用于确定机动车位置的方法与流程

背景技术：

已知不同的可行方式来确定机动车的位置。特别是使用卫星导航的方法。然而，如果相应的卫星信号不可用，例如在穿过隧道行驶时，则通过这种方法无法确定或仅可不充分地确定车辆的位置。

技术实现要素：

在此提出了一种特别有利的用于确定机动车位置的方法。从属权利要求表明了该方法的特别有利的改进方案。

在所述方法中，特别是可以使用用于高精度定位的装置。在这种装置中，惯性传感器(特别是分别用于三个方向上的转速和加速度)与gnss(用于卫星导航)连接，以便获得高度精确的位置信息。这种精确的位置信息特别是可以用于高度自动化驾驶(haf)。所述方法可以应用于具有gnss支持的惯性信号，也可以应用于具有派生信号和集成信号的任何其他传感器输出。

只要相应的信号是可用的，则优选通过卫星导航利用所述方法来确定机动车的位置。为此，在所述方法的步骤a)中接收包括机动车的绝对位置的第一信号。

该第一信号特别地可以是用于卫星导航的信号，特别是根据gps(全球定位系统)类型的信号。在该情况下，第一信号例如可以由gnss接收器产生并且被发送到控制单元，该控制单元被设计和配置用于执行所述方法。然而，作为替代也可行的是，第一信号可以通过其他方式实现绝对位置的确定，例如通过使第一信号指示出与一个或优选多个(相对于地球表面的)固定点的距离。绝对位置是机动车在参考系中的位置，在该参考系中地球表面(即例如机动车行驶的街道)处于静止状态。绝对位置特别地可以是以gps坐标方式来提供。

原则上利用第一信号已经可以确定机动车的位置。然而，这仅在第一信号可用的情况下才是可行的。例如，在隧道中行驶时，gnss接收器的接收通常会受限或完全中断。于是就无法利用第一信号确定机动车的位置。第一信号不可用的情况特别是指例如由于缺少gnss的接收而无法按期望产生第一信号。于是，gnss接收器例如可能输出相应的错误信号。gnss接收器也可能继续输出包含最后已知位置作为机动车位置的信号。同样在这种情况下，根据在此对术语“不可用”的解释，第一信号也是不可用的。如果第一信号不可用，则为了确定位置，在控制单元中特别是可以假定第一信号将绝对位置预设为最后已知的值。

利用所述方法，即使第一信号不可用也可以确定机动车的位置。为此，在所述方法的步骤b)中接收包括机动车的位置变化的第二信号。该第二信号也优选地由被设计和配置用于执行所述方法的控制单元接收。

第二信号特别是可以从车辆自身的数据中获得。因此，例如可以检测轮胎的转动。从中可以确定机动车的运动。特别是可以确定机动车行驶的速度。另外，还可以检测方向盘转角，从而也可以识别方向变化。如果未检测到方向盘转角，则例如可以假定机动车以检测到的速度沿恒定方向运动。

第二信号可以例如由一个或多个车轮转速传感器或由与这些传感器连接的相应电子设备产生。如果应同时考虑方向盘转角，则优选也将相应的传感器连接到相应的电子设备。第二信号也可以由另一控制单元输出。第二信号特别地可以是通过机动车总线系统可用的信号。因此，第二信号例如可以是也使得可通过速度计显示当前速度的信号。

根据机动车的速度并且可选地也根据方向盘转角可以确定机动车相对于已知的初始位置的位置变化。特别可行的是，通过卫星导航以第一信号确定初始位置(作为绝对位置)，并且在第一信号不可用时使用第二信号。特别是可以从由卫星导航已知的(开始丢失接收的)最后位置开始以第二信号确定机动车如何从该已知的最后位置继续行进。在此，特别是可以假设机动车沿最后通过gnss检测到的方向运动。在此，可考虑由于方向盘转角引起的方向变化。也可考虑并继续使用在丢失gnss接收之前所检测到的方向变化(例如在转弯时)。

为此，在所述方法的步骤c)中创建第一位置信息，如果第一信号可用，则第一位置信息对应于来自第一信号的绝对位置，如果第一信号不可用，则根据第二信号中的位置变化而继续进行。

因此，第一位置信息基本上从第一信号中获得，并且必要时也从第二信号中获得。第二信号可被视为始终可用。因此，即使在隧道中行驶时，利用第二信号继续进行定位例如也可以实现机动车位置的确定。然而，在使用第二信号时，特别是由于待进行的积分，误差会随着时间的推移而累积并显著增大。这特别是基于以下事实：在继续进行的持续时间内，第二信号中所包含的位置变化的任何不准确性都会累积。如果需要长时间通过第二信号继续进行定位(例如在长隧道中行驶时)，则即使在第二信号中微小的不准确性也可能导致较大的误差。

可假设第一信号并不总是可用的，但在大多数情况下都是可用的。因此，第一信号可用于辅助第二信号。这意味着，如果可能的话，利用第一信号确定机动车的绝对位置。如果第一信号不可用，则使用从该信号最后确定的绝对位置作为辅助，从该位置开始利用第二信号而继续进行。

在此提出的方法特别是用于改善第一位置信息的质量。因此将改善以该方法确定的机动车位置的精度。为此使用上述信号并且使其误差最小化。

在所述方法的步骤d)中创建第二位置信息，第二位置信息在第一时间段开始时对应于第一位置信息，并且在超过第一时间段时根据来自第二信号的位置变化而继续进行。

第二位置信息作为辅助变量被引入。与第一位置信息一样，第二位置信息也通过使用第一信号以及第二信号来获取。但不同于第一位置信息，对于第二位置信息不是由于第一信号不可用才使用第二信号。而是无论第一信号在预设的第一时间段中是否可用都使用第二信号。因此，必要时将模拟第一信号的不可用性。

第一时间段优选分别具有相同的时长。还优选的是，第一时间段彼此以相同的时间间隔设置。因此，特别是在确定第二位置信息时，可以周期性地使用第一信号或第二信号。第一时间段可以特别是通过使能信号(也可被称为标志信号)来指定。使能信号特别是可以被设计为使得其仅具有两个离散值。然后，根据使能信号的值，通过第一信号或第二信号在特定时间点确定第二位置信息。使能信号优选以规则的间隔自动设置并且用作抑制辅助的信号。因此，使能信号使得在第二位置信息中出现误差。

由此，利用第二位置信息获得新的位置信息，其误差随着时间(至少在第一时间段上)而增大。利用第二位置信息可以确定第一位置信息的误差。这在所述方法的步骤e)中进行，其中通过使用根据步骤d)创建的第二位置信息来获取根据步骤c)创建的第一位置信息的误差。

在一个实施变型方案中，在步骤b)中接收的第二信号(2)包括位置的一阶导数。位置的一阶导数特别是速度信息。在另一实施变型方案中，在步骤b)中接收的第二信号包括位置本身。在另一实施变型方案中，在步骤b)中接收的第二信号也可以包括位置的二阶导数连同一阶导数在特定时间点的值。从该信息组合中还可以确定机动车的位置变化。雷达或激光系统可以是第二信号的可能来源。

这特别是可以根据以下两个实施方式进行。

在该方法的一个优选实施方式中，步骤e)中的误差被确定为第一位置信息和第二位置信息之间的差。

在该方法的另一优选实施方式中，步骤e)中的误差被确定为来自第一信号的绝对位置和第二位置信息之间的差。

仅当第一信号不可用时，第一位置信息才与第一信号中的绝对位置有差异。出于当前目的，该差异可被视为很小。因此，既可与第一位置信息进行比较，也可与第一信号中的绝对位置进行比较。第一位置信息的使用更加精确，而第一信号的使用可更简单。在第二位置信息和第一位置信息(或来自第一信号的绝对位置)之间的偏差是步骤e)中要确定的误差。

从第二位置信息和第一位置信息(或来自第一信号的绝对位置)之间的差异中，可以推断出误差的类型和大小。该误差的确定优选在多个时间点进行(如果准许条件允许的话)。例如，可针对每个第一时间段从而特别是周期性地确定误差。在每个第一时间段开始时，第一位置信息与第一信号的绝对位置相一致。在每个第一时间段结束时，优选将误差确定为第二位置信息与第一位置信息(或来自第一信号的绝对位置)之间的差。因此，该误差表示在第一时间段内累积的偏差。如果所有第一时间段的长度均等，则可以将在第一时间段结束时所确定的误差进行相互比较。由此，可以重复地检查并重新评估误差。

通过步骤e)特别是可以确定第二信号瞬时的精确度。

只要至少步骤c)和d)不在步骤a)和b)开始之前开始，并且只要步骤e)不在步骤c)和d)开始之前开始，则所说明的方法步骤可按任意顺序执行，并且也可以在时间上重叠地进行。

在该方法的另一优选实施方式中，第二位置信息在第二时间段中对应于第一位置信息。

第二时间段优选分别具有相同的时长。还优选的是，第二时间段彼此以相同的时间间隔设置。第一时间段和第二时间段优选地交替进行。这特别可以是周期性地进行。第二时间段例如可以与第一时间段一样长。特别优选的是，仅存在第一时间段和第二时间段。

此外，在另一优选实施方式中，该方法还包括以下方法步骤：

f)输出包括机动车的位置的输出信号，从根据步骤c)获取的第一位置信息通过以步骤e)中获取的误差(7)进行校正来获得机动车的位置。

步骤f)的执行不在步骤e)开始之前开始。

输出信号优选由控制单元产生和输出，该控制单元被设计和配置用于执行所述方法。包含在输出信号中的机动车位置特别是可以理解为所述方法的最终结果。

原则上，输出信号包括第一位置信息作为所确定的机动车位置。然而要考虑根据步骤e)获取的误差。因此，可以在输出最终的输出信号之前扣除误差。

在该方法的另一优选实施方式中，通过使用根据步骤e)获取的误差的瞬时值来进行步骤f)中的校正。

特别是可假定误差的类型和大小不会快速改变。因此，可假设该误差在进行确定的两个时间点(即特别是在第一时间段结束时)之间是恒定的。

然而，通过误差的反复确定还可以识别或考虑误差的时间变化。因此，在该方法的另一优选实施方式中，特别是确定根据步骤e)所获取的误差的时间曲线，其中通过对误差时间曲线的外推来进行步骤f)中的校正。

在该实施方式中，假定在进行确定的两个时间点(即特别是第一时间段结束时)之间的误差本身不是恒定的。取而代之的是假定该误差的时间变化对应于可外推的曲线。例如，如果对于先前的确定时间点确定了误差的线性增大，则可假定该误差将来也会继续线性增大。这例如同样适用于二次特性或指数特性。通过根据所识别的曲线进行外推，可以很好地估计两个确定时间点之间的瞬时误差。在先前的曲线被识别为恒定的情况下，外推也可以包括如上述实施方式那样将误差视为恒定。

作为另一方面，提出了一种控制单元，其被配置为执行所述方法。前面针对该方法说明的特定优点和设计特征可被应用并适用到该控制单元上。

此外，提出了一种计算机程序，其被设置为执行所述方法的所有步骤。另外，提出了一种机器可读的存储介质，其上存储有所述计算机程序。前面针对方法和控制单元说明的特定优点和设计特征可被应用并适用到该计算机程序和机器可读的存储介质上。

附图说明

借助于附图将更详细地解释本发明的其他细节和实施例，但本发明并不局限于此。其中：

图1示出了用于确定机动车位置的方法的第一示例的示意图，

图2示出了用于确定机动车位置的方法的第二示例的示意图，

图3示意性地示出了图2中的方法的放大图，

图4至图6示意性地示出了误差的时间曲线的三个示例，

图7示出了图2和图3中的方法流程的第一示意图，并且

图8示出了图2、图3和图7中的方法流程的第二示意图。

具体实施方式

图1示出了用于确定机动车位置的方法的第一示例的图示。为此绘制了相对于时间t的机动车位置x。位置x和时间t均以任意单位显示，通过缩写“a.u.”(任意单位)表示。位置x为机动车的瞬时绝对位置。在该示例中，该位置由一维坐标x表示。也可以容易地转换为二维或三维。

示出了第一信号1或包含在第一信号1中的机动车的绝对位置。例如，可以通过卫星导航获得第一信号1。第一信号1并非总是可用。这由也被绘制出的可用性11表明。通过显示为方波信号的可用性11表明了何时非常精确的第一信号1是可用的。只要可用性11处于其较高值(例如可以是逻辑值1)，则第一信号1可用。在这种情况下，包含在第一信号1中的绝对位置对应于机动车的瞬时绝对位置。如果可用性11处于其较低值(例如可以是逻辑值零)，则第一信号1不可用。在这种情况下，假定机动车的绝对位置为最后已知的值。可以看出，第一信号1在这些区域中被记录为恒定值。因此，仅当可用性为“高”时，第一信号1的值才会变化。如果可用性为“低”，则保持最后一个值。

此外，示出了第二信号2或包含在第二信号2中的机动车的位置变化。这表明，第二信号2在时间原点上(即在图示的最左边)与机动车的瞬时绝对位置一致。从时间原点开始，位置x根据第二信号2中包含的位置变化继续延伸。在此可以看出，随着时间的推移将会累积误差(在此为了说明而示出特别大的误差)。然而，不同于第一信号1，第二信号2总是可用的。

由第一信号1和第二信号2获取第一位置信息3。第一位置信息3在此示例中为最终输出的位置信息。如果第一信号1的值存在，则第一位置信息3由精确的第一信号1组成，否则通过始终可用的第二信号2而继续进行。如果第一信号1不可用，则第一位置信息3和第二信号2的斜率相同。在第一信号1不可用的时刻，第一位置信息3(还)与第一信号1相一致。通过这种对第一位置信息3的辅助，一旦第一信号1再次可用，就会一再消除所累积的误差。由此，第一位置信息3比第二信号2精确得多，因为误差不会持续累积。

图2示出了用于确定机动车位置的方法的第二示例的图示。如在图1中一样，在图2中也相对于时间绘制了机动车的位置x。与图1相似地示出了第一信号1、第二信号2、第一位置信息3和可用性11。

此外，在图2中示出了第二位置信息4。第二位置信息4在第一时间段5开始时对应于第一位置信息3。在超过第一时间段5时，第二位置信息4根据第二信号2中的位置变化而继续进行。在第二时间段6中，第二位置信息4对应于第一位置信息3。

第一时间段5或第二时间段6由使能信号12预设。只要使能信号12处于其较高值(例如可以是逻辑值1)，则利用第二信号2确定第二位置信息4。在第一时间段5中就是这种情况。如果使能信号处于其较低值(例如可以是逻辑值零)，则利用第一信号1确定第二位置信息4。在第二时间段6中就是这种情况。

在图2的示例中，部分地不通过第一信号1辅助第二位置信息4。由此可以避免信号曲线中的跳变。

可以看出，第一位置信息3的精度随着时间而降低。尽管如此，第一信号1不可用作最终的位置信息，因为在某些情况下必须避免跳变。

用户可以决定何时辅助和何时不辅助。这特别是可以通过指定使能信号12来进行。一旦不再考虑辅助，第二位置信息4就与第一位置信息3不同。如果再次允许辅助(即如果使能信号12在低处)，则第二位置信息4又与第一位置信息3相同。如图2所示，使能信号12特别是可以被预设为周期性方波信号。

图3示出了图2中的方法的放大图。通过粗线特别是着重显示了第一信号1和第二位置信息4。通过第一信号1和第二位置信息4之间的比较，可以确定由通过第二信号2继续进行位置确定而得到的误差。该误差可以用作第一位置信息3的误差。

图4至图6示出了误差7的时间曲线的三个示例。误差7特别是可以如关于图3所述的那样被确定。

应注意的是，在图4至图6中，第一信号1和第二位置信息4(与图3不同)本身未显示为时间曲线。而是在图4至图6中分别对于大量离散的确定时间点表明了(例如可以分别在第一时间段5的结尾)误差7的大小。由此，由在确定时间点的第一信号1和第二位置信息4之间的差距的时间展开得到误差7。因此，在图4至图6中，在时间轴上绘制了确定时间点。图4至图6中误差7的时间曲线的(几乎)连续的图示可通过足够多的确定时间点来获得。在图4中示出了误差7的线性时间展开，在图5中示出了二次展开，并且在图6中示出了指数展开。在图4至图6中仅示出了三种类型的误差。当然，利用该方法还可检测和处理其他类型的(例如具有漂移和/或具有偏移的)误差以及不同类型误差的组合。

图7示出了图2和图3中的方法流程的第一示意图。为此，借助于简化的框图示出了工作原理。在此，第一信号1和第二信号2分别被传输到第一确定元件14和第二确定元件15。在第一确定元件14中确定第一位置信息3，在第二确定元件15中确定第二位置信息4。为此，第二确定元件15从相应的控制元件16接收用于计算误差7的指令13。在比较元件17中将第一位置信息3与第二位置信息4进行比较。由此获得误差7。由误差7和第一位置信息3确定输出信号8。

图8示出了图2、图3和图7中的方法程序的第二示意图。该方法包括以下方法步骤：

a)接收包括机动车的绝对位置的第一信号1；

b)接收包括机动车的位置变化的第二信号2；

c)创建第一位置信息3，如果第一信号1可用，则该第一位置信息3对应于来自第一信号1的绝对位置，如果第一信号1不可用，则根据来自第二信号2的位置变化而继续进行；

d)创建第二位置信息4，第二位置信息4在第一时间段5开始时对应于第一位置信息3，并且超过第一时间段5时根据来自第二信号2的位置变化而继续进行；

e)通过使用根据步骤d)创建的第二位置信息4来获取根据步骤c)创建的第一位置信息3的误差7；并且

f)输出包括机动车的位置的输出信号8，从根据步骤c)获取的第一位置信息3通过以步骤e)中获取的误差7进行校正来获得机动车的位置。

在所示的示例中，步骤a)和b)以及步骤c)和d)分别同时进行。