CN109906387A - 用于确定车辆的地理位置的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于确定车辆(208)的地理位置的设备(100)和方法(300)。该设备具有:被设计用于接收卫星信号的卫星导航接收器(102);被设计用于检测车辆(208)的运动参数的传感器(104);和处理器(106),该处理器被设计用于产生V2X‑通信消息,其中所述V2X‑通信消息指示车辆(208)的运动参数,以及响应于产生V2X‑通信消息的开始、借助于卫星信号来确定车辆(208)的地理位置。
Description
技术领域
本发明涉及用于确定车辆的地理位置、尤其是用于根据卫星信号确定车辆地理位置的设备和方法。
背景技术
为了提高道路交通中的安全性,在现代车辆中使用V2X(车对X)***,例如Car2X***,该***允许在不同交通参与者之间无线地传输通信消息。这些通信消息中的一些(例如合作意识消息,CAM)可以包括关于进行发送的车辆的当前地理位置、行驶方向、速度和尺寸的信息。基于这些信息能够使用应用程序来优化交通流和/或为驾驶员提供消息以及必要时提醒注意危险状况。尤其是可以利用合适的接收器来使用全球卫星导航***(GNSS)来确定车辆的当前的地理位置。
为了使卫星导航接收器能够确定车辆的当前地理位置,该卫星导航接收器必须接收至少四个卫星的信号。卫星的信号主要包含关于其位置和其当地时间的信息。所述卫星导航接收器从不同卫星时间与接收信号的时刻之间的时间差中计算出该卫星导航接收器距离卫星的距离并据此计算车辆的地理位置。
此外在绝对的坐标***中定位车辆方面已知了,将GNSS信息与行驶动力学数据融合。在此可使用不同方案,例如所谓的松耦合方案,其中从GNSS数据中计算位置(例如所谓的单点定位,SPP),然后再将其与行驶动力学数据融合。
该方法实现了单个计算步骤的分离且因此实现了简单的模块化;但计算SPP通常是非常耗费计算时间的。
发明内容
因此本发明的任务是,提供用于确定车辆地理位置的有效的设备和有效的方法。
该任务由独立权利要求的主题得到解决。本发明的优选的实施方式是从属权利要求、说明书以及附图的主题。
根据第一方面,该任务通过一种用于确定车辆地理位置的设备得到解决。所述设备包括被设计用于接收卫星信号的卫星导航接收器、被设计用于检测车辆运动参数的传感器和处理器,该处理器被设计用于产生V2X-通信消息,其中所述V2X-通信消息指示车辆的运动参数,以及响应于产生V2X-通信消息的开始、借助于卫星信号来确定车辆的地理位置。开始V2X-通信消息被理解为:开始确定对于产生V2X-通信消息所必须的信息。基于所确定的消息和所述地理位置,可以产生所述V2X-通信消息。
所述处理器可以集成在车辆的控制单元中(电子控制单元,ECU),或可以被实施为车辆的控制单元。所述处理器还可以具有微处理器或集成电路,或者被实施为微处理器或集成电路。
根据设备的一种实施方式,所述设备还具有用于发出V2X-通信消息的通信接口。该通信接口可以是无线的V2X-通信接口。该通信接口可以与至少一个车辆天线连接,并且还可以被设计用于接收来自其他车辆的V2X-通信消息。该通信接口可以与车辆的V2X-通信芯片连接,或集成在车辆的V2X-通信芯片中。
所述处理器可以在通信技术上与通信接口连接,以便接收可以限定另一车辆行驶状况的V2X-通信消息。所述处理器可以被设计用于分析所述V2X-通信消息,以便检测该另一车辆的行驶状况。所述处理器和所述通信接口可以分别与车辆的通信网络、尤其是车辆总线连接。
根据设备的一种实施方式,所述V2X-通信消息包括CAM-通信消息和/或DENM-通信消息和/或BSM-通信消息和/或其他标准化的V2X-通信消息。
根据设备的一种实施方式,所述卫星导航接收器是NAVSTAR GPS-卫星导航接收器、GLONASS-卫星导航接收器、GALILEO-卫星导航接收器或北斗-卫星导航接收器。
根据设备的一种实施方式,所述V2X-通信消息还指示了车辆的地理位置。
根据设备的一种实施方式,所述处理器还被设计用于,在第一时刻提供所述V2X-通信消息,在第二时刻确定车辆的地理位置,其中在第一时刻与第二时刻之间的差小于规定的值。
由此实现的优点是,在V2X消息中指示的车辆的确定的地理位置的误差可以非常小,而无需额外的计算功率。
此外还由此实现的优点是,V2X-通信消息的产生以及车辆地理位置的确定可以同步化。这具有的优点是,车辆地理位置的确定(例如通过计算SPP)可以正好在发送了V2X-通信消息时完成。如果在第一时刻与第二时刻之间的差不小于规定的值,那么这会导致:在发送V2X-通信消息之前的某个时间就计算出SPP且因此该SPP可能不必要地缺乏实时性了。例如在车辆速度为130km/h(36m/s)的情况下在以10Hz的频率/采样频率和最大100ms的时间误差计算SPP时所确定的地理位置的误差为3.6m。即使能够以比10Hz更频繁地通过行驶动力学数据计算车辆的位置,也应基于卫星信号进行车辆的绝对地理位置的计算。
根据一种实施方式,直接在卫星导航接收器中开始上面所述的同步化。该卫星导航接收器典型地基于卫星信号周期地确定卫星原始数据(例如伪距测量或载波相位测量)。该卫星原始数据可以利用V2X-通信消息的发送时刻同步化。
根据设备的一种实施方式,所述卫星导航接收器被设计用于,利用第一频率预处理所述卫星信号,其中所述第一频率大于产生V2X-通信消息的第二频率。
这具有的优点是,用于预处理卫星信号的计算负荷相比于用于计算SPP能够得到减少。此外还具有的优点是,在确定SPP的时刻能够为处理器提供尽可能新的经预处理的卫星原始数据。
根据设备的一种实施方式,所述第一频率为100Hz或1kHz。
根据设备的一种实施方式,所述处理器还被设计用于,基于伪距测量或载波相位测量或这两种方式的组合来确定车辆的地理位置。
根据设备的一种实施方式,所述处理器还被设计用于,基于卫星信号确定车辆速度。
根据设备的一种实施方式,利用软件定义的无线电(SDR)-接收器来实现所述卫星导航接收器。
由此实现的优点是,能够有效地利用软件来调整所述卫星导航接收器。
根据第二方面,所述任务通过一种用于确定车辆地理位置的方法实现。该方法包括下述步骤:接收卫星信号;检测车辆的运动参数;产生V2X-通信消息,其中所述V2X-通信消息指示车辆的运动参数;以及响应于产生V2X-通信消息的开始、借助于卫星信号来确定车辆的地理位置。
根据该方法的实施方式,所述V2X-通信消息指示车辆的确定的地理位置。
该方法通过所述设备实施。该方法的其他特征直接由设备的功能和/或特征得出。
根据第三方面,该任务通过一种具有程序代码的计算机程序实现,当该程序代码在计算机上运行时,所述计算机程序用于执行根据第二方面所述的方法。
所述设备可以被安装在汽车中、飞机中或船舶中。
附图说明
参照附图详述其他实施例:
图1示出了用于确定车辆地理位置的设备的一种实施方式的示意图;
图2示出了具有用于确定车辆地理位置的设备的一种实施方式的布置的示意图;和
图3示出了用于确定车辆地理位置的方法的一种实施方式的示意图。
具体实施方式
在下面详述的说明中对附图加以参照,附图构成了说明的一部分且在附图中以示图示出了能够实施本发明的特别的实施方式。当然,在不偏离本发明构思的前提下,也能够被使用其他实施方式且能够做出结构上的或逻辑上的改变。下面详述的说明因此不应被理解为是限制性意义。此外不言而喻的是,只要未单独另作特殊说明,在此所述的各不同实施例的特征能够相互组合。
参照附图说明各方面和实施方式,其中相同的附图标记通常标记相同元件。下面说明中出于论述目的示出了大量特别的细节,以便能够深入理解本发明的一个或多个方面。但对于本领域技术人员而言显而易见的是,能够以较小程度的特殊细节来论述一个或多个方面或实施方式。此外以示意形式示出了已知的结构和元件,以方便对一个或多个方面或实施方式进行说明。当然,在不偏离本发明构思的前提下,也可以使用给其他实施方式和进行结构上或逻辑上的改变。
尽管可以根据多个实施方案中的仅一个来公开实施方式的一个特定的特征或一个特定的方面,但这类特征或这类方面还能够与其他实施方案的一个或多个其他特征或方面相组合,这可能对于实现规定的或特定的应用来说是可取的且有利的。此外如果在详述的说明中或权利要求中使用了表述“包含”、“具有”、“带有”或其他表述变型,则这种表述应以类似于表述“包括”的方式被包含在内。表述“联接”和“连接”可以连同其衍生意义一起使用。不言而喻,使用这类表述来说明,两个元件无论处于直接的物理接触或电接触中还是相互不直接接触,但仍必须独立地相互配合或相互影响。此外表述“例举的”仅应被作为示例来理解而应理解为最好或最优的。因此下面的说明不应理解为限制意义的。
图1示出了用于确定车辆208的地理位置的设备100的一种实施方式的示意图。所述设备100具有被设计用于接收卫星信号的卫星导航接收器102、被设计用于检测车辆208的运动参数的传感器104以及处理器106,该处理器被设计用于:产生V2X-通信消息,其中所述V2X-通信消息指示车辆208的运动参数,以及响应于产生V2X-通信消息的开始、借助于卫星信号来确定车辆208的地理位置。
取代于以固定的频率(例如以10Hz)确定车辆的地理位置,该地理位置可以有利地这样确定:发送V2X-通信消息,其中首先对于CAM(Cooperative Awareness Message(合作意识消息))和DENM(Decentralized Environmental Notification Message(分散环境通知消息))以及BSM(Basic Safety Message(基础安全消息))而言对车辆地理位置的确定是非常重要的。如果例如通过拥堵控制减小了发送V2X-通信消息的频率,那么这对于该情况也是有利的。V2X-通信消息的高密度也意味着为基于此建立的应用程序(或Apps)花费更多成本。因此有利的是,在这些时刻为各App提供更多计算时间并且为计算或确定车辆地理位置分配较少的计算时间。
由此还实现的技术优点是,通过所述设备能够将对车辆的地理位置的确定(例如借助于单点定位(SPP)计算以及必要时在此基础上建立的松散耦合合并方案)与V2X-通信消息的产生相联接。这具有的优点是,能够实现简单的负荷分配,这是因为两个计算操作(确定SPP和产生V2X-通信消息)能够在一个处理器或微控制器上进行。
图2示出了具有用于确定车辆208的地理位置的设备100的一种实施方式的布置200的示意图。根据一种实施方式,所述设备100包括卫星导航接收器102,其被设计用于利用天线102a接收卫星202、204和206的卫星信号。
根据一种实施方式,所述设备100具有传感器104,其被设计用于,检测车辆208的运动参数,所述设备还具有处理器106,其被设计用于,产生车辆208的V2X-通信消息以及响应于产生V2X-通信消息的开始、借助于卫星信号来确定车辆208的地理位置。此外,所述设备100可以具有V2X-通信接口以用于发送和/或接收V2X-通信消息。该V2X-通信接口可以被设计用于,从另一车辆210接收V2X-通信消息。响应于从另一车辆201接收V2X-通信消息和/或车辆208的特别的运动参数和/或周期性的/循环的触发时刻,所述处理器可以产生车辆208的V2X-通信消息。此外可以通过车辆208的V2X-通信接口发送车辆208的V2X-通信消息和车辆208的地理位置。
图3示出了一种用于确定车辆208的地理位置的方法200的实施方式的示意图。该方法300包括如下步骤:接收302卫星信号,检测304车辆208的运动参数,产生V2X-通信消息、尤其是开始306产生V2X-通信消息,其中所述V2X-通信消息指示车辆208的运动参数,以及响应于V2X-通信消息产生的开始306,借助于卫星信号来确定308车辆208的地理位置。
根据该方法的一种实施方式,所述V2X-通信消息指示车辆的确定的地理位置。
附图标记列表:
100 设备
102 卫星导航接收器
102a 天线
104 传感器
106 处理器
200 布置
202 卫星
204 卫星
206 卫星
208 车辆
210 车辆
300 方法
302 接收
304 检测
306 开始
308 确定
Claims (14)
1.一种用于确定车辆(208)的地理位置的设备(100),具有:
-被设计用于接收卫星信号的卫星导航接收器(102);
-被设计用于检测车辆(208)的运动参数的传感器(104);和
-处理器(106),该处理器被设计用于:产生V2X-通信消息,其中所述V2X-通信消息指示车辆(208)的运动参数,以及响应于V2X-通信消息产生的开始、借助于卫星信号来确定车辆(208)的地理位置。
2.根据权利要求1所述的设备(100),其中所述设备(100)还具有用于发出V2X-通信消息的通信接口。
3.根据权利要求1或2所述的设备(100),其中所述V2X-通信消息包括CAM-通信消息和/或DENM-通信消息和/或BSM-通信消息。
4.根据上述权利要求之一所述的设备(100),其中所述卫星导航接收器(102)是NAVSTAR GPS卫星导航接收器、GLONASS卫星导航接收器、GALILEO卫星导航接收器或北斗卫星导航接收器。
5.根据上述权利要求之一所述的设备(100),其中所述处理器(106)还被设计用于,在第一时刻提供所述V2X-通信消息,在第二时刻确定车辆(208)的地理位置,其中在第一时刻与第二时刻之间的差小于规定的数值。
6.根据上述权利要求之一所述的设备(100),其中所述V2X-通信消息还指示车辆(208)的地理位置。
7.根据上述权利要求之一所述的设备(100),其中所述卫星导航接收器(102)被设计用于,以第一频率预处理所述卫星信号,其中所述第一频率大于产生V2X-通信消息的第二频率。
8.根据权利要求7所述的设备(100),其中所述第一频率是100Hz或1kHz。
9.根据上述权利要求之一所述的设备(100),其中所述处理器(106)还被设计用于,基于伪距测量或载波相位测量或两种方式的组合来确定车辆(208)的地理位置。
10.根据上述权利要求之一所述的设备(100),其中所述处理器(106)还被设计用于,基于卫星信号确定车辆(208)的速度。
11.根据上述权利要求之一所述的设备(100),其中借助于SDR-接收器实现卫星导航接收器(102)和处理器(106)。
12.一种用于确定车辆(208)的地理位置的方法(300),包括:
-接收(302)卫星信号;
-检测(304)车辆(208)的运动参数;
-产生V2X-通信消息,其中所述V2X-通信消息指示车辆(208)的运动参数;以及
-响应于产生V2X-通信消息的开始(306),借助于卫星信号确定(308)车辆(208)的地理位置。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述V2X-通信消息指示车辆(208)的确定的地理位置。
14.一种具有程序代码的计算机程序,当所述程序代码在计算机上运行时,所述计算机程序用于执行根据权利要求13所述的方法(300)。
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