用于提供GNSS传感器数据的方法与流程

用于提供gnss传感器数据的方法
技术领域
1.本发明涉及用于提供gnss传感器数据的方法、用于执行该方法的计算机程序、具有该计算机程序的机器可读存储介质、以及用于执行该方法的gnss传感器。本发明特别是可以应用于用于自主或半自主驾驶的基于gnss的定位系统。


背景技术：

2.借助于全球导航卫星系统(gnss)可以在地球上任意一点处进行地理空间的位置确定。gnss卫星绕地球运行并发送编码信号，gnss接收器借助于这些信号通过估计在信号接收时间点和发送时间之间的时间差来计算从接收器到卫星的距离或间距。如果跟踪足够多的卫星(通常多于5个)，则所估计的到卫星的距离例如可以由gnss传感器转换为对接收器位置的估计。目前有超过130个gnss卫星绕地球运行，这意味着通常在本地地平线上最多可以看到其中的65个gnss卫星。
3.鉴于卫星在天空中的位置和周围环境障碍物，总会有一些卫星被阻挡并且在接收器的(直接)视线内不可见，但可能被反射到达接收器。于是出现以下问题：如何可以改进所估计的输出的性能，并尽可能地避免从gnss传感器或基于gnss的定位传感器获得错误的位置、速度、方位、加速度等。


技术实现要素：

4.根据本公开，在此提出了一种用于提供gnss传感器数据的方法，该方法至少包括以下步骤：
5.a)接收gnss卫星信号，
6.b)评估所接收的gnss卫星信号以求取gnss传感器数据，
7.c)根据至少一个特定于gnss的性能标准，对所接收的gnss卫星信号进行评价，
8.d)将由步骤c)产生的评价分配给相对应的gnss传感器数据。
9.为了执行该方法，步骤a)、b)、c)和d)可以依次以所指定的顺序例如被执行至少一次和/或被重复执行或被执行多次。此外，步骤a)、b)、c)和d)，特别是步骤b)和c)可以至少部分地并行或同时进行。该方法可以例如借助于gnss传感器来执行。在此，gnss传感器数据可以作为gnss传感器的输出数据被提供。
10.该方法特别是用于提供gnss传感器数据和关于传感器数据的性能、可靠性和/或质量(或优良度)的相关评价。该方法有利地使得可以处理关键环境和/或状态，特别是如下的关键环境和/或状态，其中无法或至少无法充分地利用周围环境传感器或环境传感器(例如车辆的摄像机传感器、激光雷达传感器、雷达传感器、超声波传感器)来监控环境条件。该方法特别是可以有利地有助于采取(合适的)遏制措施，以便尽可能改进和/或确保gnss传感器数据(例如gnss定位传感器或基于gnss的定位传感器的输出信号)的性能、可靠性和/或质量(或优良度)。该方法对选择(合适的、战略性的)遏制措施的改进特别是可以在于：求取并且特别是以评价的形式提供关于gnss传感器输入信号的可用性和/或可靠性和/或关
于周围环境方面的边界条件。
11.例如，该方法还可以包括步骤e)，其中通过考虑在步骤d)中所分配的评价采取(合适的)遏制措施，以改进待提供的传感器数据的性能、可靠性和/或质量(或优良度)。作为遏制措施，例如可以根据所分配的评价对传感器数据进行加权。此外，作为遏制措施，还可以不提供和/或不考虑所分配的评价未满足特定最低要求的传感器数据。
12.在步骤a)中接收gnss卫星信号。gnss卫星信号是由一个或多个gnss卫星、通常由大量gnss卫星发射的信号，以便可以通过传输时间测量进行位置确定。gnss卫星信号可以直接由gnss传感器或由集成在gnss传感器中的接收器接收，或者由被分配给gnss传感器并可以与之连接的gnss接收器接收。gnss传感器例如可以是gnss定位传感器或基于gnss的运动和/或位置传感器。gnss传感器例如可以被布置在(机动)车辆(例如汽车)中或其上。汽车例如可以是被配置用于至少部分自动和/或自主驾驶模式的汽车。
13.在步骤b)中，对所接收的gnss卫星信号进行评估，以求取gnss传感器数据。gnss传感器数据通常是gnss传感器的输出数据或输出信号。gnss传感器数据特别是包括和/或描述了以下(车辆沿地球表面的运动的)特性中的一个或多个特性：(瞬时)位置、速度、方位(定向)、和/或加速度。例如可以独立于(车辆的)其他传感器(诸如环境传感器(例如摄像机、雷达、激光雷达和/或超声波)和/或(行驶)状态传感器(例如惯性传感器和/或车轮转速传感器))的数据和/或信息来评估或求取gnss传感器数据，这些传感器例如可以(直接)将关于(车辆周围)环境和/或(车辆的)(行驶)状态的信息提供给例如(车辆的)其他系统。
14.在步骤c)中，根据至少一个特定于gnss的性能标准，对所接收的gnss卫星信号进行评价。至少一个性能标准是特定于gnss的，从而通常(仅仅)与一个gnss系统的特性有关，该gnss系统通常包括至少一个或多个gnss卫星和至少一个gnss接收器。在此，性能标准特别地是与gnss卫星信号和/或其接收的性能、可靠性和/或质量(或优良度)有关的标准。性能标准特别是适用于可以由此做出以下判定：所接收的gnss卫星信号是否可以(至少部分地)实现特别是gnss传感器的足够的性能(效率)。
15.可以独立于作为gnss传感器的(车辆的)其他传感器(诸如环境传感器(例如摄像机、雷达、激光雷达和/或超声波)和/或(行驶)状态传感器(例如惯性传感器和/或车轮转速传感器))的数据和/或信息来评价所接收的gnss卫星信号，这些传感器例如可以(直接)将关于(车辆周围)环境和/或(车辆的)(行驶)状态的信息提供给例如(车辆的)其他系统。由此，特别地还可以在没有被直接提供(非特定于gnss的)环境条件的传感器的假设下进行评价。
16.例如，在评价中可以包括以下(特定于gnss的)信息中的一个或多个信息，该信息特别是可以(例如在评估所接收的gnss卫星信号期间)从gnss卫星信号中被求取或重建：可见的gnss卫星的数目、水平精度错觉(英文：horizontal delusion ofprecision，缩写：hdop)、载噪比(英文：carrier to noise ratio；缩写：cn/o)、gnss校正数据的可用性和/或时效、所接收的载波频率的数目和/或类型、仰角和/或导航电文的状态。
17.例如，以下(特定于gnss的)信息中的一个或多个信息可以特别地作为性能标准被包含在评价中：
18.·
所跟踪卫星的数目：特别是作为关键接收情况的标志。在关键接收情况下，例如在桥下、在音障旁边、在驶入隧道之前等，可见的gnss卫星的数目会显著下降。
19.·
水平精度错觉(hdop)：作为可见卫星的几何形状的标志。在只有高仰角卫星可见的关键环境(例如城市峡谷)中，位置估计可以解决一个糟糕的问题，该问题通常会导致估计不确定性的增加。
20.·
校正数据的可用性：特别是当在使用ssr校正数据的情况下在ppp的基础上进行定位时，则ssr校正数据的不可用性将清楚地指示gnss传感器的输出信号的性能无法得到保证。
21.·
载噪比、特别是所跟踪的gnss信号的载噪比：在关键环境中，载噪比(cn/o)通常会显著下降。
22.·
仰角：卫星的仰角可以是gnss卫星信号(gnss传感器的输入信号)的质量和/或多径传播概率的(间接)标志。
23.·
导航电文的健康状态：导航电文通常描述了星历、nago电文等，其可以描述gnss卫星信号的可靠性。
24.作为评价的结果，可以提供和/或输出(特定)指标，该指标可以指示gnss卫星信号(以及从中确定的gnss传感器数据)的性能(效率)、可靠性和/或质量(或优良度)是否足够。由此，该指标特别地可以(间接地)使得在接收gnss卫星信号期间推断出环境情况，或者也可以(间接地)代表环境情况的指标。例如，作为指标可以使用所谓的“标识(flag)”。标识通常可以采用以下两个值中的一个，即gnss卫星信号的性能(效率)、可靠性和/或质量(或优良度)足够(英文：performance ensured；简称pe)或gnss卫星信号的性能(效率)、可靠性和/或质量(或优良度)不足(英文：not performance ensured；简称：npe)。相应的指标特别是有利于能够尽快和/或以很少的运算量启动遏制措施，以便特别是可以描述和/或确保gnss传感器的输出信号的性能。
25.作为评价结果，例如当满足以下标准中的一项或多项标准时，可以将标识设置为gnss卫星信号的性能(效率)、可靠性和/或质量(或优良度)不足(英文：not performance ensured；简称npe)(从而分配给gnss传感器数据)：
26.·
可见卫星的数目《a
27.·
hdop》b
28.·
校正数据不可用和/或特定(最少)数目的卫星的校正数据的时效》c
29.·
特定(最少)数目的信号的cn/o《d
30.·
特定(最少)数目的卫星的仰角《e
31.·
特定数目卫星的导航电文不正常。
32.作为npe的备选方案，特别是对于相反的标准可以将标识输出为pe(performance ensured)，其指示gnss卫星信号(以及由此求取的gnss传感器数据)的性能(效率)、可靠性和/或质量(或优良度)是足够的(从而gnss传感器数据是可用的)。可以为值a、b、c、d和/或e预设特定的阈值，这些阈值可以例如通过实验和/或通过仿真来调整。
33.在步骤d)中，将步骤c)中产生的评价分配给相对应的gnss传感器数据。将评价分配给相对应的gnss传感器数据(例如，瞬时位置、速度、方位和/或加速度)可以例如通过如下方式进行：与gnss传感器数据并行和/或同时地提供或(由gnss传感器)输出评价。因此，评价的分配可以例如以标识的形式进行，该标识在gnss传感器数据的输出期间被设置或保持被设置，从而被分配给相应的gnss传感器数据。此外，分配也可以例如以值对的形式进
行，值对包括评价和相对应的gnss传感器数据。
34.根据一个有利实施方式提出，至少一个特定于gnss的性能标准与从其接收到gnss卫星信号(特别是在没有反射或多径传播的情况下)的gnss卫星(可见或未遮挡的gnss卫星)的数目有关。借助于该性能标准例如可以检验可接收或可见的gnss卫星的数目是否低于可定义的阈值。
35.根据另一有利实施方式提出，至少一个特定于gnss的性能标准与可用的gnss卫星的几何星座有关。借助于该性能标准例如可以检验特别是特定最小数目的卫星的特别是水平精度错觉(英文：horizontal delusion of precision，缩写：hdop)是否高于可定义的阈值。
36.根据另一有利实施方式提出，至少一个特定于gnss的性能标准与至少一个gnss卫星和gnss接收器的相对布置有关。借助于该性能标准例如可以检验特别是特定最小数目的卫星的仰角是否低于可定义的阈值。
37.根据另一有利实施方式提出，至少一个特定于gnss的性能标准与对gnss校正数据的要求有关。借助于该性能标准例如可以检验特别是特定最小数目的卫星的(新)gnss校正数据是否可用或是否已被接收。借助于该性能标准可以备选地或附加地检验特别是特定最小数目的卫星的(可能已知的)gnss校正数据的时效是否大于可定义的阈值。
38.根据另一有利实施方式提出，至少一个特定于gnss的性能标准与对所接收的gnss卫星信号的优良度(或质量)的要求有关。借助于该性能标准例如可以检验特别是特定最小数目的卫星的载噪比(cn/o)是否低于可定义的阈值。
39.根据另一有利实施方式提出，至少一个特定于gnss的性能标准与对包含在gnss卫星信号中的导航电文的要求有关。借助于该性能标准例如可以检验特别是特定最小数目的卫星的导航电文是否正常。导航电文通常还包含描述卫星的健康状况或健康状态(或技术状态)的组成部分。就此而言可以检验该组成部分。
40.根据另一有利实施方式提出，至少一个特定于gnss的性能标准与对gnss卫星信号的可用载波频率(数目)的要求有关。借助于该性能标准例如可以检验是否将接收特别是特定最小数目的卫星的两个载波频率。
41.原则上可以使用上述性能标准中的两个或更多个性能标准的任意组合。
42.根据另一有利实施方式提出，在可确定的(可定义的)时间段期间至少一个可确定的(可定义的)评价(例如npe)或所有评价将不被分配(所谓的过渡)。就此而言，可确定的时间段可以是经定义的过渡时间段。在过渡时间段期间，特别是“gnss卫星信号的性能(效率)、可靠性和/或质量(或优良度)不足(英文：not performance ensured；简称：npe)”的评价将不会被分配。此外，在过渡时间段期间可以规定，gnss传感器数据至少不单独被提供。在过渡时间段期间，例如可以借助于(多种)传感器融合技术来求取gnss传感器数据，从而gnss传感器数据输出端例如可以进行过渡。例如，可以在驶入预计gnss卫星会被严重遮挡的区域期间和/或之后(例如在驶入隧道、进入城市峡谷时)使用过渡时间段。由此，对于特定时间段仍可以输出gnss传感器数据，对其仍可以假设有足够的可靠性，因为其例如仍然可以基于在驶入该区域之前所接收到的信号。在此，可靠性至少仍然足以用于传感器融合技术(例如用于与惯性数据或惯性导航数据和/或环境传感器数据的
融合)。
43.根据另一有利实施方式提出，在存在至少一个可确定的(可定义的)评价(例如npe)之后，在可确定的(可定义的)时间区间内，还将该评价分配给随后求取的gnss传感器数据(恢复时间)。可确定的时间区间例如可以与如下的恢复时间有关，在该恢复时间中，尽管评价的结果实际上已经为“gnss卫星信号的性能(效率)、可靠性和/或质量(或优良度)足够(英文：performance ensured；简称：pe)”，但始终仍分配“gnss卫星信号的性能(效率)、可靠性和/或质量(或优良度)不足(英文：not performance ensured；简称：npe)”的评价。恢复时间例如可以用于从预计gnss卫星会被严重遮挡的区域中驶出期间和/或之后(例如在驶出隧道、离开城市峡谷时)。由此可以等待特定的时间段，直到可以再次假设有足够的可靠性为止。
44.根据另一有利实施方式提出，gnss传感器数据与所分配的评价一起被提供。例如可以提供给上一级的(车辆)系统和/或用户接口。通过输出例如npe标识，可以让上一级(车辆)系统或用户决定是否应屏蔽或不考虑相对应的gnss传感器信号。
45.根据另一有利实施方式提出，仅提供所分配的评价满足至少一个特定的最低要求的gnss传感器数据。最低要求例如可以是：所分配的评价不是“gnss卫星信号的性能(效率)、可靠性和/或质量(或优良度)不足(英文：not performance ensured；简称：npe)”的评价和/或所分配的评价对应于“gnss卫星信号的性能(效率)、可靠性和/或质量(或优良度)足够(英文：performance ensured；简称：pe)”的评价。就此而言，例如还可以提供给上一级的(车辆)系统和/或用户接口。
46.根据另一方面，提出了一种用于执行在此提出的方法的计算机程序。换言之，这特别是涉及一种包括指令的计算机程序(产品)，当该指令由计算机运行时，该指令使计算机执行在此描述的方法。
47.根据另一方面，提出了一种机器可读存储介质，在其上保存或存储有在此提出的计算机程序。机器可读存储介质通常是计算机可读数据载体。
48.根据另一方面，提出了一种gnss传感器，其被设置为执行在此描述的方法。gnss传感器可以是用于(机动)车辆的gnss传感器。换言之，gnss传感器特别是也可以如下描述：gnss传感器可以被布置在车辆中或车辆上。gnss传感器可以按照gnss定位传感器或基于gnss的运动和位置传感器的方式被设计，或者其可以是这种传感器的组成部分。由此，gnss传感器例如可以构成车辆的定位设备。gnss传感器例如可以包括运算器和/或控制单元(控制器)，其可以执行指令以实施该方法。为此，运算器或控制单元例如可以执行指定的计算机程序。例如，运算器或控制单元可以访问指定的存储介质，以便可以执行计算机程序。
49.结合该方法所讨论的细节、特征和有利实施方式也可以相应地出现在此处介绍的计算机程序和/或存储介质和/或gnss传感器中，反之亦然。就这方面而言，可以完全参考在该处所做的陈述，以便更详细地表征这些特征。
附图说明
50.下面参考附图更详细地解释在此提出的解决方案及其技术环境。应指出的是，本发明并不应受限于所示实施例。特别是除非明确地另有说明，否则还可以提取出图中所解释的事实的部分方面，并且可以将其与其他附图和/或本说明书中的其他组成部分和/或发
现相结合。
51.其中：
52.图1示意性地示出了在此介绍的方法的示例性流程图，
53.图2示意性地示出了该方法的步骤c)的示例性流程图，
54.图3示意性地示出了该方法的步骤d)的示例性流程图，
55.图4示意性地示出了该方法的步骤d)的另一示例性流程图，并且
56.图5示意性地示出了在此说明的gnss传感器的示例性应用。
具体实施方式
57.图1示意性地示出了在此介绍的方法的示例性流程图。该方法用于提供gnss传感器数据1(参见图2、图3和图4)。以框110、120、130和140示出的步骤a)、b)、c)和d)的顺序是示例性的并且可以按照所示的顺序运行例如至少一次，以执行该方法。
58.在框110中，根据步骤a)接收gnss卫星信号。在框120中，根据步骤b)评估所接收的gnss卫星信号以求取gnss传感器数据1。在框130中，根据步骤c)根据至少一个特定于gnss的性能标准2、3、4、5、6、7、8、9，对所接收的gnss卫星信号进行评价。在框140中，根据步骤d)，将由步骤c)产生的评价10、11分配给相对应的gnss传感器数据1。
59.图2示意性地示出了该方法的步骤c)的示例性流程图。就此而言，图2特别是示出了在gnss卫星信号的评价中可以使用的各种性能标准2、3、4、5、6、7、8、9的示例。由此，图2例如示出了至少一个特定于gnss的性能标准2可以与可见gnss卫星的数目有关。借助于性能标准2例如将检验可见gnss卫星的数目是否低于可定义的阈值。
60.此外，就此而言，图2例如示出了至少一个特定于gnss的性能标准3可以与可用gnss卫星的几何星座有关。借助于性能标准3例如将检验特别是水平精度错觉(英文：horizontal delusion of precision；简称：hdop)是否大于可定义的阈值。
61.此外，就此而言，图2例如示出了至少一个特定于gnss的性能标准4可以与至少一个gnss卫星和gnss接收器的相对布置有关。借助于性能标准4例如将检验特别是特定卫星的仰角是否低于可定义的阈值。
62.此外，就此而言，图2例如示出了至少一个特定于gnss的性能标准5、6可以与对gnss校正数据的要求有关。借助于性能标准5例如将检验(新)gnss校正数据是否可用或是否已被接收。借助于性能标准6例如将检验(可能已知的)gnss校正数据的时效是否大于可定义的阈值。
63.此外，就此而言，图2例如示出了至少一个特定于gnss的性能标准7可以与对所接收gnss卫星信号的质量的要求有关。借助于性能标准7例如将检验特别是特定数目的卫星的载噪比(英文：carrier to noise ratio，简称：cn/o)是否低于可定义的阈值。
64.此外，就此而言，图2例如示出了至少一个特定于gnss的性能标准8可以与对包含在gnss卫星信号中的导航电文的要求有关。借助于性能标准8例如将检验特别是特定数目的卫星的导航电文是否不正常。
65.此外，就此而言，图2例如示出了至少一个特定于gnss的性能标准9可以与对gnss卫星信号的可用载波频率的要求有关。借助于性能标准9例如将检验特别是特定数目的卫星的两个载波频率是否已被接收。
66.图2中所示的在性能标准2、3、4、5、6、7、8、9之间的路径说明了将性能标准2、3、4、5、6、7、8、9集成到总体评价中。在性能标准2、3、4、5、6、7、8、9之后继续进行哪个路径取决于是(+)否(-)满足相关标准。在此，性能标准2、3、4、5、6、7、8、9的集成是示例性的，在评价中当然还可以仅包括较少的标准或必要时还可以包括其他标准。
67.此外，在图2中还示出了以下示例：在可确定的时间段期间可以不分配至少一个可确定的评价10或所有评价10、11、以及可选地如何在可确定的时间段期间不分配至少一个可确定的评价10或所有评价10、11。在此，这示例性地借助于第一时间标准14和第一计数器15来实现。在第一时间标准14中，例如将检验所定义的过渡时间段是否已结束。就此而言，所定义的过渡时间段代表可确定的时间段的一个示例。如果过渡时间段尚未结束，则评价10和/或评价10和11不可以被输出和分配。同时，在这种情况下，计数器15例如可以增加数值1或一个时间步长，并且必要时可以在新的时间步长中或以新接收的gnss卫星信号重复该方法。
68.如果过渡时间段已结束，则可以输出和分配评价10。在此，评价10例如是以下陈述：对于基于所接收和评价的gnss卫星信号而求取的gnss传感器数据1，将无法保证足够的性能或质量。这例如可以通过将评价10设置为具有内容npe(not performance ensured)的所谓的“标识”来实现。通过设置标识，可以将相应的评价信息分配给gnss传感器数据1。
69.此外，在图2中还示出了以下示例：在存在至少一个可确定的评价10之后，在可确定的时间区间内，还可以将该评价10分配给随后求取的gnss传感器数据、以及可选地如何在存在至少一个可确定的评价10之后，在可确定的时间区间内，还将该评价10分配给随后求取的gnss传感器数据。在此，这示例性地借助于第二时间标准16和第二计数器17来实现。在第二时间标准16中，例如将检验所定义的恢复时间段是否已结束。就此而言，所定义的恢复时间段代表可确定的时间区间的一个示例。如果恢复时间段尚未结束，特别是如果之前已输出和分配评价10，则必要时可以继续输出和分配该评价10。同时，在这种情况下，计数器17例如可以增加数值1或一个时间步长，并且必要时可以在新的时间步长中或以新接收的gnss卫星信号重复该方法。
70.当恢复时间段结束时，可以输出和分配评价11。在此，评价11例如是以下陈述：对于基于所接收和评价的gnss卫星信号而求取的gnss传感器数据1，可以保证足够的性能或质量。这例如可以通过如下方式实现：再次取消或关闭之前设置的具有内容npe的标识作为评价11。备选地或附加地，可以设置具有内容pe(performance ensured)的标识。通过关闭npe标识和/或设置pe标识，可以将相应的评价信息分配给gnss传感器数据1。
71.图3示意性地示出了该方法的步骤d)的示例性流程图。在此示例性地示出了gnss传感器数据1可以与所分配的评价10、11一起被提供。例如可以提供给上一级的车辆系统和/或用户接口。
72.图4示意性地示出了该方法的步骤d)的另一示例性流程图。在此示例性地示出了仅提供所分配的评价10、11满足特定最低要求的gnss传感器数据1。例如可以规定，仅提供所分配的评价不对应于评价10或不包含npe标识的gnss传感器数据1。例如可以提供给上一级的车辆系统和/或用户接口。
73.图5示意性地示出了在此说明的gnss传感器12的示例性应用。gnss传感器12被设置用于执行所说明的方法。此外，gnss传感器12例如被集成到(机动)车辆13、例如汽车中，
其优选地被设置用于至少部分自动和/或自主驾驶模式。