DE102021104640A1 - Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs (1) mittels einer Lokalisierungseinrichtung (2) des Fahrzeugs (1), umfassend zumindest folgende Schritte:a) Empfangen mindestens eines GNSS-Signals (3) von mindestens einem GNSS-Satelliten (4) mittels mindestens eines GNSS-Empfängers (5) des Fahrzeugs (1),b) Einlesen mindestens einer statistischen Information aus einem GNSS-Profil zu der dem Empfang in Schritt a) zugrunde liegenden Empfangssituation, wobei die mindestens eine statistische Information geeignet ist, um mindestens eine Eigenschaft des empfangenen GNSS-Signals (3) zu beschreiben,c) Ermitteln mindestens einer Lokalisierungsinformation mittels der Lokalisierungseinrichtung (2) unter Berücksichtigung des in Schritt a) empfangenen mindestens einen GNSS-Signals (3) und der in Schritt b) eingelesenen mindestens einen statistischen Information.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs mittels einer Lokalisierungseinrichtung des Fahrzeugs, ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens, ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist sowie eine Lokalisierungseinrichtung für ein Fahrzeugs, eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung kann insbesondere beim autonomen Fahren zur Anwendung zu kommen.
  • Stand der Technik
  • Das automatisierte bzw. autonome Fahren stellt sehr hohe Anforderungen an die Ortung. GNSS (Global Navigation Satellite System, wie z.B. GPS oder GLONASS) spielt hierbei eine besonders wichtige Rolle, da dies das derzeit wichtigste Ortungssystem darstellt, um eine direkte absolute Ortung zu ermöglichen. Das automatisierte bzw. autonome Fahren stellt hierbei neben der Positionsgenauigkeit besonders hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit und Integrität (bzw. Korrektheit) der Ortungsinformationen, zum Beispiel an die Korrektheit der Genauigkeitsangabe.
  • Bekannt sind GNSS-Korrekturdatendienste, die den Fehlereinfluss der GNSS-Fehler im Orbit (im wesentlichen Satellitenbahnfehler, Satelliten-Uhrfehler, - Code- und -Phasen-Biases, sowie ionosphärische und troposphärische Refraktionseinflüsse) ermitteln können. Mit Hilfe derartiger bestehender Korrekturdatendienste ist es möglich, die besagten Fehlereinflüsse bei der GNSS-basierten Ortung zu berücksichtigen, sodass die Genauigkeit des GNSS-basierten Ortungsergebnisses gesteigert werden kann.
  • Die bestehenden Korrekturdatendienste ermöglichen eine GNSS basierte Positionierungsgenauigkeit im cm-Bereich durch Korrektur der sog. Signal-In-Space (SIS) Fehler (Anomalien im Satellitenorbit, Satellitenuhr, Atmosphärische Effekt) solange eine Sichtverbindung zu den genutzten Satelliten besteht. Im Falle einer Abschattung z.B. durch hohe Gebäude im urbanen Raum können Signale an den Oberflächen reflektiert werden so dass die Verwendung von Korrekturdatendiensten zwar weiterhin die SIS Fehler kompensiert und so in der Regel zwar weiterhin eine Erhöhung der Genauigkeit gegenüber einer Nichtverwendung von Korrekturdaten erreicht, dennoch verschlechtert sich in diesem Fall die Ortungsgenauigkeit (z.B. auf eine Genauigkeit in der Größenordnung von Meter oder 10Meter) aufgrund von Signalbrechungen oder Reflektionen (sog. Mehrwege Effekte). Diese Problematik wird auch als GNSS-Performanz-Degradation im urbanen bzw. innerstädtischen Raum beschrieben.
  • Hiervon ausgehend besteht das Bestreben die GNSS-Positionsgenauigkeit und möglichst auch die Integrität des Positionsergebnisses im innerstädtischen Bereich zu verbessern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Hier vorgeschlagen wird gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs mittels einer Lokalisierungseinrichtung des Fahrzeugs, umfassend zumindest folgende Schritte:
    1. a) Empfangen mindestens eines GNSS-Signals von mindestens einem GNSS-Satelliten mittels mindestens eines GNSS-Empfängers des Fahrzeugs,
    2. b) Einlesen mindestens einer statistischen Information aus einem GNSS-Profil zu der dem Empfang in Schritt a) zugrunde liegenden Empfangssituation, wobei die mindestens eine statistische Information geeignet ist, um mindestens eine Eigenschaft des empfangenen GNSS-Signals zu beschreiben,
    3. c) Ermitteln mindestens einer Lokalisierungsinformation mittels der Lokalisierungseinrichtung unter Berücksichtigung des in Schritt a) empfangenen mindestens einen GNSS-Signals und der in Schritt b) eingelesenen mindestens einen statistischen Information.
  • Die angegebene Reihenfolge der Schritte a), b) und c) ist beispielhaft und kann sich so bei einem regulären Betriebsablauf des Verfahrens einstellen bzw. zumindest einmal in der angegebenen Reihenfolge ablaufen. Darüber hinaus können die Schritte a), b) und c), insbesondere zumindest die Schritte a) und b) auch zumindest teilweise parallel bzw. gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Das Verfahren erlaubt durch das Einlesen mindestens einer statistischen Information aus einem GNSS-Profil in vorteilhafter Weise eine Verwendung von Apriori-Wissen zur GNSS-Signal-Qualität bei der GNSS-basierten Lokalisierung bzw. in der Lokalisierungseinrichtung. Hierdurch wird ein neuer Ansatz beschrieben, wie durch Anwendung von GNSS-Profilen bzw. vorab erlernten GNSS-Signal-Charakteristiken in der Lokalisierungseinrichtung die Ortungsgenauigkeit und/oder die Integrität des Lokalisierungsergebnisses verbessert werden kann. Somit trägt das Verfahren in vorteilhafter Weise dazu bei, dass die GNSS-Positionsgenauigkeit und möglichst auch die Integrität des Positionsergebnisses im innerstädtischen Bereich verbessert werden kann.
  • Insbesondere kann bei dem beschriebenen, neuen Ansatz mit Hilfe von einem oder mehreren (bestimmten) statistischen Parametern aus GNSS-Profilen eine vorteilhafte Verwertung der GNSS-Profile bzw. GNSS-Signalcharakteristiken erfolgen. Dies kann in vorteilhafter Weise unter Berücksichtigung der Anwendung mehrerer, verschiedener Lokalisierungsmethoden erfolgen.
  • GNSS steht für Globales Navigationssatellitensystem, wie zum Beispiel GPS (Global Positioning System), GLONASS, Beidou oder Galileo. Unter einer GNSS-basierten Lokalisierung ist eine Lokalisierung zu verstehen, die zumindest auch oder hauptsächlich auf GNSS-Messungen bzw. GNSS-Auswertungen basiert. Darüber hinaus können auch weitere Lokalisierungsprozesse, die beispielsweise mit Umfeldsensordaten, Trägheits- bzw. Inertialsensordaten und/oder (digitalen) Kartendaten arbeiten in die GNSS-basierte Lokalisierung mit einfließen. Bei dem Fahrzeug handelt es sich in der Regel um ein Kraftfahrzeug, wie etwa ein Automobil. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein solches, welches für einen zumindest teilweise automatisierten bzw. autonomen Fahrbetrieb eingerichtet ist.
  • In Schritt a) erfolgt ein Empfangen mindestens eines GNSS-Signals von mindestens einem GNSS-Satelliten mittels mindestens eines GNSS-Empfängers des Fahrzeugs. Der GNSS-Empfänger kann Bestandteil der Lokalisierungseinrichtung oder mit dieser verbunden sein. Der GNSS-Empfänger umfasst in der Regel mindestens eine GNSS-Antenne. Der GNSS-Empfänger und/oder die Lokalisierungseinrichtung können Laufzeitmessungen mit den empfangenen GNSS-Signalen durchführen, um insbesondere mittels Trilateration bzw. Triangulation die momentane (geodätische) Position des GNSS-Empfängers bzw. des Fahrzeugs zu ermitteln.
  • In Schritt b) erfolgt ein Einlesen mindestens einer statistischen Information aus einem GNSS-Profil zu der dem Empfang in Schritt a) zugrunde liegenden Empfangssituation, wobei die mindestens eine statistische Information geeignet ist, um mindestens eine Eigenschaft des empfangenen GNSS-Signals zu beschreiben. Die Empfangssituation ist insbesondere durch die (geodätische) Position des GNSS-Empfängers bzw. des Fahrzeugs zum Zeitpunkt des GNSS-Signalempfangs und die (orbitale) Position des mindestens einen GNSS-Satelliten zum Zeitpunkt des Aussendens des GNSS-Signals charakterisiert. Dabei kann die (geodätische) Position des GNSS-Empfängers bzw. des Fahrzeugs durch ein Areal bzw. einen Bereich angenähert werden, in dem sich das Fahrzeugs wahrscheinlich befindet. Die (orbitale) Position des mindestens einen GNSS-Satelliten kann über Navigationsdaten, welche jeder einzelne Satellit ausstrahlt (sog. Broadcast Ephemeriden), bestimmt werden. Damit lässt sich auch die geometrische Verteilung der Satellitenkonstellation als weiteres Qualitätsmaß zu dem Zeitpunkt beschreiben, wenn die statistische Information des Signals ermittelt wird.
  • Das GNSS-Profil umfasst in der Regel mindestens eine GNSS-Signalcharakteristik. Das GNSS-Profil kann empfangssituationsspezifisch sein und in diesem Zusammenhang beispielsweise für eine bestimmte Empfangssituation mindestens eine GNSS-Signalcharakteristik umfassen bzw. beschreiben. Es kann beispielsweise (fahrzeugintern oder fahrzeugextern) ein Modell bereitgestellt werden, in dem eine Vielzahl von GNSS-Profilen hinterlegt ist. Auf dieses Modell kann in Schritt b) zugegriffen werden. Dabei kann auf dasjenige GNSS-Profil zugegriffen werden, welches zu der dem Empfang in Schritt a) zugrunde liegenden Empfangssituation in dem Modell hinterlegt ist. Das jeweilige GNSS-Profil kann beispielsweise GNSS-Empfangssignal-Eigenschaften bzw. GNSS-Signalcharakteristiken betreffend Pseudorange, Frequenz bzw. Doppler, Signalstärke und/oder Trägerphase beschreiben. Die GNSS-Profile bzw. GNSS-Signalcharakteristik können beispielsweise geeignet sein, um damit eine Lokalisierungsmethode wie etwa GNSS-Fingerprint, Signal-Korrekturen, Gewichtungen und/oder Selektionen von Signalen und/oder ein Verstärken einer Integritätsinformation durchzuführen. Beispielsweise können die GNSS-Profile in Form von kartiertem GNSS-Profilen bzw. GNSS-Signalcharakteristiken verfügbar gemacht werden. Zum Beispiel können die GNSS-Profile bzw. GNSS-Signalcharakteristiken als ein Datenlayer in einer digitalen Karten (HD-Map) eines (automatisierten) Fahrzeugs bereitgestellt sein.
  • Das (jeweilige) GNSS-Profil umfasst in der Regel weiterhin mindestens eine statistische Information. Die mindestens eine statistische Information ist geeignet, um mindestens eine Eigenschaft des empfangenen GNSS-Signals zu beschreiben. Bei dieser Eigenschaft handelt es sich insbesondere um eine Qualitätseigenschaft bzw. qualitativen Eigenschaft des empfangenen GNSS-Signals. Mit anderen Worten betrifft dies insbesondere eine die Qualität des empfangenen GNSS-Signals beschreibende Eigenschaft. Als statistische Information kann beispielsweise ein statistischer Parameter bzw. ein Statistik-Parameter eingelesen werden. Ein Beispiel für einen solchen Parameter kann eine Varianz sein. Die mindestens eine statistische Information bzw. der statistische Parameter kann beispielsweise geeignet sein, um die Unsicherheit mindestens einer GNSS-Empfangssignal-Eigenschaft und/oder von einzelnen, ggf. aggregierten GNSS-Empfangssignal-Eigenschaften zu repräsentieren, die von dem betreffenden GNSS-Profil beschrieben wird bzw. werden.
  • Die jeweiligen GNSS-Profile bzw. GNSS-Signalcharakteristiken liefern insbesondere statistische Parameter zu den GNSS-Empfangssignal-Eigenschaften betreffend Pseudorange, Frequenz bzw. Doppler, Signalstärke, und/oder Trägerphase. Dies hat den besonderen Vorteil, dass diese nun als Apriori-Wissen verfügbar sind. In einer vorteilhaften weise können diese über ein Modell, in Abhängigkeit der Empfangssituation, insbesondere in Abhängigkeit von Empfängerposition und Satellitenposition bzw. Empfangsposition und zugehöriger Azimut und -Elevationswinkel zwischen dem Satelliten, welcher das betreffende Signal abstrahlt, und der Antenne des GNSS-Empfängers, welche das betreffende Signal empfängt, bereitgestellt werden.
  • Die GNSS-Profile bzw. GNSS-Signalcharakteristiken können durch Aggregation vieler einzelner Beobachtungen gewonnen werden (zum Beispiel mittels Crowd-Sourcing). Dabei können mehrere Messungen einer GNSS-Signaleigenschaft betreffend der gleichen Empfangssituation bzw. Konstellation von Empfangs- und Satellitenposition (die wegen zyklischer Satellitenbahnen üblicherweise wiederholbar ist, sodass zugehörige Messungen zum Beispiel an verschiedenen Tagen erhoben worden sein können) herangezogen werden, um einen statistischen Parameter einer GNSS-Empfangssignal-Eigenschaften zu bestimmen.
  • In Schritt c) erfolgt ein Ermitteln mindestens einer Lokalisierungsinformation mittels der Lokalisierungseinrichtung unter Berücksichtigung des in Schritt a) empfangenen mindestens einen GNSS-Signals und der in Schritt b) eingelesenen mindestens einen statistischen Information. Die mindestens eine Lokalisierungsinformation kann beispielsweise einen oder mehrere der folgenden Parameter umfassen: (Eigen-)Position des Fahrzeugs, (Eigen-)Geschwindigkeit des Fahrzeugs, (Eigen-)Beschleunigung des Fahrzeugs. Vorzugsweise umfasst die Lokalisierungsinformation zumindest die (Eigen-)Position des Fahrzeugs. Weiterhin kann die Lokalisierungsinformation alternativ oder kumulativ (zu einem oder mehreren der vorgenannten Parameter) eine Integritätsinformation, wie etwa einen Konfidenzbereich bzw. ein Konfidenzintervall umfassen. Als Beispiel für eine Integritätsinformation kann etwa ein sogenanntes „Protection Level“ ermittelt werden. Dieses betrifft in der Regel einen Bereich bzw. ein Areal, in dem die wahre Fahrzeugposition mit einer vorgebbaren Mindestwahrscheinlichkeit liegt. Die statistische Information kann weiterhin genutzt werden um einzelne Signale oder Satelliten zu gewichten um deren Einfluss in die Positionsschätzung zu regulieren. Auch die Nutzung der statistischen Information zur Echtzeit-Kalibrierung der internen Monitorings ist möglich, so dass beispielsweise Detektionsschwellwerte in dynamisch der Situation entsprechend gewählt werden können.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine statistische Information geeignet ist, um eine Qualität des empfangenen GNSS-Signals zu beschreiben. Die mindestens eine statistische Information kann beispielsweise in Form mindestens eines Parameters in dem (jeweiligen) GNSS-Profil hinterlegt sein, der geeignet ist, um eine Qualität des empfangenen GNSS-Signals zu beschreiben. Der mindestens eine Parameter kann als beispielhafte Parameter etwa die Kurzzeit-Varianz und/oder die Langzeit-Varianz umfassen.
  • Es können beispielsweise in den GNSS-Profilen bzw. GNSS-Signalcharakteristiken statistische Parameter genutzt werden, welche die Unsicherheit der einzelnen aggregierten GNSS-Empfangssignal-Eigenschaften repräsentieren, zum Beispiel in Form der Varianz. Hierzu kann zum einen die sogenannte Kurzzeit-Varianz genutzt werden, welche üblicherweise die typische Streuung einer bestimmten Signaleigenschaft (z.B. Pseudorange oder Carrier to Noise Ratio) während einer Messung (d.h. die Streuung über die Zeit der Messung betreffend eines Messzeitraums von z.B. 10s) repräsentiert. Zum anderen kann (alternativ oder kumulativ) die sogenannte Langzeit-Varianz genutzt werden, welche üblicherweise die Streuung einer bestimmtem Signaleigenschaft unter Betrachtung mehrerer Messungen (d.h. Messungen, die z.B. an verschiedenen Tagen erhoben worden sind) repräsentiert.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine statistische Information eine statistische Langzeit-Information, wie beispielsweise eine Langzeit-Varianz umfasst. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass die statistische Langzeit-Information (insbesondere Langzeit-Varianz) auf Basis von zeitlich verschiedenen GNSS-Beobachtungen zu der gleichen Empfangssituation ermittelt wurde. Die Verwendung der Langzeit-Information (Langzeit-Varianz) ist besonders vorteilhaft, da sie insbesondere Auskunft über die Wiederholbarkeit von GNSS-Empfangssignal-Eigenschaften darlegen kann.
  • Unter Berücksichtigung einer oder mehrerer der genannten Unsicherheiten (insbesondere der Langzeit-Varianz) kann vorteilhaft eine gezielte Verwertung der GNSS-Profile bzw. GNSS-Signalcharakteristiken erfolgen. Dies kann insbesondere erfolgen, indem je nach zugrundeliegender Unsicherheit verschiedene Verfahren (z.B. GNSS-Fingerprint, Korrektur von Signalen, Wichtung/Selektion von Signal, PL-Boosting) zur Anwendung kommen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt c) in Abhängigkeit der mindestens einen statistischen Information eine Lokalisierungsmethode zum Ermitteln der mindestens einen Lokalisierungsinformation ausgewählt wird. Insbesondere kann in diesem Zusammenhang unter Berücksichtigung einer durch die statistische Information (insbesondere der Langzeit-Varianz) beschriebenen Unsicherheiten eine gezielte Verwertung der GNSS-Profile bzw. GNSS-Signalcharakteristiken erfolgen, indem je nach zugrundeliegender Unsicherheit eine GNSS-Fingerprint-Methode oder eine GNSS-Trilaterations-Methode zur Anwendung kommen. Als Lokalisierungsmethode kann beispielsweise eine sogenannte GNSS-Fingerprint-Methode (GNSS-Fingerabdruck-Methode) ausgewählt werden, wenn die statistischen Information einen Unsicherheitswert beschreibt, der unterhalb eines vordefinierbaren Grenzwerts liegt.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt c) in Abhängigkeit der mindestens einen statistischen Information eine Maßnahme zur Anpassung der Ermittlung der mindestens einen Lokalisierungsinformation ausgewählt wird. Insbesondere kann in diesem Zusammenhang unter Berücksichtigung einer durch die statistische Information (insbesondere der Langzeit-Varianz) beschriebenen Unsicherheiten eine gezielte Verwertung der GNSS-Profile bzw. GNSS-Signalcharakteristiken erfolgen, indem je nach zugrundeliegender Unsicherheit eine Korrektur von GNSS-Signalen oder eine Gewichtung (bzw. Selektion) von GNSS-Signalen zur Anwendung kommen. Als eine Maßnahme zur Anpassung der Ermittlung der mindestens einen Lokalisierungsinformation kann beispielsweise eine Korrektur von GNSS-Signalen erfolgen, wenn die statistischen Information einen Unsicherheitswert beschreibt, der unterhalb eines vordefinierbaren Grenzwerts liegt. Alternativ oder kumulativ kann als eine weitere Maßnahme zur Anpassung der Ermittlung der mindestens einen Lokalisierungsinformation beispielsweise eine Gewichtung und/oder Selektion von GNSS-Signalen in Abhängigkeit der statistischen Information bzw. des Unsicherheitswerts erfolgen. Wenn die statistischen Information einen Unsicherheitswert beschreibt, der oberhalb eines vordefinierbaren Grenzwerts liegt kann entsprechend beispielsweise eine Herabwichtung des betreffenden GNSS-Signals erfolgen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Lokalisierungsinformation eine Integritätsinformation über die Integrität eines Lokalisierungsergebnisses umfasst. Die Integritätsinformation kann zum Beispiel in Form eines Konfidenzbereichs bzw. ein Konfidenzintervalls ermittelt werden. Als Beispiel für eine Integritätsinformation kann etwa ein sogenanntes „Protection Level“ ermittelt werden. Dieses betrifft in der Regel einen Bereich bzw. ein Areal, in dem die wahre Fahrzeugposition mit einer vorgebbaren Mindestwahrscheinlichkeit liegt. In diesem Zusammenhang kann als eine Maßnahme zur Anpassung der Ermittlung der mindestens einen Lokalisierungsinformation beispielsweise eine Verstärkung der Integritätsinformation, wie etwa eine künstliche Erhöhung der Integritätsinformation (zum Beispiel als Aufschlag auf das Protection Level) erfolgen, wenn die statistischen Information einen Unsicherheitswert beschreibt, der oberhalb eines vordefinierbaren Grenzwerts liegt.
  • Weiterhin kann die künstliche Erhöhung der Integritätsinformation abhängig vom Grad der Unsicherheit bzw. von der Höhe des Unsicherheitswerts sein. Ferner kann die künstliche Erhöhung der Integritätsinformation abhängig von der Anzahl an GNSS-Profilen sein, die bezogen auf denselben Ort (dieselbe Position) bzw. denselben Bereich, jeweils eine statistische Information enthalten, die einen Unsicherheitswert beschreibt, der oberhalb eines (des) vordefinierbaren Grenzwerts liegt.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm(-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird eine Lokalisierungseinrichtung für ein Fahrzeug Vorgeschlagen, wobei die Lokalisierungseinrichtung zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Beispielsweise kann das zuvor beschriebene Speichermedium Bestandteil der Lokalisierungseinrichtung oder mit dieser verbunden sein. Vorzugsweise ist die Lokalisierungseinrichtung in oder an einem (Kraft-) Fahrzeug angeordnet oder zur Montage in oder an einem solchen vorgesehen und eingerichtet.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der Lokalisierungseinrichtung um einen GNSS-Sensor oder diese umfasst einen solchen. Die Lokalisierungseinrichtung ist weiterhin bevorzugt für einen automatisierten oder autonomen Betrieb des Fahrzeugs vorgesehen und eingerichtet. Weiterhin kann es sich bei der Lokalisierungseinrichtung um einen kombinierten Bewegungs- und Positionssensor handeln. Ein solcher ist für autonome Fahrzeuge besonders vorteilhaft. Die Lokalisierungseinrichtung beziehungsweise eine Recheneinheit (Prozessor) der Lokalisierungseinrichtung kann beispielsweise auf das hier beschriebene Computerprogramm zugreifen, um ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.
  • Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogram und/oder dem Speichermedium und/oder der Lokalisierungseinrichtung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
  • Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch:
    • 1: einen beispielhaften Ablauf des hier beschriebenen Verfahrens, und
    • 2: eine bespielhafte Lokalisierungseinrichtung in einem Fahrzeug.
  • 1 zeigt schematisch einen beispielhaften Ablauf des hier beschriebenen Verfahrens. Das Verfahren dient zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs 1 mittels einer Lokalisierungseinrichtung 2 des Fahrzeugs 1 (vgl. 2). Die mit den Blöcken 110, 120 und 130 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b) und c) ist beispielhaft und kann sich so bei einem regulären Betriebsablauf einstellen.
  • In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) ein Empfangen mindestens eines GNSS-Signals 3 von mindestens einem GNSS-Satelliten 4 mittels mindestens eines GNSS-Empfängers 5 des Fahrzeugs 1. In Block 120 erfolgt gemäß Schritt b) ein Einlesen mindestens einer statistischen Information aus einem GNSS-Profil zu der dem Empfang in Schritt a) zugrunde liegenden Empfangssituation, wobei die mindestens eine statistische Information geeignet ist, um mindestens eine Eigenschaft des empfangenen GNSS-Signals 3 zu beschreiben. In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Ermitteln mindestens einer Lokalisierungsinformation mittels der Lokalisierungseinrichtung 2 unter Berücksichtigung des in Schritt a) empfangenen mindestens einen GNSS-Signals 3 und der in Schritt b) eingelesenen mindestens einen statistischen Information.
  • Eine Ausführungsvariante des Verfahrens wird exemplarisch anhand des GNSS-Profils betreffend der Pseudoranges (kurz: PR) erläutert. Im Konkreten sind das Informationen z.B. zur absoluten PR und/oder zum PR-Fehler. Das entsprechende GNSS-Profil kann beispielhaft für jeden aktuell empfangbaren Satelliten bereitgestellt werden (jedes GNSS-Profil kann dabei die SignalEigenschaft eines Satellitensignals beschreiben; da zugleich mehrere Satelliten empfangen werden, kann es somit für jeden empfangbaren Satelliten ein zugehöriges GNSS-Profil geben).
  • Dem jeweiligen GNSS-Profil ist über die Varianz eine Unsicherheit σ2 zugeordnet. Die Varianz stellt hier ein Beispiel für die statistische Information dar, die aus dem GNSS-Profil eingelesen werden kann. Dies stellt zudem ein Beispiel dafür dar, dass und ggf. wie die mindestens eine statistische Information geeignet sein kann, um eine Qualität des empfangenen GNSS-Signals 3 zu beschreiben.
  • Weiterhin kann die mindestens eine statistische Information eine statistische Langzeit-Information, wie etwa eine Langzeit-Varianz umfassen. Dies bedeutet mit Blick auf die beschriebene Ausführungsvariante, dass es sich bei der Varianz um eine Langzeit-Varianz handeln kann. Die Langzeit-Varianz wird üblicherweise auf Basis von zeitlich verschiedenen GNSS-Beobachtungen zu der gleichen Empfangssituation ermittelt.
  • Beispielsweise kann im Falle einer geringen Unsicherheit das jeweilige GNSS-Profil, welches den PR-Fehler beschreibt, zur Korrektur der PR-Messung verwendet werden und/oder das jeweilige GNSS-Profil, welches die absolute PR beschreibt, für eine GNSS-Fingerprint-Methode genutzt werden.
  • Dies stellt auch ein Beispiel dafür dar, dass und ggf. wie in Schritt c) in Abhängigkeit der mindestens einen statistischen Information eine Lokalisierungsmethode zum Ermitteln der mindestens einen Lokalisierungsinformation ausgewählt werden kann.
  • Im Falle einer hohen Unsicherheit die einem GNSS-Profil zugeordnet ist, spricht dies insbesondere in Anbetracht der Langzeit-Varianz für ein weniger zuverlässiges GNSS-Signal, welches im Zusammenhang mit einer komplexen Empfangsbedingung für das betreffende Satellitensignal steht. Entsprechend kann vorgesehen werden, ein solches Signal weniger stark bei der Positionsbestimmung zu berücksichtigen.
  • Mit Hilfe der aus dem GNSS-Profil (a-priori) verfügbaren statistischen Information zur Unsicherheit des Signals kann in diesem Fall beispielsweise eine Wichtung bzw. Selektion von zu berücksichtigenden Signalen vorgenommen werden (z.B. direkt über den Faktor 1/σ2 oder in Stufen), z.B. indem die Unsicherheit als „Messrauschen“ in die Positions-Berechnung z.B. mittels eines Kalman-Filters eingeht.
  • Dies stellt auch ein Beispiel dafür dar, dass und ggf. wie in Schritt c) in Abhängigkeit der mindestens einen statistischen Information eine Maßnahme zur Anpassung der Ermittlung der mindestens einen Lokalisierungsinformation ausgewählt werden kann.
  • Eine hohe Unsicherheit, die einem GNSS-Profil zugeordnet ist, kann insbesondere in Anbetracht der Langzeit-Varianz ein Indikator für eine komplexe Empfangsbedingung bzw. Empfangssituation sein, wie diese beispielsweise im innerstädtischen Bereich durch komplexe Signal-Abschattungen durch hohe Gebäude entstehen kann.
  • Entsprechend schwierig lässt sich mittels des sogenannten Protection-Level (PL, z.B. als Fehlerellipse um die Position) eine zuverlässige Unsicherheit der aktuellen Positionsschätzung ermitteln. Um die Komplexität der Empfangssituation und der damit verbunden Unsicherheit des GNSS-Signals auch auf Positions-Ebene zu berücksichtigen, kann beispielhaft die PL-Berechnung in dieser Situation konservativer berechnet werden (hier auch als PL-Verstärkung bzw. PL-Boosting bezeichnet), zum Beispiel, in dem in diesem Falle ein zusätzlicher Aufschlag des PL angewandt wird.
  • In einer weiteren Variante kann der Aufschlag des PL-Boosting darüber hinaus abhängig vom Grad der Unsicherheit sein.
  • Die Situation kann sich verschärfen, wenn dieser Zustand einer hohen Unsicherheit zugleich für mehrere empfangene Satellitensignale erreicht wird, d.h. mehrere GNSS-Profile geben eine hohe Unsicherheit an. Dies kann ebenfalls beim PL-Boosting Berücksichtigung finden. Hierzu kann z.B. der „Aufschlag“ in Abhängigkeit der Häufigkeit von GNSS-Signalen mit hoher Unsicherheit bestimmt sein.
  • Beispielsweise kann in diesem Zusammenhang ein PL-Aufschlag erfolgen, wenn eine signfikante Anzahl der GNSS-Profile eine hohe Unsicherheit aufweisen.
  • Dies stellt auch ein Beispiel dafür dar, dass und ggf. wie die mindestens eine Lokalisierungsinformation eine Integritätsinformation über die Integrität eines Lokalisierungsergebnisses umfassen kann.
  • Die Anhand des GNSS-Profils bzw. GNSS-Signalcharakteristik für PR bzw. PR-Fehler veranschaulichen Sachverhalten lassen sich in analoger Weise auf weitere Elemente der GNSS-Signalcharakteristiken bzw. weitere GNSS-Profile zur Beschreibung weiterer GNSS-Empfangssignal-Eigenschaften übertragen.
  • 2 zeigt schematisch eine bespielhafte Lokalisierungseinrichtung 2 in einem Fahrzeug 1. Die Lokalisierungseinrichtung 2 ist zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet.
  • Das beschriebene Verfahren trägt in vorteilhafter Weise dazu bei, die GNSS-Positionsgenauigkeit und möglichst auch die Integrität des Positionsergebnisses zu verbessern.

Claims (10)

  1. Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs (1) mittels einer Lokalisierungseinrichtung (2) des Fahrzeugs (1), umfassend zumindest folgende Schritte: a) Empfangen mindestens eines GNSS-Signals (3) von mindestens einem GNSS-Satelliten (4) mittels mindestens eines GNSS-Empfängers (5) des Fahrzeugs (1), b) Einlesen mindestens einer statistischen Information aus einem GNSS-Profil zu der dem Empfang in Schritt a) zugrunde liegenden Empfangssituation, wobei die mindestens eine statistische Information geeignet ist, um mindestens eine Eigenschaft des empfangenen GNSS-Signals (3) zu beschreiben, c) Ermitteln mindestens einer Lokalisierungsinformation mittels der Lokalisierungseinrichtung (2) unter Berücksichtigung des in Schritt a) empfangenen mindestens einen GNSS-Signals (3) und der in Schritt b) eingelesenen mindestens einen statistischen Information.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine statistische Information geeignet ist, um eine Qualität des empfangenen GNSS-Signals (3) zu beschreiben.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine statistische Information eine statistische Langzeit-Information umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die statistische Langzeit-Information auf Basis von zeitlich verschiedenen GNSS-Beobachtungen zu der gleichen Empfangssituation ermittelt wurde.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt c) in Abhängigkeit der mindestens einen statistischen Information eine Lokalisierungsmethode zum Ermitteln der mindestens einen Lokalisierungsinformation ausgewählt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt c) in Abhängigkeit der mindestens einen statistischen Information eine Maßnahme zur Anpassung der Ermittlung der mindestens einen Lokalisierungsinformation ausgewählt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Lokalisierungsinformation eine Integritätsinformation über die Integrität eines Lokalisierungsergebnisses umfasst.
  8. Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  9. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
  10. Lokalisierungseinrichtung (2) für ein Fahrzeug (1), eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20220128707A1 (en) * 2020-10-22 2022-04-28 Robert Bosch Gmbh Method for GNSS-based location of a vehicle having a GNSS location device in view of integrity information provided in relation to GNSS correction data

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220128707A1 (en) * 2020-10-22 2022-04-28 Robert Bosch Gmbh Method for GNSS-based location of a vehicle having a GNSS location device in view of integrity information provided in relation to GNSS correction data

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