DE102013218043B4

DE102013218043B4 - Method for providing relative measurement data for a fusion sensor

Info

Publication number: DE102013218043B4
Application number: DE102013218043.8A
Authority: DE
Inventors: Hermann Winner; Nico Steinhardt
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2024-06-20
Anticipated expiration: 2033-09-11
Also published as: DE102013218043A1

Abstract

Verfahren zum Bereitstellen relativer Messdaten (48) für einen Fusionssensor (4), der eingerichtet ist, einen Ausgabewert (10) für eine physikalische Größe durch Filtern absoluter Messdaten (8), die zu den relativen Messdaten (48) korrespondieren, basierend auf den relativen Messdaten (48) zu erzeugen, wobei die relativen Messdaten (48) eine Lageänderung eines Fahrzeuges (2) auf einem Boden (13) und Korrekturdaten (42) eine Lageänderung (58) einer virtuellen Trägerplattform (57) beschreiben, auf der das Fahrzeug (2) über den Boden (13) getragen wird und wobei die absoluten Messdaten (8) Fahrdynamikwerte (8) und Lokalisierungswerte (22) umfassen, umfassend:- Erfassen von Odometriedaten (38) und- Erzeugen der relativen Messdaten (48) durch Mischen der Odometriedaten (38) mit den Korrekturdaten (42), die von einer Verschiebung (58) zwischen einer Istbezugsbasis (57), auf die sich die relativen Messdaten (48) beziehen, und einer Sollbezugsbasis (13) für die relativen Messdaten (48) abhängig sind, wobei die Erdoberfläche der Sollbezugsbasis entspricht, und wobei das Mischen ein Überlagern der Odometriedaten (38) mit den Korrekturdaten (42) umfasst.Method for providing relative measurement data (48) for a fusion sensor (4) which is set up to generate an output value (10) for a physical quantity by filtering absolute measurement data (8) which correspond to the relative measurement data (48) based on the relative measurement data (48), wherein the relative measurement data (48) describe a change in position of a vehicle (2) on a floor (13) and correction data (42) describe a change in position (58) of a virtual carrier platform (57) on which the vehicle (2) is carried over the floor (13), and wherein the absolute measurement data (8) comprise driving dynamics values (8) and localization values (22), comprising:- acquiring odometry data (38) and- generating the relative measurement data (48) by mixing the odometry data (38) with the correction data (42) which result from a shift (58) between an actual reference base (57) to which the relative measurement data (48) refer, and a target reference base (13) for the relative measurement data (48), wherein the earth's surface corresponds to the target reference base, and wherein the mixing comprises superimposing the odometry data (38) with the correction data (42).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen relativer Messdaten für einen Fusionssensor, eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Fahrzeug mit der Steuervorrichtung.The invention relates to a method for providing relative measurement data for a fusion sensor, a control device for carrying out the method and a vehicle with the control device.

Aus der WO 2011/ 098 333 A1 ist bekannt, in einem Fahrzeug verschiedene Sensorgrößen heranzuziehen, um bereits vorhandene Sensorgrößen basierend auf einer Fusion zu verbessern oder neue Sensorgrößen zu generieren und somit die erfassbare Information zu steigern.From the WO 2011/ 098 333 A1 It is known to use different sensor sizes in a vehicle in order to improve existing sensor sizes based on a fusion or to generate new sensor sizes and thus increase the information that can be captured.

DE 10 2012 216 205 A1 bezieht sich auf die Fusion von Chassis-Sensordaten mit Fahrdynamikdaten. Fahrdynamikdaten und Chassis-Sensor Daten werden erfasst, und die erfassten Daten werden gefiltert. EN 10 2012 216 205 A1 refers to the fusion of chassis sensor data with vehicle dynamics data. Vehicle dynamics data and chassis sensor data are collected, and the collected data is filtered.

DE 10 2006 029 148 A1 bezieht sich auf die Überprüfung einer initialen Meßeinheit, insbesondere von Luftfahrzeugen. Messwerte von Beschleunigung und Drehratenssensoren werden verwendet und verarbeitet, eine aktuelle Position und Orientierung bereitzustellen, und es werden Fehlerwerte und Korrekturwerte ermittelt. EN 10 2006 029 148 A1 refers to the verification of an initial measuring unit, especially of aircraft. Measurement values from acceleration and yaw rate sensors are used and processed to provide a current position and orientation, and error values and correction values are determined.

DE 10 2012 216 218 A1 bezieht sich auf ein Sensorsystem mit einem Fusionsfilter. Das Fusionsfilter wertet Sensorsignale aus und liefert Informationen, die die Datenqualität angeben. EN 10 2012 216 218 A1 refers to a sensor system with a fusion filter. The fusion filter evaluates sensor signals and provides information that indicates the data quality.

DE 10 2012 216 194 A1 bezieht sich auf die Bestimmung einer Messgröße wie Geschwindigkeit oder Höhe. Zwei Größen werden gemessen, die jeweiligen Fehler werden bestimmt, es wird eine Filterung zur Abschätzung vorgenommen und eingefädelt der Wert bereitgestellt. EN 10 2012 216 194 A1 refers to the determination of a measured quantity such as speed or altitude. Two quantities are measured, the respective errors are determined, a filter is applied to estimate the result and the value is provided.

DE 10 2012 216 213 A1 bezieht sich auf die Schätzung von Reifenparametern, eine Referenzbewegung wird gemessen, eine Modellbewegung wird modelliert und Reifenparameter werden basierend auf einer Gegenüberstellung der Referenzbewegung und der Modellbewegung geschätzt. EN 10 2012 216 213 A1 refers to the estimation of tire parameters, a reference motion is measured, a model motion is modeled, and tire parameters are estimated based on a comparison of the reference motion and the model motion.

Es ist Aufgabe die Nutzung mehrerer Sensorgrößen zur Informationssteigerung zu verbessern.The task is to improve the use of multiple sensor sizes to increase information.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The problem is solved by the features of the independent claims. Preferred developments are the subject of the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bereitstellen relativer Messdaten für einen Fusionssensor, der eingerichtet ist, einen Ausgabewert für eine physikalische Größe durch Filtern zu den relativen Messdaten korrespondierender absoluter Messdaten basierend auf den relativen Messdaten zu erzeugen die Schritte Erfassen den relativen Messdaten zugrundeliegender Sensordaten und Erzeugen der relativen Messdaten durch Mischen der Sensordaten mit Korrekturdaten die von einer Verschiebung zwischen einer Istbezugsbasis auf die sich die relativen Messdaten beziehen und einer Sollbezugsbasis für die relativen Messdaten abhängig sind.According to one aspect of the invention, a method for providing relative measurement data for a fusion sensor configured to generate an output value for a physical quantity by filtering absolute measurement data corresponding to the relative measurement data based on the relative measurement data comprises the steps of acquiring sensor data underlying the relative measurement data and generating the relative measurement data by mixing the sensor data with correction data that depend on a shift between an actual reference basis to which the relative measurement data refers and a target reference basis for the relative measurement data.

Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass hinter dem Fusionssensor die Idee steht, Messdaten aus unterschiedlichen Sensoren oder Informationsquellen zu verknüpfen und so neues und präziseres Wissen über die Messdaten und/oder andere Ereignisse zu gewinnen. Stehen dem Fusionssensor für ein und dieselbe physikalische Größe, wie beispielsweise die Lagedynamik eines Fahrzeuges, relative und absolute Messdaten zur Verfügung, so setzt die Fusion oder Verknüpfung der relativen und absoluten Messdaten zur Gewinnung neuer oder präziserer Messwerte voraus, dass die relativen und absoluten Messdaten widerspruchsfrei sind. Das heißt, dass die relativen Messdaten und die absoluten Messdaten rauschbefreit dieselben Messinformationen tragen müssen.The method described is based on the idea that the fusion sensor is based on linking measurement data from different sensors or information sources and thus gaining new and more precise knowledge about the measurement data and/or other events. If the fusion sensor has relative and absolute measurement data available for one and the same physical quantity, such as the position dynamics of a vehicle, the fusion or linking of the relative and absolute measurement data to gain new or more precise measurement values requires that the relative and absolute measurement data are consistent. This means that the relative measurement data and the absolute measurement data must carry the same measurement information, free of noise.

Im Rahmen dieser Überlegung wird jedoch erkannt, dass diese Widerspruchsfreiheit jedoch nicht immer gegeben ist, was anhand der zuvor genannten Lagedynamik eines Fahrzeuges als physikalische Größe verdeutlicht werden soll. Die Erfassung der relativen Lagedynamik des Fahrzeugs, beispielsweise mittels Odometrie, könnte beispielsweise auf einer sich gegenüber dem Erdboden bewegenden Fähre (Schiff) während des Anfahrens an einen Schiffsanleger basierend auf dem Schiffsboden als Bezugsbasis gestartet werden. Die auf der Fähre gestartete Fusion der sich auf den Schiffsboden beziehenden relativen Lagedynamik und der beispielsweise mittels einem Inertialsensor erfassten und sich auf den Erdboden beziehenden absoluten Lagedynamik als Bezugsbasis führt zu einer bestimmten präzisierten Lagedynamik für das Fahrzeug. Fährt das Fahrzeug von der Fähre herunter bezieht sich die relative Lagedynamik nicht mehr auf den Schiffsboden, sondern auf den Erdboden, der sich gegenüber dem Schiffsboden nicht bewegt. Diese Änderung der Bezugsbasis für die relative Lagedynamik des Fahrzeuges führt dazu, dass der Fusionssensor aus der relativen Lagedynamik des Fahrzeuges eine absolute Lagedynamik herleitet, als die eigentliche absolute Lagedynamik, die mit dem Inertialsensor gemessen wird. Der resultierende Widerspruch kann beispielsweise zu einer dauerhaften Messabweichung (Offset) im aus dem Fusionssensor ausgegebenen Ausgabewert für die Lagedynamik des Fahrzeuges führen. Wird beispielsweise eine Gierrate des Fahrzeuges aus der Lagedynamik des Fahrzeuges mit der dauerhaften Messwertabweichung zur Ansteuerung einer Fahrdynamikregelung verwendet, kann dieser Offset zu nicht beabsichtigten und vor allem verkehrsgefährdenden Bremseingriffen führen. Dieselbe Situation könnte sich beispielsweise auch ergeben, wenn das Fahrzeug in einem Parkhaus auf einer Drehscheibe gestartet wird, von dem es im Anschluss daran herunterfährt.Within the framework of this consideration, however, it is recognized that this freedom from contradictions is not always the case, which can be illustrated using the aforementioned position dynamics of a vehicle as a physical quantity. The recording of the relative position dynamics of the vehicle, for example using odometry, could be started, for example, on a ferry (ship) moving relative to the ground while approaching a jetty based on the ship's bottom as a reference basis. The fusion of the relative position dynamics relating to the ship's bottom and the absolute position dynamics relating to the ground, recorded for example using an inertial sensor, as a reference basis, leads to a certain, more precise position dynamics for the vehicle. When the vehicle drives off the ferry, the relative position dynamics no longer refer to the ship's bottom, but to the ground, which does not move relative to the ship's bottom. This change in the reference basis for the relative position dynamics of the vehicle means that the fusion sensor derives an absolute position dynamics from the relative position dynamics of the vehicle, rather than the actual absolute position dynamics measured with the inertial sensor. The resulting contradiction can, for example, lead to a permanent measurement deviation (offset) in the output value for the position dynamics of the vehicle issued by the fusion sensor. For example, if If a yaw rate of the vehicle from the position dynamics of the vehicle with the permanent measured value deviation is used to control a driving dynamics control system, this offset can lead to unintended and, above all, traffic-endangering braking interventions. The same situation could also arise, for example, if the vehicle is started on a turntable in a parking garage from which it then drives down.

Letztendlich liegt die Ursache für zuvor genannten Widerspruch in einer Verschiebung der Bezugsbasis, auf die sich die relativen Messdaten für den Fusionssensor beziehen. Zur Befreiung dieses Widerspruchs liegt dem angegebenen Verfahren die Idee zugrunde, diese Verschiebung bei der Fusion der relativen Messdaten und der absoluten Messdaten zu berücksichtigen. Diese Berücksichtigung kann in beliebiger Weise erfolgen.Ultimately, the reason for the aforementioned contradiction lies in a shift in the reference base to which the relative measurement data for the fusion sensor refers. To resolve this contradiction, the method given is based on the idea of taking this shift into account when merging the relative measurement data and the absolute measurement data. This can be taken into account in any way.

Beispielsweise kann eine Sollbezugsbasis als Standardbezugsbasis gewählt, und versucht werden, die relativen Messdaten durch die Korrekturdaten auf die Sollbezugsbasis zu beziehen. Auf diese Weise kann eine ausreichend hohe Präzision der Ausgabewerte aus dem Fusionssensor erreicht werden. Alternativ könnte, falls die Istbezugsbasis und damit die Verschiebung zur Sollbezugsbasis unbekannt ist, eine das Rauschen beschreibende Variable in den relativen Messdaten, wie beispielsweise die Varianz, so hoch gesetzt werden, dass die Verschiebung in das Rauschband der relativen Messdaten fällt. Diese beiden Möglichkeiten können auch miteinander in geeigneter Weise kombiniert werden.For example, a target reference base can be selected as the standard reference base and an attempt can be made to relate the relative measurement data to the target reference base using the correction data. In this way, a sufficiently high precision of the output values from the fusion sensor can be achieved. Alternatively, if the actual reference base and thus the shift to the target reference base is unknown, a variable describing the noise in the relative measurement data, such as the variance, could be set so high that the shift falls within the noise band of the relative measurement data. These two options can also be combined with each other in a suitable manner.

Der große Vorteil des angegebenen Verfahrens ist, dass die Ausgebewerte aus dem Fusionssensor nicht weiter plausibilisiert werden müssen, weil der durch die Verschiebung der Bezugsbasis entstandene Fehler bereits eingangsseitig berücksichtigt und gegebenenfalls automatisch durch den Fusionssensor beseitigt wird. Rechenressourcenintensive Algorithmen zum Überwachen der Ausgabewerte aus dem Fusionssensor werden zumindest für Fehler, die aus der Verschiebung der Bezugsbasis her rühren, hinfällig.The great advantage of the specified method is that the output values from the fusion sensor do not need to be further checked for plausibility because the error caused by the shift in the reference base is already taken into account on the input side and, if necessary, automatically eliminated by the fusion sensor. Computationally resource-intensive algorithms for monitoring the output values from the fusion sensor are no longer necessary, at least for errors that result from the shift in the reference base.

Zum Filtern könnte beispielsweise ein Beobachter verwendet werden, der die absoluten Messdaten den relativen Messdaten gegenüberstellt und aus dieser Gegenüberstellung die oben genannten neuen Erkenntnisse oder die präzisierten Messdaten ermittelt. Unter einen solchen Beobachter kann jedes Filter fallen, das eine analoge oder digitale Zustandsbeobachtung für ein System zulässt, in dem die physikalische Größe erfasst werden soll. So kann beispielsweise ein Luenberger Beobachter herangezogen werden. Soll das Rauschen mit berücksichtigt werden, käme ein Kalman-Filter in Betracht. Soll auch noch die Form des Rauschens berücksichtigt werden, so könnte ggf. ein Partikelfilter herangezogen werden, der eine Grundmenge an verfügbaren Rauschszenarien besitzt und das bei der Elimination zu berücksichtigende Rauschszenario beispielsweise durch eine Monte-Carlo-Simulation auswählt. Der Beobachter ist vorzugsweise ein Kalman-Filter, der hinsichtlich seiner notwendigen Rechenressourcen ein optimales Ergebnis liefert.For filtering, for example, an observer could be used that compares the absolute measurement data with the relative measurement data and uses this comparison to determine the new findings mentioned above or the more precise measurement data. Such an observer can be any filter that allows analog or digital state observation for a system in which the physical quantity is to be recorded. For example, a Luenberger observer can be used. If the noise is to be taken into account, a Kalman filter could be considered. If the form of the noise is also to be taken into account, a particle filter could be used that has a basic set of available noise scenarios and selects the noise scenario to be taken into account for elimination, for example using a Monte Carlo simulation. The observer is preferably a Kalman filter, which delivers an optimal result in terms of the computing resources it requires.

Das Filtern kann beliebig ausgestaltet sein. So kann das Filtern beispielsweise das Gegenüberstellen zweier über einen Proportionalfaktor, wie einen Materialparameter miteinander verbundener Größen umfassen, wobei dann Abweichungen zwischen diesen beiden Größen dem Proportionalfaktor zugeordnet werden können. Auf diese Weise können durch das Filter derartige Proportionalfaktoren, wie die Materialparameter gefunden werden. Voraussetzung ist jedoch, dass die Bezugsbasis der relativen Messdaten richtig gewählt ist, was durch das angegebene Verfahren jedoch sichergestellt ist. In einer Weiterbildung des angegebenen Verfahrens umfasst das Filtern der absoluten Messdaten basierend auf den relativen Messdaten jedoch einen Abgleich der absoluten Messdaten und der relativen Messdaten aufeinander umfasst. Durch diesen Abgleich können Messdaten präzisiert und zuverlässiger ausgegeben werden.Filtering can be designed in any way. For example, filtering can involve comparing two variables that are linked to one another via a proportional factor, such as a material parameter, whereby deviations between these two variables can then be assigned to the proportional factor. In this way, the filter can find proportional factors such as the material parameters. However, the prerequisite is that the reference basis of the relative measurement data is selected correctly, which is ensured by the specified method. In a further development of the specified method, filtering the absolute measurement data based on the relative measurement data includes comparing the absolute measurement data and the relative measurement data with one another. This comparison enables measurement data to be output more precisely and more reliably.

In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens erfolgt der Abgleich basierend auf Messvarianzwerten in den relativen Messdaten, die eine Messunsicherheit von die physikalische Größe beschreibenden Messwerten beschreibt. Auf diese Weise kann durch Erhöhen der Messvarianzwerte in den relativen Messdaten die Messunsicherheit der physikalischen Größe größer gesetzt werden, als die Verschiebung der Istbezugsbasis der relativen Messdaten zur Sollbezugsbasis, so dass diese Verschiebung der Istbezugsbasis vom Fusionssensor noch als Rauschen wahrgenommen wird.In a special development of the specified method, the comparison is carried out based on measurement variance values in the relative measurement data, which describes a measurement uncertainty of the measured values describing the physical quantity. In this way, by increasing the measurement variance values in the relative measurement data, the measurement uncertainty of the physical quantity can be set greater than the shift of the actual reference basis of the relative measurement data to the target reference basis, so that this shift of the actual reference basis is still perceived as noise by the fusion sensor.

In einer bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Verfahrens umfassen die Korrekturdaten von einer Integrität der Verschiebung abhängige Korrekturvarianzwerte und die Sensordaten Sensorvarianzwerte, die die Messunsicherheit von den die physikalische Größe beschreibenden Messwerten beschreibt, wobei die Sensorvarianzwerte und die Korrekturvarianzwerte beim Erzeugen der relativen Messdaten zum Bilden der Messvarianzwerte überlagert werden. Unter der Integrität der Verschiebung der Bezugsbasis soll nachstehend ein Maß verstanden werden, das beschreibt, wie gesichert und genau die Verschiebung der Bezugsbasis angegeben werden kann. Dies hängt insbesondere davon ab, ob und in welcher Weise Randbedingungen zum Schätzen oder Modellieren der Verschiebung der Bezugsbasis und/oder die Verschiebung beschreibende Messungen aus Sensoren vorhanden sind. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Verfahrens ist die Integrität der Verschiebung von einer sensortechnischen und/oder modelbasierten Bestimmbarkeit der Verschiebung abhängig.In a preferred development of the specified method, the correction data comprise correction variance values dependent on an integrity of the displacement and the sensor data comprise sensor variance values that describe the measurement uncertainty of the measured values describing the physical quantity, wherein the sensor variance values and the correction variance values are superimposed when generating the relative measurement data to form the measurement variance values. The integrity of the displacement of the reference basis is to be understood below as a measure that describes how securely and precisely the displacement of the reference basis can be specified. This depends in particular on whether and in what way boundary conditions for estimating or modeling the displacement the reference basis and/or measurements from sensors describing the displacement are available. In a particularly preferred development of the specified method, the integrity of the displacement depends on a sensor-based and/or model-based determinability of the displacement.

Durch das Überlagern der Sensorvarianzwerte und der Korrekturvarianzwerte kann die oben genannte Erhöhung der Messunsicherheit der relativen Messwerte in technisch einfacher Weise umgesetzt werden.By superimposing the sensor variance values and the correction variance values, the above-mentioned increase in the measurement uncertainty of the relative measured values can be implemented in a technically simple manner.

Die Verschiebung der Bezugsbasis selbst kann in beliebiger Weise beispielweise basierend auf einem Modell und/oder einem von der Sollbezugsbasis abhängigen Sensor bestimmt werden.The displacement of the reference base itself can be determined in any way, for example based on a model and/or a sensor dependent on the target reference base.

Bei der Modellierung der Verschiebung der Bezugsbasis können beispielsweise Randbedingungen herangezogen werden, aus die die Dynamik der Bezugsbasis einschränken. So kann beispielsweise im Falle der eingangs genannten Lagedynamik eines Fahrzeuges davon ausgegangen werden, dass Sollbezugsbasis und Istbezugsbasis gleich sind, wenn das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt, da es nahezu ausgeschlossen ist, dass das Fahrzeug mit der hohen Geschwindigkeit auf einer Istbezugsbasis fährt, die von der Erdoberfläche als Sollbezugsbasis verschieden ist. Hält ein Fahrzeug nach einer Fahrt mit einer hohen Geschwindigkeit, so kann beispielsweise in einem bestimmten Zeitintervall nach dem Anhalten davon ausgegangen werden, dass sich das Fahrzeug auf dem Erdboden beispielsweise an einer Ampel befindet, weil alternative Szenarien unplausibel sind. Entsprechend kann in einem derartigen Zustand ein die Verschiebung zwischen der Sollbezugsbasis und der Istbezugsbasis gesichert zu Null gesetzt werden. Auch können bei der Modellierung bestimmte Freiheitsgrade mit einem vorbestimmten Wert versehen werden, deren Inhalt für die weitere Verarbeitung der physikalischen Größe unwichtig ist. In der zuvor genannten Lagedynamik des Fahrzeuges im Zusammenhang mit der oben genannten Fahrdynamikregelung und dem Inertialsensor könnte dies beispielsweise eine Wankrate, eine Nickrate und eine Hochachsenbeschleunigung sein, die für die Fahrdynamikregelung uninteressant sind und im Fehlerfall nicht zu den oben genannten unzulässigen Bremseingriffen führen.When modeling the shift in the reference base, boundary conditions can be used, for example, which limit the dynamics of the reference base. For example, in the case of the position dynamics of a vehicle mentioned above, it can be assumed that the target reference base and the actual reference base are the same if the vehicle is traveling at high speed, since it is almost impossible for the vehicle to travel at high speed on an actual reference base that is different from the earth's surface as the target reference base. If a vehicle stops after traveling at high speed, it can be assumed, for example, in a certain time interval after stopping that the vehicle is on the ground, for example at a traffic light, because alternative scenarios are implausible. Accordingly, in such a state, the shift between the target reference base and the actual reference base can be reliably set to zero. During modeling, certain degrees of freedom can also be given a predetermined value, the content of which is unimportant for further processing of the physical quantity. In the aforementioned position dynamics of the vehicle in connection with the above-mentioned driving dynamics control and the inertial sensor, this could be, for example, a roll rate, a pitch rate and a vertical axis acceleration, which are not of interest to the driving dynamics control and, in the event of a fault, do not lead to the above-mentioned impermissible braking interventions.

Bei der Erfassung durch einen von der Sollbezugsbasis abhängigen Sensor kann jeder beliebige Sensor gewählt werden, bei dem gesichert davon ausgegangen werden kann, dass aus ihm die Verschiebung zwischen der Sollbezugsbasis in der Istbezugsbasis hergeleitet werden kann. Auf der oben genannten Fähre könnte dies beispielsweise ein globales Navigationssatellitensignal sein, das von der Fähre bereitgestellt wird. Im Falle des Beispiels mit dem Parkhaus, in dem das Fahrzeug auf einer Drehplattform gedreht wird, könnte der Sensor ein beispielsweise an der Drehplattform vorhandener Sensor sein, der die Drehrate der Drehplattform erfasst und an das Fahrzeug weiterleitet.When detecting using a sensor that is dependent on the target reference base, any sensor can be selected that can be used to reliably determine the shift between the target reference base and the actual reference base. On the ferry mentioned above, this could be, for example, a global navigation satellite signal provided by the ferry. In the case of the example with the parking garage, in which the vehicle is rotated on a rotating platform, the sensor could be, for example, a sensor on the rotating platform that detects the rotation rate of the rotating platform and transmits it to the vehicle.

In einer besonderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Bestimmen der Verschiebung basierend auf dem Modell, wenn kein von der Sollbezugsbasis abhängiger Sensor verfügbar ist. Auf diese Weise werden den als zuverlässiger einstufbaren Sensordaten Vorrang vor den Schätzdaten aus der Modellierung eingeräumt.In a particular development, the specified method includes the step of determining the displacement based on the model if no sensor dependent on the target reference basis is available. In this way, the sensor data that can be classified as more reliable are given priority over the estimated data from the modeling.

In einer noch anderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Überlagern der Sensordaten mit den Korrekturdaten zum Mischen der Sensordaten mit den von der Verschiebung abhängigen Korrekturdaten. Auf diese Weise wird die Istbezugsbasis korrigiert und an die Sollbezugsbasis angeglichen, so dass die Verschiebung beseitigt, zumindest aber verringert wird, was die Integrität der relativen Messdaten steigert und so eine geringere Erhöhung der Varianz in den relativen Messdaten notwendig macht.In yet another development, the specified method comprises the step of overlaying the sensor data with the correction data for mixing the sensor data with the correction data dependent on the displacement. In this way, the actual reference basis is corrected and adjusted to the target reference basis so that the displacement is eliminated or at least reduced, which increases the integrity of the relative measurement data and thus requires a smaller increase in the variance in the relative measurement data.

In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens beschreiben die relativen Messdaten eine Lageänderung eines Fahrzeuges auf einem Boden und die Korrekturdaten eine Lageänderung einer virtuellen Trägerplattform, auf der das Fahrzeug über den Boden getragen wird.In an additional development of the specified method, the relative measurement data describe a change in position of a vehicle on a floor and the correction data describe a change in position of a virtual carrier platform on which the vehicle is carried over the floor.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung eingerichtet, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.According to a further aspect of the invention, a control device is configured to carry out a method according to one of the preceding claims.

In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.In a further development of the specified control device, the specified device has a memory and a processor. The specified method is stored in the memory in the form of a computer program and the processor is provided for executing the method when the computer program is loaded from the memory into the processor.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.According to a further aspect of the invention, a computer program comprises program code means for carrying out all the steps of one of the specified methods when the computer program is executed on a computer or one of the specified devices.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.According to a further aspect of the invention, a computer program product contains a program code stored on a computer-readable data carrier and which, when a data processing device carries out one of the specified methods.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine angegebene Steuervorrichtung.According to another aspect of the invention, a vehicle includes a specified control device.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:

1 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeuges mit einem Fusionssensor,
2 eine Prinzipdarstellung des Fusionssensors aus 1 mit einem Trägerplattformmodell; und
3 eine Prinzipdarstellung des Trägerplattformmodells aus 2 zeigen.

The above-described properties, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings, in which:

1 a schematic diagram of a vehicle with a fusion sensor,
2 a schematic diagram of the fusion sensor from 1 with a carrier platform model; and
3 a schematic diagram of the carrier platform model from 2 show.

In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.In the figures, identical technical elements are provided with identical reference symbols and are described only once.

Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeuges 2 mit einem Fusionssensor 4 zeigt.It will be 1 which shows a schematic diagram of a vehicle 2 with a fusion sensor 4.

In der vorliegenden Ausführung weist das Fahrzeug 2 einen Inertialsensor 6 auf, die Fahrdynamikwerte 8 des Fahrzeuges 2 erfasst. Unter die Fahrdynamikwerte 8 fallen bekanntermaßen eine Längsbeschleunigung, eine Querbeschleunigung sowie eine Vertikalbeschleunigung und eine Wankrate, eine Nickrate sowie eine Gierrate des Fahrzeuges 2. Diese Fahrdynamikwerte 8 werden in einer noch zu beschreibenden Weise in Lagewerte 10 umgewandelt, die dann von einer Fahrdynamikregelung 12 verwendet werden kann, um während der Fahrt des Fahrzeuges 2 auf einer Straße 13 das Fahrzeug 2 gemäß einer Solltrajektorie zu stabilisieren. Zu Hintergrundinformationen hierzu wird beispielsweise auf die DE 10 2011 080 789 A1 verwiesen.In the present embodiment, the vehicle 2 has an inertial sensor 6 that records the driving dynamics values 8 of the vehicle 2. The driving dynamics values 8 include, as is known, a longitudinal acceleration, a lateral acceleration, a vertical acceleration, a roll rate, a pitch rate, and a yaw rate of the vehicle 2. These driving dynamics values 8 are converted into position values 10 in a manner to be described later, which can then be used by a driving dynamics control system 12 to stabilize the vehicle 2 according to a target trajectory while the vehicle 2 is traveling on a road 13. For background information on this, see, for example, the EN 10 2011 080 789 A1 referred to.

In der vorliegenden Ausführung sollen die Lagewerte 10 die Lage des Fahrzeuges statisch und dynamisch beschreiben. Daher umfassen sie nicht nur lokalisierende Ortswerte, sondern auch Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte.In the present embodiment, the position values 10 are intended to describe the position of the vehicle statically and dynamically. Therefore, they include not only localizing position values, but also speed and acceleration values.

Um die Lagewerte 10 so präzise wie möglich zu bestimmen, empfängt der Fusionssensor in der vorliegenden Ausführung aus Raddrehzahlsensoren 14 Raddrehzahlwerte 16, die eine Drehgeschwindigkeit der Räder 18 des Fahrzeuges 2 gegenüber der Straße 13 beschreiben. Diese Raddrehzahlwerte 16 werden in der vorliegenden Ausführung in einer noch zu beschreibenden Weise mit den Fahrdynamikwerten 8 aus dem Inertialsensor 6 fusioniert, wodurch Messstörungen in den ausgegebenen Lagewerten 10 und damit Messunsicherheiten unterdrückt werden.In order to determine the position values 10 as precisely as possible, the fusion sensor in the present embodiment receives wheel speed values 16 from wheel speed sensors 14, which describe a rotational speed of the wheels 18 of the vehicle 2 relative to the road 13. In the present embodiment, these wheel speed values 16 are fused with the driving dynamics values 8 from the inertial sensor 6 in a manner to be described below, whereby measurement disturbances in the output position values 10 and thus measurement uncertainties are suppressed.

Zur weiteren Unterdrückung von Messunsicherheiten empfängt der Fusionssensor 4 in der vorliegenden Ausführungsform über einen an sich bekannten GNSS-Empfänger 20 Lokalisierungswerte 22 für das Fahrzeug 2, die eine absolute Position des Fahrzeuges 2 sowie seine Geschwindigkeit auf der Straße 13 beschreiben. Die Lokalisierungswerte 22 aus dem GNSS-Empfänger 20 werden in der vorliegenden Ausführung in einer dem Fachmann bekannten Weise aus einem GNSS-Signal 24 in dem GNSS-Empfänger 20 abgeleitet, das über eine GNSS-Antenne 26 empfangen wird. Für Details dazu wird auf die einschlägige Fachliteratur dazu verwiesen.To further suppress measurement uncertainties, the fusion sensor 4 in the present embodiment receives localization values 22 for the vehicle 2 via a known GNSS receiver 20, which describe an absolute position of the vehicle 2 and its speed on the road 13. The localization values 22 from the GNSS receiver 20 are derived in the present embodiment in a manner known to those skilled in the art from a GNSS signal 24 in the GNSS receiver 20, which is received via a GNSS antenna 26. For details, reference is made to the relevant specialist literature.

Für weitere Hintergrundinformationen wird auf die WO 2011/098 333 A1 verwiesen.For further background information, please refer to the WO 2011/098 333 A1 referred to.

Es wird auf 2 Bezug genommen, die eine Prinzipdarstellung Fusionssensors 4 aus 1 zeigt.It will be 2 which shows a schematic diagram of fusion sensor 4 from 1 shows.

Kern des Fusionssensors 4 ist in der vorliegenden Ausführung ein als Kalman-Filter 28 ausgebildetes Filter, das in an sich bekannter Weise eingerichtet ist, die bereits erwähnten Messunsicherheiten aus Sensoren, wie dem Inertialsensor 6, den Raddrehzahlsensoren 16 und/oder dem GNSS-Empfänger 20 entfernen.In the present embodiment, the core of the fusion sensor 4 is a filter designed as a Kalman filter 28, which is set up in a manner known per se to remove the already mentioned measurement uncertainties from sensors such as the inertial sensor 6, the wheel speed sensors 16 and/or the GNSS receiver 20.

Dazu empfängt das Kalman-Filter 28 absolute Lagedaten und relative Lagedaten des Fahrzeuges 2. In diesen Daten sind die oben genannten Fahrdynamikwerte 8, Raddrehzahlwerte 16 und Lokalisierungswerte 22 enthalten. Ferner werden in das Kalman-Filter 28 auch die ausgegebenen Lagedaten 10 zurückgeführt. Daneben enthalten die absoluten und relativen Lagedaten auch Varianzwerte, die die zuvor genannten Messunsicherheiten beschreiben. Diese Varianzwerte für die zuvor genannten Fahrdynamikwerte 8, Raddrehzahlwerte 16 und Lokalisierungswerte 22 sind in 2 der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt.For this purpose, the Kalman filter 28 receives absolute position data and relative position data of the vehicle 2. This data includes the above-mentioned driving dynamics values 8, wheel speed values 16 and localization values 22. Furthermore, the output position data 10 is also fed back into the Kalman filter 28. In addition, the absolute and relative position data also contain variance values that describe the previously mentioned measurement uncertainties. These variance values for the above-mentioned driving dynamics values 8, wheel speed values 16 and localization values 22 are in 2 not shown further for the sake of clarity.

Die absoluten Lagedaten umfassen im Rahmen der vorliegenden Ausführung die Werte 8, 22, die die statische und/oder dynamische Lage des Fahrzeuges 2 hinsichtlich Ort, Bewegung und Beschleunigung gegenüber einer erdunabhängigen Bezugsbasis beschreiben. Aus diesen Daten lässt sich demnach auch die Erdbeschleunigung entnehmen. Demgegenüber umfassen relative Lagedaten im Rahmen der vorliegenden Ausführung Werte 16, die die statische und/oder dynamische Lage des Fahrzeuges 2 gegenüber einer erdabhängigen Bezugsbasis, wie beispielsweise der Straße 13 beschreiben.The absolute position data in the context of the present embodiment include the values 8, 22, which describe the static and/or dynamic position of the vehicle 2 with regard to location, movement and acceleration in relation to an earth-independent reference base. The acceleration due to gravity can therefore also be derived from these data. In contrast, relative position data in the context of the present embodiment include values 16, which describe the static and/or dynamic position of the vehicle 2 in relation to an earth-dependent Describe a reference point such as street 13.

Die absoluten Lagedaten umfassen daher die Fahrdynamikwerte 8 und die Lokalisierungswerte 22. Die Lokalisierungswerte 8 beschreiben eine absolute statische und dynamische Lage des Fahrzeuges 2, da sie basierend auf erdunabhängigen Satelliten erfasst werden. Auch die Fahrdynamikwerte 8 werden erdunabhängig erfasst, da der Inertialsensor 6 nicht nur die Bewegung des Fahrzeuges 2 sondern auch die Bewegung der Erde, also beispielsweise die Erddrehung erfasst. Demgegenüber handelt es sich bei den Raddrehzahlwerten 16 um in den relativen Lagedaten enthaltene Werte, weil diese gegenüber der Erdoberfläche erfasst werden und somit die Bewegung der Erde nicht enthalten.The absolute position data therefore includes the driving dynamics values 8 and the localization values 22. The localization values 8 describe an absolute static and dynamic position of the vehicle 2, since they are recorded based on earth-independent satellites. The driving dynamics values 8 are also recorded independently of the earth, since the inertial sensor 6 not only records the movement of the vehicle 2 but also the movement of the earth, for example the rotation of the earth. In contrast, the wheel speed values 16 are values contained in the relative position data, because they are recorded relative to the earth's surface and therefore do not contain the movement of the earth.

Die Raddrehzahlwerte 16 werden vor der Verarbeitung im Kalman-Filter 28 noch in einem Odometriemodell 32 in Odomoetriewerte 34 umgewandelt, die die Fahrdynamik des Fahrzeuges 2 auf der Straße 13 beschreiben. In derartigen Odometriewerten 34 ist beispielsweise die sogenannte Übergrundgeschwindigkeit enthalten, die die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 2 gegenüber der Straße 13 beschreibt. Neben den Odometriewerten 34 werden aus dem Odometriemodell 32 in der vorliegenden Ausführung auch Odometrievarianzwerte 36 ausgegeben, die die Messunsicherheit der Odometriewerte 34 beschreiben. Die Odometriewerte 34 und deren Odometrievarianzwerte 36 werden nachstehend unter dem Begriff Odometriedaten 38 zusammengefasst.Before being processed in the Kalman filter 28, the wheel speed values 16 are converted in an odometry model 32 into odometry values 34 that describe the driving dynamics of the vehicle 2 on the road 13. Such odometry values 34 include, for example, the so-called ground speed that describes the speed of the vehicle 2 relative to the road 13. In addition to the odometry values 34, odometry variance values 36 are also output from the odometry model 32 in the present embodiment, which describe the measurement uncertainty of the odometry values 34. The odometry values 34 and their odometry variance values 36 are summarized below under the term odometry data 38.

Die Odometriedaten 38 werden in einem Überlagerungsglied 40 mit Korrekturdaten 42 überlagert, die in der vorliegenden Ausführung Korrekturwerte 44 und Korrekturvarianzwerte 46 umfassen. Auf die Korrekturdaten 42 wird an späterer Stelle näher eingegangen.The odometry data 38 are superimposed in a superposition element 40 with correction data 42, which in the present embodiment comprise correction values 44 and correction variance values 46. The correction data 42 will be discussed in more detail later.

Die so entstandenen überlagerten und damit korrigierten Odometriedaten 48, die in der vorliegenden Ausführung aus den Odometriewerten 34 und den Korrekturwerten 44 überlagerte Odometriewerte 50 sowie aus den Odometrievarianzwerten 36 und Korrekturvarianzwerten 46 überlagerte Odometrievarianzwerte 52 umfassen, werden in der vorliegenden Ausführung ebenfalls dem Kalman-Filter 30 zugeführt.The superimposed and thus corrected odometry data 48 thus created, which in the present embodiment comprise odometry values 50 superimposed from the odometry values 34 and the correction values 44 as well as odometry variance values 52 superimposed from the odometry variance values 36 and correction variance values 46, are also fed to the Kalman filter 30 in the present embodiment.

Der Kalman-Filter 30 verarbeitet die ihm zugeführten absoluten und relativen Lagedaten in einer an sich bekannten Weise. Hintergrundinformationen hierzu können der einschlägigen Literatur, wie beispielsweise der DE 38 503 47 T2 entnommen werden. Als Ergebnis gibt der Kalman-Filter 30 für die einzelnen absoluten und relativen Lagedaten Fehlerdaten aus, auf deren Grundlage die absoluten und relativen Lagedaten präzisiert werden können. Soweit im Folgenden nicht anders erwähnt, werden diese Fehlerdaten nachstehend mit dem Bezugszeichen 54 versehen, da eine detaillierte Erläuterung dieser zum Verständnis der vorliegenden Ausführung nicht erforderlich ist.The Kalman filter 30 processes the absolute and relative position data fed to it in a manner known per se. Background information on this can be found in the relevant literature, such as the DE 38 503 47 T2 As a result, the Kalman filter 30 outputs error data for the individual absolute and relative position data, on the basis of which the absolute and relative position data can be specified. Unless otherwise stated below, these error data are provided with the reference number 54 below, since a detailed explanation of them is not necessary for understanding the present embodiment.

Am Beispiel der Fahrdynamikwerte 8 ist zu sehen, dass die entsprechenden Fehlerdaten 54 in einem Subtraktionsglied 56 den Fahrdynamikdaten 8 und den nicht weiter dargestellten, zugehörigen Varianzwerten gegengekoppelt werden, bevor aus ihnen in einem an sich aus der DE 10 2006 029 148 A1 bekannten Strapdown-Algorithmus 58 die Lagedaten 10 berechnet werden.Using the example of the driving dynamics values 8, it can be seen that the corresponding error data 54 are fed back in a subtraction element 56 to the driving dynamics data 8 and the associated variance values (not shown further) before they are converted into a EN 10 2006 029 148 A1 The position data 10 are calculated using the known strapdown algorithm 58.

Voraussetzung dafür, dass durch die vom Kalman-Filter 28 ausgegebenen Fehlerdaten 54 tatsächlich die Lagedaten 10 präzisiert werden ist, dass die oben genannten Werte 8, 16, 22 im Mittel, also rauschbefreit, alle dieselbe Lage des Fahrzeuges 2 beschreiben. Mit anderen Worten dürfen sich die einzelnen von den Sensoren 6, 14, 20 ausgegebenen und die Lage des Fahrzeuges 2 beschreibenden Werte 8, 22, 16 im Kalman-Filter 28 nicht oder zumindest nur vernachlässigbar widersprechen.The prerequisite for the position data 10 to actually be specified by the error data 54 output by the Kalman filter 28 is that the above-mentioned values 8, 16, 22 all describe the same position of the vehicle 2 on average, i.e. free of noise. In other words, the individual values 8, 22, 16 output by the sensors 6, 14, 20 and describing the position of the vehicle 2 must not contradict one another or at least only contradict one another negligibly.

Die relativen Odometriedaten 38 sind jedoch, wie bereits erwähnt, in einem anderen Bezugsystem erfasst, als beispielsweise die die Fahrdynamikwerte 8 enthaltenden Fahrdynamikdaten. Solange sich die Bezugsbasis des Bezugssystems, in denen die Odometriedaten 38 erfasst werden, nicht ändert, können diese Widersprüche durch den Fusionssensor 4 ausgeblendet werden. Ändert sich die Bezugsbasis für die Odometriedaten 38 mitten im Betrieb des Fahrzeuges 2, dann entstehen hier Widersprüche, die nicht mehr durch den Fusionssensor 4 ausblendbar sind und zu fehlerhaften Lagedaten 10 führen.However, as already mentioned, the relative odometry data 38 are recorded in a different reference system than, for example, the driving dynamics data containing the driving dynamics values 8. As long as the reference basis of the reference system in which the odometry data 38 are recorded does not change, these contradictions can be masked out by the fusion sensor 4. If the reference basis for the odometry data 38 changes in the middle of the operation of the vehicle 2, then contradictions arise here that can no longer be masked out by the fusion sensor 4 and lead to incorrect position data 10.

Eine derartige Änderung der Bezugsbasis könnte beispielsweise auftreten, wenn das Fahrzeug 2 auf einem sich gegenüber der Straße 13 bewegenden Transportfahrzeug, wie beispielsweise einer Fähre getragen und in Betrieb genommen wird. In diesem Fall sollten sich die Odometriedaten 38 eigentlich auf die fest mit der Erde verbundene Straße 13 als Sollbezugsbasis beziehen. Jedoch beziehen sich die Odometriedaten 38 als Istbezugsbasis auf den Fährenboden, der sich gegenüber der fest mit der Erde verbundenen Straße 13 bewegt. Sobald das Fahrzeug die Fähre verlässt würde im Fusionssensor 4, der in diesem fahrenden Zustand den Stillstand des Fahrzeuges 2 annimmt während der tatsächlichen Fahrt des Fahrzeuges 2 auf der Straße 13 eine Abweichung zwischen den Lagedaten aus den Odometriedaten 38 und den Lagedaten aus beispielsweise den Fahrdynamikwerten 8 auftreten, die zu einem Offsetfehler in den vom Fusionssensor 4 ausgegebenen Lagedaten 10 führen würde. Die Fahrdynamikregelung 12, würde auf diesen dauerhaften Offsetfehler mit entsprechenden falschen Bremseingriffen in das Fahrzeug 2 reagieren, um diesem Offsetfehler entgegenzuwirken und das Fahrzeug auf eine andere Fahrtrajektorie zu zwingen. Eine derartige Situation wäre äußerst verkehrskritisch.Such a change in the reference basis could occur, for example, if the vehicle 2 is carried and put into operation on a transport vehicle moving opposite the road 13, such as a ferry. In this case, the odometry data 38 should actually refer to the road 13, which is firmly connected to the ground, as the target reference basis. However, the odometry data 38 refer to the ferry floor, which moves opposite the road 13, which is firmly connected to the ground, as the actual reference basis. As soon as the vehicle leaves the ferry, a deviation between the position data from the odometry data 38 and the position data from, for example, the driving dynamics values 8 would occur in the fusion sensor 4, which assumes that the vehicle 2 is stationary in this driving state, during the actual travel of the vehicle 2 on the road 13, which would lead to an offset error in the position data 10 output by the fusion sensor 4. The vehicle dynamics control 12 would react to this permanent offset error with appropriate incorrect braking interventions in the vehicle 2 in order to counteract this offset error and force the vehicle onto a different driving trajectory. Such a situation would be extremely critical for traffic.

Um diese verkehrskritische Situation zu vermeiden, wird im Rahmen der vorliegenden Ausführung vorgeschlagen, die Odometriedaten 38 basierend auf den Korrekturdaten 42 zu korrigieren und so entweder an die Bezugsbasis der absoluten Lagedaten anzugleichen oder dem Kalman-Filter 28 anzuzeigen, dass die Odometriedaten 38 eine hohe Messunsicherheit aufweisen.In order to avoid this traffic-critical situation, it is proposed in the present embodiment to correct the odometry data 38 based on the correction data 42 and thus either to adjust it to the reference basis of the absolute position data or to indicate to the Kalman filter 28 that the odometry data 38 have a high measurement uncertainty.

Hierzu wird in den Fusionssensor 4 ein Trägerplattformmodell 56 einer in 3 gezeigten Trägerplattform 57 implementiert. Diese Trägerplattform 57 soll sich mit einer Trägerplattformdynamik 58 gegenüber dem Untergrund unter dem Fahrzeug 2 und damit der Straße 13 bewegen. Das Fahrzeug 2 selbst bewegt sich auf der Trägerplattform 57 mit einer Fahrzeugdynamik 59.For this purpose, a carrier platform model 56 of a 3 shown carrier platform 57. This carrier platform 57 is intended to move with a carrier platform dynamics 58 relative to the ground beneath the vehicle 2 and thus the road 13. The vehicle 2 itself moves on the carrier platform 57 with a vehicle dynamics 59.

Der Trägerplattform 57 liegt die Überlegung zugrunde, dass die Fahrzeugdynamik 59 des Fahrzeuges 2 durch die Odometriewerte 42 beschrieben wird. Demgegenüber wird die Überlagerung aus der Trägerplattformdynamik 58 und der Fahrzeugdynamik 59 durch die Fahrdynamikwerte 8 beschrieben. Folglich kann ein Fehler zwischen den Odometriewerten 34 und den in den Fahrdynamikwerten 8 basierend auf der Trägerplattformdynamik 58 korrigiert werden. Daher wird im Rahmen der vorliegenden Ausführung versucht, die in den Korrekturdaten 42 enthaltenen Korrekturwerte 44 basierend auf der Trägerplattformdynamik 58 zu bestimmen. Ist dies möglich, werden die Odometriewerte 34 so durch die Überlagerung mit den Korrekturwerten 44 in der oben beschriebenen Weise durch die Überlagerung 40 korrigiert.The carrier platform 57 is based on the consideration that the vehicle dynamics 59 of the vehicle 2 are described by the odometry values 42. In contrast, the superposition of the carrier platform dynamics 58 and the vehicle dynamics 59 is described by the driving dynamics values 8. Consequently, an error between the odometry values 34 and the driving dynamics values 8 can be corrected based on the carrier platform dynamics 58. Therefore, within the scope of the present embodiment, an attempt is made to determine the correction values 44 contained in the correction data 42 based on the carrier platform dynamics 58. If this is possible, the odometry values 34 are corrected by the superposition with the correction values 44 in the manner described above by the superposition 40.

Das in 2 gezeigte Trägerplattformmodell 56 dient in der vorliegenden Ausführung zum Bestimmen der Trägerplattformdynamik 58 der in 3 gezeigten Trägerplattform 57. Hierzu kann das Trägerplattformmodell 56 mit bestimmten, als Randbedingungen dienenden Modellannahmen 60 eingeschränkt werden. Mit derartigen Modellannahmen 60 können beispielsweise die für die Fahrdynamikregelung 12 uninteressanten Nick- und Wankbewegungen des Fahrzeuges 2 ausblenden werden.This in 2 The carrier platform model 56 shown in the present embodiment is used to determine the carrier platform dynamics 58 of the 3 shown carrier platform 57. For this purpose, the carrier platform model 56 can be restricted with certain model assumptions 60 that serve as boundary conditions. With such model assumptions 60, for example, the pitching and rolling movements of the vehicle 2 that are of no interest to the driving dynamics control 12 can be masked out.

Zudem können spezielle, in 3 gezeigte Spezialmodellannahmen 61, 62 getroffen werden.In addition, special, in 3 The special model assumptions shown 61, 62 are made.

Fährt das Fahrzeug 2 beispielsweise mit hoher Geschwindigkeit, so kann gesichert davon ausgegangen werden, dass sich die Trägerplattform 57 wie einem Schiff gegenüber ihrem Untergrund bewegt, weil derartige bewegte Untergründe verhältnismäßig klein sind und eine Fahrt mit einer hohen Geschwindigkeit auf diesen ausgeschlossen werden kann. Deshalb kann als erste Spezialmodellannahme 61 eine feste Verbindung zwischen der Trägerplattform 57 und dem Untergrund, also der in 3 gezeigten Straße 13 angenommen werden, wenn eine aus dem Odometriemodell 32 abgeleitete und oben bereits erwähnte Übergrundgeschwindigkeit 63 für das Fahrzeug 2 einen vorbestimmten Maximalgeschwindigkeitswert 64 überschreitet. Diese Messung kann beispielsweise im Rahmen einer Gültigkeitsprüfung 65 erfolgen, in der die Übergrundgeschwindigkeit 63 dem Maximalgeschwindigkeitswert 64 gegenübergestellt wird. Ist die das Überschreiten des Maximalgeschwindigkeitswertes 64 durch die Übergrundgeschwindigkeit 63 erfüllt, kann das Trägerplattformmodell 56 mit der ersten Spezialmodellannahme 61 eingeschränkt werden.If the vehicle 2 is travelling at high speed, for example, it can be safely assumed that the carrier platform 57 is moving like a ship in relation to its ground, because such moving grounds are relatively small and travelling at high speed on them can be ruled out. Therefore, as a first special model assumption 61, a fixed connection between the carrier platform 57 and the ground, i.e. the 3 shown road 13 if a ground speed 63 for the vehicle 2 derived from the odometry model 32 and already mentioned above exceeds a predetermined maximum speed value 64. This measurement can be carried out, for example, as part of a validity test 65 in which the ground speed 63 is compared with the maximum speed value 64. If the requirement of exceeding the maximum speed value 64 by the ground speed 63 is met, the carrier platform model 56 can be restricted with the first special model assumption 61.

In derselben Weise kann als zweite Spezialmodellannahme 62 von einer festen Kopplung des Fahrzeuges 2 mit der Trägerplattform 57 ausgegangen werden, wenn das Fahrzeug 2 still steht. Hierzu kann die zuvor genannte Übergrundgeschwindigkeit 63 einem Minimalgeschwindigkeitswert 66 gegenübergestellt werden. Ist die eine Unterschreitung des Minimalgeschwindigkeitswertes 66 durch die Übergrundgeschwindigkeit 63 erfüllt, kann das Trägerplattformmodell 56 mit der zweiten Spezialmodellannahme 62 eingeschränkt werden.In the same way, a second special model assumption 62 can be based on a fixed coupling of the vehicle 2 to the carrier platform 57 when the vehicle 2 is stationary. For this purpose, the above-mentioned ground speed 63 can be compared with a minimum speed value 66. If the requirement that the ground speed 63 falls below the minimum speed value 66 is met, the carrier platform model 56 can be restricted with the second special model assumption 62.

Optional kann auch ein Zeitwert 67 gesetzt werden, mit dem nach Wegfall der zuvor genannten Bedingungen die zuvor genannten Einschränkungen am Trägerplattformmodell 56 eine bestimmte, durch den Zeitwert 67 beschriebene Zeit gehalten wird. Auf diese Weise können beispielsweise Situationen berücksichtigt werden, in denen das Fahrzeug kurzzeitig aus einer hohen Geschwindigkeit heraus anhält, wie es an einer Ampel auftritt. Auch hier kann davon ausgegangen werden, dass sich die Trägerplattform 57 über den in 3 als Straße 13 dargestellten Untergrund weiterhin nicht bewegt. Erst nachdem das Fahrzeug 2 eine längere als durch den Zeitwert 67 beschriebene Zeit stillsteht, werden die getroffenen Einschränkungen am Trägerplattformmodell 56 wieder aufgehoben.Optionally, a time value 67 can also be set, with which, after the aforementioned conditions are removed, the aforementioned restrictions on the carrier platform model 56 are maintained for a certain time, described by the time value 67. In this way, for example, situations can be taken into account in which the vehicle briefly stops from a high speed, as occurs at a traffic light. Here, too, it can be assumed that the carrier platform 57 is moving over the 3 the ground shown as road 13 is still not moving. Only after the vehicle 2 has been stationary for a longer time than that described by the time value 67, the restrictions imposed on the carrier platform model 56 are lifted again.

Die zuvor genannten Spezialmodellannahmen 61, 62 können beispielsweise in einem Speicher 68 hinterlegt und als Modellannahmen 60 abgerufen werden, wenn aus der Gültigkeitsprüfung 65 eine Einschränkung des Trägerplattformmodells 56 durch wenigstens eine der Spezialmodellannahmen 61, 62 notwendig wird.The aforementioned special model assumptions 61, 62 can, for example, be stored in a memory 68 and retrieved as model assumptions 60 if the validity check 65 requires a restriction of the carrier platform model 56 by at least one of the special model assumptions 61, 62.

Alternativ oder zusätzlich können auch Sensorwerte 69 aus externen Sensoren 70 herangezogen werden, um das Trägerplattformmodell 56 zu modellieren. Hierzu wäre es beispielsweise möglich, die Bewegung des Untergrundes durch derartige externe Sensoren 70 zu erfassen, die diese Bewegung beschreiben. Auf dem oben genannten Schiff könnte dies beispielsweise basierend auf einem globalen Satellitennavigationssystem des Schiffes durchgeführt werden. Auch das fahrzeugeigene GNSS-Signal 24 und damit die Lokalisierungsdaten 22 könnten prinzipiell zur Modellierung des Trägerplattformmodells 56 herangezogen werden, wobei das GNSS-Signal 24 in den meisten Situationen, in denen die oben genannte Verschiebung zwischen den Bezugsbasen der absoluten und relativen Lagedaten auftreten kann, nicht verfügbar ist. So auch in einem Parkhaus, in dem das beispielsweise auf einer Drehplattform getragen an eine bestimmte Parkposition rangiert werden kann. Hier könnten die Daten der Drehplattform zum Korrigieren der Verschiebung zwischen den Bezugsbasen der absoluten und relativen Lagedaten verwendet werden.Alternatively or additionally, sensor values 69 from external sensors 70 can also be used to model the carrier platform model 56. For example, it would be possible to record the movement of the ground using external sensors 70 that describe this movement. On the ship mentioned above, this could be done, for example, based on a global satellite navigation system of the ship. The vehicle's own GNSS signal 24 and thus the localization data 22 could also in principle be used to model the carrier platform model 56, although the GNSS signal 24 is not available in most situations in which the above-mentioned shift between the reference bases of the absolute and relative position data can occur. This is also the case in a parking garage, where the vehicle can be maneuvered to a specific parking position on a rotating platform, for example. Here, the data from the rotating platform could be used to correct the shift between the reference bases of the absolute and relative position data.

In 2 wird mittels eines Schalters 71 zwischen den Sensorwerten 69 und den Modellannahmen 60 umgeschaltet. Diese Umschaltung kann auch entfallen und das Trägerplattformmodell 56 stets basierend auf beiden verfügbaren Informationen modelliert werden.In 2 A switch 71 is used to switch between the sensor values 69 and the model assumptions 60. This switching can also be omitted and the carrier platform model 56 can always be modeled based on both available pieces of information.

Solange die Trägerplattformdynamik 58 verlässlich nachgebildet werden kann, können die Korrekturwerte 44 entsprechend dieser Trägerplattformdynamik 58 gesetzt werden. Durch Überlagerung der Odometriewerte 34 mit der Trägerplattformdynamik 58 können die durch die korrigiert und an die zuvor genannte Bezugsbasis angeglichen werden.As long as the carrier platform dynamics 58 can be reliably reproduced, the correction values 44 can be set according to this carrier platform dynamics 58. By superimposing the odometry values 34 with the carrier platform dynamics 58, the values can be corrected and adjusted to the previously mentioned reference basis.

Stehen jedoch nur ungenügend Informationen zur Modellierung der Trägerplattformdynamik 58 beispielsweise nach dem Start des Fahrzeuges 2 zur Verfügung kann keine Aussage über die Trägerplattformdynamik 58 getroffen werden. In diesem Fall müssen die entsprechenden, zu korrigierenden Odometriewerte 34 für den Kalman-Filter 28 als unzuverlässig gekennzeichnet werden. Dafür sind die Korrekturvarianzwerte 46 vorhanden, die in diesem Fall auf einen vergleichsweise hohen Wert gesetzt und mit den Odometrievarianzwerten 36 überlagert werden. Auf diese Weise wird für die korrigierten Odometriewerte 50 in den korrigierten Odometriedaten 48 eine hohe Unsicherheit durch die Odometrievarianzwerte 52 angedeutet.However, if there is insufficient information available to model the carrier platform dynamics 58, for example after the start of the vehicle 2, no statement can be made about the carrier platform dynamics 58. In this case, the corresponding odometry values 34 to be corrected must be marked as unreliable for the Kalman filter 28. The correction variance values 46 are available for this purpose, which in this case are set to a comparatively high value and overlaid with the odometry variance values 36. In this way, a high degree of uncertainty is indicated by the odometry variance values 52 for the corrected odometry values 50 in the corrected odometry data 48.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen relativer Messdaten (48) für einen Fusionssensor (4), der eingerichtet ist, einen Ausgabewert (10) für eine physikalische Größe durch Filtern absoluter Messdaten (8), die zu den relativen Messdaten (48) korrespondieren, basierend auf den relativen Messdaten (48) zu erzeugen, wobei die relativen Messdaten (48) eine Lageänderung eines Fahrzeuges (2) auf einem Boden (13) und Korrekturdaten (42) eine Lageänderung (58) einer virtuellen Trägerplattform (57) beschreiben, auf der das Fahrzeug (2) über den Boden (13) getragen wird und wobei die absoluten Messdaten (8) Fahrdynamikwerte (8) und Lokalisierungswerte (22) umfassen, umfassend: - Erfassen von Odometriedaten (38) und - Erzeugen der relativen Messdaten (48) durch Mischen der Odometriedaten (38) mit den Korrekturdaten (42), die von einer Verschiebung (58) zwischen einer Istbezugsbasis (57), auf die sich die relativen Messdaten (48) beziehen, und einer Sollbezugsbasis (13) für die relativen Messdaten (48) abhängig sind, wobei die Erdoberfläche der Sollbezugsbasis entspricht, und wobei das Mischen ein Überlagern der Odometriedaten (38) mit den Korrekturdaten (42) umfasst.Method for providing relative measurement data (48) for a fusion sensor (4) which is set up to generate an output value (10) for a physical quantity by filtering absolute measurement data (8) which correspond to the relative measurement data (48) based on the relative measurement data (48), wherein the relative measurement data (48) describe a change in position of a vehicle (2) on a floor (13) and correction data (42) describe a change in position (58) of a virtual carrier platform (57) on which the vehicle (2) is carried over the floor (13), and wherein the absolute measurement data (8) comprise driving dynamics values (8) and localization values (22), comprising: - Acquiring odometry data (38) and - Generating the relative measurement data (48) by mixing the odometry data (38) with the correction data (42) which are based on a shift (58) between an actual reference base (57) to which the relative measurement data (48) and a target reference base (13) for the relative measurement data (48), wherein the earth's surface corresponds to the target reference base, and wherein the mixing comprises superimposing the odometry data (38) with the correction data (42).

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Filtern der absoluten Messdaten (8) basierend auf den relativen Messdaten (48) einen Abgleich der absoluten Messdaten (8) und der relativen Messdaten (48) aufeinander umfasst.Procedure according to Claim 1 , wherein filtering the absolute measurement data (8) based on the relative measurement data (48) comprises comparing the absolute measurement data (8) and the relative measurement data (48) with one another.

Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Abgleich basierend auf Messvarianzwerten (52) in den relativen Messdaten (48) erfolgt, die eine Messunsicherheit von die physikalische Größe beschreibenden Messwerten (50) beschreibt.Procedure according to Claim 2 , wherein the adjustment is based on measurement variance values (52) in the relative measurement data (48), which describe a measurement uncertainty of measured values (50) describing the physical quantity.

Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Korrekturdaten (42) von einer Integrität der Verschiebung (58) abhängige Korrekturvarianzwerte (46) und die Odometriedaten (38) Sensorvarianzwerte (36) umfassen, die die Messunsicherheit von den die physikalische Größe beschreibenden Messwerten (50) beschreibt, und wobei die Sensorvarianzwerte (36) und die Korrekturvarianzwerte (46) beim Erzeugen der relativen Messdaten (48) zum Bilden der Messvarianzwerte (52) überlagert werden.Procedure according to Claim 3 , wherein the correction data (42) comprise correction variance values (46) dependent on an integrity of the displacement (58) and the odometry data (38) comprise sensor variance values (36) which describe the measurement uncertainty of the measured values (50) describing the physical quantity, and wherein the sensor variance values (36) and the correction variance values (46) are superimposed when generating the relative measured data (48) to form the measured variance values (52).

Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Integrität der Verschiebung (58) von einer sensortechnischen (69) und/oder modelbasierten (60) Bestimmbarkeit der Verschiebung (58) abhängig ist.Procedure according to Claim 4 , wherein the integrity of the displacement (58) depends on a sensor-based (69) and/or model-based (60) determinability of the displacement (58).

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend Bestimmen der Verschiebung (58) basierend auf einem Modell (56) und/oder einem von der Sollbezugsbasis (13) abhängigen Sensor (70).Method according to one of the preceding claims, comprising determining the displacement (58) based on a model (56) and/or a sensor (70) dependent on the target reference base (13).

Verfahren nach Anspruch 6, umfassend Bestimmen der Verschiebung (58) basierend auf dem Modell (56), wenn kein von der Sollbezugsbasis (13) abhängiger Sensor (70) verfügbar ist.Procedure according to Claim 6 , comprising determining the displacement (58) based on the model (56) if no sensor (70) dependent on the target reference base (13) is available.

Steuervorrichtung (4), die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.Control device (4) which is arranged to carry out a method according to one of the preceding claims.