DE102021206038A1 - Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs mit Ephemeriden-Daten-Plausibilisierung - Google Patents

Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs mit Ephemeriden-Daten-Plausibilisierung Download PDF

Info

Publication number
DE102021206038A1
DE102021206038A1 DE102021206038.2A DE102021206038A DE102021206038A1 DE 102021206038 A1 DE102021206038 A1 DE 102021206038A1 DE 102021206038 A DE102021206038 A DE 102021206038A DE 102021206038 A1 DE102021206038 A1 DE 102021206038A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
satellite orbit
orbit data
data
localization
gnss
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021206038.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Marco Limberger
Tomasz Bien
Jens Strobel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021206038.2A priority Critical patent/DE102021206038A1/de
Priority to CN202210636921.1A priority patent/CN115480276A/zh
Priority to US17/806,636 priority patent/US20220397679A1/en
Priority to JP2022094885A priority patent/JP2022190690A/ja
Publication of DE102021206038A1 publication Critical patent/DE102021206038A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers
    • G01S19/24Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/27Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system creating, predicting or correcting ephemeris or almanac data within the receiver
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/08Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing integrity information, e.g. health of satellites or quality of ephemeris data
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/05Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing aiding data
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers
    • G01S19/24Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/40Correcting position, velocity or attitude

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs (1), umfassend zumindest folgende Schritte:a) Empfangen eines ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten,b) Verwenden des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten bei einer Ermittlung eines ersten Lokalisierungsergebnisses,c) Empfangen eines zweiten Satzes von Satellitenbahn-Daten,d) Plausibilisieren des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten mit dem zweiten Satz von Satellitenbahn-Daten,e) Beeinflussen des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten und/oder des ersten Lokalisierungsergebnisses und/oder eines Lokalisierungsfilters, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs, insbesondere mit Ephemeriden-Daten-Plausibilisierung. Darüber hinaus werden ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens, ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist, sowie eine Lokalisierungseinrichtung für ein Fahrzeug, eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens angegeben. Die Erfindung kann insbesondere bei GNSS-basierten Lokalisierungssystemen für das autonome oder teilautonome Fahren zur Anwendung kommen.
  • Stand der Technik
  • Ein globales Navigationssatellitensystem (GNSS) bezieht sich auf eine Konstellation von Satelliten, die Signale aus dem Weltraum liefern, die Positions- und Zeitdaten an GNSS-Empfänger übertragen. Die Empfänger verwenden dann diese Daten, um einen Standort zu bestimmen. GNSS-Systeme sind in vielen Anwendungsbereichen wie z. B. in der Automobilindustrie, Vermessung, Avionik oder Landwirtschaft weit verbreitet und bieten eine kostengünstige, kontinuierliche und globale Lösung für die Positionierung. Um den hohen Anforderungen an Genauigkeit, Verfügbarkeit und Integrität in automatisierten und assistierten Fahranwendungen gerecht zu werden, werden meist Multi-GNSS (z.B. GPS, Galileo, Glonass und/oder Beidou) und/oder Mehrfrequenzsignale verarbeitet und GNSS-Korrekturdienste zur Korrektur von Signal-Laufzeit-Fehlern (signal-in-space-Fehler) berücksichtigt, um eine möglichst präzise und sichere Positionierungslösung zu berechnen.
  • Jeder GNSS-Satellit sendet kontinuierlich ein Funksignal aus, das die aktuelle Zeit und Daten über seine Position als Teil der sogenannten Navigationsnachricht enthält. Da die Geschwindigkeit von Radiowellen konstant und unabhängig von der Satellitengeschwindigkeit ist, ist die Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem der Satellit ein Signal sendet und der Empfänger es empfängt, proportional zur Entfernung des Satelliten zum Empfänger. Ein GNSS-Empfänger überwacht mehrere Satelliten und löst Gleichungen, um die genaue Position des Empfängers und seine Abweichung von der wahren Zeit zu bestimmen. Mindestens vier Satelliten sollten sich im Blickfeld des Empfängers befinden, damit er vier unbekannte Größen (drei Positionskoordinaten und Empfängeruhrfehler) berechnen kann. GNSS-Almanache und Ephemeriden bilden üblicherweise die Navigationsnachricht, die von jedem Satelliten übertragen wird, und enthalten zum Beispiel Informationen über die Wochennummer, die Genauigkeit und den Zustand der Satelliten, das Alter der Daten, die Korrekturkoeffizienten der Satellitenuhr und/oder die Orbitalparameter. Die Gültigkeitsdauer der Parameter hängt vom GNSS ab. Im Falle von GPS sind sie zwei Stunden vor und zwei Stunden nach dem Zeitpunkt der Ephemeriden (TOE) gültig. Die TOE kann man sich als den Zeitpunkt vorstellen, an dem die Daten aus dem GNSS-Kontrollsegment berechnet wurden.
  • Diese Daten werden für die Echtzeit-Satellitenkoordinatenberechnung verwendet, die für die Positionsberechnung besonders vorteilhaft ist. Daher ist eine möglichst hohe Verfügbarkeit von möglichst zuverlässigen Ephemeriden für eine möglichst sichere Positionsberechnung besonders erstrebenswert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Hier vorgeschlagen wird gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs, umfassend zumindest folgende Schritte:
    1. a) Empfangen eines ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten,
    2. b) Verwenden des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten bei einer Ermittlung eines ersten Lokalisierungsergebnisses,
    3. c) Empfangen eines zweiten Satzes von Satellitenbahn-Daten,
    4. d) Plausibilisieren des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten mit dem zweiten Satz von Satellitenbahn-Daten,
    5. e) Beeinflussen des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten und/oder des ersten Lokalisierungsergebnisses und/oder eines Lokalisierngsfilters, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war.
  • Die Satellitenbahn-Daten können hier jeweils Ephemeriden-Daten und/oder Almanach-Daten betreffen bzw. diese umfassen. Bevorzugt handelt es sich bei den jeweiligen Satellitenbahn-Daten um Ephemeriden-Daten.
  • Die Schritte a), b), c), d) und e) können zur Durchführung des Verfahrens beispielsweise zumindest einmal und/oder wiederholt in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Weiterhin können die Schritte a), b), c), d) und e), insbesondere die Schritte c) und d) zumindest teilweise parallel oder gleichzeitig durchgeführt werden. Insbesondere können die Schritte a), b), c), d) und e) fahrzeugseitig bzw. mittels eines GNSS-Empfängers und/oder GNSS-Sensors eines Fahrzeugs durchgeführt werden. Das Verfahren kann in vorteilhafter Weise zu einer Bestätigungsprüfung der GNSS-Navigationsdaten beitragen.
  • Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein Automobil handeln, welches vorzugsweise für einen zumindest teilweise automatisierten und/oder autonomen Fahrbetrieb eingerichtet ist. Bei der GNSS-basierten Lokalisierung kann es sich beispielsweise um eine nur bzw. ausschließlich auf GNSS-basierten Lokalisierung oder um eine Lokalisierung handeln, die zum Beispiel neben GNSS-Daten auch auf weiteren Sensordaten des Fahrzeugs und/oder Kartendaten basiert. Bei den Sensordaten kann es sich beispielhaft um Inertialsensordaten (IMU-Daten) und/oder Umfeldsensordaten handeln.
  • In Schritt a) erfolgt ein Empfangen eines ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten. Die (ersten und/oder zweiten) Satellitenbahn-Daten In diesem Zusammenhang können beispielsweise über einen GNSS-Empfänger bzw. eine GNSS-Antenne des Fahrzeugs empfangen werden. Der GNSS-Empfänger kann die Satellitenbahn-Daten aus empfangenen GNSS-Signalen dekodieren. Innerhalb eines entsprechenden Dekodierungsprozesses kann die GNSS-Nutzlast in einen Bitstrom umgewandelt werden, der Informationen über die Bahnen enthält, die für die Positionierung weiterverwendet werden können. Grundsätzlich kann ein entsprechender Dekodierungsprozess jedoch anfällig für Dekodierungsfehler sein, insbesondere bei Signalen mit geringer Signalstärke im Verhältnis zum Rauschpegel, wie etwa bei GNSS-Signalen. Das Verfahren kann dazu beitragen, entsprechende Dekodierungsfehler zu identifizieren.
  • In Schritt b) erfolgt ein (unmittelbares bzw. direktes) Verwenden des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten bei einer Ermittlung eines ersten Lokalisierungsergebnisses. Dies erlaubt in vorteilhafter Weise eine besonders hohe Verfügbarkeit, indem bereits der erste empfangene Satz von Satellitenbahn-Daten für eine erste bzw. initiale Lokalisierung (sogenannter „first fix“) genutzt wird. Insbesondere wird erste Satz von Satellitenbahn-Daten genutzt, ohne diesen (vorab) mit einem anderen Satz von Satellitenbahn-Daten zu prüfen bzw. zu plausibilisieren. Beispielhaft kann der erste Satz von Satellitenbahn-Daten (unmittelbar bzw. direkt) verwendet werden, insbesondere bevor der zweite Satz von Satellitenbahn-Daten empfangen wird.
  • In Schritt c) erfolgt ein Empfangen eines zweiten Satzes von Satellitenbahn-Daten. Der zweite Satz von Satellitenbahn-Daten kann sich beispielsweise dadurch von dem ersten Satz von Satellitenbahn-Daten unterscheiden, dass er zu einer späteren Zeit empfangen wurde. Grundsätzlich kann sich der zweite Satz von Satellitenbahn-Daten auf die gleiche Satellitenkonstellation beziehen wie der erste Satz von Satellitenbahn-Daten.
  • In Schritt d) erfolgt ein Plausibilisieren des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten mit dem zweiten Satz von Satellitenbahn-Daten. Das Plausibilisieren kann beispielsweise einen Vergleich der zwei Sätze von Satellitenbahn-Daten miteinander umfassen. Das Plausibilisieren kann als erfolgreich bzw. die Satellitenbahn-Daten als plausibel angesehen werden, wenn die zwei Sätze von Satellitenbahn-Daten im Wesentlichen gleich bzw. konsistent sind. Das Plausibilisieren kann als nicht erfolgreich bzw. die Satellitenbahn-Daten als nicht plausibel angesehen werden, wenn die zwei Sätze von Satellitenbahn-Daten einen signifikanten Unterschied (auf Bit Ebene) zueinander aufweisen bzw. nicht konsistent sind.
  • Das Plausibilisieren des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten mit dem zweiten Satz von Satellitenbahn-Daten kann in vorteilhafter Weise dazu beitragen, um das Vertrauen in die empfangenen Satellitenbahn-Daten zu erhöhen. Das Plausibilisieren kann zum Beispiel in der Art eines Satellitenbahn-Überwachungsschritts durchgeführt werden. Weiterhin kann in Schritt e) eine entsprechende Reaktion auf Anwenderseite erfolgen. Als Überwachungsansätze können beispielsweise auf Kreuzplausibilisierungsprüfungen zwischen Satellitenbahn-Datensätzen basierende Ansätze verwendet werden. Insbesondere kann in diesem Zusammenhang jeder neu empfangene Datensatz von Ephemeriden und/oder Almanachdaten mit dem vorhergehenden empfangenen Datensatz verglichen werden.
  • In Schritt e) erfolgt ein Beeinflussen, insbesondere Zurücksetzen des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten und/oder des ersten Lokalisierungsergebnisses und/oder eines Lokalisierungsfilters, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war. Das Beeinflussen kann beispielsweise ein Gewichten oder Zurücksetzen umfassen. Das Gewichten kann beispielsweise ein entsprechendes Gewichten der Satelliten umfassen. Das Zurücksetzen kann beispielswiese ein Löschen bzw. Invalidieren des ersten Lokalisierungsergebnisses und/oder des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten umfassen. Das Verfahren bietet somit in vorteilhafter Weise einen zusätzlichen Sicherheits-/Integritätsmechanismus für eine GNSS-Positionierung, indem die Satellitenbahn-Daten (Satellitenbahninformationen) verifiziert werden, ohne die Verfügbarkeit in den meisten Anwendungsfällen zu beeinträchtigen. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens liegt insbesondere darin, dass nur im Falle der Bereitstellung falscher (z. B. falsch dekodierter) Satellitenbahn--Daten die Plausibilisierung Auswirkung auf die Verfügbarkeit des GNSS-Empfängers hat. Insbesondere da die beschriebene Plausibilisierung bzw. Überwachung parallel läuft und die Korrektheit der Satellitenbahn-Daten verifiziert, hat sie in vorteilhafter Weise möglichst keinen Einfluss auf die Verfügbarkeit der Satellitenbahn-Daten, insbesondere dann, wenn die Satellitenbahn-Daten korrekt sind.
  • Zumindest das Plausibilisieren gemäß Schritt d) und/oder das Beeinflussen gemäß Schritt e) können unter Berücksichtigung der Situation erfolgen, in der sich das Fahrzeug momentan befindet. So können in vorteilhafter Weise situationsabhängige Anforderungen an Sicherheit und Verfügbarkeit berücksichtigt werden. Es kann beispielsweise berücksichtigt werden, ob sich das Fahrzeug in einer Start-Situation oder Fahrbetriebs-Situation befindet. Alternativ oder zusätzlich kann zum Beispiel berücksichtigt werden, ob sich das Fahrzeug in einem Areal mit einer zu erwartenden GNSS-Empfangsbeeinträchtigung, wie etwa einer Stadt bzw. einem bebauten Gebiet (mit Häuserschluchten) befindet.
  • Dies kann in vorteilhafter Weise dazu beitragen, dass die vorgeschlagene Methode einen möglichst guten Kompromiss zwischen Integrität und Verfügbarkeit abbilden kann, zum Beispiel durch unterschiedliche Reaktionen während des Starts (initialer Empfang der Ephemeriden und/oder Almanachdaten) und während des Betriebs, wobei der Fokus insbesondere auf einer angemessenen Reaktion unter Berücksichtigung der Situation liegt, wenn mehr Sicherheit oder Verfügbarkeit gewünscht ist. Diese Flexibilität kann eine angemessene Anpassung des Plausibilisierens gemäß Schritt d) und/oder des Zurücksetzens gemäß Schritt e) zum Beispiel für Anwendungsfälle in Städten, in denen die Wahrscheinlichkeit von Bitfehlern in den Navigationsdaten aufgrund von Satellitensignalstörungen deutlich höher ist als bei Autobahnszenarien unter freiem Himmel, vorteilhaft ermöglichen.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der erste Satz von Satellitenbahn-Daten zur Initialisierung eines Lokalisierungsfilters verwendet wird. Bei dem Lokalisierungsfilter kann es sich beispielsweise um einen Kalman-Filter oder Least-Squares-Filter handeln. Der Lokalisierungsfilter kann zum Beispiel ein Bestandteil einer hier auch beschriebenen Lokalisierungseinrichtung sein. Der Lokalisierungsfilter kann beispielsweise Daten von verschiedenen Sensoren des Fahrzeugs empfangen und ein Lokalisierungsergebnis, insbesondere umfassende die momentane Position, Geschwindigkeit und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs, ausgeben. Die Sensoren des Fahrzeugs können beispielsweise mindestens eine GNSS-Antenne, mindestens einen Intertialsensor (IMU) und/oder mindestens einen Umfeldsensor umfassen. Weiterhin kann der Lokalisierungsfilter Kartendaten aus einer digitalen Karte berücksichtigen, beispielsweise in der Art eines sogenannten Map-Matchings.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das erste Lokalisierungsergebnis eine initiale Fahrzeugposition umfasst. Die initiale Fahrzeugposition kann als sogenannter „first fix“ beschrieben werden. Bei der initialen Fahrzeugposition handelt es sich in der Regel um die erste ermittelte Fahrzeugposition bzw. um die zuerst ermittelte Fahrzeugposition nach einem Start des Fahrzeugs. Das erste Lokalisierungsergebnis kann dabei eine vorläufige initiale Fahrzeugposition darstellen, die beispielsweise nach dem Plausibilisieren gemäß Schritt d) oder durch das Plausibilisieren gemäß Schritt d) bestätigt werden kann.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das erste Lokalisierungsergebnis zurückgesetzt wird, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war. Dies kann beispielsweise ein Löschen des ersten Lokalisierungsergebnisses umfassen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der erste Satz von Satellitenbahn-Daten zurückgesetzt wird, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war. Dies kann beispielsweise ein Löschen des ersten Satz von Satellitenbahn-Daten umfassen. Weiterhin kann in diesem Zusammenhang beispielsweise ein Zurücksetzen bzw. Löschen einer insbesondere fahrzeugseitigen Satellitenbahn-Datenbank erfolgen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass ein Lokalisierungsfilter zurückgesetzt wird, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war. Ein entsprechendes Zurücksetzen kann beispielsweise ein Verändern, insbesondere ein Löschen mindestens eines Einstellungsparameters des Lokalisierungsfilters umfassen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Schritte a) bis e) nach einem vordefinierbaren Zeitabstand wiederholt werden. Der Zeitabstand kann beispielsweise in Abhängigkeit des oder der momentan verfügbaren oder empfangenen GNSS-Dienste(s) definiert sein. Für GPS kann der Zeitabstand beispielsweise zwei Stunden betragen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm zur Durchführung eines hier vorgestellten 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 ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das hier vorgeschlagene Computerprogramm hinterlegt bzw. 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. Die Lokalisierungseinrichtung kann beispielsweise einen Rechner und/oder ein Steuergerät (Controller) umfassen, der Befehle ausführen kann, um das Verfahren auszuführen. Hierzu kann der Rechner bzw. das Steuergerät beispielsweise das angegebene Computerprogramm ausführen. Beispielsweise kann der Rechner bzw. das Steuergerät auf das angegebene Speichermedium zugreifen, um das Computerprogramm ausführen zu können. Die Lokalisierungseinrichtung kann beispielsweise ein Bestandteil eines Bewegungs- und Positionssensors sein, der insbesondere in oder an einem Fahrzeug anordenbar bzw. angeordnet ist, oder mit einem solchen Sensor zum Informationsaustausch verbunden sein.
  • 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 zeigt schematisch:
    • 1: einen beispielhaften Ablauf des hier vorgestellten Verfahrens,
    • 2: einen Ablaufplan, gemäß dem ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens realisiert werden kann,
    • 3: eine Veranschaulichung eines beispielhaften Ablaufs des Verfahrens anhand eines Zeitstrahls,
    • 4: eine Veranschaulichung eines weiteren beispielhaften Ablaufs des Verfahrens anhand eines Zeitstrahls, und
    • 5: ein Beispiel für ein Fahrzeug mit einer hier beschriebenen Lokalisierungseinrichtung.
  • 1 zeigt schematisch einen beispielhaften Ablauf des hier vorgestellten Verfahrens. Das Verfahren dient zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs 1. Die mit den Blöcken 110, 120, 130, 140 und 150 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b), c), d) und e) ist beispielhaft und kann zur Durchführung des Verfahrens beispielsweise zumindest einmal in der dargestellten Reihenfolge durchlaufen werden.
  • In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) ein Empfangen eines ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten. In Block 120 erfolgt gemäß Schritt b) ein Verwenden des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten bei einer Ermittlung eines ersten Lokalisierungsergebnisses. In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Empfangen eines zweiten Satzes von Satellitenbahn-Daten. In Block 140 erfolgt gemäß Schritt d) ein Plausibilisieren des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten mit dem zweiten Satz von Satellitenbahn-Daten. In Block 150 erfolgt gemäß Schritt e) ein Beeinflussen des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten und/oder des ersten Lokalisierungsergebnisses und/oder eines Lokalisierungsfilters, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war.
  • Beispielsweise können hardwareseitige oder softwareseitige Fehler bei der Dekodierung der Satellitenbahn-Daten möglicherweise zu einer falschen Bahninformation und damit zur Verwendung einer fehlerhaften Pseudorange für die GNSS-Positionierung führen. Dies könnte in der Folge zu möglicherweise erheblichen Fehlern bei der Positionierung führen, die insbesondere bei sicherheits- und integritätskritischen Anwendungen, wie etwa beim autonomen oder automatisierten Fahren ein Problem darstellen könnten. Andererseits wird bei sicherheitskritischen Systemen eine möglichst hohe Verfügbarkeit angestrebt und insbesondere eine unnötige Verlängerung der Anlaufphase könnte die Akzeptanz des Systems verringern.
  • Durch das Plausibilisieren (der Satellitenbahnenbzw. Orbits) erlaubt das Verfahren in vorteilhafter Weise eine zusätzliche Sicherheitsmarge, insbesondere ohne Beeinträchtigung der Verfügbarkeit, wenn kein Dekodierfehler in den Satellitenbahn-Daten vorliegt. Gleichwohl kann durch die (unmittelbare) Verwendung des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten vor der Plausibilisierung ein vorteilhafter Beitrag zur Erhöhung der Verfügbarkeit durch das Verfahren geleistet werden.
  • Der erste Satz von Satellitenbahn-Daten kann beispielsweise zur Initialisierung eines Lokalisierungsfilters verwendet werden. Weiterhin kann das erste Lokalisierungsergebnis eine initiale Fahrzeugposition (sog. first fix) umfassen. Insbesondere wird hier nicht auf ein Empfangen des zweiten Satzes von Satellitenbahn-Daten gewartet, bevor eine (ggf. vorläufige) initiale Fahrzeugposition ermittelt wird.
  • Gegebenenfalls kann das erste Lokalisierungsergebnis zurückgesetzt werden, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war. Das Plausibilisieren ist insbesondere dann nicht erfolgreich, wenn die zwei Sätze von Satellitenbahn-Daten inkonsistent sind.
  • Weiterhin kann der erste Satz von Satellitenbahn-Daten zurückgesetzt werden, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war. Insbesondere kann, falls die zwei Sätze von Satellitenbahn-Daten inkonsistent sind, zumindest der erste Satz von Satellitenbahn-Daten gelöscht werden und das Verfahren für einen oder mehrere Satelliten zumindest teilweise von vorne beginnen (ggf. unter Verwendung des zweiten Satzes von Satellitenbahn-Daten als erstem Satz von Satellitenbahn-Daten).
  • Ferner kann ein Lokalisierungsfilter zurückgesetzt werden, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war. Bei dem Lokalisierungsfilter kann es sich zum Beispiel um ein Kalmanfilter handeln.
  • Darüber hinaus können die Schritte a) bis e) nach einem vordefinierbaren Zeitabstand wiederholt werden. Beispielhaft kann für das GNSS-System der Zeitabstand mit zwei Stunden vorgegeben werden.
  • 2 zeigt schematisch einen Ablaufplan, gemäß dem ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens realisiert werden kann. Dabei kann das Verfahren (gedanklich) in zwei Abschnitte unterteilt werden, nämlich in eine Überwachung für die Ephemeriden-Daten (Blöcke 210 bis 240) und ein Handeln im Falle eines Ephemeriden-Fehlers (Block 250).
  • In Block 210 werden die Ephemeriden-Daten zum ersten Mal empfangen. Dies kann gemäß Schritt a) ein Empfangen eines ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten darstellen.
  • In Block 220 kann der erste Satz der Ephemeriden-Daten bereits für die GNSS-Positionsberechnung verwendet werden (z.B. Initialisierung des GNSS-Kalman-Filters), wodurch in vorteilhafter Weise ein schneller Start ermöglicht wird. Dies kann gemäß Schritt b) ein Verwenden des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten bei einer Ermittlung eines ersten Lokalisierungsergebnisses darstellen.
  • In Block 230 kann der zweite Satz von Ephemeriden-Daten mit der gleichen Ausgabe der Datenephemeriden (IODE) wie der erste Satz empfangen werden. Dies stellt ein Beispiel dafür dar, dass und ggf. wie gemäß Schritt c) ein Empfangen eines zweiten Satzes von Satellitenbahn-Daten erfolgen kann.
  • In Block 240 können beide Sätze der Ephemeriden-Daten miteinander verglichen werden. Wenn diese Daten nicht identisch sind, erkennt ein Monitor einen fehlerhaften Ephemeridensatz. Dies stellt ein Beispiel dafür dar, dass und ggf. wie gemäß Schritt d) ein Plausibilisieren des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten mit dem zweiten Satz von Satellitenbahn-Daten erfolgen kann.
  • Wenn der Überwachungsteil (Blöcke 210 bis 240) fehlerhafte Ephemeriden-Daten feststellt, kann das Verfahren zum Handlungsteil (Block 250) übergehen. Im Block 250 können dabei (in Kombination miteinander oder separat) eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen zur Beeinflussungen des ersten Lokalisierungsergebnisses und/oder des ersten Satzes von Ephemeriden-Daten (gemäß Schritt c)) durchgeführt werden:
    • • Der (erste) Ephemeriden-Datensatz des bzw. der betroffenen Satelliten mit fehlerhaften Ephemeriden kann verworfen oder mit einer zusätzlichen (abwertenden) Gewichtungsparameter für die GNSS-Positionsberechnung verwendet werden.
    • • Der (erste) Ephemeriden-Datensatz des bzw. der betroffenen Satelliten mit fehlerhaften Ephemeriden kann verworfen oder mit einer zusätzlichen Warnung für die Zeitmessung (aufgrund einer möglichen fehlerhaften Dekodierung der Wochennummer oder der Schaltsekundeninformation) verwendet werden.
    • • Berechnungen, die möglicherweise auf fehlerhaften Ephemeriden-Daten beruhen, können verwerfen oder mit zusätzlicher (abwertender) Gewichtung verwendet werden.
  • Die letztgenannten Berechnungen können betreffen, sind aber nicht beschränkt auf, einen oder mehrere von:
    • • Initialisierungsparameter für GNSS-Positionsbestimmung und/oder Zeitberechnung (z. B. Kalman-Filter-Zustände usw.);
    • • Gelernte Sensor-Offsets (z. B. IMU-Offsets, die aufgrund der GNSS-Positionsberechnung gelernt wurden, usw.); und/oder
    • • Geschätzte Satellitenkorrekturen (z. B. für den Fall, dass der Empfänger als Referenzstation verwendet wird).
  • 3 zeigt schematisch eine Veranschaulichung eines beispielhaften Ablaufs des Verfahrens anhand eines Zeitstrahls.
  • Zum Zeitpunkt t1 erfolgt ein Start des Fahrzeugs. Zum Zeitpunkt t2 beginnt das Satelliten-Tracking bzw. die Satelliten-Verfolgung. Zum Zeitpunkt t3 wird der erste Satz von Satellitenbahn-Daten empfangen. Zum Zeitpunkt t4 wird der erste Satz von Satellitenbahn-Daten verwendet, um ein erstes Lokalisierungsergebnis (sog. „first fix“) zu ermitteln. Zum Zeitpunkt t5 wird der zweite Satz von Satellitenbahn-Daten empfangen. Zum Zeitpunkt t6 findet hier beispielhaft ein erfolgreiches Plausibilisieren statt, sodass mit der regulären Lokalisierung fortgefahren werden kann.
  • 4 zeigt schematisch eine Veranschaulichung eines weiteren beispielhaften Ablaufs des Verfahrens anhand eines Zeitstrahls. Im Unterschied zu dem Ablauf gemäß 3 erfolgt hier zum Zeitpunkt t5 ein Empfang eines zweiten Satzes von Satellitenbahn-Daten, der inkonsistent zu dem zuvor bei t3 empfangen ersten Satz von Satellitenbahn-Daten ist, sodass die Plausibilisierung nicht erfolgreich ist. Anschließend kann das Verfahren erneut mit beispielhaft dem Zeitpunkt t3 (Empfang eines neuen ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten) beginnen. Vorteilhaft könnte das Verfahren aber (alternativ) auch mit einem neuen Zeitpunkt t4 (first fix) weitergeführt werden, insbesondere wenn der bei t5 empfangene (zweite) Satz von Satellitenbahn-Daten als neuer erster Satz von Satellitenbahn-Daten definiert wird.
  • 5 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Fahrzeug 1 mit einer hier beschriebenen Lokalisierungseinrichtung 2. Die Lokalisierungseinrichtung 2 ist zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet.
  • Das Verfahren trägt in vorteilhafter Weise dazu bei, dass eine möglichst hohe Verfügbarkeit von möglichst zuverlässigen Ephemeriden und/oder Almanachdaten für eine möglichst sichere Positionsberechnung ermöglicht werden kann.

Claims (10)

  1. Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs (1), umfassend zumindest folgende Schritte: a) Empfangen eines ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten, b) Verwenden des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten bei einer Ermittlung eines ersten Lokalisierungsergebnisses, c) Empfangen eines zweiten Satzes von Satellitenbahn-Daten, d) Plausibilisieren des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten mit dem zweiten Satz von Satellitenbahn-Daten, e) Beeinflussen des ersten Satzes von Satellitenbahn-Daten und/oder des ersten Lokalisierungsergebnisses und/oder eines Lokalisierungsfilters, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Satz von Satellitenbahn-Daten zur Initialisierung eines Lokalisierungsfilters verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Lokalisierungsergebnis eine initiale Fahrzeugposition umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Lokalisierungsergebnis zurückgesetzt wird, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Satz von Satellitenbahn-Daten zurückgesetzt wird, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lokalisierungsfilter zurückgesetzt wird, wenn das Plausibilisieren nicht erfolgreich war.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte a) bis e) nach einem vordefinierbaren Zeitabstand wiederholt werden.
  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.
DE102021206038.2A 2021-06-14 2021-06-14 Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs mit Ephemeriden-Daten-Plausibilisierung Pending DE102021206038A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021206038.2A DE102021206038A1 (de) 2021-06-14 2021-06-14 Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs mit Ephemeriden-Daten-Plausibilisierung
CN202210636921.1A CN115480276A (zh) 2021-06-14 2022-06-07 具有星历数据合理性检查的基于gnss的车辆定位方法
US17/806,636 US20220397679A1 (en) 2021-06-14 2022-06-13 Method for GNSS-Based Localization of a Vehicle with Ephemeris Data Plausibility Checking
JP2022094885A JP2022190690A (ja) 2021-06-14 2022-06-13 エフェメリスデータの妥当性検査を伴う、車両のgnssに基づく位置特定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021206038.2A DE102021206038A1 (de) 2021-06-14 2021-06-14 Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs mit Ephemeriden-Daten-Plausibilisierung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021206038A1 true DE102021206038A1 (de) 2022-12-15

Family

ID=84192609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021206038.2A Pending DE102021206038A1 (de) 2021-06-14 2021-06-14 Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs mit Ephemeriden-Daten-Plausibilisierung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220397679A1 (de)
JP (1) JP2022190690A (de)
CN (1) CN115480276A (de)
DE (1) DE102021206038A1 (de)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015211279A1 (de) * 2014-06-18 2015-12-24 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zum Plausibilisieren von GNSS Positionssignalen
JP2019196976A (ja) * 2018-05-09 2019-11-14 ソニー株式会社 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム
US20240012157A1 (en) * 2022-07-11 2024-01-11 Qualcomm Incorporated Accuracy-based gnss band selection

Also Published As

Publication number Publication date
CN115480276A (zh) 2022-12-16
US20220397679A1 (en) 2022-12-15
JP2022190690A (ja) 2022-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017222912A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Korrekturinformationen für eine Antenne eines Fahrzeugs
EP3776000B1 (de) Verfahren zur ermittlung der position eines fahrzeugs
DE4335818A1 (de) Vorrichtung und Verfahren, um die Position eines Satelliten in einem satellitengestützten Navigationssystem vorherzusagen
DE102018202983A1 (de) Verfahren zur Ermittlung eines Datenprofils für die satellitengestützte Ermittlung einer Position eines Fahrzeugs
DE112010001482T5 (de) Verwendung von SBAS-Signalen zur Verbesserung von GNSS-Empfänger-Leistung
EP2650699A1 (de) Detektion von gefälschten Signalen in einem Satellitennavigationssystem
DE102006017558A1 (de) Satellitenradiobasiertes Fahrzeugpositionsbestimmungssystem
DE102018209432A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines mobilen Objekts
DE60218255T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Berechnung von Pseudo-Entfernung für Empfänger zur Entfernungsbestimmung
WO2018108787A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum ermitteln einer navigationsposition eines navigationssystems für ein kraftfahrzeug sowie navigationssystem
DE60223952T2 (de) Validierung von bakensignalen
WO2021018575A1 (de) Verfahren zum ermitteln eines modells zur beschreibung mindestens eines umgebungsspezifischen gnss-profils
DE102021206038A1 (de) Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs mit Ephemeriden-Daten-Plausibilisierung
WO2022090557A1 (de) Verfahren zum auswerten mindestens eines gnss-satellitensignals mit mehrdeutigkeitsauflösung
DE102021104640A1 (de) Verfahren zur GNSS-basierten Lokalisierung eines Fahrzeugs
EP4081831A1 (de) Verfahren zur integritätsprüfung von gnss-korrekturdaten, die ohne zugehörige integritätsinformationen bereitgestellt werden
DE102016013148A1 (de) Signalsender-System für die nahtlose Nutzung von unmodifizierten GNSS-Empfangsgeräten in GNSS-empfangsarmen Bereichen
DE112020003536T5 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Täuschungsvorgangs eines GNSS-Systems
DE102008036145B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines satellitenbasierten Positionsbestimmungssystems und Positionsbestimmungseinrichtung für ein satellitenbasiertes Positionsbestimmungssystem
DE102020213318A1 (de) Verfahren zur Bereitstellung von GNSS-Sensordaten
DE102016004370A1 (de) Verfahren zur Positionsbestimmung von Fahrzeugen
DE102018221563A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs
DE102021207769A1 (de) Verfahren zum Generieren einer Merkmalsbasierten Lokalisierungskarte für eine GNSS- und/oder Merkmalsbasierte Lokalisierung
DE102021207898A1 (de) Verfahren zum Plausibilisieren von erfassten Ephemeridendaten in einem GNSS-Empfänger
DE102022211911A1 (de) Verfahren zur Berücksichtigung von bereitgestellten, GNSS-relevanten Streckeninformationen bei der GNSS-basierten Lokalisierung von Fahrzeugen