WO2013037844A2 - Verfahren zum auswählen eines satelliten - Google Patents

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WO2013037844A2 PCT/EP2012/067866 EP2012067866W WO2013037844A2 WO 2013037844 A2 WO2013037844 A2 WO 2013037844A2 EP 2012067866 W EP2012067866 W EP 2012067866W WO 2013037844 A2 WO2013037844 A2 WO 2013037844A2
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    • G01S19/51—Relative positioning

Definitions

  • the invention relates to a method for selecting a satellite which is formed a GNSS signal to be sent to a driving ⁇ imaging, a control device for performing the method and a vehicle having the control device.
  • a method comprises selecting a satellite configured to transmit a global navigation satellite system signal, hereinafter called a GNSS signal, to a vehicle, the steps:
  • the procedure given is based on the consideration that the position information Fahrzeu ⁇ ges could be derived from the GNSS signal. This consideration is based ⁇ sets ge is recognized, however, under the procedure given that the GNSS signal could undergo various sources of interference prior to its reception on the vehicle that might noise to the GNSS signal, so that it no longer indicates the true position of the vehicle , Such interference sources could ⁇ th pose a multipath, shadowing or reflections.
  • ⁇ NEN method for the GNSS signal determines an expected value from which a reference for the quality of the GNSS signal can be derived with sufficient accuracy. If the deviation between the GNSS signal and the expected value used as a reference is sufficiently small, then the satellite is selected as the source for the GNSS signal.
  • a difference between the measurement data and the reference position data is formed in order to compare the measurement data and the reference position data.
  • This training is based on the consideration that the counterpart Although transfer could be performed based on any filter, but the difference between the two position data is immediately their deviation from each other, which statistically describes the GNSS signal and thus allows an immediate assessment of its quality.
  • ⁇ dingung a maximum permissible error between the measured position data and the reference position data, which in turn represents ⁇ represents a quality sensor in the selection of the satellite.
  • the maximum permissible error can be dependent on a standard deviation, which is calculated based on a sum of a reference variance for the reference position data and a measurement variance for the measured position data.
  • a standard deviation is calculated based on a sum of a reference variance for the reference position data and a measurement variance for the measured position data.
  • the maximum allowable error and thus the allowable deviation depending on the variances and thus the noise of the two position data are even correlated in the selection. This ensures that the noise of the selected the satellite is adapted to the deviation between the expected value and the measured value represented by the GNSS signal.
  • a method of selecting a satellite configured to transmit a global navigation satellite system signal, hereinafter called a GNSS signal, to a vehicle comprises the steps of:
  • the method described is based on the consideration that the selection of the satellite could already be carried out on the basis of hard decision bases, because the vehicle which uses the GNSS signal has specific physical properties. see boundary conditions is subject. For example, the vehicle may not accelerate at will and can not drive at will. These physical Randbe ⁇ conditions can be used as a basis for the selection of Satelli ⁇ th, without the need for further comparative measurements to check the quality of the GNSS signal to ⁇ .
  • the predetermined condition may be a phy ⁇ sikalische boundary condition preferably being subjected to the vehicle.
  • the physical constraint ei ⁇ ne limit acceleration and / or a limit speed for the vehicle can be.
  • the measured position data may include, for example, a speed and / or an acceleration that is derived from the GNSS signal. In this way it can be checked directly over ⁇ whether the physical boundary conditions mentioned above are satisfied or not.
  • a method of selecting a satellite configured to transmit a global navigation satellite system signal, hereinafter called a GNSS signal, to a vehicle comprises the steps of:
  • the specified method is based on the consideration that the three satellites with the satellite to be selected have a position known per se relative to one another. Based on this known situation, the vehicle must move in relation to these three satellites also in an expected manner. This expected movement can be used as a basis for deciding on the selection of the GNSS signal and thus of the satellite to be selected.
  • the position of the three satellites each other relative posi tion information comprises ⁇ .
  • the specified method provides a highly reliable ⁇ decision basis for the selection of a Sa ⁇ telliten.
  • the comparison of the position of the three satellites comprises one another and the measurement data comparison of the distances of the vehicle to the three satellites.
  • This refinement is based on the consideration that the GNSS signals of the three satellites could be examined for possible contradictions based on the position of the satellites relative to one another. For example, if all three satellites viewed in the direction of travel of the vehicle in front of the vehicle, then all three distances must be smaller. In addition can be determined from the trigonometric considerations out how fast individual distances of the vehicle to entspre ⁇ sponding satellite may be smaller. The distances of the satellites from each other can be derived from information transmitted by the satellites.
  • a method of selecting a satellite configured to transmit a global navigation satellite system signal, hereinafter called a GNSS signal, to a vehicle comprises the steps of:
  • the procedure given is based on the consideration that the distance of the vehicle to the satellite and the Real ⁇ tiv austeil of the vehicle with respect to the satellite dependent on each other, are so correlated. Furthermore, lies the specified process based on the relative velocity of the GNSS signal could be detected for example ba ⁇ sierend to Doppler effects on the consideration, while the distance of the vehicle to the satellite, for example ba ⁇ sierend on a running time of the GNSS signal and measuring ⁇ technically independent for detecting the relative velocity could be detected. It is now an idea of the specified method that, nevertheless, both measurements must match one another, depending on the measured variables to be detected, ie the relative velocity and the distance from each other.
  • the comparison can be made arbitrarily based on a difference or other filtering. From a difference formation, the decision base for the selection of the satellite with a minimum computing time immediately becomes apparent.
  • the measurement data of the vehicle and the reference position data of the vehicle may each include a distance from the satellite and / or a relative speed in the direction of view of the satellite. That is, the method set forth in the last aspect of the invention selects the satellite based on an analysis of the measurement data in itself, taking advantage of the GNSS signal transmitting the measurement data with metrologically detectable principles in two different ways. In a preferred embodiment of the methods indicated, the distance from the satellite and / or the relative speed in the viewing direction of the satellite is entspre ⁇ accordingly determined from a code measurement and a phase measurement of the GNSS signal.
  • GNSS signal for example, a Global Positioning System signal, short GPS signal, a rjio6ajibHaj3 HaBwrauHOHHaa CnyTHMKOBaa Cnc eMa signal, short GLONASS signal or a Ga ⁇ lileo signal can be used. So would be an alternative or additional benchmark for somehowlhacksge ⁇ speed available based on the Informati ⁇ onsgehalt of the detected tire half meter could be improved.
  • the GNSS signal allows, for example network stations in a vehicle electrical system of the vehicle, such as sensors, to synchronize its highly accurate time stamp corresponding ⁇ highly accurate time.
  • Such synchronization is currently the focus of the current development for Car2X communication, ie the data exchange from a vehicle to other vehicles or systems in the environment, such as traffic lights or other infrastructure components.
  • Car2X communication ie the data exchange from a vehicle to other vehicles or systems in the environment, such as traffic lights or other infrastructure components.
  • the information must be provided in real time.
  • the information can be provided, for example, with a highly accurate time stamp, which is linked by the respective network participant with the information. This timestamp however, must be correspondingly high precision, which is ensured by the choice of undistorted from ⁇ GNSS signal.
  • the reference position data is dependent on vehicle dynamics data and / or odometry data of the vehicle.
  • This development is based on the consideration that the reference location data can be specified based on the GNSS signal for example in a Fusi ⁇ onsfilter. This could be done as ⁇ example, that the reference position data La ⁇ gelves the GNSS signal itself or derived from the GNSS signal are compared as the measured position data in an observer. Under such an observer can fall any filter that allows an analog or digital state observation of the vehicle. For example, a Luenberger observer can be consulted. If the noise is to be taken into account, a Kalman filter could be considered.
  • a particulate filter could be used, if necessary, having a basic amount of available noise scenarios, and to be considered for elimination of noise scenario selects, for example, by a Monte Carlo simulation.
  • the observer is preferably a Kalman filter that provides an optimal result in terms of its necessary computational resources.
  • a control Device configured to perform one of the specified methods.
  • the specified device has a memory and a processor.
  • a specified method in the form of a computer program is stored in the memory and the processor is provided for carrying out the method when the computer program is loaded from the memory into the processor.
  • a computer program comprises program code means for performing all the steps of one of the specified methods when the computer program is executed on a computer or one of the specified devices.
  • a computer program product comprises a program code which is stored on a data carrier and the compu ⁇ terlesbaren, when executed on a data processing device, carries out one of the methods specified.
  • a vehicle includes a specified controller.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle with a fusion sensor
  • Fig. 2 is a schematic representation of the fusion sensor
  • Fig. 5 a first schematic representation of a GNSS signal receiving vehicle
  • Fig. 6 shows a second schematic representation of a vehicle receiving a GNSS signal.
  • Fig. 1 is a
  • Schematic representation of a vehicle 2 with a fusion sensor 4 shows.
  • the fusion sensor 4 receives in the present embodiment via a known GNSS receiver 6 position data 8 of the vehicle 2, which include an absolute position of the vehicle 2 on a roadway 10.
  • position data 8 from the GNSS receiver 6 also include a speed of the vehicle 2.
  • the position data 8 from the GNSS receiver 6 are in the present embodiment in a manner known to those skilled in the art which is received via a GNSS antenna 13 and therefore next ⁇ based GNSS position data 8 called a GNSS signal 12 derived in the GNSS receiver 6.
  • a GNSS signal 12 derived in the GNSS receiver 6.
  • the fusion sensor 4 is designed in a manner to be described to increase the information content of the GNSS position data 8 derived from the GNSS signal 12. On the one hand, this is necessary since the GNSS signal 12 has a very high signal / noise band spacing and can thus be very inaccurate. On the other hand, the GNSS signal 12 is not always available.
  • the vehicle 2 for this purpose has an inertial sensor 14, which detects driving dynamics data 16 of the vehicle 2. These are known to include a longitudinal acceleration, a lateral acceleration and a vertical acceleration and a roll rate, a pitch rate and a yaw rate of the vehicle 2. These driving dynamics data 16 are used in the present embodiment to increase the information content of the GNSS position data 8 and example ⁇ the position and to specify the speed of the vehicle 2 on the roadway 10. The refined position data 18 can then be used by a navigation device 20 even if the GNSS signal 12 is not available at all under a tunnel, for example.
  • wheel speed sensors 22 can optionally be used in the present embodiment as an option.
  • speed 24 of the individual wheels 26 of the vehicle 2 detect.
  • Fig. 2 is a
  • the measurement data already mentioned in FIG. 1 enter into the fusion sensor 4.
  • the fusion sensor 4 is to output the specified position data 18.
  • the basic idea to is to Informa ⁇ tion the driving dynamics data 16 from the inertial sensor 14 to face from the GNSS position data 8 in a filter 30 and as a signal / noise band gap in the management information 8 of the GNSS receiver 6 or the driving dynamics data 16 from the
  • the filter 30 should preferably be a Kalman filter 30 below.
  • the caiman filter 30 is preceded by the more precise position data 18 of the vehicle 2 and comparison position data 34 of the vehicle 2.
  • the more precise location data 18 are generated in the present embodiment, in a well-known for example from DE 10 2006 029 148 AI strapdown algorithm 36 from the driving dynamics data ⁇ sixteenth They contain more precise location information about the vehicle, but other location data on the vehicle 2, such as its Ge ⁇ speed, its acceleration and its heading.
  • Demge ⁇ geninate the comparison location data are obtained 34 from a model 38 of the vehicle 2, which first of all from the GNSS receiver 6 with the GNSS location data 8 is fed. From this GNSS position data 8, the model 38 then determines the comparison position data 34 containing the same information as the specified position data 18.
  • the specified position data 18 and the comparison position data 34 differ only in their values.
  • the Kalman filter 30 calculated based on the joszisier ⁇ th layer data 18 and the comparison location data 34 an error budget 40 for the refined location data 18, and an error budget 42 for the comparison position data 34.
  • an error budget to below a total error to be understood in egg ⁇ nem signal, which consists of several individual errors in the acquisition and transmission of the signal.
  • a corresponding error budget can be composed of errors of the satellite orbit, the satellite clock, the remaining refraction effects and errors in the GNSS receiver 6.
  • the error budget 40 of the specified position data 18 and the error budget 42 of the comparison position data 34 are then supplied in accordance with the strapdown algorithm 36 and the model 38 for correcting the specified position data 18 and the comparison position data 34, respectively. That is, the refined location data 18 and the comparison location data 34 are iteratively adjusted for their errors.
  • the GNSS receiver 6 receives the GNSS signal 12 from one shown in FIG GNSS satellite 44.
  • the light emitted from this GNSS satellites 44 GNSS signal 12 may be more or less noisy, which is why the model is extended by a function in the present ⁇ from guide 38, the GNSS signal 12 itself or the based on the GNSS signal 12 derived GNSS position data 8 evaluates and then selects the GNSS satellite 44 based on the evaluation as a source for the GNSS signal 12.
  • the vehicle 2 is moved at a speed 46 and an accelerator 48 on the road 10. It is ⁇ taken to be that the vehicle 2 decelerates so that Ge ⁇ speed 46 and acceleration are opposite 48th
  • the position of the vehicle can be determined based on a code measurement takes into account who ⁇ from which a distance 52 between the vehicle is detected 2 and the satellite 44 via a run-time detection of the GNSS signal 12 from which is also known in the expert the speed 46 and the acceleration 48 can be calculated.
  • the core idea of the first method is that the Geschwin ⁇ speed 46 and the acceleration must meet 48 certain physical constraints that they must not violate.
  • it can not be slowed down by more than 1.2 times the acceleration due to gravity.
  • the satellite 44 may be sorted out according to lusterswei ⁇ se be ignored as a source of information for the GNSS position data. 8
  • the second method is described below: The second method is based on the consideration that a visual speed 50, ie the movement of the vehicle in the direction of the satellite, and a distance 52 to the satellite 44 can be detected directly from the GNSS signal 12.
  • the viewing speed 50 as well as the distance 52 can be reconstructed based on the refined position data 18 via alternative measuring principles, such that the viewing speed and distance to the satellite 44 derived from the GNSS signal 12 are given as expected values for the visual speed 50 transmitted with the GNSS signal 12 and the Ab ⁇ 52 can be viewed.
  • the second method can be alternatively or additionally carried out in the same manner based on the distance Sa 52 for ⁇ telliten 44th
  • a threshold is now set, to what extent a standard normal deviation resulting from the total measurement noise: from the deviation ⁇ of the expected value, that is, the reconstructed viewing speed deviates from the measured from the GNSS signal 12 viewing speed 50.
  • a multiple of the standard deviation ⁇ 3 ⁇ & ⁇ ⁇ may be used as threshold for deviate ⁇ chung ⁇ are used, wherein the multiple be based on the desired spreading width for the selection can.
  • the third method will be described below.
  • the basic idea of the fourth method is the location of the Sa ⁇ telliten 44 and other satellites 54, 56 to each other and from the perspective of the vehicle regardless of the point of view speed 50 and the distance 52 is determined, ie at ⁇ play based on information associated with the GNSS - Signal 12 are transmitted.
  • the viewing speed 50 and the Ab ⁇ 52 to the individual satellites 44, 54, 56 can not change in any way. If, for example, all the satellites in the direction of travel 46 are located in front of the vehicle 2, then all the distances 52 to the individual satellites 44, 54, 56 would have to be correspondingly smaller.
  • this can be done for example via a trigonometric comparison.
  • the direction of view speed 50 and the distance 52 Zvi ⁇ 's vehicle 2 are detected and the satellite 44 by means of different measuring methods ⁇ Licher (carrier phase measurement and code measurement). They still have to fit together. That is, as the distance 52 is derived in time, the viewing direction velocity 50 must result. An ⁇ error, there is an error, due to the Satel ⁇ lit 44 can be sorted out.
  • the method for selecting the Satelli ⁇ th 44 are performed in the order stated, for the substitutegnace by the method specified precision of a hand, and for carrying out the method given for the other rise from the first to fourth methods out. It is therefore computationally unfavorable to include in the system of equations of the third method completely implausible satellites, which can already be sorted out with the first method, from the physical boundary conditions.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswählen eines Satelliten (44), der ausgebildet ist ein Globales Navigationssatellitensystem-Signal, nachstehend GNSS-Signal (12) genannt, an ein Fahrzeug (2) zu senden, umfassend: Messen von Messlagedaten (50, 52) des Fahrzeuges gegenüber dem Satelliten (44) basierend auf dem GNSS-Signal (12), Bestimmen von zu den basierend auf dem GNSS-Signal (12) bestimmten Messlagedaten (50, 52) redundanten Referenzlagedaten des Fahrzeuges (12); und Auswählen des Satelliten (44), wenn eine Gegenüberstellung der Messlagedaten (50, 52) und der Referenzlagedaten einer vorbestimmten Bedingung genügt.

Description

Verfahren zum Auswählen eines Satelliten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswählen eines Satelliten, der ausgebildet ist ein GNSS-Signal an ein Fahr¬ zeug zu senden, eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Fahrzeug mit der Steuervorrichtung.
Aus der WO 2011 / 098 333 AI ist bekannt, in einem Fahrzeug verschiedene Sensorgrößen heranzuziehen, um bereits vorhandene Sensorgrößen zu verbessern oder neue Sensorgrößen zu generieren und somit die erfassbare Information zu steigern.
Es ist Aufgabe die Nutzung mehrerer Sensorgrößen zur Informationssteigerung zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprü¬ che gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren Auswählen eines Satelliten, der ausgebildet ist ein Globales Navigationssatellitensystem-Signal, nachstehend GNSS-Signal genannt, an ein Fahrzeug zu senden die Schritte:
- Messen von Messlagedaten des Fahrzeuges gegenüber dem Satelliten basierend auf dem GNSS-Signal,
- Bestimmen von zu den basierend auf dem GNSS-Signal be- stimmten Messlagedaten redundanten Referenzlagedaten des Fahrzeuges; und
- Auswählen des Satelliten, wenn eine Gegenüberstellung der Messlagedaten und der Referenzlagedaten einer vorbestimmten Bedingung genügt.
Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass aus dem GNSS-Signal Positionsinformationen des Fahrzeu¬ ges abgeleitet werden könnten. Diese Überlegung zugrunde ge¬ legt, wird im Rahmen des angegebenen Verfahrens jedoch erkannt, dass das GNSS-Signal vor seinem Empfang am Fahrzeug verschiedene Störquellen durchlaufen könnte, die das GNSS- Signal verrauschen könnten, so dass es nicht mehr die wahre Position des Fahrzeuges anzeigt. Derartige Störquellen könn¬ ten ein Mehrwegeempfang, Abschattungen oder Reflektionen darstellen .
Basierend auf diesen Überlegungen ist es Idee des angegebe¬ nen Verfahrens für das GNSS-Signal einen Erwartungswert festzulegen, aus dem mit einer ausreichenden Genauigkeit eine Referenz für die Qualität des GNSS-Signals abgeleitet werden kann. Ist die Abweichung zwischen dem GNSS-Signal und dem als Referenz herangezogenen Erwartungswert ausreichend klein, dann wird der Satellit als Quelle für das GNSS-Signal ausgewählt .
In einer Weiterbildung wird zur Gegenüberstellung der Messlagedaten und der Referenzlagedaten eine Differenz zwischen den Messlagedaten und den Referenzlagedaten gebildet. Dieser Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass die Gegen- Überstellung zwar basierend auf jedem beliebigen Filter durchgeführt werden könnte, aus der Differenz der beiden Lagedaten geht jedoch unmittelbar ihre Abweichung zueinander vor, was das GNSS-Signal statistisch beschreibt und somit unmittelbar eine Bewertung seiner Qualität zulässt.
Diesbezüglich kann es bevorzugt sein, als vorbestimmte Be¬ dingung einen maximal zulässigen Fehler zwischen den Messlagedaten und den Referenzlagedaten zuzulassen, der wiederum eine Qualitätsschranke bei der Auswahl des Satelliten dar¬ stellt.
Besonders bevorzugt kann der maximal zulässige Fehler von einer Standartabweichung abhängig sein, die basierend auf einer Summe aus einer Referenzvarianz für die Referenzlagedaten und einer Messvarianz für die Messlagedaten berechnet wird. Dieser Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass hier zwei statistische Werte gleichzeitig bei der Aus¬ wahl des Satelliten einfließen. Der Referenzwert könnte iterativ bestimmt werden, wobei seine Qualität mit steigenden Iterationsschritten immer höher wird. Das heißt aber, dass der Referenzwert zunächst selbst stark verrauscht und feh¬ lerbehaftet sein kann, weshalb es zu diesem Zeitpunkt nicht zweckmäßig wäre, ein GNSS-Signal mit einer sehr hohen Quali¬ tät auszuwählen. Indem der maximal zulässige Fehler und damit die zulässige Abweichung abhängig von den Varianzen und damit dem Rauschen der beiden Lagedaten gewählt wird, werden der maximal zulässige Fehler zwischen den Lagedaten und das Rauschen der Lagedaten selbst bei der Auswahl korreliert. Es ist damit gesichert, dass das Rauschen des vom auszuwählen- den Satelliten an die Abweichung zwischen dem Erwartungswert und dem durch das GNSS-Signal repräsentierten Messwert ange- passt ist.
In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens entspricht der maximal zulässige Fehler einem Vielfa¬ chen der Standardabweichung derart, dass eine Wahrscheinlichkeit, dass die Messlagedaten in ein von der Standardab¬ weichung abhängiges Streuintervall einen vorbestimmten
Schwellwert unterschreiten. Auf diese Weise ist sicherge¬ stellt, dass durch die unvermeidliche Streuung der Abwei¬ chungen zwischen den Referenzlagedaten, also dem Erwartungswert und den Messlagedaten, also dem Messwert, nicht zufäl¬ lig ein eigentlich geeigneter Satellit nicht ausgewählt wird .
Gemäß einem weiteren Aspekt der angegebenen Erfindung um- fasst ein Verfahren zum Auswählen eines Satelliten, der ausgebildet ist ein Globales Navigationssatellitensystem- Signal, nachstehend GNSS-Signal genannt, an ein Fahrzeug zu senden, die Schritte:
- Messen von Messlagedaten des Fahrzeuges gegenüber dem Satelliten basierend auf dem GNSS-Signal,
- Auswählen des Satelliten, wenn die Messlagedaten eine vorbestimmte Bedingung erfüllen.
Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass die Auswahl des Satelliten schon anhand harter Entscheidungsgrundlagen durchgeführt werden könnte, weil das Fahrzeug, dass das GNSS-Signal nutzt, bestimmten physikali- sehen Randbedingungen unterworfen ist. Das Fahrzeug darf beispielsweise nicht beliebig beschleunigen und kann auch nicht beliebig schnell fahren. Diese physikalischen Randbe¬ dingungen können als Grundlage für die Auswahl des Satelli¬ ten herangezogen werden, ohne dass es weiterer Vergleichsmessungen bedarf, um die Qualität des GNSS-Signals zu über¬ prüfen .
Daher kann die vorbestimmte Bedingung vorzugsweise eine phy¬ sikalische Randbedingung sein, der das Fahrzeug unterworfen ist .
Besonders bevorzugt kann die physikalische Randbedingung ei¬ ne Grenzbeschleunigung und/oder eine Grenzgeschwindigkeit für das Fahrzeug sein.
In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens können die Messlagedaten beispielsweise eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung umfassen, die aus dem GNSS- Signal abgeleitet wird. Auf diese Weise kann direkt über¬ prüft werden, ob die zuvor genannten physikalischen Randbedingungen erfüllt sind, oder nicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der angegebenen Erfindung um- fasst ein Verfahren zum Auswählen eines Satelliten, der ausgebildet ist ein Globales Navigationssatellitensystem- Signal, nachstehend GNSS-Signal genannt, an ein Fahrzeug zu senden, die Schritte:
- Erfassen einer Lage wenigstens dreier Satelliten untereinander, die den auszuwählenden Satelliten umfassen; - Messen von Messlagedaten des Fahrzeuges gegenüber dem Satelliten basierend auf dem GNSS-Signal des auszuwählenden Satelliten,
- Auswählen des auszuwählenden Satelliten basierend auf einer Gegenüberstellung der Lage der drei Satelliten zueinander und der Messlagedaten.
Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass die drei Satelliten mit dem auszuwählenden Satelliten eine an sich bekannte Lage zueinander aufweisen. Ausgehend von dieser bekannten Lage muss sich das Fahrzeug gegenüber diesen drei Satelliten auch in einer zu erwartenden Weise bewegen. Diese zu erwartenden Bewegung kann als Entscheidungsgrundlage zur Auswahl des GNSS-Signals und damit des auszuwählenden Satelliten herangezogen werden.
Im Rahmen des angegebenen Verfahrens wird dabei erkannt, dass die Lage der drei Satelliten zueinander relative Posi¬ tionsangaben umfasst. Damit ein GNSS-Signal fälschlicherwei¬ se als fehlerfrei interpretiert wird, müssten die GNSS- Signale aller drei GNSS-Satelliten in einer exakt gleichen Weise durch Abschattungen, Mehrfachreflexionen, und so weiter verfälscht werden, was jedoch aufgrund der völlig ver¬ schiedenen Signallaufpfade so gut wie ausgeschlossen werden kann. Daher liefert das angegebene Verfahren eine sehr zu¬ verlässige Entscheidungsgrundlage für die Auswahl eines Sa¬ telliten .
In einer Weitebildung des angegebenen Verfahrens umfasst die Gegenüberstellung der Lage der drei Satelliten zueinander und der Messlagedaten Gegenüberstellung der Abstände des Fahrzeuges zu den drei Satelliten. Dieser Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass die GNSS-Signale der drei Satelliten basierend auf der Lage der Satelliten zueinander auf eventuelle Widersprüche hin untersucht werden könnte. Befinden sich beispielsweise alle drei Satelliten in Fahrtrichtung des Fahrzeuges betrachtet vor dem Fahrzeug, dann müssen alle drei Abstände kleiner werden. Zudem kann aus trigonometrischen Betrachtungen heraus bestimmt werden, wie schnell einzelne Abstände des Fahrzeuges zum entspre¬ chenden Satelliten kleiner werden dürfen. Die Abstände der Satelliten zueinander können aus von den Satelliten übermittelten Informationen abgeleitet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der angegebenen Erfindung um- fasst ein Verfahren zum Auswählen eines Satelliten, der ausgebildet ist ein Globales Navigationssatellitensystem- Signal, nachstehend GNSS-Signal genannt, an ein Fahrzeug zu senden, die Schritte:
- Erfassen eines Abstandes des Fahrzeuges zum Satelliten und einer Relativgeschwindigkeit des Fahrzeuges zum Satelliten in Sichtrichtung zum Satelliten aus dem GNSS-Signal;
- Auswählen des Satelliten basierend auf einer Gegenüberstellung des erfassten Abstandes und der erfassten Relativgeschwindigkeit .
Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass der Abstand des Fahrzeuges zum Satelliten und die Rela¬ tivgeschwindigkeit des Fahrzeuges gegenüber dem Satelliten voneinander abhängig, also korreliert sind. Ferner liegt dem angegebenen Verfahren die Überlegung zugrunde, dass die Relativgeschwindigkeit aus dem GNSS-Signal beispielsweise ba¬ sierend auf Dopplereffekten erfasst werden könnte, während der Abstand des Fahrzeuges zum Satelliten beispielsweise ba¬ sierend auf einer Laufzeit des GNSS-Signals und damit mess¬ technisch unabhängig zur Erfassung der Relativgeschwindigkeit erfasst werden könnte. Idee des angegebenen Verfahrens ist es nun, dass dennoch beide Messungen zueinander passen müssen, das die zu erfassenden Messgrößen, also die Relativgeschwindigkeit und der Abstand voneinander abhängig sind.
Die Gegenüberstellung kann beliebig basierend auf einer Differenzbildung oder einer anderen Filterung erfolgen. Aus einer Differenzbildung geht die Entscheidungsgrundlage zur Auswahl des Satelliten mit einer minimalen Rechenzeit sofort hervor .
Für alle zuvor angegebenen Verfahren können noch folgende Weiterbildungen durchgeführt werden:
Die Messlagedaten des Fahrzeuges und die Referenzlagedaten des Fahrzeuges können je einen Abstand vom Satelliten und/oder eine Relativgeschwindigkeit in Sichtrichtung des Satelliten umfassen. Das heißt, dass das gemäß dem letzten Aspekt der Erfindung angegebene Verfahren den Satelliten basierend auf einer Analyse der Messlagedaten in sich selbst auswählt, wobei des den Vorteil ausnutzt, dass das GNSS- Signal die Messlagedaten mit messtechnisch auf zwei unterschiedliche Weisen erfassbaren Prinzipien überträgt. In einer bevorzugten Weiterbildung eines der angegebenen Verfahren ist der Abstand vom Satelliten und/oder die Relativgeschwindigkeit in Sichtrichtung des Satelliten entspre¬ chend aus einer Codemessung und einer Phasenmessung des GNSS-Signals ermittelbar.
Als GNSS-Signal kann beispielsweise ein Global Positioning System-Signal, kurz GPS-Signal, ein rjio6ajibHaj3 HaBwrauHOHHaa CnyTHMKOBaa Cnc eMa Signal, kurz GLONASS-Signal oder ein Ga¬ lileo-Signal verwendet werden. Damit stünde eine alternative oder zusätzliche Vergleichsgröße für die Fahrzeuglängsge¬ schwindigkeit zur Verfügung basierend auf der der Informati¬ onsgehalt des zu erfassenden Reifenhalbmessers verbessert werden könnte. Das GNSS-Signal erlaubt es beispielsweise Netzwerkteilnehmer in einem Bordnetz des Fahrzeuges, wie beispielsweise Sensoren, aufgrund seiner hochgenauen Zeit¬ stempel entsprechend hochgenau zeitlich zu synchronisieren. Eine derartige Synchronisation steht derzeit im Fokus der aktuellen Entwicklung zur Car2X-Kommunikation, also dem Datenaustausch von einem Fahrzeug zu anderen Fahrzeugen oder Systemen in der Umgebung, wie zum Beispiel Ampeln oder andere Infrastrukturkomponenten. Durch den Austausch von Informationen über Unfälle und andere Gefahrenstellen, über die Beschaffenheit der Strecke, Verkehrszeichen und vieles mehr, kann ein Gewinn an Sicherheit und Komfort erzielt werden. Dabei muss in vielen Fällen die Information in Echtzeit bereitgestellt werden. Um diese Echtzeit zu gewährleisten kann die Information beispielsweise mit einem hochgenauen Zeitstempel versehen werden, der vom jeweiligen Netzwerkteilnehmer mit der Information verknüpft wird. Dieser Zeitstempel muss jedoch entsprechend hochgenau sein, was durch die Aus¬ wahl eines unverfälschten GNSS-Signals gewährleistet wird.
In einer anderen Weiterbildung eines der angegebenen Verfahren sind die Referenzlagedaten von Fahrdynamikdaten und/oder Odometriedaten des Fahrzeuges abhängig. Dieser Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass die Referenzlagedaten basierend auf dem GNSS-Signal beispielsweise in einem Fusi¬ onsfilter präzisiert werden können. Dies könnte beispiels¬ weise dadurch geschehen, dass die Referenzlagedaten dem GNSS-Signal selbst oder aus dem GNSS-Signal abgeleiteten La¬ gedaten, wie den Messlagedaten in einem Beobachter gegenübergestellt werden. Unter einen solchen Beobachter kann jedes Filter fallen, das eine analoge oder digitale Zustands- beobachtung des Fahrzeuges zulässt. So kann beispielsweise ein Luenberger Beobachter herangezogen werden. Soll das Rauschen mit be-rücksichtigt werden, käme ein Kaiman-Filter in Betracht. Soll auch noch die Form des Rauschens berücksich¬ tigt 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 Kaiman-Filter, der hinsichtlich seiner notwendigen Rechenressourcen ein optimales Ergebnis liefert. Durch die Be¬ obachtung werden die Referenzlagedaten mit der Zeit immer präziser und erlauben es damit auch immer präzisere GNSS- Signale auszuwählen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuer- Vorrichtung eingerichtet, eines der angegebenen Verfahren durchzuführen .
In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist eines angegebenen 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 .
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.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem compu¬ terlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine angegebene Steuervorrichtung.
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 Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeuges mit einem Fusionssensor,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung den Fusionssensor
aus Fig. 1,
Fig. 5, eine erste schematische Darstellung eines ein GNSS-Signal empfangenden Fahrzeuges, und
Fig. 6, eine zweite schematische Darstellung eines ein GNSS-Signal empfangenden Fahrzeuges zeigen.
In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit glei¬ chen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine
Prinzipdarstellung eines Fahrzeuges 2 mit einem Fusionssensor 4 zeigt.
Der Fusionssensor 4 empfängt in der vorliegenden Ausführungsform über einen an sich bekannten GNSS-Empfänger 6 Lagedaten 8 des Fahrzeuges 2, die eine absolute Position des Fahrzeuges 2 auf einer Fahrbahn 10 umfassen. Neben der absoluten Position umfassend die Lagedaten 8 aus dem GNSS- Empfänger 6 auch eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges 2. Die Lagedaten 8 aus dem GNSS-Empfänger 6 werden in der vorliegenden Ausführung in einer dem Fachmann bekannten Weise aus einem GNSS-Signal 12 in dem GNSS-Empfänger 6 abgeleitet, das über eine GNSS-Antenne 13 empfangen wird und daher nachste¬ hend GNSS-Lagedaten 8 genannt. Für Details dazu wird auf die einschlägige Fachliteratur dazu verwiesen.
Der Fusionssensor 4 ist in einer noch zu beschreibenden Weise dazu ausgebildet, den Informationsgehalt der aus dem GNSS-Signal 12 abgeleiteten GNSS-Lagedaten 8 zu steigern. Dies ist einerseits notwendig, da das GNSS-Signal 12 einen sehr hohen Signal/Rauschbandabstand aufweisen und so sehr ungenau sein kann. Andererseits ist das GNSS-Signal 12 nicht ständig verfügbar.
In der vorliegenden Ausführung weist das Fahrzeug 2 dazu einen Inertialsensor 14 auf, der Fahrdynamikdaten 16 des Fahrzeuges 2 erfasst. Darunter fallen bekanntermaßen eine Längsbeschleunigung, eine Querbeschleunigung sowie eine Vertikalbeschleunigung und eine Wankrate, eine Nickrate sowie eine Gierrate des Fahrzeuges 2. Diese Fahrdynamikdaten 16 werden in der vorliegenden Ausführung herangezogen, um den Informationsgehalt der GNSS-Lagedaten 8 zu steigern und beispiels¬ weise die Position und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 2 auf der Fahrbahn 10 zu präzisieren. Die präzisierten Lagedaten 18 können dann von einem Navigationsgerät 20 selbst dann verwendet werden, wenn das GNSS-Signal 12 beispielsweise un¬ ter einem Tunnel überhaupt nicht verfügbar ist.
Zur weiteren Steigerung des Informationsgehaltes der GNSS- Lagedaten 8 können in der vorliegenden Ausführung optional noch Raddrehzahlsensoren 22 verwendet werden, die die Rad- drehzahlen 24 der einzelnen Räder 26 des Fahrzeuges 2 erfassen .
Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine
Prinzipdarstellung Fusionssensors 4 aus Fig. 1 zeigt.
In den Fusionssensor 4 gehen die in Fig. 1 bereits erwähnten Messdaten ein. Der Fusionssensor 4 soll die präzisierten Lagedaten 18 ausgeben. Grundgedanke dazu ist es, die Informa¬ tion aus den GNSS-Lagedaten 8 den Fahrdynamikdaten 16 aus dem Inertialsensor 14 in ein Filter 30 gegenüberzustellen und so einen Signal/Rauschbandabstand in den Lagedaten 8 des GNSS-Empfängers 6 oder den Fahrdynamikdaten 16 aus dem
Inertialsensor 14 zu erhöhen. Dazu kann das Filter zwar beliebig ausgebildet, ein Kaiman-Filter löst diese Aufgabe am wirkungsvollsten mit einem vergleichsweise geringen Rechenressourcenanspruch. Daher soll das Filter 30 nachstehend vorzugsweise ein Kaiman-Filter 30 sein.
In das Kaiman-Filter 30 gehen die präzisierten Lagedaten 18 des Fahrzeuges 2 und Vergleichslagedaten 34 des Fahrzeuges 2 ein. Die präzisierten Lagedaten 18 werden in der vorliegenden Ausführung in einem beispielsweise aus der DE 10 2006 029 148 AI bekannten Strapdown-Algorithmus 36 aus den Fahr¬ dynamikdaten 16 generiert. Sie enthalten präzisierten Positionsinformationen über das Fahrzeug, aber auch andere Lagedaten über das Fahrzeug 2, wie beispielsweise seine Ge¬ schwindigkeit, seine Beschleunigung und sein Heading. Demge¬ genüber werden die Vergleichslagedaten 34 aus einem Modell 38 des Fahrzeuges 2 gewonnen, das zunächst einmal aus dem GNSS-Empfänger 6 mit den GNSS-Lagedaten 8 gespeist wird. Aus diesen GNSS-Lagedaten 8 werden dann in dem Modell 38 die Vergleichslagedaten 34 bestimmt, die die gleichen Informationen enthalten, wie die präzisierten Lagedaten 18. Die präzisierten Lagedaten 18 und die Vergleichslagedaten 34 unterscheiden sich lediglich in ihren Werten.
Das Kaiman-Filter 30 berechnet basierend auf den präzisier¬ ten Lagedaten 18 und den Vergleichslagedaten 34 einen Fehlerhaushalt 40 für die präzisierten Lagedaten 18 und einen Fehlerhaushalt 42 für die Vergleichslagedaten 34. Unter einem Fehlerhaushalt soll nachstehend ein Gesamtfehler in ei¬ nem Signal verstanden werden, der sich aus verschiedenen Einzelfehlern bei der Erfassung und Übertragung des Signals zusammensetzt. Bei dem GNSS-Signal 12 und damit bei den GNSS-Lagedaten 8 kann sich ein entsprechender Fehlerhaushalt aus Fehlern der Satellitenbahn, der Satellitenuhr, der restlichen Refraktionseffekte und aus Fehlern im GNSS- Empfänger 6 zusammensetzen.
Der Fehlerhaushalt 40 der präzisierten Lagedaten 18 und der Fehlerhaushalt 42 der Vergleichslagedaten 34 werden dann entsprechend dem Strapdown-Algorithmus 36 und dem Modell 38 zur Korrektur der präzisierten Lagedaten 18 beziehungsweise der Vergleichslagedaten 34 zugeführt. Das heißt, dass die präzisierten Lagedaten 18 und die Vergleichslagedaten 34 iterativ um ihre Fehler bereinigt werden.
In der vorliegenden Ausführung empfängt der GNSS-Empfänger 6 das GNSS-Signal 12 von einem in den Fig. 3 dargestellten GNSS-Satelliten 44. Das von diesem GNSS-Satelliten 44 ausgesendete GNSS-Signal 12 kann mehr oder weniger stark verrauscht sein, weshalb das Modell 38 in der vorliegenden Aus¬ führung um eine Funktion erweitert ist, die das GNSS- Signal 12 selbst oder die basierend auf dem GNSS-Signal 12 abgeleiteten GNSS-Lagedaten 8 auswertet und den GNSS- Satelliten 44 dann basierend auf der Auswertung als Quelle für das GNSS-Signal 12 auswählt.
Die folgenden, anhand der Fig. 3 dargestellten Verfahren können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, auch wenn sie einzeln für sich beschrieben sind. Es ist also nicht notwendig, nur eines der Verfahren zur Auswahl eines Satelliten auszuführen. Auch die Reihenfolge ist zunächst nicht wichtig.
Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen, die eine erste schemati¬ sche Darstellung eines das GNSS-Signal 12 empfangenden Fahrzeuges 2 zeigt.
Das Fahrzeug 2 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit 46 und einer Beschleunigung 48 über die Straße 10. Dabei soll ange¬ nommen werden, dass das Fahrzeug 2 abbremst, so dass Ge¬ schwindigkeit 46 und Beschleunigung 48 entgegengerichtet sind. Die Geschwindigkeit 46 und die Beschleunigung 48 las¬ sen sich aus dem GNSS-Signal 12 bestimmen.
Dies kann beispielsweise durch eine differenzierte Träger¬ phasenmessung des GNSS-Signals 12 erfolgen. Dabei wird eine zeitliche Veränderung der Trägerphase des GNSS-Signals 12 berücksichtigt, die sich aufgrund des durch das sich bewe¬ gende Fahrzeug 2 hervorgerufenen Dopplereffektes ergibt. Als Ergebnis der differenzierten Phasenmessung ergibt sich eine Sichtrichtungsgeschwindigkeit 50, die in einer dem Fachmann bekannten Weise in die Geschwindigkeit 46 und die Beschleu¬ nigung 48 umgerechnet werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann auch die Position des Fahrzeuges basierend auf einer Codemessung berücksichtigt wer¬ den, aus der über eine Laufzeiterkennung des GNSS-Signals 12 ein Abstand 52 zwischen Fahrzeug 2 und dem Satelliten 44 erkannt wird, aus dem ebenfalls in einer dem Fachmann bekannten Weise die Geschwindigkeit 46 und die Beschleunigung 48 berechnet werden kann.
Nachstehend wird das erste der vier Verfahren beschrieben:
Kerngedanke des ersten Verfahrens ist es, dass die Geschwin¬ digkeit 46 und die Beschleunigung 48 gewissen physikalischen Randbedingungen genügen müssen, die sie nicht verletzen dürfen. Ein gewöhnlicher Personenkraftwagen, der nicht auf ein sportliches Fahrverhalten ausgelegt ist, wird nicht schnel¬ ler als 300km/h fahren. Zudem lässt er sich nicht mit mehr als dem 1,2-fachen der Erdbeschleunigung abbremsen. Ergibt das GNSS-Signal 12 diese Randbedingung verletzende Werte, kann der Satellit 44 entsprechend aussortiert beziehungswei¬ se als Informationsquelle für die GNSS-Lagedaten 8 ignoriert werden .
Nachstehend wird das zweite Verfahren beschrieben: Dem zweiten Verfahrens liegt die Überlegung zugrunde, dass sich aus dem GNSS-Signal 12 eine Sichtgeschwindigkeit 50, also die Bewegung des Fahrzeuges in Richtung des Satelliten, und ein Abstand 52 zum Satelliten 44 direkt erfassen lassen. Die Sichtgeschwindigkeit 50 als auch der Abstand 52 lassen sich basierend auf den präzisierten Lagedaten 18 über alternative Messprinzipien rekonstruieren, so dass die aus dem GNSS-Signal 12 abgeleitete Sichtgeschwindigkeit und Abstand zum Satelliten 44 als Erwartungswerte für die mit dem GNSS- Signal 12 übertragene Sichtgeschwindigkeit 50 und den Ab¬ stand 52 angesehen werden können.
Kerngedanke des zweiten Verfahrens ist es nun, dass Abwei¬ chungen zwischen den Erwartungswerten und den entsprechenden Informationen aus dem GNSS-Signal 12 zum Gesamtrauschen passen müssen, dass also eine über das Gesamtrauschen berechenbare Abweichung der zuvor genannten tatsächlichen Abweichung entspricht .
Nachstehend soll dieser Gedanke in nicht einschränkender Weise anhand eines Vergleichs der sich aus dem GNSS- Signal 12 ergebenden Sichtgeschwindigkeit 50 beschrieben werden. Das zweite Verfahren kann alternativ oder zusätzlich in der gleichen Weise basierend auf dem Abstand 52 zum Sa¬ telliten 44 durchgeführt werden.
Die Messrauschen OGNSS der Sichtgeschwindigkeit 50 aus dem GNSS-Signal und eine Unsicherheit über die präzisierten La¬ gedaten 18 sowie die Unsicherheit aller anderen in die re- konstruierte Sichtgeschwindigkeit 50 eingehenden Messdaten und damit das Messrauschen aRek des Erwartungswertes addieren sich zu einem Gesamtmessrauschen
Figure imgf000021_0001
· Zudem kann zwischen der Sichtgeschwindigkeit 50 und der rekonstruierten Sichtgeschwindigkeit, also dem Erwartungswert eine Abwei¬ chung μ bestimmt werden. Für die Auswahl des Satelliten wird nun eine Schwelle festgelegt, inwieweit eine sich aus dem Gesamtmessrauschen ergebende Standardnormalabweichung:
Figure imgf000021_0002
von der Abweichung μ des Erwartungswertes, also der rekonstruierten Sichtgeschwindigkeit zur aus dem GNSS-Signal 12 gemessenen Sichtgeschwindigkeit 50 abweicht.
Damit ist gewährleistet, dass die Präzision der mit dem GNSS-Signal 12 übertragenen Messwerten 50, 52 an die Präzision des Erwartungswertes, also die rekonstruierte Sichtge¬ schwindigkeit und/oder den rekonstruierten Abstand zum Satelliten aus den präzisierten Lagedaten 18 des Fusionssensors 4 angepasst wird.
Damit durch das angegebene Verfahren nicht zu viele Satelli¬ ten 44 aussortiert werden, kann als Schwelle für die Abwei¬ chung μ ein Vielfaches der Standardabweichung μ3ι&η<ι verwendet werden, wobei das Vielfache sich an der gewünschten Streubreite für die Auswahl orientieren kann.
Nachstehend wird das dritte Verfahren beschrieben. Grundgedanke des vierten Verfahrens ist es, die Lage des Sa¬ telliten 44 und weiterer Satelliten 54, 56 zueinander und aus Sicht des Fahrzeuges unabhängig von der Sichtgeschwindigkeit 50 und dem Abstand 52 bestimmbar ist, also bei¬ spielsweise anhand von Informationen, die mit dem GNSS- Signal 12 übertragen werden.
Bei bekannter Lage der Satelliten 44, 54, 56 zueinander, können sich die Sichtgeschwindigkeit 50 als auch der Ab¬ stand 52 zu den einzelnen Satelliten 44, 54, 56 nicht in beliebiger Weise ändern. Befinden sich beispielsweise alle Satelliten in Fahrtrichtung 46 vor dem Fahrzeug 2, dann müss- ten alle Abstände 52 zu den einzelnen Satelliten 44, 54, 56 entsprechend kleiner werden.
Praktisch kann dies beispielsweise über einen trigonometrischen Vergleich durchgeführt werden. Sind die Abstände 58 der Satelliten untereinander bekannt, und die Abstände des Fahrzeuges 2 zu mindestens zwei der Satelliten 54, 56, dann ist der Abstand 52 überbestimmt, denn er kann aus den vorhe¬ rigen Informationen rekonstruiert werden. Dennoch muss der rekonstruierte Abstand zu dem tatsächlichen Abstand 52 pas¬ sen, dann kann die Qualität des GNSS-Signals 12 aus dem Sa¬ tellit 44 als für den Fusionssensor 4 ausreichend angenommen werden .
Letztendlich kann aus den gesamten Abständen 58 zwischen den Satelliten 44, 54, 56 und den gemessenen Abständen 52 beziehungsweise den Sichtgeschwindigkeiten 50 des Fahrzeuges 2 zu den Satelliten 44, 54, 56 mathematisch über bekannte trigo- nometrische Abhängigkeiten der Satelliten 44, 54, 56 und dem Fahrzeug 2 zueinander ein überbestimmtes Gleichungssystem aufgestellt werden, dass sich widerspruchsfrei auflösen las¬ sen muss. Vorteil an diesem Gleichungssystem ist, dass der Widerspruch lokalisierbar und damit einem bestimmten Satelliten 44, 54, 56 zuordenbar ist, so dass der entsprechende Satellit 44, 54, 56 und damit sein GNSS-Signal 12 aussor¬ tiert werden kann.
Im Rahmen des vierten Verfahrens ist es Grundgedanke, dass die Sichtrichtungsgeschwindigkeit 50 und der Abstand 52 zwi¬ schen Fahrzeug 2 und dem Satelliten 44 mittels unterschied¬ licher Messmethoden (Trägerphasenmessung und Codemessung) erfasst werden. Sie müssen dennoch zueinander passen. Das heißt, dass wenn der Abstand 52 zeitlich abgeleitet wird, sich die Sichtrichtungsgeschwindigkeit 50 ergeben muss. An¬ derenfalls liegt ein Fehler vor, aufgrund dessen der Satel¬ lit 44 aussortiert werden kann.
Vorzugsweise werden die Verfahren zur Auswahl des Satelli¬ ten 44 in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt, denn die durch die angegebenen Verfahren abgeprüfte Präzision einerseits sowie der zur Durchführung des angegebenen Verfahrens andererseits steigen vom ersten zum vierten Verfahren hin an. Es ist daher rechentechnisch ungünstig, von den physikalischen Randbedingungen her völlig unplausible Satelliten, die bereits mit dem ersten Verfahren aussortiert werden können, in das Gleichungssystem des dritten Verfahrens mit aufzunehmen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Auswählen eines Satelliten (44), der ausgebildet ist ein Globales Navigationssatellitensystem-Signal, nachstehend GNSS-Signal (12) genannt, an ein Fahrzeug (2) zu senden, umfassend:
- Messen von Messlagedaten (50, 52) des Fahrzeuges gegenüber dem Satelliten (44) basierend auf dem GNSS-Signal (12),
- Bestimmen von zu den basierend auf dem GNSS-Signal (12) bestimmten Messlagedaten (50, 52) redundanten Referenzlagedaten des Fahrzeuges (12); und
- Auswählen des Satelliten (44), wenn eine Gegenüberstellung der Messlagedaten (50, 52) und der Referenzlagedaten einer vorbestimmten Bedingung genügt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Gegenüberstellung der Messlagedaten (50, 52) und der Referenzlagedaten eine Differenz (μ) zwischen den Messlagedaten (50, 52) und den Referenzlagedaten gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorbestimmte Bedingung ein maximal zulässiger Fehler (pstan) zwischen den Messlagedaten (50, 52) und den Referenzlagedaten ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der maximal zulässige Fehler (pstan) von einer Standartabweichung abhängig ist, die basierend auf einer Summe aus einer Referenzvarianz (oRek) für die Referenzlagedaten und einer Messvarianz (OGNSS) für die Messlagedaten (50, 52) berechnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der maximal zulässige Fehler ( ystan ) einem Vielfachen der Standardabweichung derart entspricht, dass eine Wahrscheinlichkeit, dass die Messlage¬ daten (50, 52) in ein von der Standardabweichung abhängiges Streuintervall einen vorbestimmten Schwellwert unterschrei¬ ten .
6. Verfahren zum Auswählen eines Satelliten (44), der ausgebildet ist ein Globales Navigationssatellitensystem-Signal, nachstehend GNSS-Signal (12) genannt, an ein Fahrzeug (2) zu senden, umfassend:
- Messen von Messlagedaten (50, 52) des Fahrzeuges (2) gegenüber dem Satelliten (44) basierend auf dem GNSS- Signal (12),
- Auswählen des Satelliten, wenn die Messlagedaten (50, 52) eine vorbestimmte Bedingung erfüllen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die physikalische Rand¬ bedingung eine Grenzbeschleunigung und/oder eine Grenzgeschwindigkeit für das Fahrzeug (2) ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, oder 7, wobei die Messlagedaten (50, 52) eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleuni¬ gung umfassen, die aus dem GNSS-Signal (12) abgeleitet wer¬ den .
9. Verfahren zum Auswählen eines Satelliten (44), der ausgebildet ist ein Globales Navigationssatellitensystem-Signal, nachstehend GNSS-Signal (12) genannt, an ein Fahrzeug (2) zu senden, umfassend: - Erfassen einer Lage wenigstens dreier Satelliten (44, 54, 56) untereinander, die den auszuwählenden Satelliten (44) umfassen;
- Messen von Messlagedaten (50, 52) des Fahrzeuges gegenüber dem Satelliten (44) basierend auf dem GNSS-Signal (12) des auszuwählenden Satelliten (44),
- Auswählen des auszuwählenden Satelliten (44) basierend auf einer Gegenüberstellung der Lage (58) der drei Satelliten (44, 54, 56) zueinander und der Messlagedaten (50, 52) .
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Gegenüberstellung der Lage (58) der drei Satelliten (44, 54,56) zueinander und der Messlagedaten (50, 52) eine Gegenüberstellung der Abstände (52) und/oder der Sichtgeschwindigkeiten (52) des Fahrzeuges (2) zu den drei Satelliten (44, 54, 56) umfasst.
11. Verfahren zum Auswählen eines Satelliten (44), der ausgebildet ist ein Globales Navigationssatellitensystem- Signal, nachstehend GNSS-Signal (12) genannt, an ein Fahr¬ zeug (2) zu senden, umfassend:
- Erfassen eines Abstandes (52) des Fahrzeuges (2) zum Sa¬ telliten (44) und einer Relativgeschwindigkeit (50) des Fahrzeuges (2) zum Satelliten (44) in Sichtrichtung zum Satelliten (44) aus dem GNSS-Signal (12);
- Auswählen des Satelliten (44) basierend auf einer Gegenüberstellung des erfassten Abstandes (52) und der erfassten Relativgeschwindigkeit (50).
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Gegenüberstellung basierend auf einer Differenzbildung erfolgt.
13. Verfahren zum Auswählen eines Satelliten (44), der ausgebildet ist ein Globales Navigationssatellitensystem- Signal, nachstehend GNSS-Signal (12) genannt, an ein Fahr¬ zeug (2) zu senden, umfassend:
- ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
- ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
- ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, und
- ein Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messlagedaten (50, 52) des Fahrzeuges (2) und die Refe¬ renzlagedaten des Fahrzeuges (2) je einen Abstand (52) vom Satelliten (44) und/oder eine Relativgeschwindigkeit (50) in Sichtrichtung des Satelliten (44) umfassen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Abstand (52) vom Satelliten (44) und/oder die Relativgeschwindigkeit (50) in Sichtrichtung des Satelliten (44) entsprechend aus einer Codemessung und einer Phasenmessung des GNSS-Signals (12) ermittelt werden.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Referenzlagedaten von Fahrdynamikdaten und/oder
Odometriedaten des Fahrzeuges abhängig sind.
17. Steuervorrichtung (4), die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
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