评估单元、车辆系统和卫星辅助的确定车辆位置的方法与流程

本发明涉及一种(gnss)评估单元、一种具有相应评估单元的车辆系统和一种卫星辅助的确定车辆位置的方法。本发明特别适用于自动驾驶。

背景技术：

自动驾驶车辆是在没有驾驶员的情况下管理的车辆。车辆自动驾驶，例如，通过自主地识别道路路线、其他道路使用者或障碍物，并且计算车辆中的相应控制命令，以及将上述命令转发到车辆中的驱动器，从而正确地影响车辆的行驶路线。在全自动驾驶车辆中，驾驶员不参与驾驶。

目前可供使用的车辆还不能自动驾驶。一方面，因为相应技术尚未完全成熟。另一方面，因为当今的法律仍然要求驾驶员必须能够随时干预驾驶过程。这使自动驾驶车辆的实施变得复杂。然而，已经有各种制造商的系统展现自动驾驶或半自动驾驶。这些系统正处于密集测试阶段。现在已经可以预见，一旦上述障碍被消除，全自动车辆系统将在几年内投入市场。

其中，自动驾驶车辆需要这样的传感器系统，其能够高度精确地确定车辆位置，特别是通过导航卫星数据(gps、glonass、beidou、galileo)。为此目的，gnss(全球导航卫星系统)信号和额外的gnss校正数据目前通过车顶上的gnss天线接收，并且通过电缆连接例如传输到gnss传感器中。然而，这有各种缺点。

当在车辆中使用多个gnss天线时，例如为了更好地接收卫星校正数据，必须从硬件和软件方面调整整个gnss传感器，从而使该gnss传感器也能够读取和处理第二个天线或更多的天线的信号。由于需要单独布线，传感器上的天线连接器的数量随着天线存在的数量而增加，这将显著增加传感器的安装空间。

此外，系统的集成工作将增加。即使是gnss天线与gnss传感器之间的高频路径(电缆长度)的最小变化，通常也需要调整传感器硬件，因为在系统配置不正确的情况下，在天线电缆上或gnss传感器的接收器电路中可能会发生信号反射，由此使得gnss卫星数据在接收器电路中的识别质量变差。尤其不利的是，如果要将gnss传感器集成到不同的车辆中，这些车辆通常具有不同的天线和在车辆中不同的天线位置，使得特别是电缆长度在车辆与车辆之间是不同的。

更糟糕的是，天线信号必须先放大才能通过高频电缆线转发到gnss传感器。同样，电缆长度起着重要作用。为此所需的电流来自传感器本身或来自车辆。

技术实现要素：

根据本发明，本文提出了一种用于车辆的评估单元，被配置为基于gnss数据确定位置，其中该评估单元被配置为通过单个接口从多个接收单元接收数据，上述多个接收单元相应地被配置为接收gnss数据。

gnss代表全球导航卫星系统。gnss是一种通过接收导航卫星的信号(在此称为卫星数据)在地面和/或在空中确定位置和/或导航的系统。gnss是使用现有和未来全球卫星系统的总称，如gps(navstrargps)、glonass、beidou和galileo。因此，gnss传感器是适合于接收和处理导航卫星数据的传感器装置，例如用于评估导航卫星数据。优选地，gnss传感器能够使用导航卫星数据(gps、glonass、beidou、galileo)确定高度精确的车辆位置。特别地，gnss数据是从导航卫星接收的数据，gnss数据也可以称为“导航卫星数据”。

评估单元例如能够设计为gnss传感器的方式，或者设计为位置和运动传感器的方式，或者是这些传感器的一部分。自动驾驶需要相应的gnss传感器或位置和运动传感器，并使用导航卫星数据(gps、glonass、beidou、galileo)，也称为gnss(全球导航卫星系统)数据，来计算高度精确的车辆位置。另外，可以使用传感器中的所谓校正服务的校正数据来更准确地计算车辆的位置。与接收的gnss数据一起，在传感器中定期读取高精度时间(例如通用时间)，并且用于精确的位置确定。位置传感器中的其他输入数据可以是车轮速度、转向角度、以及加速度和转速数据。

评估单元可以具有多样的或多个(不同的)接口和/或端口。然而，本文提供的评估单元可以通过单个接口从多个(gnss)接收单元或gnss天线接收数据。换句话说，这尤其意味着仅存在一个接口用于与多个(gnss)接收器单元通信，或甚至用于与车辆中或车辆上布置的和/或在车辆周围可用的所有接收器单元(gnss天线)通信。

接收单元相应地被提供和配置为接收导航卫星数据。在最简单的情况下，接收单元以gnss天线的方式构造。另外，接收单元有规律地具有用于提供或转发或发送(先前)接收的gnss数据的装置。

特别有利的是，接口被配置为无线接收。

特别优选地，上述接口包括wlan或蓝牙模块，其被配置为从接收单元接收数据。优选地，接收单元还具有包括wlan或蓝牙模块的接口。因此，评估单元和接收单元之间的通信优选地与wlan或蓝牙一起工作。然而，可以使用任何其他协议来执行通信。然而，优选地是无线通信或无线电通信。

另一方面，本文提出了一种用于车辆的系统，包括：

-评估单元，被配置为基于gnss数据确定车辆的位置，如上所述，

-至少一个接收单元，被配置为接收gnss数据，

其中评估单元被配置为通过接口从至少一个接收单元接收gnss数据。

上述系统特别优选地是系统组件(评估单元和接收单元)的组合。系统的系统组件可以安装在机动车中，从而为机动车配备上述系统。系统组件优选地彼此配置。这意味着，例如评估单元和至少一个接收单元被预先配置为彼此通信。车辆可以是汽车。优选地，车辆是自动驾驶车辆。优选地，评估单元位于车辆中。进一步优选地，至少一个接收单元被配置为布置在车辆中或已经布置在车辆中。

上述接口(如上所述)优选地是无线接口或无线电接口。使用无线接口或无线电接口已被证明是特别有利的，因为一方面有助于省略昂贵的单独布线，另一方面可以避免其他布线特定的信号损伤，例如长高频天线电缆中的反射，这对于到达评估单元的gnss数据的质量是特别有利的。此外，无线接口或无线电接口能够使得评估单元简化地集成到不同的车辆里，以及接收单元简化地集成到车辆中或车辆上的不同位置。此外，无线接口或无线电接口还允许求助于不属于本车辆的接收单元，该接收单元固定在路边或运载在相邻车辆中。这种接收单元可以通过车辆中的评估单元(几乎)作为接收单元进行处理，所述接收单元布置在机动车辆中或机动车辆上，并且(如果需要)固定地与机动车辆相连接。

在其他实施例中，接收单元的gnss数据通过通用的车辆bus(例如，以太网)传输到评估单元。在这种情况下，接收单元和评估单元有利地通过总线连接彼此连接。换句话说，单个接口可以通过bus接口实现。bus连接优选地在所描述的无线接口上实现。例如，bus连接描述了这样的通信协议，根据该通信协议，评估单元和接收单元在bus上通信。通常，评估单元必须具有这样的(标准化的)接口，以便能够与车辆中的其他组件通信，例如车载计算机和/或导航系统。这里特别有利的是，通常只需要软件适配，以便能够通过总线接口接收gnss数据，因此将bus接口用作单个接口而不需要显著的硬件干预。

根据有利实施例，该系统包括至少两个接收单元，其中接收单元彼此间隔地布置。优选地，一个接收单元布置在车辆的前部，一个接收单元布置在车辆的后部，或者规定布置在车辆前部和车辆后部。

根据有利实施例，至少两个接收单元中的第一接收单元是第一gnss天线，并且至少两个接收单元中的第二接收单元是第二gnss天线，其中第二gnss天线与第一gnss天线相比被简化地构造。

特别优选地，至少一个接收单元由所谓的低成本gnss天线组成。该接收单元的数据可以用在评估单元中，用于滤除多路径效应和/或合理化其他gnss数据。进一步优选的是，多个低成本接收单元布置在车辆上。特别地，这种多个低成本接收单元布置在车辆的内部区域周围。所有这些低成本接收器单元均通过无线电与评估单元通信。这里，由于无线数据传输，车辆中的布线量持续下降。此外，可以实现gnss信号非常好地接收。特别地，这是因为即使在这样的布置中，至少对于布置在车辆内部周围的一些接收单元而言，车辆本身不构成遮盖。

根据其他方面，本文提出了一种基于gnss数据确定车辆位置的方法，包括以下步骤：

a)通过至少一个、优选至少两个接收单元接收gnss数据，

b)通过接口将gnss数据从接收单元传输到评估单元，多个接收单元可以通过该接口与评估单元通信，以及

c)通过评估单元评估gnss数据以确定位置。

所述步骤a)至c)的顺序仅仅是示例性的。当然，一些或所有步骤可以同时执行或至少部分地并行执行。另外，即使在常规操作中，步骤b)和c)的顺序也可以颠倒。

在步骤a)中，通过至少一个接收单元接收导航卫星数据。优选地，导航卫星数据通过至少两个接收单元接收。优选地，至少一个接收单元或这些接收单元中的一个布置在车辆中或车辆上。每个接收单元通常都有一个gnss天线。优选地，至少布置在车辆中或车辆上的接收单元从车辆外或通过车辆的车载网络供电。另外，在优选实施例中，接收单元具有无线接口或无线电接口。这允许接收单元无线地传输接收到的gnss信号。此外，接收单元具有处理单元，在无线传输之前，该处理单元将接收到的gnss信号或导航卫星数据转换为统一数据格式。处理单元还可以执行处理步骤，根据接收单元最初接收的原始数据确定位置。接收单元提供的信号(该信号是由评估单元接收)不再是原始数据，而是已经从中计算的位置数据或位置原始数据。在这种情况下，gnss信号已经被预放大和/或滤波。这里的滤波可以被理解为，分离l1和/或l2和/或l波段信号和/或来自载波频率的其他信号。替代地或附加地，gnss数据已经在接收器单元中相关联。随后，可以在车辆中，有利地对现在统一的gnss数据、或预处理的数据、或位置数据、或位置原始数据进行无线传输。

在步骤b)中，将gnss数据从接收单元传输到布置在车辆中或车辆上的评估单元。通常，先前由接收单元接收的导航卫星数据作为gnss数据被提供给评估单元。在这种情况下，在用于产生gnss数据的接收单元中，能够实现导航卫星数据的处理，例如过滤、标准化、和/或相关联，如上面已经更详细地描述。传输通过(评估单元的)(共同的和/或单个的)接口进行，多个接收单元可以通过该接口与评估单元通信。换句话说，这尤其意味着数据在从相应的接收单元到评估单元的路径上通过(评估单元的)相同的(单个的)接口。

在步骤c)中，通过布置在车辆中或车辆上的评估单元来评估gnss数据。特别地，在车辆的至少一个评估单元中进一步处理数据。例如，评估单元可以是gnss传感器、或(车辆)位置和运动传感器，该传感器根据gnss数据计算高度精确的车辆位置和/或车辆运动。替代地，评估单元可以是这样的传感器的一部分。评估单元本身也可以具有接收单元，并且评估单元仍然具有接口，评估单元可以通过该接口从其他接收单元接收gnss数据。此外，评估单元优选地是地图控制器(所谓的map控制器)，其确定地图上的车辆位置，或者评估单元是这样的控制单元的一部分。为此目的，所接收的gnss数据优选地通过评估单元的无线接口或无线电接口接收，并且优选地将其转发到下游单元，例如相关单元和/或微控制器(μc)。然后，评估单元的下游单元可以照常处理所接收的gnss数据。

在机动车辆的运行期间，步骤a)、b)和c)优选并持续地并行或有规律地重复进行，以便能够在任何时间确定精确的位置。

根据有利实施例，提出在步骤b)中将gnss数据从接收单元无线地传输到评估单元。优选地，在步骤b)中，将对车辆中gnss数据进行无线传输。

根据有利实施例，建议在步骤b)中通过车对x通信连接或根据该标准将gnss数据从接收单元传输到评估单元。车对车通信(或car2car或简称为c2c)应理解为，(机动)车辆之间的信息和数据交换。这种数据交换的目的是，较早地通知驾驶员严重和危险情况。所涉及的车辆收集数据，例如abs干预、转向角、位置、方向和速度，并通过无线电(wlan，umts等)将该数据发送给其他道路使用者。目的是通过电子装置扩展“驾驶员的视线”。车对基础设施通信(或简称c2i)应理解为，车辆与周围基础设施(例如交通信号灯)之间的数据交换。所提到的技术基于不同交通伙伴的传感器的交互，并使用最新的通信技术方法来交换这些信息。车对x是各种通信连接的上位术语，例如车对车和车对基础设施。

如果通过车对x通信连接或根据该标准，对gnss数据或信号(在车辆中)进行无线传输，优选地，数据的传输速率至少与要传输的最高卫星频率一样高。在这种情况下，例如，可以使用wlan无线电连接。

进一步优选的是，通过车对x通信连接或根据该标准将gnss数据(特别是校正数据)(直接)传输到评估单元。除接收gnss数据之外，gnss数据优选地通过(特别是本车的)接收单元(gnss天线)通过车辆中的车对x通信连接或由评估单元接收。这可以表示接收单元和评估单元之间通信的第二路径。然而，有利的是，第二路径也通过单个或共同的接口上运行。

有利地，该接口是车对x通信接口。优选地，gnss数据通过其他接收单元(直接)传输到评估单元，上述接收单元具有到外部的车对x通信接口。另外，gnss数据可以从相邻车辆或基础设施点(例如高速公路桥或交通灯)，特别是通过车对x通信传输到评估单元。特别优选地，相邻车辆或基础设施点具有接收单元，该接收单元在步骤b)中通过接口将gnss数据传输到评估单元。替代地，可以规定，相邻车辆或基础设施点具有其他接收单元，该接收单元通过接口将gnss数据传输到评估单元。在这种情况下，接收单元有利地具有到外部的车对x通信接口。如果gnss数据已经以车对x格式存在，则有利的是，将该数据直接通过(统一)接口传输到评估单元，在这种情况下评估单元有利地设计为车对x通信接口。

进一步优选地，gnss数据的无线传输(在车辆中)以加密的形式进行。特别优选地，接收单元或(接收单元的)发送单元具有自己的标识符，特别是mac地址，使得设备能够清楚地相互识别。

根据有利实施例，建议以这样的方式处理接收单元中的gnss数据：gnss数据包括接收单元的信息，该信息从接收单元传输到评估单元。多个接收单元的gnss数据，特别是车辆中或车辆上的gnss天线，优选地通过评估单元的无线接口或无线电接口在此接收，并在评估单元中进一步处理。如果gnss数据包含唯一标识符(天线id)，则是特别有利的。

优选地，通过评估单元的无线接口或无线电接口，通过(至少)两个位于车辆中或车辆上的不同位置的gnss天线接收数据。在评估单元中，随后可以合并数据或在不同路径中评估数据。例如，一个gnss天线可以位于车辆的前部，一个gnss天线可以位于车辆的后部。根据卫星情况、行进方向和周围结构，gnss接收可能在其中一个天线中比另一个天线中更好。通过将两个天线数据传输到评估单元，可以改善车辆的位置确定。此外优选的是，一个gnss天线(更好地)接收l1/l2信号，而另一个天线仅(更好地)接收l波段信号。在评估单元中，现在可以从第一天线(第一接收单元)的数据中提取高质量的l1/l2信号，而从第二天线(第二接收单元)的数据可以提取高质量的l波段信号。由此，可以改善车辆的位置确定，其中布线量通过无线传输变得较低。

在其他实施例中，通过公共线路向接收单元供电。为此目的，接收单元优选地以链(串联连接)连接。这能够有助于进一步减少车辆中的布线量。在其他实施例中，多个gnss天线被组装到接收单元中，该接收单元能够将所接收的gnss数据传输到车辆中。因此，组件可以位于它们自己的外壳中。

因此，结合评估单元讨论的细节、特征和有利实施例也可以出现在这里提到的车辆和/或方法中，反之亦然。在这方面，完全参考上文的陈述以更详细地表征特征。

本文还要描述一种计算机程序，用于执行上文描述的方法。换句话说，这尤其涉及计算机程序(产品)，该计算机程序包括这样的指令，当计算机执行程序时，该指令使其执行这里描述的方法或至少一部分(特别是步骤c)。评估单元或评估单元的计算单元(处理器)例如访问计算机程序，以执行该方法或(特别是步骤c的)至少一部分。

此外，本文描述一种存储计算机程序的机器可读存储介质。该机器可读存储介质通常是计算机可读数据载体。替代地或附加地，可以提供一个电路，该电路优选地被设计为集成或分立电路，并且特别优选地被设计为(数字)专用集成电路(asic)。该电路被配置为，执行本文描述的方法或(特别是步骤c的)至少一部分和/或计算机程序。为此，(数字)asic可以具有多种相应配置的逻辑功能。

因此，结合该方法讨论的细节、特征和有利实施例也可以出现在本文提出的计算机程序、存储介质和/或电路中，反之亦然。在这方面，完全参考上文的陈述以更详细地表征特征。

附图说明

下面参考附图更详细地解释本文提出的解决方案及其技术环境。应该注意，本发明不应受所示实施例的限制。特别地，除非另外明确说明，否则还可以提取附图中解释的事实的部分方面，并将它们与其他组件和/或其他附图和/或本说明书的认识相组合。以下示意性地显示：

图1示出具有评估单元的车辆，和

图2示出所述方法的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出了车辆2。车辆2配备有评估单元1，该评估单元1被配置为基于gnss数据确定车辆2的位置。为此目的，评估单元1例如可以设计成gnss传感器的方式或位置和运动传感器的方式。

另外，此处作为示例，两个接收单元3在车辆2上彼此间隔地布置。接收单元3相应地被配置为接收导航卫星数据。例如，该接收单元可以相应地设计成gnss接收器或gnss天线。另外，此处提供并配置接收单元3用于发送gnss数据，根据图1的图示，发送gnss数据相应地通过三个圆弧段示出。

评估单元1被配置为通过单个接口从多个接收单元3接收gnss数据。在图1的示例中，在各种情况下，gnss数据通过布置在车辆2上的两个接收单元3接收。这里的接口是无线接口或无线电接口，根据图1的图示，上述接口也通过三个圆弧段示出。接收单元3通过共同的无线接口或无线电接口将gnss数据无线地传输到评估单元1。

图2示出了本文描述的用于确定车辆位置的方法的流程图。首先，在步骤a)中，gnss导航卫星数据通过至少一个接收单元被接收。然后，在步骤b)中，将gnss数据从接收单元传输到评估单元，评估单元布置在车辆中或车辆上。随后，在步骤c)中，通过评估单元评估该gnss数据。

特别地，本文提出的解决方案有助于实现以下一个或多个优点：

·在车辆中使用多个gnss天线时，没有或至少显著降低了传感器硬件的适配，以改善对例如卫星校正数据的接收。

·gnss传感器的安装空间可以保持较小。

·由于无线接口或无线电接口只需要开启一次，因此可以减少系统的硬件侧集成工作。

·可以减少车辆的布线量。

·如果不必使用车辆中的长射频天线电缆，则可以消除了传输线上的信号反射，因此增加评估单元中接收的gnss数据的质量。

·评估单元中的位置确定将(由此)改善。

·通过邻近车辆的gnss数据对车辆位置进行合理化或粗略确定车辆位置，可以提高道路安全性。