist (NO in Schritt ST404), wird festgestellt, dass die Konvergenz fehlgeschlagen ist, die Zeit aktualisiert wird und die Verarbeitung kehrt zu Schritt ST402 zurück.
• Im Schritt ST405 setzt das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 den Status der komplexen Positionierungslösung auf „KF-Lösung ist vorhanden“.
• In Schritt ST406 wertet das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 den Fehler in und die Zuverlässigkeit der KF-Lösung nach dem gleichen Verfahren aus wie das Bewertungsverfahren für den Fehler in und die Zuverlässigkeit der GNSS-Position, das mit Bezug auf die 9 bis 11 beschrieben wird. Wenn jedoch der Bewegungsbetrag und die Bewegungsrichtung der DR-Position gleich oder größer als ein bestimmter Wert sind, wird die KF-Lösung als ungültig bestimmt.
• Wenn ferner die vom GNSS-Positionierungsteil (KF-Methode) 108 berechnete GNSS-KF-Lösungsposition in Schritt ST309, dargestellt in 4, als ungültig bestimmt wird, vergleicht der komplexe Positionierungsteil (KF-Methode) 109 die vom Multi-GNSS-Empfänger 10 berechnete GNSS-Position (zuverlässige) mit der DR-Position, und wenn eine Entfernung dazwischen gleich oder größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, initialisiert der komplexe Positionierungsteil (KF-Methode) 109 den Kalman-Filter unter Verwendung des Positionierungsergebnisses des Multi-GNSS-Empfängers 10.
• In der Positionierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, da die Positionierungsverarbeitung verteilt ausgeführt wird, ist es möglich, auch wenn nicht alle Positionierungsergebnisse (Position und Azimut) erhalten werden, ein teilweises Positionierungsergebnis (Position oder Azimut) zu erhalten oder jeden Fehler in der Mitte der Positionierungsverarbeitung zu bestätigen. Es ist möglich, die gleichen Informationen mit einer Vielzahl von Mitteln zu berechnen, die für die Erhöhung der Robustheit bei der Positionierung und die weitere Reduzierung der Kosten mit einem kostengünstigen SoC unerlässlich sind.
• Auch wenn der Multi-GNSS-Empfänger 10 auch unter freiem Himmel keine präzise Punktpositionierung (PPP) unterstützt, ist es möglich, die PPP durchzuführen. Da die Pseudo-Entfernung, der offensichtlich den Mehrwegefehler enthält, von den Ortungssatelliten entfernt wird, ist es möglich, das PPP auch in der Mehrwegeumgebung oder in einer Umgebung durchzuführen, in der die Sicht auf das Subjektfahrzeug eingeschränkt ist.
• Im Allgemeinen nimmt bei PPP, die nur Rohdaten eines GPS-Satelliten verwendet, wenn die Sicht über dam Subjektfahrzeug eingeschränkt ist oder unter dem Einfluss der Mehrwege, die Anzahl der für das PPP verfügbaren Satelliten ab, und das Risiko einer Verringerung der Positionierungsgenauigkeit steigt. Die Positionierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in der Lage, die Genauigkeit der PPP in Bezug auf das Positionierungsergebnis des Multi-GNSS-Empfängers 10 zu bestätigen, der die Positionsbestimmung mit einem anderen Satelliten als einem GPS-Satelliten mit einem hohen Elevationswinkel durchgeführt hat, der nicht durch den Mehrweg beeinflusst wird. Dadurch ist es möglich, zu verhindern, dass das Positionierungsergebnis der PPP mit geringerer Präzision für eine komplexe Positionierung genutzt wird, und die Positionierungsgenauigkeit auch in Stadtgebieten, in denen sich viele Hochhäuser befinden, zu stabilisieren.
• Selbst wenn beispielsweise im Positionierungsergebnis des PPP mit nur einem GPS-Satelliten aufgrund einer Abnahme der Anzahl der positionierungsrelevanten Satelliten eine Positionsabweichung auftritt, ermöglicht die Verwendung des Positionierungsergebnisses des zuverlässigen Multi-GNSS-Empfängers 10 zu verhindern, dass die Positionsabweichung größer als ein bestimmter Pegel wird, was die Positionierungsgenauigkeit auch im Stadtgebiet stabilisiert.
• Da der Azimut-Fehler in der Koppelnavigation getrennt vom Positionsfehler korrigiert werden kann, auch wenn der Positionsfehler durch den Einfluss der Mehrwege nicht stabil berechnet werden kann, kann der Azimut-Fehler kontinuierlich und stabil korrigiert werden. Die Korrektur des durch die Koppelnavigation bestimmten Azimuts ermöglicht die Korrektur der Nullpunktausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors während der Fahrt des Subjektfahrzeugs und ermöglicht es, einen Integrationsfehler in der Koppelnavigationsberechnung zu unterdrücken. Darüber hinaus gibt es einen Vorteil, der eine Verringerung der Positionsgenauigkeit der Koppelnavigationsberechnung aufgrund einer zwangsweisen Verwendung des von der Mehrwegeinstellung betroffenen GNSS-Positionierungsergebnisses ausschließt.
• Da die Korrektur der Koppelnavigation nach Bestätigung durchgeführt wird, ob das Positionierungsergebnis des GNSS-Empfängers einem Positionierungsergebnis entspricht, das so genau ist, dass es mit dem Positionierungsergebnis der Koppelnavigation übereinstimmt, ist es möglich, eine reibungslose Aktualisierung (Korrektur) der Position des Subjektfahrzeugs durchzuführen, die für die Erreichung der Spurgenauigkeit erforderlich ist. Wenn es aufgrund einer Abnahme der Korrekturfrequenz des Positionsfehlers in der Koppelnavigation schwierig ist, die Spurgenauigkeit zu erreichen, ermöglicht die Verwendung eines zuverlässigen Multi-GNSS-Positionierungsergebnisses eine schnelle Initialisierung der Koppelnavigation.
• Obwohl die Genauigkeit der GNSS-Position in der Mehrwegeumgebung oder dergleichen tendenziell abnimmt, wird in der vorliegenden Ausführungsform der Fehler in der GNSS-Position separat ausgewertet, und wenn der Fehler klein ist und die Zuverlässigkeit der GNSS-Position hoch ist, wird die GNSS-Position für die Positionskorrektur für die Koppelnavigationsberechnung verwendet. Daher wird das Risiko einer fehlerhaften Korrektur des Azimut-Fehlers in der Koppelnavigation, des Empfängertaktfehlers und des Fehlers im autonomen Sensor stark reduziert.
• [Modifikation]
• In der ersten Ausführungsform wurde das Beispiel gegeben, in dem der Multi-GNSS-Empfänger 10, der die Vielzahl von Positionierungssatellitensystemen unterstützt, als GSSS-Empfänger verwendet wird, aber anstelle dieses Beispiels kann ein GPS-Empfänger verwendet werden, der in der Lage ist, das Positionierungserweiterungssignal zu erhalten. Wenn die GNSS-Position, die das Positionierungsergebnis des Multi-GNSS-Empfängers 10 ist, zuverlässig ist, wird die GNSS-Position für verschiedene Berechnungen verwendet, aber nur das Positionierungsergebnis des GNSS-Positionierungsteils (KF-Methode) 108 kann ohne Verwendung des Positionierungsergebnisses des Multi-GNSS-Empfängers 10 verwendet werden. Auch mit einer solchen Konfiguration kann eine Abnahme der Positioniergenauigkeit in der Mehrwegeumgebung unterdrückt werden.
• In der ersten Ausführungsform, in der GNSS-Positionierungsberechnung mit dem Kalman-Filter, ist das Beispiel angegeben, in dem der Pseudo-Entfernung-Beobachtungswert und der Pseudo-Entfernung-Glättungswert als Pseudo-Entfernung des Positionierungs-Einsatzsatelliten nebeneinander existieren, aber auch mit der Verwendung des Pseudo-Entfernung-Glättungswertes allein ist es möglich, eine hochpräzise Positionierung mit Spurgenauigkeit zu erreichen.
• Weiterhin wird in der ersten Ausführungsform der GNSS-Azimut aus der Dopplerfrequenz berechnet, aber die Zuverlässigkeit der Dopplerfrequenz kann anhand der Trägerwellenphase weiter bewertet werden. Dies ermöglicht es, die Genauigkeit des durch die Koppelnavigation bestimmten Azimuts zu erhöhen und das Risiko einer Verringerung der Genauigkeit in der Position des Subjektfahrzeugs durch eine zwangsweise Verwendung des GNSS-Positionierungsergebnisses bei geringerer Zuverlässigkeit zu verringern.
• Die Anzahl der Parameter für die Zustandsgröße in der Berechnung mit dem Kalman-Filter, die vom GNSS-Positionierungsteil (KF-Methode) 108 und dem komplexen Positionierungsteil (KF-Methode) 109 durchgeführt wird, kann innerhalb einer Entfernung der Verarbeitungslast des SoC, der das Positionierungsteil 100 bildet, erhöht werden. Dadurch ist es möglich, eine Abnahme der Genauigkeit in der Mehrwegeumgebung o.ä. weiter zu unterdrücken.
• Weiterhin werden in der ersten Ausführungsform einachsige Winkelgeschwindigkeitssensoren als Geschwindigkeitssensor 110 und Winkelgeschwindigkeitssensor 113 verwendet, die autonome Sensoren sind, aber anstelle solcher Sensoren können ein dreiachsiger Gyroskop und ein dreiachsiger Beschleunigungssensor verwendet werden, um eine dreidimensionale Koppelnavigation zu ermöglichen. In diesem Fall wird selbst dann, wenn das Subjektfahrzeug auf einer Straße mit Unebenheiten, einem Höhenunterschied oder einer Fahrbahnneigung fährt, eine hochpräzise Positionierung möglich.
• Das Positionierungsverstärkungssignal wird nicht nur vom SBAS-Satelliten, sondern auch durch Kommunikation oder von einem anderen Satelliten erhalten, solange eine Genauigkeit erreicht wird, die gleich oder höher ist als die vom SBAS-Satelliten erreichte Genauigkeit.
• In einer Konfiguration, die es der Ortungsvorrichtung ermöglicht, unter Verwendung einer hochpräzisen Karte, die Fahrspurinformationen enthält, einen Fahrspurabgleich (Lane Matching) durchzuführen und eine Fahrspur zuverlässig zu identifizieren, kann ein Fehler in der KF-Lösung für komplexe Ortungen, der in Bezug auf Koordinaten der Position des Subjektfahrzeugs auf der Fahrspur nach dem Kartenabgleich bestimmt wurde, als Steuereingang für die KF-Lösung verwendet werden. Dadurch ist es möglich, eine Abnahme der Positioniergenauigkeit in der Mehrwegeumgebung weiter zu unterdrücken. Der Fahrspurabgleich wurde in dem von den Erfindern der vorliegenden Erfindung eingereichten japanischen Patent Nr. 3559142 und japanischen Patent Nr. 3568768 beschrieben.
• <Zweite Ausführungsform>
• Die zweite Ausführungsform beinhaltet eine Erweiterung der Funktion der komplexen Positionierung in der ersten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform ist die gleiche wie die erste Ausführungsform in der Grundkonfiguration und im Betrieb der Positionierungsvorrichtung, und daher wird hierin nur die Beschreibung der Unterschiede zur ersten Ausführungsform gegeben.
• In der zweiten Ausführungsform, wie in 22 dargestellt, erzeugt der komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 Verlaufsinformation (einschließlich der durch die Koppelnavigation bestimmten Position (DR-Position) des Subjektfahrzeugs, des zu referenzierenden GNSS-Positionierungsergebnisses und der Rohdaten) in vorbestimmten Epochen und führt eine komplexe Positionierung auf der Verlaufsinformation durch. Das heißt, der komplexe Positionierungsteil (KF-Methode) 109 berechnet den Fehler in der Koppelnavigation in der vergangenen Epoche durch die komplexe Positionierung und korrigiert, basierend auf dem Fehler, die Historieninformationen in der vergangenen Epoche zusammen mit Historieninformationen, die neuer sind als die Historieninformationen in der vergangenen Epoche, und die neuesten Verlaufsinformation.
• Ist jedoch der Fehler in der zu referenzierenden GNSS-Position größer als ein vorgegebener Schwellenwert in der vergangenen Epoche (vergangene Epoche, in der der Fehler in der Koppelnavigation berechnet wird), in der die komplexe Positionierung durchgeführt wird, oder ist die Änderungsgröße des Fehlers in der durch die Koppelnavigation bestimmten Position (DR-Position) des Subjektfahrzeugs größer als der vorgegebene Schwellenwert, so wird sie wie folgt behandelt. Das heißt, der komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 bestätigt die Rohdaten (Pseudo-Entfernung) in der letzten Epoche, und wenn die Rohdaten in der letzten Epoche keinen Fehler aufweisen, der gleich oder größer als der vorgegebene Schwellenwert ist, wird der Fehler in der vergangenen Epoche als Mehrwegefehler bestimmt, und daher wird die Verlaufsinformation nicht korrigiert. Wenn beispielsweise, wie in 23 dargestellt, die Genauigkeit der GNSS-Position aufgrund des Mehrwegefehlers in der vergangenen Epoche, in der die komplexe Positionierung durchgeführt wird, abnimmt, bestätigt der komplexe Positionierungsteil (KF-Methode) 109 die Verlaufsinformation in der letzten Epoche und unterbricht, wenn die Genauigkeit des GNSS-Positionierungsergebnisses in den so bestätigten Verlaufsinformation wiederhergestellt wird, die Korrektur der Verlaufsinformation basierend auf dem Fehler in der Koppelnavigation in der vergangenen Epoche.
• Alternativ kann im obigen Fall bestätigt werden, ob derselbe Fehler in einer Epoche nach der vergangenen Epoche auftritt, und wenn derselbe Fehler wie in der vergangenen Epoche auftritt, kann der Fehler in der vergangenen Epoche als der Fehler in der Koppelnavigation und nicht als der Mehrwegefehler bestimmt werden, und die Verlaufsinformation kann korrigiert werden (wenn derselbe Fehler wie in der vergangenen Epoche nicht in der Epoche nach der vergangenen Epoche auftritt, wird die Verlaufsinformation nicht korrigiert).
• In der Ortungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, da die Verlaufsinformation in einer Epoche, die neuer als die vergangene Epoche ist, mit dem durch die komplexe Positionierung erhaltenen Fehler in der Koppelnavigation in der vergangenen Epoche korrigiert wird, kann die Ortungsvorrichtung eine stabile Positionierung durchführen, die weniger anfällig für eine vorübergehende Abnahme der GNSS-Positionierungsgenauigkeit ist.
• <Dritte Ausführungsform>
• 24 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Positionierungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt. Die Konfiguration der in 24 dargestellten Positionierungsvorrichtung ist die gleiche wie die in 1 dargestellte Konfiguration, mit der Ausnahme, dass das GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108 des Positionierungsteils 100 entfernt und in das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 integriert ist.
• Der komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 nach der dritten Ausführungsform korrigiert verschiedene Fehler in der Pseudo-Entfernung oder im Pseudo-Entfernung-Glättungswert, der für die Positionierungsberechnung verwendet wird, und die Reichweitenrate unter Verwendung des Positionierungserweiterungssignals (Satellitenorbitalfehler, Satellitentaktfehler, ionosphärischer Ausbreitungsverzögerungsfehler, troposphärischer Ausbreitungsverzögerungsfehler) des SBAS-Satelliten und des genauen Taktfehlers (Biasfehler und Driftfehler) des Multi-GNSS-Empfängers 10, der durch den GNSS-Empfänger-Taktfehlerkorrekturteil 104 berechnet wird. Darüber hinaus verwendet das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 die Position und die Geschwindigkeit des GNSS-Satelliten, die durch den GNSS-Satelliten-Verhaltensschätzteil 102 berechnet wurden, um durch PPP-Positionierung eine Konvergenzberechnung des Fehlers in der Position (DR-Position) des Subjektfahrzeugs und des Fehlers in der Geschwindigkeit (DR-Geschwindigkeit) des Subjektfahrzeugs, der durch den Koppelnavigationsteil 116 berechnet wurde, durchzuführen.
• Ein Betrieb der Positionierungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform wird beschrieben. 25 ist ein Flussdiagramm, das die Hauptverarbeitung des Positionierungsteils 100 darstellt. 26 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung des komplexen Positionierungsteils (KF-Verfahren) 109 zeigt. Der in 25 gezeigte Durchfluss wird in vorgegebenen Abständen ausgeführt, und der in 26 gezeigte Durchfluss wird in Schritt ST514, siehe 25, ausgeführt.
• In der in 25 dargestellten Hauptverarbeitung sind die Verarbeitungen der Schritte ST501 bis ST513 die gleichen wie die in 2 dargestellten Schritte ST101 bis ST113. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform, da der GNSS-Positionierungsteil (KF-Methode) 108 weggelassen wird, der Status der GNSS-Positionierungslösung, der das Vorhandensein oder Fehlen der KF-Lösung anzeigt, nicht gesetzt ist.
• Wenn in Schritt ST513 bestimmt wird, dass eine hochpräzise Positionierung (PPP-Positionierung) möglich ist (JA in Schritt ST513), werden die folgenden Schritte ST514 bis ST516 ausgeführt, und wenn bestimmt wird, dass eine PPP-Positionierung nicht möglich ist (NEIN in Schritt ST513), fährt die Verarbeitung mit Schritt ST517 fort.
• Der Schritt ST514 ist eine Kombination der Schritte ST114 und ST116, die in 2 dargestellt sind. In Schritt ST514 führt das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 die PPP-Positionierung nach dem Kalman-Filterverfahren von Korrekturbeträgen der Position (DR-Position) des Subjektfahrzeugs und der vom Koppelnavigationsteil 116 berechneten Geschwindigkeit (DR-Geschwindigkeit) des Subjektfahrzeugs unter Verwendung verschiedener Fehler durch, die aus der Pseudo-Entfernung (Beobachtungswert oder Glättungswert) des Positionierungssatelliten, der Reichweitenrate, der Umlaufbahn (Position und Geschwindigkeit) des GNSS-Satelliten und dem Positionierungs-Augmentsignal sowie dem Empfängertaktfehler berechnet wurden. Im Folgenden wird dieser Prozess im Detail mit Bezug auf 26 beschrieben.
• Im Schritt ST515, der mit dem in 2 dargestellten Schritt ST115 identisch ist, berechnet das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 den Fehler im Azimut (DR-Azimut) des Subjektfahrzeugs in der Koppelnavigation mit dem in Schritt ST509 berechneten GNSS-LS-Lösungsazimut. Wenn bestimmt wird, dass der GNSS-Azimut in Schritt ST508 zuverlässig ist und eine Differenz zwischen dem in Schritt ST509 berechneten GNSS-LS-Lösungsazimut und dem vom Multi-GNSS-Empfänger 10 ausgegebenen GNSS-Azimut gleich oder kleiner als der angegebene Wert ist, wird dieser Prozess ausgeführt.
• In Schritt ST516, der mit dem in 2 dargestellten Schritt ST117 identisch ist, verwendet der Koppelnavigationsteil 116 den in den Schritten ST514 und ST515 berechneten Fehler in der Koppelnavigation (die jeweiligen Fehler in der DR-Position, der DR-Geschwindigkeit und dem DR-Azimut), um das Positionierergebnis der Koppelnavigation zu korrigieren.
• In den Schritten ST517 und ST518 werden Prozesse ausgeführt, die den in 2 dargestellten Schritten ST118 und ST119 entsprechen. Wenn die Bearbeitungen von Schritt ST518 abgeschlossen sind, endet der in 25 dargestellte Durchfluss.
• Anschließend wird der in 25 dargestellte Schritt ST514 mit Bezug auf 26 ausführlich beschrieben. In Schritt ST514, dargestellt in 25, werden die Verarbeitungen der Schritte ST601 bis ST609, dargestellt in 26, durchgeführt.
• Im Schritt ST601 setzt das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 den Status der im Positionierungsteil 100 eingestellten komplexen Positionierungslösung auf „keine KF-Lösung ist vorhanden“.
• In Schritt ST602, der mit Schritt ST202 identisch ist, wie in 3 dargestellt, verwendet der GNSS-Satellitenverhalten-Schätzteil 102 die vom Multi-GNSS-Empfänger 10 ausgegebene Navigationsnachricht und das Positionierungserweiterungssignal (Satellitenorbitalfehler), um ein Verhalten (Position und Geschwindigkeit) des Positionierungssatelliten in GNSS-Zeit zu berechnen. Es ist zu beachten, dass die GNSS-Zeit mit einer Genauigkeit berechnet wird, die während der Konvergenzberechnung allmählich zunimmt.
• In den Schritten ST603 und ST604 korrigiert der komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 den Pseudoreich jedes Satellitenausgangs vom Multi-GNSS-Empfänger 10 nach dem gleichen Verfahren wie in den Schritten ST203 und ST204 in 3 und wählt einen Positionierungs- und Verwendungssatelliten aus.
• In Schritt ST605 berechnet das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 durch Berechnung mit dem Kalman-Filter entsprechende Korrekturbeträge der Position (DR-Position) des Subjektfahrzeugs und der Geschwindigkeit (DR-Geschwindigkeit) des Subjektfahrzeugs, die durch die Koppelnavigation bestimmt werden. Dieser Berechnungsausdruck des Kalman-Filters ist ein allgemeiner Ausdruck. Das heißt, die Zustandsgröße des Kalman-Filters entspricht der Position und der Geschwindigkeit, die durch den Koppelnavigationsteil 116 und den Taktfehler des Empfängers (Biasfehler und Driftfehler) bestimmt werden, und beinhaltet einen Steuereingang zur Korrektur der Positionsabweichung. Der beobachtete Wert beinhaltet die Pseudo-Entfernung des Positionierungssatelliten und die Entfernungsrate.
• Wie in 20 dargestellt, wird der Korrekturbetrag der DR-Position, die eine KF-Lösung ist, basierend auf einer Kalman-Filterverstärkung gemäß einer Differenz zwischen dem Fehler in der Bewegungsgröße der Position des Subjektfahrzeugs (dem Fehler im Geschwindigkeitsvektor) durch Fehler im Geschwindigkeitssensor 110 und im Winkelgeschwindigkeitssensor 113, jeweiligen Prozessfehlern in der DR-Position und der DR-Geschwindigkeit und einem Beobachtungsfehler in der GNSS-KF-Lösungsposition bestimmt. Wenn jedoch die zu referenzierende GNSS-Position zuverlässig ist und zwischen der GNSS-KF-Lösungsposition und der DR-Position, wie in 21 dargestellt, eine feste Differenz gleich oder größer als der angegebene Wert vorliegt, wendet das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 einen Mittelwert der Differenz als Steuereingang auf die Zustandsgröße des Kalman-Filters an, um die DR-Position zu korrigieren.
• Im Schritt ST606 bestätigt das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 die Anzahl der Konvergenzberechnungen in der aktuellen Epoche. Wenn die Anzahl der Konvergenzberechnungen gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert ist (JA in Schritt ST606), fährt die Verarbeitung mit Schritt ST607 fort. Wenn die Anzahl der Konvergenzberechnungen größer als der angegebene Wert ist (NO in Schritt ST606), wird festgestellt, dass die Konvergenz fehlgeschlagen ist, und die in 26 dargestellte Verarbeitung wird abgebrochen.
• Im Schritt ST607 bestätigt das komplexe Positionierungsteil (KF-Methode) 109 den Änderungsbetrag der KF-Lösung in der aktuellen Epoche. Wenn der Änderungsbetrag der KF-Lösung gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert (JA in Schritt ST607) ist, wird bestimmt, dass die Konvergenz erreicht wurde, und die Verarbeitung geht zu Schritt ST608 über. Wenn der Änderungsbetrag der KF-Lösung größer als der angegebene Wert ist (NO in Schritt ST607), wird festgestellt, dass die Konvergenz fehlgeschlagen ist, die Zeit aktualisiert wird und die Verarbeitung zu Schritt ST602 zurückkehrt.
• In Schritt ST608 setzt das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 den Status der komplexen Positionierungslösung auf „KF-Lösung ist vorhanden“.
• In Schritt ST609 bewertet das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109 den Fehler in und die Zuverlässigkeit der KF-Lösung nach dem gleichen Verfahren wie das Bewertungsverfahren für den Fehler in und die Zuverlässigkeit der GNSS-Position, das mit Bezug auf die 9 bis 11 beschrieben wird.
• Die dritte Ausführungsform weist den gleichen Effekt auf wie die erste Ausführungsform, mit dem Unterschied, dass die Integration der Berechnungsausdrücke des Kalman-Filters in einen Ausdruck verhindert, dass ein Teilergebnis (Position des betreffenden Fahrzeugs oder Azimut des betreffenden Fahrzeugs) erhalten wird und zu einer gewissen Erhöhung der Berechnungslast im Vergleich zur ersten Ausführungsform führt.
• <Beispiel der Hardwarekonfiguration>
• Die 27 und 28 sind Diagramme, die jeweils ein Beispiel für eine Hardwarekonfiguration des Positionierungsteils 100 zeigen. Jede Komponente des in 1 dargestellten Positionierungsteils 100 wird beispielsweise durch den in 27 dargestellten Verarbeitungsschaltkreis 50 realisiert. Das heißt, der Verarbeitungsschaltkreis 50 ist mit dem Multi-GNSS-Empfänger 10 verbunden, der konfiguriert ist, um die Position des Subjektfahrzeugs, die Rohdaten und das Positionierungsverstärkungssignal auszugeben, wobei die Position des Subjektfahrzeugs aus der vom GNSS-Satelliten empfangenen Funkwelle und dem vom Positionierungsverstärkungssatelliten empfangenen Positionierungssignal berechnet wird, wobei die Rohdaten aus der Funkwelle des GNSS-Satelliten extrahiert werden und den Koppelnavigationsteil 116 beinhalten, der konfiguriert ist, um die Position des Subjektfahrzeugs durch Koppelnavigation zu berechnen, wobei der Pseudo-Entfernung-Glättungsteil 105 konfiguriert ist, um die Pseudo-Entfernung zwischen dem GNSS-Satelliten und der Position des Subjektfahrzeugs unter Verwendung der in den Rohdaten enthaltenen Trägerwellenphase zu glätten, der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil 107, der konfiguriert ist, um die Zuverlässigkeit der vom Multi-GNSS-Empfänger 10 berechneten Position des Subjektfahrzeugs zu bewerten, der GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108, der konfiguriert ist, um die Position des Subjektfahrzeugs aus dem Pseudo-Entfernung-Glättungswert, dem Positionserhöhungssignal und der Umlaufbahn des GNSS-Satelliten zu berechnen, und das komplexe Positionierungsteil (KF-Verfahren) 109, das konfiguriert ist, um den Fehler in der von dem Koppelnavigationsteil 116 durchgeführten Koppelnavigation aus der von dem GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren) 108 berechneten Position des Subjektfahrzeugs zu berechnen und die von dem Koppelnavigationsteil 116 berechnete Position des Subjektfahrzeugs basierend auf dem Fehler in der Koppelnavigation zu korrigieren. Dedizierte Hardware kann auf den Verarbeitungsschaltkreis 50 angewendet werden, oder alternativ kann ein Prozessor, eine Hauptprozessoreinheit (CPU), eine Verarbeitungseinheit, eine Recheneinheit, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer oder ein digitaler Signalprozessor (DSP), der ein in einem Speicher gespeichertes Programm ausführt, auf den Verarbeitungsschaltkreis 50 angewendet werden.
• In einer Konfiguration, in der der Verarbeitungsschaltkreis 50 dedizierte Hardware ist, kann der Verarbeitungsschaltkreis 50 beispielsweise eine einzelner Schaltkreis, eine zusammengesetzte Schaltung, ein programmierter Prozessor, ein Prozessor für ein paralleles Programm, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine feldprogrammierbare Gate-Array (FPGA), eine Kombination derselben oder dergleichen sein. Die Funktionen der Komponente des Positionierungsteils 100 können durch eine Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen implementiert werden, oder die Funktionen der Komponenten können gemeinsam durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert werden.
• 28 zeigt eine Hardwarekonfiguration des Positionierungsteils 100 in einem Fall, in dem der Verarbeitungsschaltkreis 50 durch den Prozessor 51 gebildet wird. In diesem Fall wird die Funktion jeder der Komponenten des Positionierungsteils 100 durch eine Kombination von Software und dergleichen (Software, Firmware oder Software und Firmware) realisiert. Software und dergleichen werden als Programm beschrieben und im Speicher 52 gespeichert. Der als Verarbeitungsschaltkreis 50 dienende Prozessor 51 liest das im Speicher 52 gespeicherte Programm aus und führt das Programm zur Implementierung der Funktionen der Komponenten aus. Das heißt, der Positionierungsteil 100 beinhaltet den Speicher 52 zum Speichern des Programms, das von der Verarbeitungsschaltung 50 ausgeführt wird, um schließlich einen Prozess des Empfangens der Position des Subjektfahrzeugs, der Rohdaten und des Positionierungs-Augmentationssignals vom Multi-GNSS-Empfänger 10 durchzuführen, wobei die Position des Subjektfahrzeugs aus der vom GNSS-Satelliten empfangenen Radiowelle und dem Positionierungs-Augmentationssignal vom Positionierungs-Augmentationssatelliten berechnet wird, wobei die Rohdaten aus der Radiowelle des GNSS-Satelliten extrahiert werden, ein erster Positionierungsprozess zum Berechnen der Position des Subjektfahrzeugs durch Koppelnavigation, ein Verfahren zum Glätten der Pseudo-Entfernung zwischen dem GNSS-Satelliten und der Position des Subjektfahrzeugs unter Verwendung der in den Rohdaten enthaltenen Trägerwellenphase, ein Verfahren zum Bewerten der Zuverlässigkeit der durch den Multi-GNSS-Empfänger 10 berechneten Position des Subjektfahrzeugs, ein zweites Positionierungsverfahren zum Berechnen der Position des Subjektfahrzeugs aus dem geglätteten Wert der Pseudo-Entfernung, das Positionserhöhungssignal und die Umlaufbahn des GNSS-Satelliten, ein Verfahren zum Berechnen des Fehlers in der im ersten Positionierungsprozess durchgeführten Koppelnavigation aus der Position des im zweiten Positionierungsprozess berechneten Subjektfahrzeugs und ein Verfahren zum Korrigieren der im ersten Positionierungsprozess berechneten Position des Subjektfahrzeugs basierend auf dem Fehler in der Koppelnavigation. Mit anderen Worten kann man sagen, dass dieses Programm den Computer veranlasst, ein Verfahren oder eine Methode zur Bedienung jeder der Komponenten des Positionierungsteils 100 auszuführen.
• Hier kann der Speicher 52 einer von einem nichtflüchtigen oder flüchtigen Halbleiterspeicher sein, wie beispielsweise ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein Flash-Speicher, ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM) oder ein elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM), ein Festplattenlaufwerk (HDD), eine Magnetplatte, eine flexible Platte, eine optische Platte, eine Compact Disc, eine MiniDisc, eine digitale vielseitige Platte (DVD), eine Laufwerksvorrichtung davon oder dergleichen, oder ein beliebiges Speichermedium, das in der Zukunft verfügbar sein soll.
• Im obigen Abschnitt wurde die Beschreibung der Konfiguration gegeben, in der die Funktion jeder der Komponenten des Positionierungsteils 100 entweder durch Hardware oder Software und dergleichen implementiert ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt, und es kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der einige Komponenten des Positionierungsteils 100 durch spezielle Hardware und die anderen Komponenten durch Software und dergleichen implementiert werden. So können beispielsweise Funktionen einiger Komponenten durch den als dedizierte Hardware dienenden Verarbeitungsschaltkreis 50 und Funktionen der anderen Komponenten durch das im Speicher 52 gespeicherte Programm implementiert werden, das von dem als Prozessor 51 dienenden Verarbeitungsschaltkreis 50 ausgelesen und ausgeführt wird.
• Wie vorstehend beschrieben, kann das Positionierungsteil 100 jede der oben beschriebenen Funktionen durch Hardware, Software und dergleichen oder eine Kombination derselben implementieren.
• Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die Positionierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Empfänger für ein globales Navigationssatellitensystem (GNSS), der konfiguriert ist, um eine Position, eine Geschwindigkeit und einen Azimut eines Fahrzeugs auszugeben, Rohdaten und ein Positionierungs-Augmentationssignal, wobei die Position, die Geschwindigkeit und der Azimut des Fahrzeugs aus einer von einem GNSS-Satelliten empfangenen Radiowelle und dem Positionierungs-Augmentationssignal eines Positionierungs-Augmentationssatelliten berechnet werden, wobei die Rohdaten aus der Funkwelle des GNSS-Satelliten extrahiert werden, einen Koppelnavigationsteil, der konfiguriert ist, um eine Position des Fahrzeugs durch Koppelnavigation zu berechnen, einen Pseudo-Entfernung-Glättungsteil, der konfiguriert ist, um eine Pseudo-Entfernung zwischen dem GNSS-Satelliten und der Position des Fahrzeugs unter Verwendung einer in den Rohdaten enthaltenen Trägerwellenphase zu glätten, einen GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil, der konfiguriert ist, um die Zuverlässigkeit der vom GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs zu bewerten, einen GNSS-Positionierungsteil, der konfiguriert ist, um eine Position des Fahrzeugs aus einem geglätteten Wert des Pseudorange, dem Positionierungserweiterungssignal und einer Umlaufbahn des GNSS-Satelliten zu berechnen, und ein komplexes Positionierungsteil, das konfiguriert ist, um einen Fehler in der von dem Koppelnavigationsteil durchgeführten Koppelnavigation aus der von dem GNSS-Positionierungsteil berechneten Position des Fahrzeugs zu berechnen und um die von dem Koppelnavigationsteil berechnete Position des Fahrzeugs basierend auf dem Fehler in der Koppelnavigation zu korrigieren.
• Weiterhin berechnet der komplexe Positionierungsteil aus einem Verlauf der durch den Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs und einem Verlauf der durch den GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs einen Fehler in der Koppelnavigation in einer vergangenen Epoche und korrigiert den Verlauf der durch den Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs und eine aktuelle Position des Fahrzeugs basierend auf dem Fehler in der Koppelnavigation in der vergangenen Epoche.
• Weiterhin bewertet der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehlerauswertungsteil die Zuverlässigkeit der vom GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs basierend auf einer von (a) einer Differenz zwischen einem Bewegungsvektor der vom GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs und einem Geschwindigkeitsvektor, der die Geschwindigkeit und den Azimut des vom GNSS-Empfänger berechneten Fahrzeugs darstellt, (b) eine Differenz zwischen der vom GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs und der vom Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs und (c) eine Dilution der Genauigkeit (DOP) basierend auf der Geometrie von GNSS-Satelliten, die vom GNSS-Empfänger zur Positionierung verwendet werden.
• Weiterhin wählt der GNSS-Positionierungsteil den GNSS-Satelliten als einen Positionierungssatelliten aus, bei dem ein unbekannter Fehler gleich oder kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert wird, wobei der unbekannte Fehler einem Residuum entspricht, das sich aus der Subtraktion eines bekannten Fehlers vom Positionierungs-Augmentationssignal ergibt, und eine Zwei-Punkte-Entfernung zwischen einer Position des GNSS-Satelliten und der Position des Fahrzeugs, die durch den Koppelnavigationsteil aus der Pseudo-Entfernung oder dem geglätteten Wert der Pseudo-Entfernung berechnet wurde.
• Weiterhin führt der GNSS-Positionierungsteil eine Konvergenzberechnung nach dem Kalman-Filterverfahren durch, um die Position des Fahrzeugs zu berechnen, und wenn der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil bestimmt, dass ein Positionierungsergebnis des GNSS-Empfängers zuverlässig ist und die durch die Konvergenzberechnung erhaltene Position des Fahrzeugs aus einer Entfernung eines Positionierungsfehlers des GNSS-Empfängers fällt, bestimmt der GNSS-Positionierungsteil, dass die Position des Fahrzeugs ungültig ist.
• Weiterhin berechnet der komplexe Positionierungsteil einen Azimut-Fehler in der Koppelnavigation basierend auf einem Azimut des Fahrzeugs, der aus einer Dopplerfrequenz des GNSS-Satelliten berechnet wird, und führt eine Konvergenzberechnung mittels Kalman-Filterverfahren durch, wobei die Position des Fahrzeugs, die durch den GNSS-Positionierungsteil berechnet wird, als Beobachtungswert definiert ist, um einen Positionsfehler in der Koppelnavigation zu berechnen.
• Wenn ferner die vom GNSS-Positionsteil berechnete Position des Fahrzeugs als ungültig bestimmt wird und eine Entfernung zwischen der vom GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs und der vom Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs gleich oder größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, initialisiert der komplexe Positionierungsteil einen Kalman-Filter unter Verwendung des Positionierungsergebnisses des GNSS-Empfängers.
• Weiterhin, wenn eine feste Differenz zwischen der durch den GNSS-Positionierungsteil berechneten Position des Fahrzeugs und der durch den Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs vorhanden ist, wendet der komplexe Positionierungsteil die Differenz als Steuereingang auf eine Zustandsgröße eines Kalman-Filters an, um den Fehler in der Koppelnavigation zu berechnen.
• Weiterhin, wenn in der vergangenen Epoche, für die der Fehler in der Koppelnavigation berechnet wird, ein Fehler in der Position des Fahrzeugs, der durch den GNSS-Positionsteil berechnet wird, größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, oder ein Änderungsbetrag des Fehlers in der Position des Fahrzeugs, der durch den Koppelnavigationsteil berechnet wird, größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, der komplexe Positionierungsteil eine Pseudo-Entfernung in einer spätesten Epoche bestätigt, und wenn die Pseudo-Entfernung in der letzten Epoche keinen Fehler aufweist, der gleich oder größer als der Schwellenwert ist, korrigiert der komplexe Positionierungsteil weder die Geschichte der Position des Fahrzeugs, die durch den Koppelnavigationsteil berechnet wurde, noch die letzte Position des Fahrzeugs.
• Weiterhin, wenn in der vergangenen Epoche, für die der Fehler in der Koppelnavigation berechnet wird, ein Fehler in der Position des Fahrzeugs, der durch den GNSS-Positionsteil berechnet wird, größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, oder ein Änderungsbetrag des Fehlers in der Position des Fahrzeugs, der durch den Koppelnavigationsteil berechnet wird, größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, das komplexe Positionierungsteil bestätigt, ob derselbe Fehler in einer der vergangenen Epoche folgenden Epoche auftritt, und wenn derselbe Fehler nicht auftritt, korrigiert das komplexe Positionierungsteil weder den Verlauf der vom Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs noch die letzte Position des Fahrzeugs.
• Darüber hinaus beinhaltet ein Positionierungsverfahren einer Positionierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Veranlassen, dass ein Empfänger des globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) der Positionierungsvorrichtung eine Position, eine Geschwindigkeit und einen Azimut eines Fahrzeugs, Rohdaten und ein Positionierungs-Augmentationssignal ausgibt, wobei die Position, die Geschwindigkeit und der Azimut des Fahrzeugs aus einer von einem GNSS-Satelliten empfangenen Funkwelle und dem von einem Positionierungs-Augmentationssatelliten empfangenen Positionierungssignal berechnet werden, wobei die Rohdaten aus der Funkwelle des GNSS-Satelliten extrahiert werden, wodurch ein Koppelnavigationsteil der Positionierungsvorrichtung veranlasst wird, eine Position des Fahrzeugs durch Koppelnavigation zu berechnen, wodurch ein Pseudo-Beriech-Glättungsteil der Positionierungsvorrichtung veranlasst wird, eine Pseudo-Entfernung zwischen dem GNSS-Satelliten und der Position des Fahrzeugs unter Verwendung einer Trägerwellenphase, die in den Rohdaten enthalten ist, zu glätten, Bewirken, dass ein GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil der Positionierungsvorrichtung die Zuverlässigkeit der vom GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs bewertet, Bewirken, dass ein GNSS-Positionierungsteil der Positionierungsvorrichtung eine Position des Fahrzeugs aus einem geglätteten Wert der Pseudo-Entfernung, dem Positionierungs-Augmentationssignal, berechnet, und eine Umlaufbahn des GNSS-Satelliten, und Veranlassen eines komplexen Positionierungsteils der Positionierungsvorrichtung, einen Fehler in der Koppelnavigation zu berechnen, der von dem Koppelnavigationsteil aus der von dem GNSS-Positionierungsteil berechneten Position des Fahrzeugs durchgeführt wird, und die Position des Fahrzeugs zu korrigieren, die von dem Koppelnavigationsteil basierend auf dem Fehler in der Koppelnavigation berechnet wird.
• Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung durch jede beliebige Kombination der Ausführungsformen im Rahmen der vorliegenden Erfindung umgesetzt werden kann und jede der Ausführungsformen je nach Bedarf geändert oder weggelassen werden kann.
• Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben wurde, sind die obigen Beschreibungen in allen Aspekten anschaulich, und die vorliegende Erfindung ist durch die Beschreibungen nicht eingeschränkt. Es versteht sich, dass unzählige, nicht veranschaulichte Modifikationen in Betracht gezogen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
• Bezugszeichenliste

10:

Multi-GNSS-Empfänger

100:

Positionierungsteil

101:

GNSS-Ausgangsdaten-Konvertierungsteil

102:

GNSS-Satellitenverhalten-Schätzteil

103:

GNSS-Positionierungsteil (LS-Methode)

104:

GNSS-Empfängertaktfehler-Korrekturteil

105:

Pseudo-Entfernung-Glättungsteil

106:

Positionierungsverwendungssatellitenauswahl- und Rohfehler-Auswertungsteil

107:

GNSS-Empfängerpositionierungsfehler-Auswertungsteil

108:

GNSS-Positionierungsteil (KF-Verfahren)

109:

komplexes Positionierungsteil (KF-Verfahren)

110:

Geschwindigkeitssensor

111:

Distanzmessteil

112:

Geschwindigkeitssensor-SF-Korrekturteil

113:

Winkelgeschwindigkeitssensor

114:

Drehwinkelmessteil

115:

Winkelgeschwindigkeitssensors-Korrekturteil

116:

Koppelnavigationsteil

50:

Verarbeitungsschaltkreis

51:

Prozessor

52:

Speicher

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 5673071 [0008]
• JP 3137784 [0052]
• JP 3751513 [0052]
• JP 4988028 [0060]
• JP 5855249 [0060, 0062]
• JP 2016/057337 [0065]
• JP 3321096 [0077, 0078]
• JP 3727489 [0077, 0078]
• JP 5606656 [0077]
• JP 3559142 [0121]
• JP 3568768 [0121]

Claims (11)

1. Positionierungsvorrichtung, umfassend: einen Globales-Navigationssatellitensystem-Empfänger (GNSS-Empfänger), der konfiguriert ist, eine Position, eine Geschwindigkeit und einen Azimut eines Fahrzeugs, Rohdaten und ein Positionierungs-Augmentationssignal auszugeben, wobei die Position, die Geschwindigkeit und der Azimut des Fahrzeugs aus einer von einem GNSS-Satelliten empfangenen Funkwelle und dem Positionierungs-Augmentationssignal, das von einem Positionierungs-Augmentationssatelliten empfangen wird, berechnet werden, wobei die Rohdaten aus der Funkwelle des GNSS-Satelliten extrahiert werden; ein Koppelnavigationsteil, das konfiguriert ist, eine Position des Fahrzeugs durch Koppelnavigation zu berechnen; ein Pseudo-Entfernung-Glättungsteil, das konfiguriert ist, eine Pseudo-Entfernung zwischen dem GNSS-Satelliten und der Position des Fahrzeugs unter Verwendung einer in den Rohdaten enthaltenen Trägerwellenphase zu glätten; ein GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil, das konfiguriert ist, die Zuverlässigkeit der vom GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs zu bewerten; ein GNSS-Positionierungsteil, das konfiguriert ist, eine Position des Fahrzeugs aus einem geglätteten Wert der Pseudo-Entfernung, dem Positionierungs-Augmentationssignal und einer Umlaufbahn des GNSS-Satelliten zu berechnen; und ein komplexes Positionierungsteil, das konfiguriert ist, einen Fehler in der von dem Koppelnavigationsteil ausgeführten Koppelnavigation aus der von dem GNSS-Positionierungsteil berechneten Position des Fahrzeugs zu berechnen und die von dem Koppelnavigationsteil berechnete Position des Fahrzeugs basierend auf dem Fehler in der Koppelnavigation zu korrigieren.
2. Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der komplexe Positionierungsteil aus einem Verlauf der durch den Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs und einem Verlauf der durch den GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs einen Fehler in der Koppelnavigation in einer vergangenen Epoche berechnet und den Verlauf der durch den Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs und eine aktuelle Position des Fahrzeugs basierend auf dem Fehler in der Koppelnavigation in der vergangenen Epoche korrigiert.
3. Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil die Zuverlässigkeit der vom GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs basierend auf einer der Folgenden bewertet (a) einer Differenz zwischen einem Bewegungsvektor der vom GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs und einem Geschwindigkeitsvektor, der die Geschwindigkeit und den Azimut des Fahrzeugs darstellt, der vom GNSS-Empfänger berechnet wurde, (b) einer Differenz zwischen der vom GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs und der vom Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs und (c) Dilution der Genauigkeit (DOP) basierend auf einer Geometrie von GNSS-Satelliten, die vom GNSS-Empfänger zur Positionierung verwendet werden.
4. Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der GNSS-Positionierungsteil den GNSS-Satelliten als Positionierungs-Nutzungssatelliten auswählt, mit dem ein unbekannter Fehler gleich oder kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert wird, wobei der unbekannte Fehler einem Residuum entspricht, das sich aus der Subtraktion eines bekannten Fehlers vom Positionierungs-Augmentationssignal, und eine Zwei-Punkte-Entfernung zwischen einer Position des GNSS-Satelliten und der Position des Fahrzeugs ergibt, die durch den Koppelnavigationsteil aus der Pseudo-Entfernung oder dem geglätteten Wert der Pseudo-Entfernung berechnet wurde.
5. Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der GNSS-Positionierungsteil eine Konvergenzberechnung nach dem Kalman-Filterverfahren durchführt, um die Position des Fahrzeugs zu berechnen, und wenn der GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil bestimmt, dass ein Positionierungsergebnis des GNSS-Empfängers zuverlässig ist und die durch die Konvergenzberechnung erhaltene Position des Fahrzeugs aus einem Bereich eines Positionierungsfehlers des GNSS-Empfängers fällt, bestimmt der GNSS-Positionierungsteil, dass die Position des Fahrzeugs ungültig ist.
6. Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der komplexe Positionierungsteil einen Azimut-Fehler in der Koppelnavigation basierend auf einem aus einer Dopplerfrequenz des GNSS-Satelliten berechneten Azimut des Fahrzeugs berechnet und eine Konvergenzberechnung nach dem Kalman-Filterverfahren durchführt, wobei die durch den GNSS-Positionierungsteil berechnete Position des Fahrzeugs als Beobachtungswert definiert ist, um einen Positionsfehler in der Koppelnavigation zu berechnen.
7. Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei, wenn die durch den GNSS-Positionierungsteil berechnete Position des Fahrzeugs als ungültig bestimmt wird und eine Entfernung zwischen der durch den GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs und der durch den Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, der komplexe Positionierungsteil einen Kalman-Filter unter Verwendung des Positionierungsergebnisses des GNSS-Empfängers initialisiert.
8. Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei, wenn eine feste Differenz zwischen der durch den GNSS-Positionierungsteil berechneten Position des Fahrzeugs und der durch den Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs vorhanden ist, der komplexe Positionierungsteil die Differenz als Steuereingang an eine Zustandsgröße eines Kalman-Filters anlegt, um den Fehler in der Koppelnavigation zu berechnen.
9. Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei, wenn in der vergangenen Epoche, für die der Fehler in der Koppelnavigation berechnet wird, ein Fehler in der Position des Fahrzeugs, der durch den GNSS-Positionierungsteil berechnet wird, größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, oder ein Änderungsbetrag des Fehlers in der Position des Fahrzeugs, der durch den Koppelnavigationsteil berechnet wird, größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, der komplexe Positionierungsteil eine Pseudo-Entfernung in einer spätesten Epoche bestätigt, und wenn die Pseudo- Entfernung in der letzten Epoche keinen Fehler aufweist, der gleich oder größer als der Schwellenwert ist, der komplexe Positionierungsteil weder den Verlauf der durch den Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs noch die letzte Position des Fahrzeugs korrigiert.
10. Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei, wenn in der vergangenen Epoche, für die der Fehler in der Koppelnavigation berechnet wird, ein Fehler in der Position des Fahrzeugs, der durch den GNSS-Positionierungsteil berechnet wird, größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, oder ein Änderungsbetrag des Fehlers in der Position des Fahrzeugs, der durch den Koppelnavigationsteil berechnet wird, größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, das komplexe Positionierungsteil bestätigt, ob derselbe Fehler in einer der vergangenen Epoche folgenden Epoche auftritt, und wenn derselbe Fehler nicht auftritt, das komplexe Positionierungsteil weder die Historie der vom Koppelnavigationsteil berechneten Position des Fahrzeugs noch die letzte Position des Fahrzeugs korrigiert.
11. Positionierungsverfahren einer Positionierungsvorrichtung, umfassend: Veranlassen, dass ein Globales-Navigationssatellitensystem-Empfänger (GNSS-Empfänger) der Positionierungsvorrichtung eine Position, eine Geschwindigkeit und einen Azimut eines Fahrzeugs, Rohdaten und ein Positionierungs-Augmentationssignal ausgibt, wobei die Position, die Geschwindigkeit und der Azimut des Fahrzeugs aus einer von einem GNSS-Satelliten empfangenen Funkwelle und dem von einem Positionierungs-Augmentationssatelliten empfangenen Positionierungs-Augmentationssignal berechnet werden, wobei die Rohdaten aus der Funkwelle des GNSS-Satelliten extrahiert werden; Veranlassen, dass ein Koppelnavigationsteil der Positionierungsvorrichtung, eine Position des Fahrzeugs durch Koppelnavigation zu berechnen; Veranlassen, dass ein Pseudo-Entfernung-Glättungsteil der Positionierungsvorrichtung eine Pseudo-Entfernung zwischen dem GNSS-Satelliten und der Position des Fahrzeugs unter Verwendung einer in den Rohdaten enthaltenen Trägerwellenphase glättet; Veranlassen, dass ein GNSS-Empfänger-Positionierungsfehler-Auswertungsteil der Positionierungsvorrichtung die Zuverlässigkeit der vom GNSS-Empfänger berechneten Position des Fahrzeugs bewertet; Veranlassen, dass eines GNSS-Positionierungsteils der Positionierungsvorrichtung, eine Position des Fahrzeugs aus einem geglätteten Wert der Pseudo-Entfernung, dem Positionierungs-Augmentationssignal und einer Umlaufbahn des GNSS-Satelliten berechnet wird; und Veranlassen, dass ein komplexer Positionierungsteil der Positionierungsvorrichtung, einen Fehler in der vom Koppelnavigationsteil durchgeführten Koppelnavigation aus der vom GNSS-Positionierungsteil berechneten Position des Fahrzeugs zu berechnen und die von dem Koppelnavigationsteil berechnete Position des Fahrzeugs basierend auf dem Fehler in der Koppelnavigation zu korrigieren.

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