JP7469853B2

JP7469853B2 - Ｇｎｓｓ受信機を動作させる方法

Info

Publication number: JP7469853B2
Application number: JP2019087539A
Authority: JP
Inventors: ブレンクアヒム; シュルヨアヒム; ヴィップリンガーカイ; ハイグルミヒャエル
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-05-03
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2024-04-17
Anticipated expiration: 2039-05-07
Also published as: CN110441799B; DE102018206789A1; JP2019194591A; US20190339397A1; CN110441799A

Description

本発明は、ＧＮＳＳ受信機を動作させる方法、コンピュータプログラム、機械可読記憶媒体、及び、ＧＮＳＳ受信機に関する。

背景技術
ＧＮＳＳ受信機は、地理的位置の衛星ベースの算出のために使用される。これらのＧＮＳＳ受信機は、通常、そこからＧＮＳＳ位置を決定するために、少なくとも４つの衛星からのＧＮＳＳ衛星信号の伝搬時間測定を実施する。ＧＮＳＳベースの位置を算出する前に、ＧＮＳＳ受信機は、通常、場合によっては見つけられた衛星の不足により位置算出が失敗して中断される前に、所定の固定時間の間、衛星の信号を探索する。この固定時間は、どの時点でどれくらいの衛星が識別されたかには依存しない。この所定の持続時間の後、位置を決定することができない場合には、この測位過程は、失敗して中断される。

発明の開示
ここでは、請求項１によれば、以下のステップを含む、ＧＮＳＳ受信機を動作させる方法が提案される。即ち、当該方法は、
ａ）ＧＮＳＳ衛星の探索を開始するステップと、
ｂ）第１の探索持続時間の後、第１の中断条件が満たされる場合に、探索を中断するステップと、
ｃ）第１の探索持続時間よりも長い第２の探索持続時間の後、第１の中断条件とは異なる第２の中断条件が満たされる場合に、探索を中断するステップと、を含む。

この方法は、特に、ＧＮＳＳ位置を算出する際のエネルギーの節約に寄与する。ここで提案された解決手段によれば、有利には、中断条件を用いた多段階の方法によって、特に、識別された衛星の時点、数及び／又は信号状態に依存して、衛星の探索のための時間を、前述した条件に依存して短縮することができる。従って、特に有利には、特にバッテリ駆動の機器にとって、関連するエネルギーの節約が可能になる。ここで提案された解決手段は、特に、衛星の探索が、各段階に従った個々の中断条件を用いて段階的に行われる点で優れている。

ここで提示される解決手段の特に好ましい態様は、位置算出のための機器における衛星の探索の際の、特に、識別された衛星の時間、数及び／又は信号状態（例えばＳＮＲ）のような条件に依存した、時間の動的適応化である。ここで提示される解決手段の特別な利点は、成功する位置算出のチャンスやそれに伴う探索時間の短縮、及び、例えば機器が建物内にある場合又は衛星の受信が他の方法により阻止されている場合などの不要な衛星探索に基づく結果から生じるエネルギー節約に依存した、衛星の探索の中断にあるとみなすことができる。

ここで提案された解決手段によれば、探索は特に段階的に実施される。その際、探索は、好ましくは、各ステップに従って、当該ステップに必要な条件が満たされない限り、中断され得る。この種の条件として、特に所定のステップの後、信号が所定の最低品質を有する少なくとも所定数の衛星が見つからなければならないことが想定されてもよい。ここで提案された解決手段により、有利には、（例えば建物から出ない限り）無駄である探索は、既知の探索方法によって失敗するよりも、むしろ中断することができる方がよく、そのため、特に、バッテリ駆動のＧＮＳＳ受信機において、エネルギーを節約することができる。

ステップａ）においては、ＧＮＳＳ衛星の探索の開始が行われる。この目的のために、例えば、ＧＮＳＳアンテナを作動させることができ、このアンテナを介して航法衛星からの信号を受信し、生データとして又は前処理してＧＮＳＳ受信機に転送することができる。代替的又は累積的に、ＧＮＳＳ受信機のＧＮＳＳ入力を、探索の開始のために解除することができる。

ＧＮＳＳは、全地球航法衛星システム（Global Navigation Satellite System）の略である。ＧＮＳＳは、航法衛星からの信号（本明細書においては、衛星データとも称する）の受信によって、地球上での及び／又は空中での、測位及び／又は航法のためのシステムである。ＧＮＳＳは、ＧＰＳ（ＮＡＶＳＴＲＡＲＧＰＳ）、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｂｅｉｄｏｕ、Ｇａｌｉｌｅｏなどの既存の及び将来の全地球衛星システムの使用に対する総称である。従って、ＧＮＳＳセンサは、航法衛星データを受信し、処理又は評価するのに適しているセンサシステムである。好ましくは、ＧＮＳＳセンサは、航法衛星データ（ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｂｅｉｄｏｕ、Ｇａｌｉｌｅｏ）を用いて高精度な車両位置を算出する能力がある。ＧＮＳＳデータは、特に、航法衛星から受信されるデータであり、ＧＮＳＳデータは、「航法衛星データ」とも称される。

ステップｂ）においては、特に所定の第１の探索持続時間の後、第１の中断条件が満たされる場合に、探索の中断が行われる。好ましくは、ＧＮＳＳ受信機は、ステップｂ）における中断の後、位置算出が失敗したという応答を提供する。さらに好ましくは、ＧＮＳＳ受信機は、ステップｂ）における中断の後、省エネモード又は待機モード（スタンバイモード）に移行する。

ステップｃ）においては、特に所定の第１の探索持続時間よりも長い第２の探索持続時間の後、第１の中断条件とは異なる第２の中断条件が満たされる場合に、探索の中断が行われる。第１の探索持続時間及び第２の探索持続時間は、通常は、特にステップａ）に従った探索の開始と同一時点で開始される。好ましくは、ＧＮＳＳ受信機は、ステップｃ）における中断の後、位置算出が失敗したという応答を提供する。さらに好ましくは、ＧＮＳＳ受信機は、ステップｃ）における中断の後、省エネモード又は待機モード（スタンバイモード）に移行させられる。

好ましい実施形態によれば、探索の開始は、開始条件が満たされる場合に行われることが提案される。開始条件として、例えば、加速度センサの信号、又は、ＧＮＳＳ受信機が内部又は上部に配置されている車両の信号を用いることができる。さらに、開始条件として、ＧＮＳＳ受信機が内部又は上部に配置されている車両が始動されたことを示す点火信号を用いることができる。

好ましい実施形態によれば、第１の中断条件が少なくとも第１の衛星数又は第１の信号状態を含むことが提案される。好ましくは、第１の中断条件は、所定の第１の衛星数及び／又は所定の第１の信号状態を含む。好ましくは、第１の中断条件は、少なくとも１つの特に所定の第１の衛星最低数又は特に所定の第１の衛星最低信号状態に達しない又は得ることができない場合に、探索が中断されること含む。特に好ましくは、第１の中断条件は、第１の衛星最低数、特に（それぞれ）第１の衛星最低信号状態を提供しなかった、見つからなかった場合に、探索が中断されることを含む。例えば、第１の中断条件は、（十分な信号状態を有する）少なくとも１つの衛星が見つからなかった場合に、探索が中断されることを含み得る。衛星最低信号状態は、例えば、衛星信号の最低信号品質及び／又は最低信号強度を含み得る。

好ましい実施形態によれば、第２の中断条件は、少なくとも第２の衛星数又は第２の信号状態を含むことが提案される。好ましくは、第２の中断条件は、所定の第２の衛星数及び／又は所定の第２の信号状態を含む。好ましくは、第２の中断条件は、少なくとも１つの特に所定の第２の衛星最低数又は特に所定の第２の衛星最低信号状態に達しない又は得ることができない場合に、探索が中断されること含む。特に好ましくは、第２の中断条件は、第２の衛星最低数、特に（それぞれ）第２の衛星最低信号状態を提供しなかった、見つからなかった場合に、探索が中断されることを含む。例えば、第２の中断条件は、（十分な信号状態を有する）少なくとも２つの衛星が見つからなかった場合に、探索が中断されることを含み得る。

好ましい実施形態によれば、ステップｄ）において、特に所定の第２の探索持続時間よりも長い第３の探索持続時間の後、第３の中断条件が満たされる場合に、探索の中断が行われることが提案される。特に、第３の中断条件は、第１及び第２の中断条件とは異なる。第１の探索持続時間、第２の探索持続時間及び第３の探索持続時間は、通常は、特にステップａ）に従った探索の開始と同一時点で開始される。好ましくは、ＧＮＳＳ受信機は、ステップｄ）における中断の後、位置算出が失敗したという応答を提供する。さらに好ましくは、ＧＮＳＳ受信機は、ステップｄ）における中断の後、省エネモード又は待機モード（スタンバイモード）に移行させられる。

さらなる好ましい実施形態によれば、第３の中断条件は、少なくとも第３の衛星数又は第３の信号状態を含むことが提案される。好ましくは、第３の中断条件は、所定の第３の衛星数及び／又は所定の第３の信号状態を含む。好ましくは、第３の中断条件は、少なくとも１つの特に所定の第３の衛星最低数又は特に所定の第３の衛星最低信号状態に達しない又は得ることができない場合に、探索が中断されること含む。特に好ましくは、第３の中断条件は、衛星の第３の最低数、特に（それぞれ）第３の衛星最低信号状態を提供しなかった、見つからなかった場合に、探索が中断されることを含む。例えば、第３の中断条件は、（十分な信号状態を有する）少なくとも３つの衛星が見つからなかった場合に、探索が中断されることを含み得る。

好ましい実施形態によれば、（提供された全ての）探索持続時間の経過後、中断条件のうちのいずれも満たされない場合に、特に地理的ＧＮＳＳ位置が算出されて提供され、その後、ＧＮＳＳ受信機は（再び）、省エネモードに移行させられることが提案される。省エネモードに対して代替的又は累積的に、ＧＮＳＳ受信機は待機モード（スタンバイモード）に移行させることができる。しかしながら、さらに、（提供された全ての）探索持続時間の経過後、中断条件のいずれも満たされない場合、特に地理的ＧＮＳＳ位置が算出されて提供される（その後ＧＮＳＳ受信機は省エネモードに置き変えられることはない）。

ＧＮＳＳ位置は、例えば、ＧＮＳＳ受信機自体によって、又はＧＮＳＳ受信機に接続されたＧＮＳＳセンサにおいて算出され得る。

好ましい実施形態によれば、（提供された全ての）探索持続時間の経過後、中断条件のうちの最後のみが満たされる場合に、制限された位置算出が可能であるかどうかが検査されることが提案される。制限された位置算出は、例えば、（想定される高さを有する）二次元（長さ、幅）ＧＮＳＳ位置のみが決定されることを意味し得る。検査は、特に好ましくは、特に所定の衛星最低数が見つからなかったかどうかに依存して行われる。例えば、二次元ＧＮＳＳ位置は、既知の又は想定される高さのもとで、通常は既に３つの衛星を用いて算出又は推定することができる。

制限された位置算出が可能である場合、これを算出することができ、好ましくは、算出された位置に対する品質示唆を提供することができる。次いでＧＮＳＳ受信機は、（再び）省エネモードに移行させることができる。制限された位置算出が不可能である場合には、通常は失敗した位置算出が応答され、次いでＧＮＳＳ受信機は（再び）省エネモードに移行させられる。

さらなる態様によれば、ここに提示された方法を実施するためのコンピュータプログラムが提案される。このことは、換言すれば、特に、プログラムの実行の際に、ここに記載の方法の実施をコンピュータに委ねる命令を含むコンピュータプログラム（製品）に関する。

さらなる態様によれば、ここに提案されたコンピュータプログラムが記憶されている機械可読記憶媒体が提案される。通常は、機械可読記憶媒体は、コンピュータ可読データ担体である。

さらなる態様によれば、ここに提案された方法を実施するために構成されたＧＮＳＳ受信機が提案される。例えば、前述した記憶媒体は、ＧＮＳＳ受信機の構成部品か又はそれに接続し得るものであってもよい。好ましくは、ＧＮＳＳ受信機は、車両の内部又は上部に配置されるか又はそのような車両の内部又は上部への取り付けを想定し構成されている。ＧＮＳＳ受信機又はＧＮＳＳ受信機の計算ユニット（プロセッサ）は、例えば、ここに記載の方法を実行するために、ここに記載のコンピュータプログラムにアクセスすることができる。

ＧＮＳＳ受信機は、好ましくはＧＮＳＳセンサである。位置の計算は、少なくとも４つの衛星からの（電磁）ＧＮＳＳ信号の伝搬時間測定に基づいている。その上さらに、センサ内においては、位置をさらにより正確に計算するために、いわゆる補正サービスからの補正データを使用することができる。受信したＧＮＳＳデータと共に、センサ内には、高精度の時刻（世界時など）が定期的に読み込まれ、正確な測位のために使用される。位置センサへのさらなる入力データは、（特に）ホイール回転数、操舵角、並びに、加速度及びヨーレートデータであってもよい。好ましくは、運動センサ及び位置センサは、ＧＮＳＳデータに基づいて、自己位置、自己測位及び／又は自己速度を算出するために構成されている。

方法に関連して論じられた詳細、特徴及び好ましい実施形態は、対応してここに提示されたＧＮＳＳ受信機、コンピュータプログラム及び／又は記憶媒体のもとでも起こり得るし、その逆もまた同様である。その限りにおいては、特徴のより詳細な特徴付けについてはそこに記載されている実施形態が十分に参照される。

以下においては、ここに提示された解決手段及びそれらの技術的周辺環境を、図面に基づいて、より詳細に説明する。ここでは、本発明が、図示の実施例によって限定されるべきではないことを示唆しておく。特に、他のことが明示的に示されていない限り、図面において説明される事例の態様の一部を抽出して、それらを他の構成部品と組み合わせることも、及び／又は、他の図面及び／又は本明細書からの知識と組み合わせることも可能である。

通常の動作経過においてＧＮＳＳ受信機を動作させる、ここに提示された方法の経過を示した図。ここに提示された方法の例示的な経過のフローチャート。

図１は、通常の動作経過においてＧＮＳＳ受信機を動作させる、ここに提示された方法の経過を概略的に示している。

ブロック１１０，１２０及び１３０を有する方法ステップａ），ｂ）及びｃ）の図示の順序は、単なる例示にすぎない。

ブロック１１０においては、ＧＮＳＳ衛星の探索の開始が行われる。ブロック１２０においては、第１の探索持続時間の後、第１の中断条件が満たされる場合に、探索の中断が行われる。ブロック１３０においては、第１の探索持続時間よりも長い第２の探索持続時間の後、第１の中断条件とは異なる第２の中断条件が満たされる場合に、探索の中断が行われる。

図２は、ここに提示された方法の例示的な経過のフローチャートを概略的に示している。

このフローチャートは、第１の末端（Terminator）１によって開始される。この第１の末端１は、ここでは例示的に、加速度が識別されたことを含む。この第１の末端１には、第１の動作２が続く。この第１の動作２は、タイマ（独記；Zeitgeber）及び衛星の探索が開始されることを含む（ステップａ））。換言すれば、トリガー条件、例えば加速度の識別の後、タイマ及び位置算出のための衛星の探索が開始される。

第１の動作２の後には、第１の判定３が続く。この第１の判定３は、（予め定められた）所定の時点ｔ_１又は第１の探索持続時間の経過後に行われる。

第１の判定３は、見つけられた衛星の数が、（予め定められた）所定の第１の衛星数ｎ_１より大きいかどうか、及び／又は、衛星信号状態が、（予め定められた）所定の第１の衛星信号状態Ｑ_１より大きいかどうかの確認を含む。

第１の判定３が、否定的結果を供給する場合には、第２の動作４が続く。この第２の動作４は、ここでは、位置算出が失敗したという応答の提供を含む。これはステップｂ）に対応する。第２の動作４には、ここでは例示的に第２の末端５が続く。この第２の末端５は、ここでは例示的に、ＧＮＳＳ受信機が省エネモード又はスタンバイモードに移行させられることを含む。

時点ｔ_１において、十分な信号状態Ｑ_１を有する少なくともｎ_１個の衛星が識別されない場合には、位置算出を成功させるための十分な信号状態を有する十分な数の衛星を見つけ出す確率が過度に低いので、探索は中断され、機器は省エネモードに移行させられる。

第１の判定３が肯定的結果を供給する場合には、第３の動作６が続き、この第３の動作６は、衛星の探索の継続を含む。

時点ｔ_１において、十分な信号状態Ｑ_１を有する十分な数の衛星ｎ_１が検出された場合には、時点ｔ_２まで探索が続けられる。この時点ｔ_２においては、衛星数ｎ_２及びそれぞれの信号状態Ｑ_２のさらなる確認が行われ、ここでも手順は時点ｔ_１に類似する。

それに応じて、第３の動作６の後には第２の判定７が続く。この第２の判定７は、（予め定められた）所定の時点ｔ_２において、又は第２の探索持続時間の経過後に行われる。この第２の判定７は、見つけられた衛星の数が、（予め定められた）所定の第２の衛星数ｎ_２より大きいかどうか、及び／又は、衛星信号状態が、（予め定められた）所定の第２の衛星信号状態Ｑ_２より大きいかどうかの確認を含む。

第２の判定７が否定的結果を供給する場合、第４の動作８が続き、この第４の動作８は、ここでは位置算出が失敗したという応答の提供を含む。これはステップｃ）に対応する。第４の動作８には、ここでは例示的に第３の末端９が続く。この第３の末端９は、ここでは例示的に、ＧＮＳＳ受信機が省エネモード又はスタンバイモードに移行させられることを含む。

第２の判定７が肯定的結果を供給する場合、第５の動作１０が続き、この第５の動作１０は、衛星の探索の継続を含む。

時点ｔ_２において、十分な信号状態Ｑ_２を有する十分な数の衛星ｎ_２が識別される場合には、探索は、時点ｔ_３まで続けられる。この時点ｔ_３においては、衛星数ｎ_３及びそれぞれの信号状態Ｑ_３のさらなる確認が行われる。

そのため、第５の動作１０には第３の判定１１が続く。この第３の判定１１は、（予め定められた）所定の時点ｔ_３又は第３の探索持続時間の経過後に行われる。この第３の判定１１は、見つけられた衛星の数が、（予め定められた）所定の第３の衛星数ｎ_３より大きいかどうか、及び／又は、衛星信号状態が、（予め定められた）所定の第３の衛星信号状態Ｑ_３より大きいかどうかの確認を含む。

第３の判定１１が肯定的結果を供給する場合、第６の動作１２が続き、この第６の動作１２は、三次元又は空間ＧＮＳＳ位置を算出し提供することを含む。この第６の動作１２には、第４の末端１３が続く。この第４の末端１３は、ここでは例示的に、ＧＮＳＳ受信機が省エネモード又はスタンバイモードに移行させられることを含む。

時点ｔ_３において、３Ｄ位置算出のための十分な数の衛星が識別される場合には、位置が算出され、例示的に送信され、引き続き機器は再び省エネモードに移行させられる。

第３の判定１１が否定的結果を供給する場合には、ここには第４の判定１４が続く。この第４の判定１４は、制限された位置算出が可能であるかどうかの確認を含む。

第４の判定１４が肯定的結果を供給する場合には、第７の動作１５が続き、この第７の動作１５は、ここでは例示的に、二次元ＧＮＳＳ位置が算出され、品質示唆が提供されることを含む。第７の動作１５には、第５の末端１６が続く。この第５の末端１６は、ここでは例示的に、ＧＮＳＳ受信機が省エネモード又はスタンバイモードに移行させられることを含む。

第４の判定１４が否定的結果を供給する場合には、第８の動作１７が続き、この第８の動作１７は、ここでは例示的に、位置算出が失敗したという応答の提供を含む。この第８の動作１７には、第６の末端１８が続く。この第６の末端１８は、ここでは例示的に、ＧＮＳＳ受信機が省エネモード又はスタンバイモードに移行させられることを含む。

時点ｔ_３において、３Ｄ位置算出のための十分な数の衛星が識別されない場合には、制限された精度の２Ｄ位置を算出可能であるかどうかが検査され、可能である場合には、当該２Ｄ位置が、算出された位置に対する品質示唆と共に送信され、それに続いて機器は、再び省エネモードに移行させられる。可能でない場合には、失敗した位置算出が応答され、それに続いて機器は、再び省エネモードに移行させられる。

ＧＮＳＳ受信機が省エネモード又はスタンバイモードに移行させられていた場合には、この方法は、特に、再び加速度が識別された場合に最初から（末端１のもとで）新たに開始することができる。

時点ｔ_ｘ、衛星数ｎ_ｘ、及び、それぞれの信号状態Ｑ_ｘに対する要求は、必要に応じて適合化させることができる。同様に、この方法は、４つ以上の段階に移行させることも可能である。

ここに提示された解決手段は、特に、以下の利点のうちの１つ以上を可能にする。即ち、
・ここに提案された解決手段により、ＧＮＳＳ衛星の無駄である探索又はおそらく無駄である探索を大幅に短縮することができる。
・ここに提案された解決手段により、特にバッテリ駆動の機器に対して、エネルギーを節約することができる。

Claims

ＧＮＳＳ受信機を動作させる方法であって、
ａ）ＧＮＳＳ衛星の探索を開始するステップと、
ｂ）第１の探索持続時間の後、第１の中断条件が満たされる場合に、前記探索を中断するステップと、
ｃ）前記第１の探索持続時間よりも長い第２の探索持続時間の後、前記第１の中断条件とは異なる第２の中断条件が満たされる場合に、前記探索を中断するステップと、
ｄ）前記第２の探索持続時間よりも長い第３の探索持続時間の後、第３の中断条件が満たされる場合に、前記探索を中断するステップと、
を含み、
前記探索持続時間の経過後、前記第３の中断条件のみが満たされる場合に、制限された位置算出としての二次元ＧＮＳＳ位置算出が可能であるかどうかが検査され、
前記探索持続時間の経過後、前記中断条件のうちのいずれも満たされない場合に、ＧＮＳＳ位置が算出されて提供され、その後、前記ＧＮＳＳ受信機は、省エネモードに移行させられる、方法。
前記探索を開始するステップは、開始条件が満たされる場合に行われる、請求項１に記載の方法。
前記第１の中断条件は、少なくとも第１の衛星数又は第１の信号状態を含む、請求項１又は２に記載の方法。
前記第２の中断条件は、少なくとも第２の衛星数又は第２の信号状態を含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
前記第３の中断条件は、少なくとも第３の衛星数又は第３の信号状態を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法を実施するためのコンピュータプログラム。
請求項６に記載のコンピュータプログラムが記憶されている機械可読記憶媒体。
請求項６に記載のコンピュータプログラムを実行するように構成されたＧＮＳＳ受信機。