DE102019129270A1

DE102019129270A1 - Verfahren zum Bestimmen von Korrekturdaten für die Positionierung mittels globalem Navigationssatellitensystem

Info

Publication number: DE102019129270A1
Application number: DE102019129270.0A
Authority: DE
Inventors: Richard Wisbrun
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2021-05-06

Abstract

Offenbart wird ein Verfahren zum Bestimmen von Korrekturdaten für die Positionierung mittels globalem Navigationssatellitensystem, GNSS, in einem bestimmten Gebiet, Auswahlgebiet, umfassend: Auswählen von mehreren Fahrzeugen oder Empfangsdaten, die sich im Auswahlgebiet befinden; Empfangen von folgenden Daten von den Fahrzeugen, Empfangsdaten: a) Einer mittels der GNSS-Signale errechneten Position, Rohposition, b) Die Verortung des Fahrzeugs auf der Straße einer Landkarte, Kartenposition; wobei die Verortung des Fahrzeugs auf der Straße der Landkarte zumindest mithilfe der Rohposition, Radumdrehungen und Messungen von Beschleunigungssensoren des Fahrzeugs erfolgt; Errechnen von Korrekturdaten für die Positionierung basierend auf den Empfangsdaten.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen von Korrekturdaten für die Positionierung mittels globalem Navigationssatellitensystem, GNSS genannt. Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen einer Position mittels GNSS unter Verwendung der mit dem vorhergehenden Verfahren bestimmten Korrekturdaten.
Heutzutage ist ein Differenzielles GPS (D-GPS) bekannt. Beim Bestimmen der Position mittels GPS treten Fehler bezüglich der Genauigkeit auf, die durch die Atmosphäre verursacht werden. Diese Fehler sind korrigierbar mittels Messungen der GPS Signale an vorbekannten Positionen. Mithilfe dieser Messungen können Korrekturdaten erzeugt werden, die an andere GPS Empfänger weitergegeben werden. Die GPS Empfänger verwenden die Korrekturdaten zum Verbessern der Genauigkeit der Positionsbestimmung.
Für die Erzeugung der Korrekturdaten sind, wie gesagt, Messungen an vorbekannten Orten nötig. Diese Messungen werden von fest installierten Stationen ausgeführt. Dieses System ist kostenaufwendig und kompliziert im Aufbau.
Dem Fachmann stellt sich somit die Aufgabe, ein alternatives und kostengünstigeres Verfahren zur Erzeugung von Korrekturdaten bereit zu stellen.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Korrekturdaten für die Positionierung mittels globalem Navigationssatellitensystem, GNSS, in einem bestimmten Gebiet, Auswahlgebiet, welches insbesondere definiert ist durch eine vergleichbare Version einer elektronischen Landkarte zu dem Auswahlgebiet, umfassend: Auswählen von mehreren Fahrzeugen oder Empfangsdaten, die sich im Auswahlgebiet befinden; Empfangen von folgenden Daten von den Fahrzeugen, Empfangsdaten: Einer mittels der GNSS-Signale errechneten Position, Rohposition, Die Verortung des Fahrzeugs auf der Straße einer Landkarte, Kartenposition, manchmal auch „map matching“ genannt; wobei die Verortung des Fahrzeugs auf der Straße der Landkarte zumindest mithilfe der Rohposition, Fortschreibung der vorhergehenden Position mittels der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (manchmal auch Dead Reckoning genannt) und Messungen von Beschleunigungssensoren des Fahrzeugs erfolgt; Errechnen von Korrekturdaten für die Positionierung basierend auf den Empfangsdaten. Das Auswahlgebiet wird bestimmt von der Größe von als homogen anzusehenden Atmosphärenbereichen, die ungefähr denselben Fehler bei der Positionsbestimmung verursachen. Je dichter die Korrekturmessung bei dem Messpunkt gemacht wird, umso genauer ist die einzelne GNSS-Messung korrigierbar, typischerweise sind bei Kreisen von 400m Durchmesser die korrigierten Signale auf Zentimeter genau messbar.
Hierin wird also vorgeschlagen die Empfangsdaten von mehreren sich gerade im Auswahlbereich befindlichen Fahrzeugen zu verwenden, um Korrekturdaten zu errechnen. Dadurch kann die korrigierte GNSS Messung präzisier machen, bzw. auf die Zusatzantenne für die bisher verwendeten fest installierten Stationen verzichten werden.
Beim Map matching wird die Rohposition auf eine Straße der Karte abgebildet, wobei immer zusätzlich mit Korrekturen aus verschiedenen Fahrzeugsensorsignalen (Beschleunigungssensoren, Dead Reckoning, ggf. Radumdrehungen) berücksichtigt werden. Obwohl jede mittels Map matching bestimmte Position Fehler gegenüber der echten Position des Fahrzeugs aufweist, propagiert sich dieser Fehler nur in kleinerem Maße in die Berechnung der Korrekturdaten, weil zur Berechnung mehrere Fahrzeuge betrachtet werden. Bei der Errechnung der Korrekturdaten kann die atmosphärische Störung somit relativ gut erkannt und bestimmt werden.
Die Atmosphärischen Störungen treten typischerweise zeitlich veränderlich auf. Es kann deshalb vorgesehen sein, nur Fahrzeuge auszuwählen, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt oder bestimmten Zeitfenster im Auswahlgebiet befinden.
Insgesamt liefert das Verfahren also aus einer statistischen Verteilung vieler lokaler und temporärer Einzelmessungen und Einzelmapmatching der Fahrzeuge, die verteilt über viele Orte sind, jeweils lokale und temporäre Korrekturdaten für die jeweiligen atmosphärischen Störungen.
Die gefundenen Korrekturdaten werden an Fahrzeuge weiter übermittelt mittels Funktechnologie, wie LTE, 5G, oder beispielsweise auch Radio-Verkehrsfunk.
Offenbart wird ferner ein Verfahren bei dem für die Errechnung der Korrekturdaten eine Mittelung der Differenz zwischen den jeweiligen Rohpositionen und Kartenpositionen zur Basis einer gleichen Kartenversion errechnet wird. Die Differenz zwischen der Rohposition und der Kartenposition kann ein Vektor sein. Bei der Mittelung kann die Richtung und der Betrag jeweils getrennt betrachtet werden.
Das Verfahren kann ferner das Entfernen von Ausreißern aus dem Satz an Empfangsdaten vor dem Errechnen der Korrekturdaten umfassen. Ausreißer werden durch die Betrachtung einer größeren Anzahl an Fahrzeugen (>10 Fahrzeuge) oder aufgrund von länger ermittelten statistischen Werten erkannt.
Typischerweise werden Fahrzeuge ausgewählt, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt oder bestimmten Zeitfenster im Auswahlgebiet befinden. Die atmosphärischen Störungen sind zeitlich veränderlich. Die Auswahl der Fahrzeuge für eine Errechnung der Korrekturdaten berücksichtigt typischerweise diesen Effekt.
Die errechneten Korrekturdaten werden dann in einem Verfahren zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs mithilfe eines globalen Navigationssatellitensystems verwendet, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von GNSS-Signalen; Empfangen von Korrekturdaten für die Positionierung; Errechnen der Position des Fahrzeugs mithilfe der GNSS-Signale und der Korrekturdaten.
Ferner offenbart wird ein Fahrzeug, umfassend einen Empfänger für GNSS-Signale, Kommunikationsmittel zum Empfang von Korrekturdaten, wobei das Fahrzeug dazu eingerichtet ist, das vorhergehende Positionierungsverfahren auszuführen.
Figurenliste

1 zeigt schematisch den Ablauf eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
1 zeigt schematisch den Ablauf eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das in 1 dargestellte Verfahren kann vollständig auf einem zentralen Server ausgeführt werden. In einem Schritt S1 werden mehrere Fahrzeuge im Auswahlgebiet ausgewählt. Das System kann derart aufgebaut sein, dass Fahrzeuge fortlaufend Empfangsdaten an einen zentralen Server senden. Der Auswahlschritt S1 bedeutet in diesem Fall, dass aus allen Empfangsdaten diejenigen ausgewählt werden, die Fahrzeuge (zu einem bestimmten Zeitfenster) im Auswahlbereich repräsentieren. Die Schritte S1 und S2 müssen also nicht in der beispielhaft dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden.
Im Schritt S2 werden Daten zur Rohposition und gemapmatchen Position empfangen. Diese Daten werden im Schritt S3 zur Errechnung von Korrekturdaten verwendet.
Die Korrekturdaten wiederum werden vom Server an Fahrzeuge mit GNSS-Empfänger verteilt und dazu genutzt die Positionierung des Fahrzeugs mittels GNSS zu verbessern.

Claims

Verfahren zum Bestimmen von Korrekturdaten für die Positionierung mittels globalem Navigationssatellitensystem, GNSS, in einem bestimmten Gebiet, Auswahlgebiet, umfassend: Auswählen von mehreren Fahrzeugen oder Empfangsdaten, die sich im Auswahlgebiet befinden; Empfangen von folgenden Daten von den Fahrzeugen, Empfangsdaten: a) Einer mittels der GNSS-Signale errechneten Position, Rohposition, b) Die Verortung des Fahrzeugs auf der Straße einer Landkarte, Kartenposition; wobei die Verortung des Fahrzeugs auf der Straße der Landkarte zumindest mithilfe der Rohposition, Radumdrehungen und Messungen von Beschleunigungssensoren des Fahrzeugs erfolgt; Errechnen von Korrekturdaten für die Positionierung basierend auf den Empfangsdaten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei für die Errechnung der Korrekturdaten der Mittelwert der Differenz zwischen den jeweiligen Rohpositionen und Kartenpositionen errechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: Entfernen von Ausreißern aus dem Satz an Empfangsdaten vor dem Errechnen der Korrekturdaten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Fahrzeuge ausgewählt werden, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt oder bestimmten Zeitfenster im Auswahlgebiet befinden.
Verfahren zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs mithilfe eines globalen Navigationssatellitensystems, umfassend: Empfangen von GNSS-Signalen; Empfangen von Korrekturdaten für die Positionierung; Errechnen der Position des Fahrzeugs mithilfe der GNSS-Signale und der Korrektu rdaten; Wobei die Korrekturdaten mittels eines Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4 erzeugt wurden.
Fahrzeug, umfassend einen Empfänger für GNSS-Signale, Kommunikationsmittel zum Empfang von Korrekturdaten, wobei das Fahrzeug dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach Anspruch 5 auszuführen.