WO2021018575A1 - Verfahren zum ermitteln eines modells zur beschreibung mindestens eines umgebungsspezifischen gnss-profils - Google Patents

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WO2021018575A1
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gnss
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PCT/EP2020/069932
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Christian SKUPIN
Hanno Homann
Moritz Michael Knorr
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60W2556/45—External transmission of data to or from the vehicle
    • B60W2556/50—External transmission of data to or from the vehicle for navigation systems

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a model for
  • the invention can be used in particular in autonomous driving.
  • a vehicle requires a sensor system for autonomous operation that is able to determine a highly precise vehicle position, in particular with the help of navigation satellite data (GPS, GLONASS, Beidou, Galileo).
  • GPS Global Navigation Satellite System
  • GLONASS Beidou
  • Galileo navigation satellite data
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GNSS correction data services which can determine the influence of the GNSS errors in orbit (essentially satellite orbit errors, satellite clock errors, code and phase biases, as well as ionospheric and tropospheric refraction influences). With the help of such existing correction data services, it is possible to take the aforementioned error influences into account in GNSS-based positioning, so that the accuracy of the GNSS-based positioning result increases.
  • the GNSS satellites can be significantly shaded, especially in urban canyons.
  • the houses can cause reflections of the GNSS signal come, leading to so-called multipath propagation and thus im
  • the existing correction data services enable an increase in the accuracy of GNSS-based positioning in the cm range for as long as one
  • a particular problem is that a GNSS receiver is also under
  • GNSS stands for Global Navigation Satellite System, such as GPS (Global Positioning System) or Galileo.
  • GPS Global Positioning System
  • Galileo Galileo
  • the specified sequence of steps a), b) and c) is exemplary and can thus occur in a regular operating sequence of the method or run at least once in the specified sequence.
  • at least steps a), b) and c) can also be carried out at least partially in parallel or simultaneously.
  • step a) at least one measurement data set is received which describes at least one GNSS parameter of a GNSS signal between a GNSS satellite and a GNSS receiver.
  • a large number of measurement data sets can be received, each describing a GNSS parameter such as a propagation path or the reception situation of a GNSS signal between a GNSS satellite and a GNSS receiver.
  • measurement data can be recorded (if necessary beforehand) from which the measurement data records are formed. In this context, it is preferred if the measurement data from one or more (force
  • the vehicles for example via GNSS receivers and / or environment sensors of the vehicles.
  • the vehicles are preferably automobiles which are particularly preferably set up for automated or autonomous operations.
  • the measurement data sets usually include the following (signal-specific) measurement data:
  • the measured pseudorange (PR) of the GNSS signal and - the measured signal strength of the GNSS signal (alternatively C / NO) and / or other GNSS raw measurements (e.g. Doppler and carrier phase).
  • PR pseudorange
  • C / NO measured signal strength of the GNSS signal
  • other GNSS raw measurements e.g. Doppler and carrier phase
  • the (actual) position of the GNSS receiver (for example a
  • Receiving antenna can, for example (even in the event of interference with the
  • Dual-frequency receivers are GNSS receivers that can analyze the radio signals arriving from the GNSS satellites on both coded frequencies (LI and L2).
  • the measuring principle is - beyond the normal pseudoranging (in which only LI is received) - the phase measurement of the
  • Carrier waves can be installed in or on (motor) vehicles, for example.
  • the vehicles can be, for example, those that are intended to travel specific routes in a targeted manner in order to create the measurement data records.
  • an environment sensor system can contribute to determining the (actual) position of the GNSS receiver. Measurement data from the environment sensors can be combined with GNSS measurement data or used alone.
  • the environment sensor system can be installed in or on (motor) vehicles, for example. In this context, the position of the GNSS receiver can, for example, coincide with a vehicle position.
  • the environment sensor system can be, for example, an optical sensor (for example a camera), an ultrasonic sensor, a RADAR sensor, a LIDAR sensor or the like.
  • Period for example over at least ten days and / or collected using crowdsourcing.
  • Crowdsourcing can be used in this context can also be described in such a way that the measurements of different measuring entities are compiled.
  • the measurement data of various vehicles that have been in an observation area (of which the 3D environment model is to be created) over an observation period for example ten days or more
  • an observation period for example ten days or more
  • step b) at least one model parameter is determined for a model for the (simplified) description of the at least one
  • a model parameter or a model for describing a plurality of GNSS profiles can be derived or abstracted from a plurality of received measurement data records.
  • the model advantageously allows a simplified description of GNSS profiles by means of model parameters, whereby data volume and / or computing capacity can be saved (compared to providing the complete GNSS profile with, for example, all GNSS raw data).
  • a (every) GNSS profile basically describes a relationship between a path length determined from the satellite data (and / or a path length error determined from the satellite data (or the path length) and the receiver position determined in step a) and the pair of values from receiver position and satellite position .
  • the satellite position here usually relates to the position of the satellite that sent the corresponding satellite data or the GNSS signal at the time of transmission.
  • the receiver position can be equated, for example, with a vehicle position of the vehicle which has the GNSS receiver.
  • the profile is environment-specific since its data, such as path length errors, are influenced by the environment or are dependent on it.
  • the model is formed in such a way that it provides a compact description of the functional relationship between the measured variable and
  • the model can be created that a combination of a large number of measured values takes place on a few (especially statistical) parameters (e.g. mean value and variance).
  • the model can be a linear model, for example. Furthermore, the model can be multi-dimensional, such as three-dimensional. The model can also (like the GNSS profiles described with it) be environment-specific.
  • the model can comprise a mapping of GNSS signal characteristics in the form of (a parameterized description of) GNSS profiles.
  • This can, for example, be an additional map layer of an existing road map (e.g. NDS map).
  • the model for describing the at least one environment-specific GNSS profile is provided.
  • the model can be determined outside of a vehicle, in particular on the basis of data that was recorded with vehicles.
  • the model can be formed, for example, in a higher-level evaluation unit. The model can then be transferred (back) to at least one vehicle.
  • the at least one GNSS parameter describes a propagation path between the GNSS satellite and the GNSS receiver (e.g. pseudorange).
  • the at least one measurement data set includes the position of the GNSS receiver at which the GNSS signal was received. This can be, for example, a
  • step b) a piece-wise linear regression is applied to at least part of the measurement data set.
  • the model parameter is a statistical parameter and / or a dependency parameter.
  • the statistical parameter can be, for example, a mean value and / or a variance.
  • Dependency parameters can be, for example, the variation of the value to be modeled (or GNSS profile), e.g. with the variation in the height of the GNSS receiving antenna.
  • a model parameter be determined using a plurality of measurement data sets.
  • several measurement data sets that can be assigned to the same (geodetic) position or an area around this position can be used to determine the model parameter.
  • the model be provided in the form of a correction model.
  • the model can, for example, depend on a
  • model described here can also have a whole range of other possible parameters as input variables and output variables.
  • At least one of the following parameters can be a
  • the output variables of the model are:
  • Pseudorange transmission time of the satellite signals from the satellite to the sensor
  • PR errors errors in the pseudo range
  • At least one of the following parameters can be an input variable for the model:
  • the model models the distribution of a GNSS parameter in compact form.
  • the model preferably comprises
  • the output variables preferably each include static partial variables that reflect the uncertainty when using the model.
  • Each output variable particularly preferably comprises an expected value that represents the actual output variable and a variance that describes an uncertainty of the respective expected value.
  • the model be provided in such a way that it can be used for a pattern recognition-based location.
  • this can also be described in such a way that the model is set up to represent one or more GNSS fingerprints.
  • a computer program is also used
  • this relates in particular to a computer program (product), comprising commands which, when the program is executed by a computer, cause the computer to execute a method described here.
  • a machine-readable storage medium is also proposed on which the computer program is stored.
  • the machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
  • a position sensor which is set up to carry out a method described here is also to be described here.
  • the storage medium described above can be part of the position sensor or be connected to it.
  • the position sensor is preferably arranged in or on a (motor) vehicle or provided and set up for mounting in or on such a vehicle.
  • the position sensor is preferably a GNSS sensor.
  • the position sensor is also preferably provided and set up for autonomous operation of the vehicle.
  • the position sensor can be a combined movement and position sensor. Such is for autonomous vehicles are particularly advantageous.
  • a computing unit (processor) of the position sensor can, for example, access the computer program described here in order to carry out a method described here.
  • 1 shows a schematic flow diagram of the method described.
  • the method is used to determine a model for describing at least one environment-specific GNSS profile.
  • the sequence of steps a), b) and c) shown with blocks 110, 120 and 130 is exemplary and can thus be set in a regular operating sequence.
  • step a at least one is received
  • Measurement data set that describes at least one GNSS parameter of a GNSS signal between a GNSS satellite and a GNSS receiver.
  • at least one model parameter for a model for describing the at least one is determined environment-specific GNSS profile, using the measurement data set received in step a).
  • the model for describing the at least one is provided in block 130, according to step c).
  • FIG. 2 schematically shows an example of a model for describing a GNSS profile.
  • the pseudorange 1 (symbol: PR) is plotted above position 2, for example a vehicle position (symbol: x).
  • the profile comprises a non-line-of-sight pseudorange 4 and a line-of-sight pseudorange 5.
  • FIG. 2 shows as an example that the difference between these two pseudoranges 4, 5 as an error value 3 (symbol e) can be described.
  • FIG. 2 thus shows a simplified example of a GNSS profile, in this example for displaying the mean value of the pseudorange (PR) of a specific satellite (SV) as a function of the (vehicle) position.
  • the GNSS profile or the model parameters can be created for further GNSS signal characteristics (such as received GNSS signal power, Doppler, ...) and for further dimensions (spatial dimension and direction of the SV in question).
  • a corresponding GNSS profile or a corresponding model parameter can be received for each
  • Satellites are present or determined.
  • the error value 3 from FIG. 2 can serve, for example, as a model parameter for a model for describing the at least one environment-specific GNSS profile.
  • This model parameter can be derived (as shown) by, for example, forming the difference between the course of the non-line-of-sight pseudorange 4 and the course of the line-of-sight pseudorange 5.
  • This also represents an example of the fact that and possibly how the at least one GNSS parameter 4, 5 can describe a propagation path between the GNSS satellite and the GNSS receiver.
  • the model parameter describes a mean value of the pseudorange (PR) of a certain satellite (SV) as a function of the (vehicle) position
  • the at least one measurement data record can include the position of the GNSS receiver at which the GNSS signal was received.
  • a piece-wise linear regression can be applied to at least part of the measurement data set.
  • a model parameter can be determined using several measurement data sets.
  • 3 shows schematically an example of an error profile for pseudoranges.
  • FIG. 3 illustrates an example of an approach for generating novel correction data. This is particularly interesting for correcting pseudorange and carrier phase in the GNSS receiver.
  • both the target value and the actual value are considered in the GNSS measurement data sets.
  • the actual value is taken directly from the GNSS measurements (runtime measurement of the GNSS signal), the target value is taken indirectly from the known receiver position and the
  • Satellite position determined can be calculated offline.
  • profiles are created for both the target values and the actual values.
  • the at least one model parameter itself is formed in the manner of an (environment-specific) profile.
  • FIG. 2 shows a corresponding example for the pseudorange. So
  • the NLOS_PR values 4 represent the actual values (actual profile) and the LOS_PR values 5 represent the target values (target profile).
  • FIG. 3 shows the error profile for the pseudoranges derived from the GNSS profiles in FIG.
  • the course shown in FIG. 3 could serve as a model parameter which itself was formed in the manner of an (environment-specific) profile. In other words, this can in particular be described as a specific sequence of model parameters or as a model characteristic curve that can be determined in step b).
  • the error value 3 represents an example of the model parameter.
  • the error value 3 can be used to correct future GNSS measurements.
  • FIG. 3 also shows an example that and, if necessary, how the model can be provided in the form of a correction model.
  • correction data can also be generated directly from the GNSS measurement data records, so that the profiles for the GNSS signal properties are not first
  • Error profiles can be generated.
  • the correction data determined in this way can correct the influences of errors due to the interaction of the GNSS signal with surrounding objects (e.g. reflections on buildings) and thus advantageously represent new types of correction data
  • correction data can be provided to a vehicle in the following exemplary ways:
  • New types of correction data are integrated into existing correction data services (e.g. OSR, SSR). This means that the vehicle informs the correction data service provider (KDP) of its position and the KDP transmits the current corrections to the vehicle, e.g. every second.
  • KDP correction data service provider
  • the vehicle informs the KDP of its probable trajectory and the KDP provides the correction data in the form of error profiles (possibly in parameterized form) for the route ahead.
  • the vehicle has a map layer with correction data
  • This map layer can e.g. at certain intervals (e.g. weekly) or at
  • the correction of the GNSS measurement data in the vehicle can take place by offsetting the current actual value with the associated correction value, for example by forming the sum of the current GNSS measurement value determined in the vehicle (e.g. the currently measured PR of a certain SV) and the
  • Corresponding correction value i.e. the one valid for the current vehicle position and SV (here the PR error).
  • the model can be provided in such a way that it can be used for pattern recognition-based location.
  • an advantageous approach to using the model to describe the GNSS profiles is to use the model or at least a part of it as a reference for pattern recognition-based positioning.
  • the model or at least a part of it is a reference for pattern recognition-based positioning.
  • there is a specific impairment of the GNSS signal properties here in the form of specific GNSS profiles. Since a GNSS profile has a value of the GNSS signal property (e.g. pseudorange, Doppler,
  • Signal power if a location and the direction of the associated satellite, can with knowledge of the current
  • Satellite position by comparing the GNSS measured values currently measured in the vehicle (e.g. pseudorange, Doppler, signal power, ...) with the GNSS profiles (here using the (simplified) model for describing the GNSS profiles) inferred the position of the vehicle will.
  • GNSS measured values currently measured in the vehicle e.g. pseudorange, Doppler, signal power, .
  • the GNSS profiles here using the (simplified) model for describing the GNSS profiles
  • FIG. 2 illustrates this situation through the simplified use of the GNSS profile of only one SV whose GNSS signal is received from a specific direction.
  • a certain value 6 is measured for the pseudorange at the current point in time (“measured PR”).
  • the reliability of this method can be significantly increased by not only using the GNSS profile for one SV, but also for several SVs, e.g. the GNSS profiles of all currently received SVs (i.e. all currently received satellites).
  • the reliability of the method can be further increased if not only the GNSS profiles of a GNSS signal property (e.g. pseudorange), but also the GNSS profiles for other GNSS signal properties (e.g.
  • Wsv is, GNSS-si g naiei g enschaft the measured value of a GNSS signal characteristic associated with the satellite SV, Rsv, GNSS-si g naiei g enschaft (x) of the reference value of the GNSS profile associated with the corresponding GNSS signal characteristic of the Satellite SV assuming position x.
  • the position x can be extended to a multidimensional space (eg 2D or 3D) without restricting the generality.
  • the model to be used for the GNSS fingerprint method shown here to describe the GNSS profiles can be made available in the vehicle as an additional data layer of a road map (eg NDS).
  • corresponding data layers are provided by a service Provider provided, for example by means of IP communication via cellular radio and / or WLAN.
  • route ahead can be requested according to MPP
  • the model for describing the GNSS profiles can be persisted in the vehicle until updated GNSS profiles or an updated model are available from the service provider.
  • the pseudoranges can first be corrected so that the GNSS receiver uses it to calculate a more precise starting position.
  • a comparison can be carried out using the GNSS fingerprint method. This results in a more favorable starting position for the GNSS fingerprint method, so that possible ambiguities can be better countered.

Abstract

1. Verfahren zum Ermitteln eines Modells zur Beschreibung mindestens eines umgebungsspezifischen GNSS-Profils, umfassend zumindest folgende Schritte: a) Empfangen mindestens eines Messdatensatzes, der mindestens einen GNSS-Parameter eines GNSS-Signals zwischen einem GNSS- Satelliten und einem GNSS-Empfänger beschreibt, b) Ermitteln mindestens eines Modell-Parameters für ein Modell zur Beschreibung des mindestens einen umgebungsspezifischen GNSS- Profils, unter Verwendung des in Schritt a) empfangenen Messdatensatzes, c) Bereitstellen des Modells zur Beschreibung des mindestens einen umgebungsspezifischen GNSS-Profils.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Ermitteln eines Modells zur Beschreibung mindestens eines umgebungsspezifischen GNSS-Profils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Modells zur
Beschreibung mindestens eines umgebungsspezifischen GNSS-Profils, ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens sowie ein
maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Die Erfindung kann insbesondere beim autonomen Fahren zur Anwendung zu kommen.
Stand der Technik
Unter anderem benötigt ein Fahrzeug für einen autonomen Betrieb eine Sensorik, die in der Lage ist eine hochgenaue Fahrzeugposition, insbesondere mit Hilfe von Navigationssatellitendaten (GPS, GLONASS, Beidou, Galileo), zu ermitteln. Hierzu werden gegenwärtig GNSS(Globales Navigations- Satellitensystem)-Signale über eine GNSS-Antenne auf dem Fahrzeugdach empfangen und mittels eines GNSS-Sensors verarbeitet.
Zur Verbesserung der GNSS-Genauigkeit sind GNSS-Korrekturdatendienste bekannt, die den Fehlereinfluss der GNSS-Fehler im Orbit (im wesentlichen Satellitenbahnfehler, Satellitenuhrfehler, Code- und Phasen-Biases, sowie ionosphärische und troposphärische Refraktionseinflüsse) ermitteln können. Mit Hilfe derartiger bestehender Korrekturdatendienste ist es möglich, die besagten Fehlereinflüsse bei der GNSS-basierten Ortung zu berücksichtigen, sodass die Genauigkeit des GNSS-basierten Ortungsergebnisses zunimmt.
Beispielsweise in urbanen Umgebungen kann es jedoch zu einer signifikanten Abschattung der GNSS-Satelliten kommen, insbesondere in Häuserschluchten. Darüber hinaus kann es an den Häusern zu Reflexionen des GNSS-Signals kommen, was zu sogenannten Mehrwegeausbreitungen und damit im
Zusammenhang stehenden Pseudorangefehlern führen kann. Es besteht das Bestreben auch solche Einflüsse zu berücksichtigen, um die Genauigkeit des GNSS-basierten Ortung noch weiter zu verbessern.
Die bestehenden Korrekturdatendienste ermöglichen eine Erhöhung der Genauigkeit der GNSS-basierten Ortung im cm-Bereich solange eine
Sichtverbindung zu den genutzten Satelliten besteht. Im Falle einer Abschattung z. B. durch hohe Gebäude wird durch Verwendung von Korrekturdatendiensten in der Regel zwar weiterhin eine Erhöhung der Genauigkeit gegenüber einer Nichtverwendung von Korrekturdaten erreicht, dennoch verschlechtert sich in diesem Fall die Ortungsgenauigkeit (z.B. auf eine Genauigkeit in der
Größenordnung von einem Meter oder 10 Metern).
Problematisch ist insbesondere, dass ein GNSS-Empfänger auch unter
Verwendung von Korrekturdaten im eben beschriebenen Fall den entstehenden Fehler nicht vollständig erfasst, so dass zwar z. B. eine größere Fehlerellipse jedoch mit nichtzutreffendem Zentrum der Ellipse angenommen werden kann. Eine derartige Degradation der Ortungszuverlässigkeit mittels GNSS-basierter Systeme sollte z. B. für die Genauigkeits- und Integritätsanforderungen an eine GNSS-basiertes Ortungssystem zur Anwendung beim hochautomatisieren bzw. autonomen Fahren möglichst vermieden werden.
Offenbarung der Erfindung
Hier vorgeschlagen wird gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zum Ermitteln eines Modells zur Beschreibung mindestens eines umgebungsspezifischen GNSS- Profils, umfassend zumindest folgende Schritte:
a) Empfangen mindestens eines Messdatensatzes, der mindestens einen GNSS-Parameter eines GNSS-Signals zwischen einem GNSS-Satelliten und einem GNSS-Empfänger beschreibt,
b) Ermitteln mindestens eines Modell-Parameters für ein Modell zur
Beschreibung des mindestens einen umgebungsspezifischen GNSS-Profils, unter Verwendung des in Schritt a) empfangenen Messdatensatzes, c) Bereitstellen des Modells zur Beschreibung des mindestens einen
umgebungsspezifischen GNSS-Profils. GNSS steht in diesem Zusammenhang für Globales Navigationssatellitensystem, wie zum Beispiel GPS (Global Positioning System) oder Galileo. Die angegebene Reihenfolge der Schritte a), b) und c) ist beispielhaft und kann sich so bei einem regulären Betriebsablauf des Verfahrens einstellen bzw. zumindest einmal in der angegebenen Reihenfolge ablaufen. Darüber hinaus können zumindest die Schritte a), b) und c) auch zumindest teilweise parallel bzw. gleichzeitig durchgeführt werden.
Hiermit kann ein gänzlicher neuer Modell-Ansatz angegeben werden, der auf umgebungsspezifischen GNSS-Profilen basiert. Der Modell-Ansatz trägt in besonders vorteilhafter Weise dazu bei Datenvolumen und damit Ressourcen (Speicherplatz) zu sparen. Gleichwohl kann mit Hilfe von GNSS-Profilen die Ortungsgenauigkeit vorteilhaft verbessert werden. Dies insbesondere auch in urbanen Umgebungen, in denen es zu Abschattungen der Satelliten kommen kann.
In Schritt a) erfolgt ein Empfangen mindestens eines Messdatensatzes, der mindestens einen GNSS-Parameter eines GNSS-Signals zwischen einem GNSS-Satelliten und einem GNSS-Empfänger beschreibt. Dabei kann eine Vielzahl von Messdatensätzen empfangen werden, die jeweils einen GNSS- Paramater wie etwa einen Ausbreitungspfad bzw. die Empfangssituation eines GNSS-Signals zwischen einem GNSS-Satelliten und einem GNSS-Empfänger beschreiben. Dazu kann (ggf. zuvor) eine Aufnahme von Messdaten erfolgen, aus denen die Messdatensätze gebildet werden. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn die Messdaten von einem oder mehreren (Kraft
fahrzeugen, beispielsweise über GNSS-Empfänger und/oder Umfeldsensorik der Fahrzeuge aufgenommen werden. Bei den Fahrzeugen handelt es sich vorzugsweise um Automobile, die besonders bevorzugt für den automatisierte oder autonome Operationen eingerichtet sind.
Die Messdatensätze umfassen in der Regel jeweils folgende (signalspezifischen) Messdaten:
- die (tatsächliche) Position des GNSS-Empfängers (an der das GNSS-Signal empfangen wurde),
- die Satellitenposition des GNSS-Satelliten (der das GNSS-Signal
ausgesendet hat),
- die gemessene Pseudorange (PR) des GNSS-Signals, und - die gemessene Signalstärke des GNSS-Signals (alternativ C/NO) und/oder übrige GNSS-Raw-Measurements (z. B. Doppler und Trägerphase).
Die (tatsächliche) Position des GNSS-Empfängers (zum Beispiel einer
Empfangsantenne) kann beispielsweise (auch bei Störungen der
Signalausbreitung des GNSS-Signals) mittels Zweifrequenz- Empfängern ermittelt werden. Zweifrequenz- Empfängern sind GNSS- Empfänger, welche die von den GNSS-Satelliten eintreffenden Funksignale auf beiden kodierten Frequenzen (LI und L2) analysieren können. Messprinzip ist - über das normale Pseudoranging hinaus (bei dem nur LI empfangen wird) - die Phasenmessung der
Trägerwellen. Entsprechende Zweifrequenz- Empfänger können beispielsweise in oder an (Kraft-) Fahrzeugen installiert sein. In diesem Zusammenhang kann es sich bei den Fahrzeugen beispielsweise um solche handeln, die gezielt zum Erstellen der Messdatensätze bestimmte Routen abfahren sollen.
Alternativ oder zusätzlich kann zur Ermittlung der (tatsächliche) Position des GNSS-Empfängers eine Umfeldsensorik beitragen. Dabei können Messdaten der Umfeldsensorik mit GNSS-Messdaten kombiniert oder alleine verwendet werden. Die Umfeldsensorik kann beispielsweise in oder an (Kraft-) Fahrzeugen installiert sein. In diesem Zusammenhang kann die Position des GNSS-Empfängers beispielhaft mit einer Fahrzeugposition zusammenfallen. Bei der Umfeldsensorik kann es sich beispielsweise um einen optischen Sensor (zum Beispiel um eine Kamera), einen Ultraschallsensor, einen RADAR-Sensor, einen LIDAR-Sensor oder dergleichen handeln.
Mit der Position des GNSS-Empfängers und der Satellitenposition ist in der Regel auch die LOS (Line Of Sight)-Distanz bzw. die direkte (kürzeste)
Verbindungslinie zwischen GNSS-Satellit und GNSS-Empfänger bekannt. Die Pseudorange (PR) wird in der Regel über eine Laufzeitmessung (zum Beispiel der LI Frequenz) des GNSS-Signals gemessen. Mit den Punkten Position des GNSS-Empfängers, der Satellitenposition und der Pseudorange ist auch der Pseudorangefehler (PR-Fehler) bekannt (zum Beispiel über die Gleichung: PR- Fehler = gemessene PR - LOS-Distanz).
Vorteilhafterweise werden die Messdaten zunächst über einen längeren
Zeitraum, zum Beispiel über mindestens zehn Tage und/oder unter Verwendung von Crowdsourcing erhoben. Crowdsourcing kann in diesem Zusammenhang auch so beschrieben werden, dass die Messungen verschiedener Mess- Instanzen zusammengetragen werden. Hierzu können beispielsweise die Messdaten verschiedener Fahrzeuge zusammengetragen werden, die sich über einen Beobachtungszeitraum (zum Beispiel zehn Tage oder mehr) in einem Beobachtungsgebiet (von dem das 3D-Umfeldmodell erstellt werden soll) aufgehalten haben.
In Schritt b) erfolgt ein Ermitteln mindestens eines Modell- Parameters für ein Modell zur (vereinfachten) Beschreibung des mindestens einen
umgebungsspezifischen GNSS-Profils, unter Verwendung des in Schritt a) empfangenen Messdatensatzes. Insbesondere kann in Schritt b) aus mehreren empfangenen Messdatensätzen ein Modell-Parameter bzw. ein Modell zur Beschreibung von mehreren GNSS-Profilen abgeleitet bzw. abstrahiert werden. Das Modell erlaubt in Vorteilhafter Weise eine vereinfachte Beschreibung von GNSS-Profilen, durch Modell-Parameter, wodurch Datenvolumen und/oder Rechenkapazität gespart werden können (im Vergleich zu einer Bereitstellung der vollständigen GNSS-Profile mit beispielsweise allen GNSS-Rohdaten).
Ein (jedes) GNSS-Profil beschreibt grundsätzlich einen Zusammenhang zwischen einer aus den Satellitendaten ermittelten Pfadlänge (und/oder einem aus den Satellitendaten (bzw. der Pfadlänge) und der in Schritt a) bestimmten Empfängerposition ermittelter Pfadlängenfehler) sowie dem Wertepaar aus Empfängerposition und Satellitenposition. Diese GNSS-Profile bzw. die
Zusammenhänge aus diesen GNSS-Profilen sollen hier über den Modell-Ansatz vorteilhaft vereinfacht bereitgestellt werden.
Die Satellitenposition bezieht sich hier üblicherweise auf die Position des Satelliten, der die entsprechenden Satellitendaten bzw. das GNSS-Signal ausgesandt hatte, zum Zeitpunkt des Aussendens. Die Empfängerposition kann zur Vereinfachung beispielsweise mit einer Fahrzeugposition des Fahrzeugs, welches den GNSS-Empfänger aufweist, gleichgesetzt werden. Das Profil ist umgebungsspezifisch, da dessen Daten, etwa Pfadlängenfehler von der Umgebung beeinflusst werden bzw. von dieser abhängig sind.
Das Modell wird insbesondere so gebildet, dass es eine kompakte Beschreibung des funktionalen Zusammenhangs zwischen Messgröße und
Abhängigkeitsparameter erlaubt. Weiterhin kann das Modell so gebildet werden, dass eine Vereinigung einer Vielzahl von Messwerten auf wenige (insbesondere statistische) Parameter (z.B. Mittelwert und Varianz) erfolgt.
Bei dem Modell kann es sich beispielsweise um ein lineares Modell handeln. Weiterhin kann das Modell mehrdimensional, wie etwa dreidimensional sein. Das Modell kann darüber hinaus (wie die damit beschriebenen GNSS-Profile) umgebungsspezifisch sein.
Das Modell kann alternativ oder zusätzlich eine Kartierung von GNSS- Signalcharakteristiken in Form von (einer parametrisierten Beschreibung von) GNSS-Profilen umfassen. Dies kann zum Beispiel ein zusätzlicher Karten-Layer einer bestehenden Straßenkarte (z.B. NDS-Karte) sein.
In Schritt c) erfolgt ein Bereitstellen des Modells zur Beschreibung des mindestens einen umgebungsspezifischen GNSS-Profils. Das Modell kann beispielsweise außerhalb eines Fahrzeugs insbesondere auf Basis von Daten ermittelt werden, die mit Fahrzeugen aufgenommen wurden. Hierzu kann das Modell beispielsweise in einer übergeordneten Auswerteeinheit gebildet werden. Anschließend kann das Modell an mindestens ein Fahrzeug (zurück) übertragen werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der mindestens ein GNSS-Parameter einen Ausbreitungspfad zwischen dem GNSS-Satelliten und dem GNSS-Empfänger beschreibt (z.B. Pseudorange). Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Messdatensatz die Position des GNSS-Empfängers umfasst, an der das GNSS- Signal empfangen wurde. Hierbei kann es sich zum Beispiel um eine
Fahrzeugposition handeln, wenn der GNSS-Empfänger in oder an einem Fahrzeug angeordnet ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt b) eine stückweise lineare Regression auf zumindest einen Teil des Messdatensatzes angewendet wird. Dies kann mit anderen Worten auch so beschrieben werden, dass zur Modellierung bevorzugt und beispielhaft eine stückweise lineare Regression verwendet werden kann. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass es sich bei dem Modell-Parameter um einen Statistik- Parameter und/oder einen Abhängigkeits- Parameter handelt. Bei dem Statistik- Parameter kann es sich zum Beispiel um einen Mittelwert und/oder eine Varianz handeln. Bei dem
Abhängigkeits- Parameter kann es sich zum Beispiel um die Variation des zu modellierenden Wertes (bzw. GNSS-Profils) z.B. mit der Variation der Höhe der GNSS-Empfangsantenne handeln.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass ein Modell-Parameter unter Verwendung von mehreren Messdatensätzen ermittelt wird. In diesem Zusammenhang können zum Beispiel mehrere Messdatensätze, die derselben (geodätischen) Position oder einem Bereich um diese Position zugeordnet werden können, zum Ermitteln des Modell-Parameters genutzt werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Modell in der Form eines Korrekturmodells bereitgestellt wird. In diesem
Zusammenhang kann das Modell beispielsweise in Abhängigkeit einer
(geodätischen) Position (Eingangsgröße) z.B. eines Fahrzeugs einen bestimmten Korrekturwert (Ausgangsgröße) ausgeben.
Das hier beschriebene Modell kann neben der (geodätischen) Position noch eine ganze Reihe von anderen möglichen Parametern als Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen aufweisen.
Beispielsweise kann zumindest einer der folgenden Parameter eine
Ausgangsgrößen des Modells sein:
Pseudorange (Laufzeit der Satellitensignale vom Satelliten zum Sensor), und PR-Fehler (Fehler der Pseudo-Range).
Zumindest einer der folgenden Paramater kann eine Eingangsgröße des Modells sein:
Signalstärke der von dem GNSS-Sensor empfangenen GNSS-Signale, Rauschverhältnis (C/NO = Carrier-to-noise density ratio) der von dem GNSS- Sensor empfangenen GNSS-Signale,
Trägerphase der von dem GNSS-Sensor empfangenen GNSS-Signale, Antennenhöhe der Antenne des GNSS-Sensors, zeitliche Dynamik der Bewegung der jeweiligen GNSS-Satelliten
Das Modell modelliert mittels der Modell-Parameter die Verteilung eines GNSS- Parameters in kompakter Form. Bevorzugt umfasst das Modell
Parametergrenzwerte. Die Ausgangsgrößen umfassen bevorzugt jeweils statische Teilgrößen, die die Unsicherheit bei der Nutzung des Modells wiederspiegeln. Besonders bevorzugt umfasst jede Ausgangsgröße einen Erwartungswert, die die eigentliche Ausgangsgröße darstellt und eine Varianz, die eine Unsicherheit des jeweiligen Erwartungswert beschreibt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Modell derart bereitgestellt wird, dass es für eine mustererkennungsbasierte Ortung eingesetzt werden kann. Dies kann mit anderen Worten auch so beschrieben werden, dass das Modell dazu eingerichtet ist für einen oder mehrere GNSS-Fingerprints zu repräsentieren.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm zur
Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm(-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.
Hier außerdem beschrieben werden soll ein Positionssensor, welcher zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.
Beispielsweise kann das zuvor beschriebene Speichermedium Bestandteil des Positionssensors oder mit diesem verbunden sein. Vorzugsweise ist der Positionssensor in oder an einem (Kraft-) Fahrzeug angeordnet oder zur Montage in oder an einem solchen vorgesehen und eingerichtet. Bevorzugt handelt es sich bei dem Positionssensor um einen GNSS-Sensor. Der Positionssensor ist weiterhin bevorzugt für einen autonomen Betrieb des Fahrzeugs vorgesehen und eingerichtet. Weiterhin kann es sich bei dem Positionssensor um einen kombinierten Bewegungs- und Positionssensor handeln. Ein solcher ist für autonome Fahrzeuge besonders vorteilhaft. Der Positionssensor
beziehungsweise eine Recheneinheit (Prozessor) des Positionssensors kann beispielsweise auf das hier beschriebene Computerprogramm zugreifen, um ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Positionssensor, dem Computerprogram und/oder dem
Speichermedium auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch:
Fig. 1: ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens,
Fig. 2: ein Beispiel für einen Modell zur Beschreibung eines GNSS-Profils, und
Fig. 3: ein Beispiel für ein Fehlerprofil für Pseudoranges.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens.
Das Verfahren dient zum Ermitteln eines Modells zur Beschreibung mindestens eines umgebungsspezifischen GNSS-Profils. Die mit den Blöcken 110, 120 und 130 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b) und c) ist beispielhaft und kann sich so bei einem regulären Betriebsablauf einstellen.
In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) ein Empfangen mindestens eines
Messdatensatzes, der mindestens einen GNSS-Parameter eines GNSS-Signals zwischen einem GNSS-Satelliten und einem GNSS-Empfänger beschreibt. In Block 120 erfolgt gemäß Schritt b) ein Ermitteln mindestens eines Modell- Parameters für ein Modell zur Beschreibung des mindestens einen umgebungsspezifischen GNSS-Profils, unter Verwendung des in Schritt a) empfangenen Messdatensatzes. In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Bereitstellen des Modells zur Beschreibung des mindestens einen
umgebungsspezifischen GNSS-Profils.
Fig. 2 zeigt schematisch ein Beispiel für einen Modell zur Beschreibung eines GNSS-Profils. Dabei ist die Pseudorange 1 (Formelzeichen: PR) über der Position 2 beispielsweise einer Fahrzeugposition (Formelzeichen: x) aufgetragen. Das Profil umfasst eine Non-Line-Of-Sight-Pseudorange 4 und eine Line-Of- Sight-Pseudorange 5. Darüber hinaus ist in Fig. 2 beispielhaft eingetragen, dass die Differenz zwischen diesen beiden Pseudoranges 4, 5 als Fehlerwert 3 (Formelzeichen e ) beschrieben werden kann.
Fig. 2 zeigt somit ein vereinfachtes Beispiel eines GNSS-Profils, in diesem Beispiel zur Darstellung des Mittelwerts der Pseudorange (PR) eines bestimmten Satelliten (SV) in Abhängigkeit von der (Fahrzeug-) Position. Entsprechend können das GNSS-Profil bzw. der Modell-Parameter für weitere GNSS- Signalcharakteristiken (wie z. B. empfangene GNSS-Signalleistung, Doppler,...) und über weitere Dimensionen (räumliche Dimension und Himmelsrichtung des betreffenden SV) erstellt sein. Des Weiteren können ein entsprechendes GNSS- Profil bzw. ein entsprechender Modell-Parameter für jeden empfangenen
Satelliten vorhanden sein bzw. ermittelt werden.
Der Fehlerwert 3 aus Fig. 2 kann im Zusammenhang mit dem hier beschriebenen Verfahren beispielsweise als Modell-Parameter für ein Modell zur Beschreibung des mindestens einen umgebungsspezifischen GNSS-Profils dienen. Dieser Modell-Parameter kann (wie gezeigt) über beispielhaft einer Differenzbildung zwischen dem Verlauf der Non-Line-Of-Sight-Pseudorange 4 und dem Verlauf der Line-Of-Sight-Pseudorange 5 abgeleitet werden. Dies stellt auch ein Beispiel dafür dar, dass und ggf. wie der mindestens eine GNSS-Parameter 4, 5 einen Ausbreitungspfad zwischen dem GNSS-Satelliten und dem GNSS-Empfänger beschreiben kann. Da der Modell-Parameter einen Mittelwert der Pseudorange (PR) eines bestimmten Satelliten (SV) in Abhängigkeit von der (Fahrzeug- ) Position beschreibt, ist dies auch ein Beispiel dafür, dass und ggf. wie es sich bei dem Modell-Parameter um einen Statistik- Parameter handeln kann. Darüber hinaus kann der mindestens eine Messdatensatz die Position des GNSS-Empfängers umfassen, an der das GNSS-Signal empfangen wurde. Zudem kann in Schritt b) beispielsweise eine stückweise lineare Regression auf zumindest einen Teil des Messdatensatzes angewendet werden. Ferner kann ein Modell-Parameter unter Verwendung von mehreren Messdatensätzen ermittelt werden.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Fehlerprofil für Pseudoranges.
Fig. 3 veranschaulicht dabei beispielhaft einen Ansatz zur Generierung neuartiger Korrekturdaten. Dies ist insbesondere Interessant zur Korrektur von Pseudorange und Trägerphase im GNSS-Empfänger.
Für die Bestimmung des Korrekturwerts werden sowohl Soll-Wert als auch Ist- Wert in den GNSS-Messdatensätzen betrachtet. Der Ist-Wert wird dazu direkt den GNSS-Messungen (Laufzeitmessung des GNSS-Signals) entnommen, der Soll-Wert wird indirekt aus der bekannten Empfänger- Position und der
Satellitenposition bestimmt (kann offline berechnet werden).
In einer Variante werden sowohl Profile für die Soll-Werte als auch für die Ist- Werte erstellt. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn der mindestens eine Modell-Parameter selbst in der Art eines (umgebungsspezifischen) Profils gebildet wird.
Figur 2 zeigt ein entsprechendes Beispiel für die Pseudorange. So
repräsentieren die NLOS_PR-Werte 4 die Ist-Werte (Ist-Profil) und die LOS_PR- Werte 5 die Soll-Werte (Soll-Profil). Mittels Differenzbildung der Werte aus Soll- Werte und Ist-Werte (z. B. Fehlerwert e= Soll-Wert minus Ist-Wert) werden die zugehörigen Fehlerwerte 3 bestimmt, die sich als Fehlerprofil repräsentieren lassen.
Figur 3 zeigt das aus den GNSS-Profilen in Figur 2 abgeleitete Fehlerprofil für die Pseudoranges. Der in Figur 3 dargestellte Verlauf könnte als Modell-Parameter dienen, der selbst in der Art eines (umgebungsspezifischen) Profils gebildet wurde. Dies kann mit anderen Worten insbesondere als eine bestimmte Folge von Modell-Parametern oder als eine Modell-Kennlinie beschrieben werden, die in Schritt b) ermittelt werden können. Der Fehlerwert 3 stellt hier ein Beispiel für den Modell-Parameter dar. Der Fehlerwert 3 kann zur Korrektur von zukünftigen GNSS-Messungen dienen.
Somit stellt Fig. 3 auch ein Beispiel dafür dar, dass und ggf. wie das Modell in der Form eines Korrekturmodells bereitgestellt werden kann.
Sollen lediglich der Ansatz der Generierung von Korrekturdaten verfolgt werden, können aus den GNSS-Messdatensätzen auch direkt Korrekturdaten generiert werden, so dass nicht erst die Profile für die GNSS-Signaleigenschaften
(gemessene Pseudorange, Signalleistung, Doppler, Trägerphase) generiert werden, sondern anstatt dessen direkt die Korrekturwerte als Profile (bzw.
Fehlerprofile) generiert werden. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass in diesem Fall der mindestens eine Modell-Parameter direkt aus den GNSS-Messdatensätzen ermittelt wird (ohne Umweg über Ist- und Soll-Profil).
Die so ermittelten Korrekturdaten können die Fehlereinflüsse durch Interaktion des GNSS-Signals mit umliegenden Objekten (z. B. Reflektion an Gebäuden) korrigieren und stellen damit vorteilhaft neuartige Korrekturdaten dar. Die
Bereitstellung dieser Korrekturdaten an ein Fahrzeug kann auf folgende beispielhafte Art und Weisen erfolgen:
• Neuartige Korrekturdaten werden in bestehende Korrekturdatendienste (z.B. OSR, SSR) integriert. D.h. das Fahrzeug teilt dem Korrekturdaten- Dienste-Provider (KDP) seine Position mit und der KDP übermittelt die aktuellen Korrekturen z.B. sekündlich an das Fahrzeug.
• Das Fahrzeug teilt dem KDP seine voraussichtliche Trajektorie mit und der KDP stellt die Korrekturdaten in Form von Fehlerprofilen (ggf. in parametrisierter Form) für die vorausliegende Strecke mit.
• Das Fahrzeug verfügt über einen Karten-Layer mit Korrekturdaten,
dessen Inhalt von dem KDP bereitgestellt wird und für einen
großflächigen Bereich (z.B. eine oder mehrere Kacheln) im Fahrzeug vorgeladen und optional persistiert werden kann. Dieser Karten-Layer kann z.B. in bestimmten Intervallen (z.B. wöchentlich) oder bei
Verfügbarkeit neuer Daten beim KDP aktualisiert werden.
Die Korrektur der GNSS-Messdaten im Fahrzeug kann durch Verrechnung des aktuellen Ist-Wert mit dem zugehörigen Korrekturwert erfolgen, z.B. durch Bildung der Summe aus dem aktuellen im Fahrzeug ermittelten GNSS-Messwert (z.B. die gegenwärtig gemessene PR eines bestimmten SV) und dem
zugehörigen (d.h. den für aktuelle Fzg-Position und SV gültige) Korrekturwert (hier dem PR-Fehler).
Alternativ oder zusätzlich kann das das Modell derart bereitgestellt werden, dass es für eine mustererkennungsbasierte Ortung eingesetzt werden kann.
Ein in diesem Zusammenhang vorteilhafter Ansatz zur Verwendung des Modells zur Beschreibung der GNSS-Profile ist die Nutzung des Modells bzw. zumindest eines Teils davon als Referenz für eine Mustererkennungs-basierte Ortung. Je nach Satellitenkonstellation und Beeinträchtigung der GNSS-Signale durch die spezifische Umgebung ergibt sich eine spezifische Beeinträchtigung der GNSS- Signaleigenschaften, hier in Form spezifischer GNSS-Profile. Da ein GNSS-Profil einen Wert der GNSS-Signaleigenschaft (z.B. Pseudorange, Doppler,
Signalleistung,...) in Abhängigkeit von einem Ort und der Himmelsrichtung des zugehörigen Satelliten darstellt, kann mit Kenntnis der gegenwärtigen
Satellitenposition durch einen Vergleich der aktuell im Fahrzeug gemessenen GNSS-Messwerte (z.B. Pseudorange, Doppler, Signalleistung,...) mit den GNSS- Profilen (hier über das (vereinfachte) Modell zur Beschreibung der GNSS-Profile) auf die Position des Fahrzeugs geschlossen werden.
Fig. 2 veranschaulicht diesen Sachverhalt durch vereinfachte Verwendung des GNSS-Profils lediglich eines SV, dessen GNSS-Signal aus einer bestimmten Himmelsrichtung empfangen wird. In diesem Beispiel wird für die Pseudorange zum aktuellen Zeitpunkt ein bestimmter Wert 6 gemessen („measured PR“).
Durch Vergleich dieses gemessenen Wertes 6 mit den IST-Werten aus dem GNSS-Profil für die Pseudorange 4 („NLOS_PR“) kann auf die Position 7 geschlossen werden, bei welcher der gemessene Wert zu erwarten ist („x‘ estimated Position“).
Zur Bestimmung der Ähnlichkeit zwischen aktuellem GNSS-Messwert (M) und den Werten des GNSS-Profils (R(x): Referenzwert an der Position x) sind verschiedene Kriterien möglich: Beispiele sind (exemplarisch Dargestellt für das Beispiel in Fig. 2):
• Einfache Abweichung (abs(M-R(x))); hierbei wird die kleinste Abweichung gesucht; • Quadratische Abweichung ((M-R(x))A2); hierbei wird die kleinste quadratische Abweichung gesucht;
• Die Wahrscheinlichkeit des Wertes (P(M,x): Wahrscheinlichkeit, dass der Wert M an Position x gemessen wird); hierbei wird nach der größten Wahrscheinlichkeit gesucht.
Die Zuverlässigkeit dieses Verfahren kann signifikant gesteigert werden, indem insbesondere nicht nur das GNSS-Profil für ein SV herangezogen wird, sondern für mehrere SV, z.B. die GNSS-Profile aller aktuell empfangener SV (d.h. aller aktuell empfangenen Satelliten). Darüber hinaus kann die Zuverlässigkeit des Verfahrens weiter gesteigert werden, wenn nicht nur die GNSS-Profile einer GNSS-Signaleigenschaft (z.B. Pseudorange), sondern zusätzlich die GNSS- Profile für weitere GNSS-Signaleigenschaften genutzt werden (z.B.
Signalleistung).
Soll exemplarisch die einfache Abweichung als Vergleichskriterium
herangezogen werden, ergibt sich die geschätzte Position x‘ des Empfängers, indem über alle herangezogenen GNSS-Profile die Summe der Abweichung zwischen den aktuell gemessenen GNSS-Werten und den Werten der GNSS- Profile zugehörig einer Position x unter Betrachtung verschiedener Positionen x ein Minimum bei x‘ erreicht x' = min
Figure imgf000016_0001
SV, GNSS-Signaleigenschaft
In diesem Beispiel ist Wsv,GNss-signaieigenschaft der gemessene Wert einer GNSS- Signaleigenschaft zugehörig des Satelliten SV, Rsv,GNss-signaieigenschaft(x) der Referenzwert des GNSS-Profils zugehörig der entsprechenden GNSS- Signaleigenschaft des Satelliten SV bei Annahme der Position x. Die Position x kann ohne Beschränkung der Allgemeinheit auf einen mehrdimensionalen Raum (z.B. 2D oder 3D) erweitert werden.
Das für das hier dargestellte GNSS-Fingerprint-Verfahren zu verwendende Modell zur Beschreibung der GNSS-Profile kann im Fahrzeug als zusätzlicher Datenlayer einer Straßenkarte (z.B. NDS) verfügbar gemacht werden. In einer vorteilhaften Variante werden entsprechende Datenlayer von einem Service- Provider bereitgestellt, z.B. mittels IP- Kommunikation über Mobilfunk und/oder WLAN. Als Übermittlungsstrategie können vom Fahrzeug z. B.:
• GNSS-Profile bzw. entsprechende Modell-Parameter für die
vorausliegende Strecke gemäß MPP angefordert werden;
· Die GNSS-Profile bzw. entsprechende Modell-Parameter für einen
größeren Bereich z. B. eine oder mehrere Kacheln vorgeladen werden. Das Modell zur Beschreibung der GNSS-Profile kann so lange im Fahrzeug persistiert werden, bis seitens des Service- Providers aktualisierte GNSS-Profile bzw. ein aktualisiertes Modell vorliegen.
Ein in diesem Zusammenhang (mustererkennungsbasierte Ortung) weiterer vorteilhafter Ansatz zur Verwendung des Modells zur Beschreibung der GNSS- Profile besteht in der Kombination beider zuvor genannten Ansätze
(Korrekturdaten + mustererkennungsbasierte Ortung).
So kann in einer Variante zunächst die Korrektur der Pseudoranges erfolgen, so dass der GNSS-Empfänger damit eine genauere Ausgangsposition berechnet. In einem weiteren Schritt kann ein Abgleich mittels des GNSS-Fingerprint- Verfahrens durchgeführt werden. Für das GNSS-Fingerprint-Verfahren ergibt sich damit eine günstigere Ausgangsposition, sodass mögliche Mehrdeutigkeiten besser begegnet werden können.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln eines Modells zur Beschreibung mindestens eines umgebungsspezifischen GNSS-Profils, umfassend zumindest folgende Schritte:
a) Empfangen mindestens eines Messdatensatzes, der mindestens einen GNSS-Parameter eines GNSS-Signals zwischen einem GNSS- Satelliten und einem GNSS-Empfänger beschreibt,
b) Ermitteln mindestens eines Modell-Parameters für ein Modell zur Beschreibung des mindestens einen umgebungsspezifischen GNSS- Profils, unter Verwendung des in Schritt a) empfangenen
Messdatensatzes,
c) Bereitstellen des Modells zur Beschreibung des mindestens einen umgebungsspezifischen GNSS-Profils.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine GNSS-Parameter einen Ausbreitungspfad zwischen dem GNSS-Satelliten und dem GNSS- Empfänger beschreibt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
mindestens eine Messdatensatz die Position des GNSS-Empfängers umfasst, an der das GNSS-Signal empfangen wurde.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) eine stückweise lineare Regression auf zumindest einen Teil des
Messdatensatzes angewendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Modell-Parameter um einen Statistik- Parameter handelt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Modell- Parameter unter Verwendung von mehreren Messdatensätzen ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Modell in der Form eines Korrekturmodells bereitgestellt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Modell derart bereitgestellt wird, dass es für eine mustererkennungsbasierte Ortung eingesetzt werden kann.
9. Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.
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