用于确定作为惯性导航系统的起始位置的基准位置的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于为惯性导航系统确定作为起始位置的基准位置的方法、一种用于基于所确定的基准位置运行惯性导航系统的方法、一种用于基于所确定的基准位置绘制导航系统地图的方法、一种用于执行所述方法的控制设备以及一种具有所述控制设备的车辆。
【背景技术】
[0002]由WO 2011/098 333 Al已知了，在车辆中考虑不同的传感器参量，以便改进已经存在的传感器参量或者产生新的传感器参量并进而扩大可检测的信息。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，使用多个传感器参量以改善信息扩大。
[0004]该目的通过独立权利要求所述的特征实现。从属权利要求的主题是优选的改进方案。
[0005]本发明一方面涉及一种用于确定作为惯性导航系统的起始位置的基础的基准位置的方法，所述惯性导航系统用于，从车辆的起始位置和相对位置变化出发对车辆进行定位，所述方法包括以下步骤:
[0006]-检测车辆周围的环境条件，
[0007]-确定在检测到的环境条件的地点处的车辆的位置，以及
[0008]-把所确定的位置作为基准位置分配给检测到的环境条件。
[0009]所述方法基于这样的考虑:惯性导航系统是一种用于确定在一空间内运动的物体例如车辆的位置变化的传感器系统。因此，为了确定物体的绝对位置，需要物体的起始位置作为基准位置，从该基准位置出发观察物体的位置变化，以便确定物体的绝对位置。
[0010]为了确定该起始位置，在所述方法的框架内建议，使用在以已知的绝对位置处的基准位置，其能由车辆根据在该已知的绝对位置处的已知的环境状态求出。在此，对执行所述方法来说，哪些绝对位置作为基准位置、在所述绝对位置处的哪些环境条件被分配给基准位置，都是无区别的。重要的仅在于，对车辆来说环境条件是可检测的且为该环境条件分配了明确的基准位置，惯性导航系统可以使用所述基准位置作为参照位置用于进一步定位所述车辆。如此求出的基准位置例如可以直接用作起始位置。然而备选地，当例如应该基于基准位置修正已经已知的起始位置时，基准位置也可以用于计算起始位置。
[0011]车辆通过这种方式将不依赖于绝对定位的导航系统、例如卫星导航系统，且例如可以在卫星由于运行故障而失灵的情况下或者在隧道中卫星信号故障的情况下继续工作。
[0012]起始位置可以特别有利地通过基于车辆的利用卫星导航系统确定的位置直接或间接地修正基准位置来确定。在此直接修正应该意味着，基准位置直接地在没有其他中间步骤的情况下利用来自卫星导航系统的位置计算出。在此间接修正应该意味着，基准位置之前例如利用另一个位置计算出，其中所述结果则是利用卫星导航系统的位置计算出的。
[0013]这种定位系统或追踪系统(其中为了车辆定位把卫星导航系统和惯性导航系统联系起来)已知为松耦合GNSS系统、紧耦合GNSS系统或者深耦合GNSS系统。然而它们都具有下述问题，即:在惯性导航的框架内借助于行驶动力学传感器仅能改进相对的定位。然而，为了修正错误的起始位置，需要额外的更好的且因此更昂贵的卫星导航接收器。因此，卫星导航接收器在之前所述的定位系统中决定性地确定了绝对精度。
[0014]然而如果出现不能被常见的卫星导航接收器补偿的干扰、例如大气干扰，则所以惯性导航系统在定位车辆时从相应错误的起始位置出发。
[0015]在此，所述方法的基本构思是，在道路上根据环境条件找到基准位置，该基准位置在空间中的绝对位置是已知的，且因此可以用作冗余信息用以在之前所述的定位系统中修正卫星导航系统的可能错误的起始位置。
[0016]在所述方法的特别的改进方案中，基于车辆经过基准位置的可能性把所确定的位置作为基准位置分配给检测到的环境条件。
[0017]该改进方案所基于的考虑是，车辆自身能通过如下方式创建基准位置，即:车辆在其总是重复经过的地点处存储该地点周围的环境条件，定位即确定该处的位置，并把所定位的、即所确定的位置作为基准位置分配给所存储的环境条件。车辆通过这种方式可以在返回该地点时通过与所存储的环境条件比较来检测该地点并接着把分配给所存储的环境条件的基准位置用于定位系统的进一步工作。
[0018]在此，所述可能性取决于下述这样的环境条件被检测到的频率，即:给该环境条件分配有所确定的位置作为基准位置。这是因为应该确保，车辆较频繁地返回该地点。为了避免用于车辆不再次返回的地点的不必要地大的存储空间需求，所述频率应该设计为如此之高，使得在所述方法的框架中在确定基准位置时仅考虑经常驶过的路段，像工作地点和住处之间的往返路段。
[0019]在所述方法的特别的改进方案中，基准位置是在车辆周围检测到的环境条件的地点处的多个所确定的位置的滤波器值。也就是说，车辆每次或以固定的间隔经过下述这样的地点一一在该地点处检测到所述分配有基准位置的环境条件一一时，所述位置本身也能被定位系统检测到。这样总共检测到的位置随后可以利用任意规则(例如平均)来过滤，以便例如消除一段时间上的大气干扰，该大气干扰导致基准位置的误差。
[0020]在另一改进方案中，所述方法包括基于特征事件触发对环境条件的检测的步骤。该特征事件表现为一种触发器，以便避免连续检测环境条件以及进而避免过多地使用用于存储检测到的环境条件的存储器。特征事件可以设计为面向事件的，例如基于道路上的特定的物体例如交通信号灯等，或者设计为面向时间的。
[0021]在优选的改进方案中，特征事件是预定的时间点或时间段。对环境条件的面向时间的检测是特别有利的，因为通过这种方式能以规律的间隔检查，哪些地点区域被较频繁地驶过而哪些没有。
[0022]本发明的另一方面涉及一种用于运行惯性导航系统的方法，所述惯性导航系统用于确定车辆的绝对位置，所述方法包括以下步骤:
[0023]-利用所述方法确定基准位置；
[0024]-基于基准位置确定用于惯性导航系统的起始位置；以及
[0025]-基于起始位置确定车辆的绝对位置。
[0026]在此，起始位置可以基于上述方式根据基准位置确定。
[0027]本发明的又一方面还涉及一种用于绘制导航系统的地图的方法，所述方法包括以下步骤:
[0028]-利用所述方法确定基准位置；以及
[0029]-把所确定的基准位置作为元数据和/或路段记录到地图中。
[0030]所述方法所基于的考虑是:所识别出的、车辆较频繁地经过的参考点也可以用于检查地图资料的可信性。当地图资料过时时，可以基于所确定的基准位置更新地图资料。
[0031]在所述方法的意义上，起始位置可理解为所有下述这样的位置，从所述位置开始借助于增量方法进行向前推算，其中，例如也可以将基于行驶动力学数据的过滤方法理解为增量方法。
[0032]根据本发明的另一方面，控制设备被设计用于执行所述方法。
[0033]在所述控制设备的改进方案中，所述设备具有存储器和处理器。在此，形式为计算机程序的一个所述方法存储在存储器中且当计算机程序从存储器加载到处理器中时，处理器用于执行所述方法。
[0034]根据本发明的另一方面，计算机程序包括程序编码部件，以便当在计算机上或者所述设备上执行计算机程序时，执行所述方法中的一个方法的所有步骤。
[0035]根据本发明的另一方面，计算机程序产品包括程序编码，所述程序编码存储在计算机可读取的数据载体上且当在数据处理装置上执行程序编码时，所述程序编码执行所述方法之一。
[0036]根据本发明的另一方面，车辆包括所述控制设备。
【附图说明】
[0037]本发明的上述特点、特征和优点以及如何实现这些特点、特征和优点的方式方法结合下面的对结合附图更详细地阐述的实施例的说明而变得更明确且更容易理解，其中:
[0038]图1是道路上的车辆的原理图；
[0039]图2是图1的车辆中的融合传感器的原理图；以及
[0040]图3是道路上的图1中车辆的原理图示。
【具体实施方式】
[0041 ] 附图中相同的技术元件具有相同的附图标记且仅描述一次。
[0042]参考图1，其示出了具有融合传感器/联合传感器(Fus1nssensor) 4的车辆2的原理图。
[0043]在该实施形式中，融合传感器4通过已知的GNSS接收器6接收车辆2的位置数据8，所述位置数据包括车辆2在车道10上的绝对位置。除了绝对位置之外，来自GNSS接收器6的位置数据8还包括车辆2的速度。在此实施形式中，来自GNSS接收器6的位置数据8以本领域技术人员已知的方式由GNSS接收器6中的GNSS信号12推导出，所述GNSS信号通过GNSS天线13接收且因此下面称为GNSS位置数据8。对此的具体内容参见相关的技术文献。
[0044]融合传感器4以还将描述的方式被设计用于，扩大由GNSS信号12推导出的GNSS位置数据8的信息含量。一方面这是必要的，因为GNSS信号12具有极小的信号/噪声能带隙且因此会极不准确。另一方面，GNSS信号12不是始终可得的。
[0045]在本实施方案中，车辆2为此具有惯性传感器14，该惯性传感器检测车辆2的行驶动力学数据16。众所周知，行驶动力学数据中包括车辆2的纵向加速度、横向加速度以及竖直加速度和侧倾角速度、俯仰角速度以及横摆角速度。在该实施方案中考虑这些行驶动力学数据16，以便扩大GNSS位置数据8的信息含量并例如精确化车道10上的车辆2的位置和速度。当例如GNSS信号12在隧道中完全不可得时，被精确化的位置数据18可以由导航仪20本身使用。
[0046]在该实施方案中，为了进一步扩大GNSS位置数据8的信息含量，可选地还可以使用轮转速传感器22，所述轮转速传感器检测车辆2的各个车轮25的轮转速24。
[0047]在该实施方案中，车辆2还具有形式为前向摄像机或前部摄像机26的环境传感器26，该前向摄像机或前部摄像机沿未用附图标记表示的车辆2行驶方向看拍摄车辆2前方的图像27并发送至融合传感器4。随后还将详细讨论这一点。
[0048]参考图2，其示出了图1的融合传感器4的原理图。
[0049]在图1中已