用于提供gnss信号的方法

用于提供gnss信号的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于提供GNSS信号的方法、用于执行所述方法的控制装置和具有所述控制装置的车辆。
【背景技术】
[0002]由DE 10 2007 038 697 Al已知，在导航装置中利用构造成全球定位系统信号(称为GPS信号)的全球卫星导航信号(被称为GNSS信号)的误差统计特性，以便改善用GNSS信号进行位置估计。

【发明内容】

[0003]目的在于改善多个传感器参量的利用以便增强信息。
[0004]所述目的通过独立权利要求的特征来实现。优选扩展构型是从属权利要求的主题。
[0005]根据本发明的一个方面，一种用于提供GNSS信号以便确定车辆的位置的方法包括以下步骤:接收GNSS信号；基于车辆周围的周围环境条件对GNSS信号进行滤波；以及输出经滤波的GNSS信号。
[0006]作为GNSS信号，例如可使用开头所述的GPS信号、简称为GLONASS信号白勺 rj1QajitHaii HaBHraiiHOHHafl CnyTHHKOBafl
CHCTeMa信号和/或Galileo信号。
[0007]所述方法基于这样的构思:在开头所述的导航装置中必须首先测量误差的统计特性，以便可使用所述统计特性来基于GNSS信号改善位置估计。所述方法还基于这样的构思:误差可能来源于车辆周围的周围环境条件、例如屏蔽效应，所述屏蔽效应在开头所述导航装置的范围内仅当GNSS信号由于屏蔽效应而较差并且误差由于统计检测而可测量时才可予以考虑以便改善信号。因此，对误差不管以何形式都可仅凭经验地在GNSS信号的信号质量变差之后作出反应。
[0008]为了可对GNSS信号的由于误差而变差的信号质量较快地作出反应，所述方法基于这样的构思:基于影响信号质量的周围环境条件估计信号质量。以此方式，存在用于GNSS信号的信号质量的期望值，所述期望值在信号质量变差的情况下可解释为GNSS信号的误差的统计特性。在GNSS信号的信号质量的所预计的变差实际出现之前，对这种所预计的误差，不管以何形式，可凭经验地作出反应。
[0009]在所述方法的一个扩展构型中，周围环境条件可借助于车辆上的环境传感器来检测。对于环境传感器在该扩展构型的范围内首先应理解为这样的传感器:由所述传感器可估计GNSS信号的可能屏蔽。为此例如可使用摄像机传感器、雷达传感器、Lidar传感器或V2X传感器，所述传感器本来就在现代车辆上存在，因此不要求车辆上的结构改装措施来实现所述方法。
[0010]在所述方法的附加的扩展构型中，GNSS信号为了滤波而基于环境传感器的输出信号被加权。以此方式，可将车辆周围的环境分类并且例如将屏蔽以及由此信号质量的程度为了进一步使用GNSS信号例如以便校正误差而输出给使用GNSS信号的其它结构组件。
[0011]在所述方法的另一个扩展构型中，输出信号可描述车辆驶于其上的道路上的物体。以此方式，先前所述的加权可按照所识别的物体的结构来进行，所述加权于是基本上给出关于GNSS信号如何强烈地被屏蔽的说明。例如，根据预计，隧道导致全部可供使用的GNSS信号完全被屏蔽，而道路附近的树木至少微弱地屏蔽一些GNSS信号。另一方面，道路附近的房屋墙壁可导致一些GNSS信号被完全屏蔽和/或导致一些GNSS信号被反射。附加地，在基于描述物体的输出信号对GNSS信号进行加权时也还可考虑GNSS信号的接收角度，以便由物体的状态和接收角度进一步改善用于所估计的屏蔽的期望值。
[0012]原则上为了估计GNSS信号的信号质量而可检测影响GNSS信号的信号品质的任意周围环境条件、例如干扰信号场。在所述方法的一个特别的扩展构型中，基于GNSS信号被作为周围环境条件的物体造成的可预计的屏蔽而对GNSS信号进行滤波。
[0013]根据本发明的另一个方面，一种用于基于GNSS信号确定车辆的位置的方法包括以下步骤:通过所述方法提供GNSS信号；以及基于所提供的GNSS信号确定车辆的位置。
[0014]通过在定位时使用所述方法来提供GNSS信号，可对接收GNSS信号时以及由此定位时的预测的误差在误差引入到定位系统中之前作出反应。例如可在GNSS信号被可预计地完全屏蔽之前通过上述加权的凭经验匹配而逐渐转换到替代然后被屏蔽的该GNSS信号的另一个GNSS信号。
[0015]在一个扩展构型中，所述方法包括以下步骤:基于车辆的环境传感器的输出信号检验车辆的所确定的位置的可信性。
[0016]该扩展构型基于这样的构思:其结构可用于GNSS信号的描述信号质量的上述加权的上述物体也可考虑用于基于GNSS信号验证车辆的所计算的位置。因此例如可通过GNSS信号和车辆在行驶路面上的这样求得的位置来理解车辆在行驶路面上的行车道的更换并且因此检验GNSS信号的可信性。
[0017]在另一个扩展构型中，所述方法包括以下步骤:检测车辆的参考状态数据；以及通过基于参考状态数据对车辆的所检测的位置进行滤波来使车辆的位置精确化。
[0018]参考状态数据例如可以与车辆的行驶动力学数据和/或测程数据相关。该扩展构型基于这样的构思:参考状态数据可基于GNSS信号例如在融合滤波器中精确化。这例如可这样来实现:将参考状态数据与GNSS信号本身在滤波器中对比或与由GNSS信号导出的状态数据、如测量状态数据在观测器中对比。这种观测器可包括允许对车辆进行模拟的或数字的状态观测的任意滤波器。因此例如可使用Luenberger观测器。如果要一起考虑噪声，则可使用卡尔曼滤波器。如果还要考虑噪声的形式，则必要时可使用粒子滤波器，所述粒子滤波器具有基本量的可供使用的噪声场景并且例如通过蒙特-卡罗模拟来选择在消除时待考虑的噪声场景。观测器优选是卡尔曼滤波器，所述卡尔曼滤波器在其必要的计算资源方面提供最佳结果。
[0019]在所述方法的一个特别的扩展构型中，精确化的位置根据所确定的位置的信息内容来逼近。
[0020]该扩展构型基于这样的构思:参考数据可以是冗余的位置数据，以便校正由GNSS信号导出的位置数据。但为了所述校正需要在参考状态数据与由GNSS信号导出的位置数据之间作出区别，在所述区别的范围内首先不清楚的可能是，误差存在于两个可供使用的数据中的哪一个中。但通过由GNSS信号导出的位置数据的上述可信性检验可对此进行确定，并且给由GNSS信号导出的位置数据配置例如与通讯信息内容相关的集成度。由GNSS信号导出的位置数据的集成度以及因而通讯信息内容越高/越小，参考数据中的误差必然越大/越小。相应地，由GNSS信号导出的位置数据于是可得到校正。
[0021]根据本发明的另一个方面，用于在车辆中输出测量信号的方法包括以下步骤:
[0022]-检测传感器信号；
[0023]-检测比较传感器信号；
[0024]-基于所估计的误差对传感器信号至少之一进行加权；
[0025]-基于比较传感器信号对传感器信号进行滤波以便在加权之后输出测量信号。
[0026]所述方法基于这样的构思:在例如由文献WO 2011/098 333 Al已知的融合传感器中，误差仅当所述误差已经出现时才可被识别，因为融合传感器对传感器信号和比较传感器信号进行比较，将两个传感器信号之间的区别描述为误差并且以反馈的形式消除该误差。这导致相应的死时间，在该死时间中可避免提前的误差估计以及因而在所述误差真正出现之前予以考虑。
[0027]两个传感器信号之一例如可以是由来自惯性传感器的行驶动力学数据导出的上述参考状态数据，而另一个传感器信号例如可以是由GNSS信号导出的状态数据，其中，两个传感器信号以及测量信号描述车辆的状态，所述状态包括车辆的绝对位置、速度、加速度和前进方向。两个传感器信号的滤波可通过前面所述的滤波器来进行。
[0028]根据本发明的另一个方面，控制装置被配置成执行所述方法之一。
[0029]在所述控制装置的一个扩展构型中，所述装置具有存储器和处理器。在此，所述方法以计算机程序的形式存储在存储器中并且处理器被设置用于当计算机程序从存储器加载到处理器中时实施该方法。
[0030]根据本发明的另一个方面，计算机程序包括程序代码模块，以便当计算机程序在计算机上或所述装置之一上实施时执行所述方法之一的全部步骤。
[0031]根据本发明的另一个方面，计算机程序产品包括程序代码，所述程序代码存储在计算机可读的数据载体上并且所述程序代码在所述程序代码在数据处理装置上实施时执行所述方法之一。
[0032]根据本发明的另一个方面，车辆包括所述控制装置。
【附图说明】
[0033]结合对参照附图详细描述的实施例的下述说明，本发明的上述特性、特征和优点以及实现方式变得更清楚且更易于理解，附图中:
[0034]图1示出在道路上的车辆的示意图，
[0035]图2示出图1的车辆中的融合传感器的示意图。
【具体实施方式】
[0036]在附图中，相同的技术元素设置有相同的参考标号并且仅描述一次。
[0037]参考图1，图1示出了道路4上的车辆2的示意图。
[0038]车辆2在道路4上沿运动方向6运动。在该运动方向6上在道路4的边缘在车辆2之前存在建筑物10形式的物体，车辆2驶向该物体。
[0039]在当前实施例中，车辆2要通过全球卫星导航系统(以下被称为GNSS)的天线11通过多个GNSS卫星接收GNSS信号12，并且基于本身已知的三边测量来确定车辆2在道路4上的在图2中描述的状态16，图1中示出了所述GNSS卫星中的一个GNSS卫星14。
[0040]但在三边测量期间可能出现，GNSS信号至少之一的信号品质变差，这可能对车辆2的所确定的状态16的精度产生影响。在当前实施例中，所示的GNSS卫星12在车辆2在运动方向6上继续行驶时被建筑物10遮挡，由此，GNSS信号12相对于车辆被屏蔽并且不再能够以足够尚的?目号品质用于精确确定车辆2的位置。
[0041]在当前实施例的范围内，在此应足够快速地采取尽可能减弱GNSS信号12被屏蔽的影响的预防措施。
[0042]为此，在车辆2中设置有图2中所示的摄像机18，所述摄像机拍摄图像20，所述图像在车辆2的运动方向6上观察处于车辆2前方。在该图像20上可识别