在车辆中基于卫星信号求取定位装置的输出数据的方法与流程

1.本发明涉及一种用于在车辆中基于gnss卫星信号求取gnss定位装置的输出数据的方法。此外，提出一种计算机程序、一种机器可读存储介质以及一种gnss定位装置。本发明尤其可以被应用于自主或半自主行驶的基于gnss的定位系统中。


背景技术：

2.卫星导航例如被应用在驾驶员辅助中和/或用于将车辆的行驶运行至少部分自动化。然而，可以观察到卫星导航会受相对大的误差源的影响。属于这种误差源的例如是由于大气对信号路径的妨碍和由于gnss接收器环境中的物体对信号路径的妨碍。在此，最大的误差源之一是卫星系统(gnss)的多径传播(multipath)，这由于在gnss接收器的环境中的物体处的反射引起。在传统的gnss系统中，已经尝试借助地图平衡方法(例如“街道固定”)来补偿相应的影响。该方法出于安全性的考量在安全相关的导航的范围中、例如在自动行驶中仅可受限制地使用。在越来越多的车辆中，通过传感器检测(所谓的感知)环境。这些环境信息当前尤其用于驾驶员辅助系统、即例如间距警告器。
3.在此背景下，致力于改进卫星导航的精度和/或可靠性。


技术实现要素：

4.在此提出一种用于在车辆中基于gnss卫星信号求取gnss定位装置的输出数据的方法，该方法至少具有以下步骤：
5.a)接收来自车辆的环境的环境数据，
6.b)借助于在步骤a)中接收的环境数据产生用于描述车辆的环境的环境模型，
7.c)利用gnss接收器从gnss卫星接收gnss卫星信号，
8.d)从在步骤a)中接收的gnss卫星信号中求取gnss定位装置的输出数据，其中在步骤b)中产生的环境模型被用于补偿由环境引起的gnss卫星信号从gnss卫星到gnss接收器的传播异常。
9.为了执行该方法，步骤a)、b)、c)和d)可以例如执行至少一次和/或以指定的顺序重复执行。此外，步骤a)、b)、c)和d)、特别是步骤a)、b)和c)可以至少部分并行或同时执行。特别地，步骤b)可以针对一个车辆(或一个定位装置)或多个车辆(或多个定位装置)和/或在车辆外部执行一次。此外，步骤a)、c)和d)可以比步骤b)更频繁地执行和/或在车辆内执行。
10.该方法特别用于通过使用环境传感装置信息来考虑卫星信号传播中的可能的障碍。在此，该方法可以有利地有助于改进的多径传播(multipath)抑制和/或用于校正多径传播。代替或附加于通过间接参数、即例如gnss卫星信号的信号强度和/或噪声进行多径抑制，在此可以执行对多径传播效应的基于环境传感器的补偿。在此，例如在此可以使用如下算法，该算法基于多径传播效应的测量、尤其基于车辆的环境传感器的测量。这可以有助于显著提高gnss定位的精度和尤其其完整性。特别地，可以通过多径校正实现有利的较高的
可用性。
11.车辆可以是例如机动车辆、即例如汽车。此外，车辆例如可以是可至少部分地以自动化或自主方运行的车辆。车辆优选地是(部分)自主或(部分)自动化运行的汽车。
12.在步骤a)中，接收(和/或检测)来自车辆环境的环境数据。环境数据尤其可以由车辆的至少一个环境传感器求取。车辆的定位装置或gnss定位装置可以从至少一个环境传感器接收环境数据。至少一个环境传感器可以例如是光学和/或声学的环境传感器。例如，可以将下传感器中的一种或多种用作为环境传感器：摄像头传感器、雷达传感器、激光雷达传感器和/或超声波传感器。
13.在步骤b)中，借助于在步骤a)中接收的环境数据产生用于描述车辆环境的环境模型。环境模型通常是车辆周围的空间环境的环境特征的数字表示或代表。特别地，环境模型是(数字的)三维环境模型。可以为相关的车辆和/或多个车辆分别即时求取环境模型(并且必要时经由与中央计算装置和/或其他车辆的通信链路进行交换)。环境模型可以在车辆内部(例如由gnss定位装置)和/或在车辆外部(例如由中央计算装置)求取。
14.在上下文中，换言之，可以特别基于(车辆的)环境传感装置创建与gnss接收相关的环境模型或环境模型。可以在多径传播(multipath)算法中处理来自模型的环境信息或环境信息。该算法可以例如设计用于评估gnss卫星(例如星历)的(已知)位置信息。
15.该算法可以尤其利用位置信息还设计用于计算到gnss卫星的相应的视线(所谓的“line of sight视线；简称los”)。此外，该算法可以被设置用于执行(多个)实现与环境模型或环境模型进行比较，特别是以便求取(环境)障碍物是否位于视线内。
16.此外算法可以被设置用于：在视线被(环境)障碍物妨碍、特别是中断的情况下，丢弃相关的卫星信号。替选地或附加地，算法可以被设置用于：在视线被(环境)障碍物妨碍、特别是中断的情况下，预设校正。在上下文中，算法可以例如被设置用于计算校正值。算法可以有利地借助于支持人工智能(ai)的方法工作。
17.在步骤c)中，利用gnss接收器从gnss卫星接收gnss卫星信号。在此，gnss代表全球导航卫星系统。相应的卫星导航系统例如以gps、伽利略galileo、格拉诺斯glonass和北斗的名称运行。gnss接收器可以例如借助于车辆的至少一个gnss天线接收gnss卫星信号。gnss接收器可以是车辆的gnss定位装置的组成部分。尤其可以由车辆的gnss定位装置通过gnss卫星信号的运行时测量来定位车辆或求取车辆的(自身)位置。
18.在步骤d)中，从在步骤a)中接收的gnss卫星信号中求取gnss定位装置的输出数据，其中在步骤b)中产生的环境模型被用于补偿由环境引起的gnss卫星信号从gnss卫星到gnss接收器的传播异常。此外，在求取输出数据时由gnss定位装置，也与车辆的其他传感器数据、即例如至少一个环境传感器和/或至少一个惯性传感器的传感器数据进行融合。为此，例如可以使用定位滤波器，例如卡尔曼滤波器。在此，可以由多径滤波器识别gnss卫星信号的多径传播(所述多径传播导致传播延迟进而代表传播异常)，并且尤其随后例如由定位滤波器和/或多径滤波器补偿。定位滤波器和/或多径滤波器可以是车辆的gnss定位装置的组成部分。
19.在上下文中，例如可以在例如用于确定导航解决方案的定位算法中使用现有的、另外的卫星信号和/或(其他)校正信号。此外，为了提供输出数据，可以输出车辆的(自身位置)和位置求取的估计品质。估计品质例如可以是完整性级别，即例如所谓的保护限制或保
护级别(简称pl)。
20.gnss定位装置可以例如包括至少一个定位滤波器、即例如卡尔曼滤波器和/或至少一个多径滤波器。例如，输出数据可以包括以下输出参数中的一项或多项：
[0021]-至少一个位置信息；
[0022]-至少一个速度信息；
[0023]-至少一个置信度信息或完整性信息(关于例如位置信息和/或速度信息的估计的置信度或完整性(或可靠性))；
[0024]-至少一个时间信息。
[0025]
置信度信息例如可以是置信度空间(所谓的完整性范围/完整性级别/保护级别)，特别是所求取的位置(信息)和/或速度(信息)。
[0026]
根据一个有利的设计方案提出：在步骤d)中求取的输出数据包含以下输出参数中的至少一项：
[0027]-至少一个位置信息；
[0028]-至少一个速度信息。
[0029]
在此，位置信息通常描述车辆的当前自身位置。速度信息在此通常描述车辆的当前自身速度。
[0030]
根据另一有利的设计方案提出：至少从车辆的以下环境传感器中的至少一个来接收环境数据：
[0031]-雷达传感器，
[0032]-摄像头传感器，
[0033]-激光雷达传感器。
[0034]
例如，车辆的超声波传感器可以用作另外的环境传感器。
[0035]
根据另一有利的设计方案提出：在步骤d)中借助于环境模型补偿的异常是由车辆环境中的物体引起的gnss卫星信号的反射、延迟和/或偏转。
[0036]
车辆环境中的尤其相关的物体可以例如是建筑物或房屋、基础设施元件和/或特别可以位于车辆周围的交通参与者。例如，考虑交通灯、道路标志、道路交叉口、隧道等作为基础设施元件。例如，其他交通参与者可以为其他车辆和/或人。当其他车辆高于自车使得其可能会妨碍gnss接收(即例如在载重车的情况下)时，这样的其他车辆尤其是相关的。尤其为了估计物体的空间扩展，物体在环境模型中例如可以设有表征或代表其空间扩展的框架。
[0037]
根据另一有利的设计方案提出：在步骤d)中，求取已接收到其gnss卫星信号的gnss卫星的位置参数，并且将位置参数用于确定gnss卫星信号的传播异常。位置参数通常描述相应的gnss卫星相对于在轨道中或相对于地球(进而也相对于gnss接收器)的位置。例如，可以从gnss卫星的星历数据中求取位置参数。
[0038]
在上下文中尤其有利的是：求取gnss卫星信号(或至少一个卫星信号)从gnss卫星到gnss接收器的直接信号路径(所谓的视线或line of sight，简称los)，并且根据环境模型检查物体(或至少一个物体)是否妨碍所述信号路径，并且在确定输出数据时考虑对信号路径的(可能存在的)妨碍。直接信号路径例如可以利用gnss卫星的位置参数和估计，基于接收到的gnss卫星信号来求取。特别地，可以检查至少一个物体是否处于直接信号路径中
或处于到至少一个卫星的视线中。在被至少一个物体妨碍的情况下，可以丢弃或相应地校正从相关的卫星接收到的信号。
[0039]
根据另一有利的设计方案提出：在步骤d)中求取由车辆环境中的(在环境模型中识别到的)物体引起的gnss卫星信号从gnss卫星到gnss接收器的间接信号路径，并且在确定输出数据时考虑间接信号路径。特别地，间接信号路径例如用于求取至少一个直接信号路径。此外，间接信号路径可以用于例如借助于至少一个校正值确定输出数据。特别地，可以根据和/或利用来自环境模型的信息来求取或计算校正值。
[0040]
根据另一有利的设计方案提出：在步骤d)中，根据环境模型，为确定输出数据(5)而丢弃gnss卫星的以下gnss卫星信号，该gnss卫星信号到gnss接收器的信号路径被(在环境模型中识别到的)物体妨碍。信号路径可以是直接的或间接的信号路径。特别地，可以丢弃如下gnss卫星信号，该卫星信号的(直接的)信号路径或到gnss接收器的所属的视线被在环境模型中识别到的物体显著妨碍、尤其被中断。
[0041]
根据另一方面，提出一种用于执行在此提出的方法的计算机程序。换言之，这尤其涉及一种计算机程序(产品)，其包括指令，该指令在该程序由计算机执行时促使所述计算机执行在此描述的方法。
[0042]
根据另一方面，提出了一种机器可读存储介质，在存储介质上存放或存储在此提出的计算机程序。机器可读存储介质通常是计算机可读数据载体。
[0043]
根据另一方面，提出一种用于车辆的gnss定位装置，其中gnss定位装置被设置用于执行在此描述的方法。gnss定位装置例如可以包括可以执行指令以执行该方法的计算机和/或控制设备(控制器)。为此，计算机或控制设备例如可以执行指定的计算机程序。例如，计算机或控制设备可以访问指定的存储介质,以便可以执行计算机程序。gnss定位装置例如可以是尤其设置在车辆中或车辆处的运动和位置传感器。
[0044]
结合该方法讨论的细节、特征和有利的设计方案也可以相应地出现在此处提出的计算机程序和/或存储介质和/或gnss定位装置中，并且反之亦然。在这方面全文参考那里的陈述以更详细地表征特征。
附图说明
[0045]
下面根据附图更详细地解释在此介绍的解决方案及其技术环境。应该指出，本发明并不旨在受到所示的实施例的限制。特别地，除非另外明确说明，也可以提取图中解释的事实的部分方面，并与来自其他图和/或本说明书的其他组成部分和/或认知相结合。附图示意性地示出：
[0046]
图1示出在此介绍的方法的示例性的流程，
[0047]
图2示出在此介绍的方法的示例性的应用，
[0048]
图3示出在此介绍的方法的另一示例性的应用，和
[0049]
图4示出在此介绍的用于车辆的gnss定位装置的示例性结构。
具体实施方式
[0050]
图1示意性地示出在此提出的方法的示例性的流程。该方法用于在车辆2中基于gnss卫星信号1求取gnss定位装置11的输出数据5(参见图2和图3)。步骤a)、b)、c)和d)的用
框110、120、130和140示出的顺序是示例性的并且可以按所示的顺序遍历至少一次以执行该方法。
[0051]
在框110中，根据步骤a)，接收来自车辆2的环境的环境数据。在框120中，根据步骤b)，借助于在步骤a)中接收的环境数据产生用于描述车辆环境的环境模型12。在框130中，根据步骤c)，利用gnss接收器4从gnss卫星3接收gnss卫星信号1。在框140中，根据步骤d)，从在步骤a)中接收的gnss卫星信号1中求取定位装置11的输出数据5，其中在步骤b)中产生的环境模型12被用于补偿由环境引起的gnss卫星信号1从gnss卫星3到gnss接收器4的传播异常。
[0052]
在此，在步骤d)中求取的输出数据5可以包含以下输出参数中的至少一个：至少一项位置信息(车辆的自身位置)和/或至少一项速度信息(车辆的自身速度)。
[0053]
图2示意性地示出在此提出的方法的示例性应用。在图2中示例地示出：在步骤d)中，借助于环境模型12补偿的异常可以是由车辆2的环境中的物体10引起的gnss卫星信号1的反射、延迟和/或偏转。物体10在此例如是车辆2环境中的房屋的立面。gnss卫星信号1的反射在此例如在立面处进行，该反射导致运行时延迟，进而导致异常。因此，gnss卫星信号1在此例如沿着所谓的间接信号路径17传播。
[0054]
其他交通参与者和/或基础设施装置、即例如交通灯和/或街道标志必要时(替选地或附加地)也可以被视作车辆2的环境中的其他物体10。此外，在图2中示例性地示出环境数据可以至少由车辆2的环境传感器6接收。
[0055]
图3示意性地示出在此提出的方法的另一示例性应用。借助根据图3的视图可以看出，在步骤d)中，可以求取已接收到其gnss卫星信号1的gnss卫星3的位置参数，并且可以将位置参数用于确定gnss卫星信号1的传播异常。例如可以通过所谓的卫星跟踪来求取位置参数。
[0056]
在上下文中，例如可以求取gnss卫星信号1从gnss卫星3到gnss接收器4的直接信号路径16(所谓的视线；简称los)，并且根据环境模型12检查物体10(在此例如房屋)是否妨碍该信号路径16。因此，在确定输出数据5时可以考虑对信号路径16的妨碍。
[0057]
此外，在图3中示例性地示出：在步骤d)中，可以求取由车辆2的环境中的(在环境模型12中识别到的)物体10引起的gnss卫星信号1从gnss卫星3到gnss接收器4的间接信号路径17，并且可以在确定输出数据5时考虑间接信号路径17。例如，当可以从gnss卫星信号1中求取直接信号路径16不被物体10妨碍时，才可以进行考虑间接信号路径17。
[0058]
然而，此外还可以提出：在步骤d)中，根据环境模型12，为确定输出数据5而丢弃gnss卫星3的以下gnss卫星信号1，该gnss卫星信号的到gnss接收器4的信号路径16、17被环境模型12中识别到的物体10妨碍。这在图3中分别用x示出以进行说明。
[0059]
图4示意性地示出用于车辆2的在此提出的gnss定位装置11的示例性结构。gnss定位装置11被设置用于执行在此描述的方法。
[0060]
gnss定位装置11的gnss接收器4可以从车辆2的gnss天线13接收gnss卫星信号1。此外，gnss定位装置11可以从车辆2的以下环境传感器6中的至少一个环境传感器中接收环境数据：雷达传感器7、摄像头传感器8和/或激光雷达传感器9。可以借助于环境数据创建环境模型12。
[0061]
例如，可以在多径滤波器14中考虑来自环境模型12中的信息，多径滤波器可以求
取接收到的gnss卫星信号1的可能存在的妨碍。例如，多径滤波器14可以求取是否存在妨碍。在上下文中，多径滤波器14可以从环境模型12中例如求取gnss天线13的“视场”。
[0062]
此外，多径滤波器14例如可以求取是否并且必要时如何可以补偿当前的妨碍。例如，多径滤波器14可以执行视线(los)评估并滤除无法求取到其直接信号路径16的gnss卫星3(所谓的非los卫星)。多径过滤器14可以将相应信息(替选地或附加地)转发给gnss定位装置11的定位滤波器15。
[0063]
定位滤波器15(例如卡尔曼滤波器)可以借助于这些信息利用来自gnss接收器4的gnss数据来求取输出数据5。为此，定位滤波器可以例如与其他传感器(即例如车辆2的环境传感器6和/或惯性传感器)进行至少一个传感器融合。