通过运动预测进行误差和完整性评估制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在定位时进行误差和完整性评估的方法，所述方法包括借助卫星导航系统通过时间离散的传输时间测量来记录位置数值(P

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过运动预测进行误差和完整性评估


[0001]本专利技术涉及一种用于在定位时进行误差和完整性评估的方法以及执行所述方法的控制设备和计算机程序产品。

技术介绍

[0002]如今可借助全球卫星导航系统(GNSS)接收器确定车辆的绝对地理位置，以下也称为全球卫星导航系统(GNSS)测量。此外，例如可借助安装在车辆中的惯性传感器(IMU)和里程计(ODO)传感器确定车辆的相对运动。
[0003]首先，全球卫星导航系统(GNSS)可通过也称为代码测距的传输时间测量(Laufzeitmessung)对接收器位置进行测量。其次，可通过多普勒频移对接收器速度进行测量。
[0004]在传感器融合框架内，可对全球卫星导航系统(GNSS)测量、惯性传感器(IMU)测量和里程计(ODO)传感器测量进行融合，以获得更精确和具有更高可用性的定位。通常使用卡尔曼滤波器或粒子滤波器实现传感器融合。
[0005]全球卫星导航系统(GNSS)的误差测量已有接收机自主完整性监测(RAIM)和故障检测与排除(FDE)等已知方法。在此使用的实际情况是，全球卫星导航系统(GNSS)测量期间，通常有多于必要的四个卫星信号可供使用。在故障检测与排除时必须至少有六个卫星可供使用。此外，还有码减载波和双增量(Double
‑
Delta)相关器等方法可用于全球卫星导航系统(GNSS)多路径传输的检测。
[0006]车辆中的全球卫星导航系统(GNSS)测量原则上会出现当前现有技术水平无法识别的零星误差。这限制了置信水平，并由此限制了借助全球卫星导航系统(GNSS)位置测量的完整性。
[0007]定位时，下文中无论从位置测定意义上还是从确定速度或加速度意义上都应理解为找到缓慢变化和快速变化的误差。测量误差快速变化的原因主要包括尤其是移动接收器中无线电信号的所谓非视距无线(NLOS)传播路径，但也包括全球卫星导航系统(GNSS)卫星中的误差，例如随机硬件误差和软件误差，例如异常快速的时钟漂移。
[0008]所述非视距无线(NLOS)信号是通过无线电信号在例如建筑物等接收器紧邻的周围环境的反射和散射造成的。在此可区分不希望出现的非视距无线(NLOS)信号和希望出现的直接的视距无线信号(LOS)的不同重叠可能性。这些重叠可能性大部分通过术语多路径传输加以描述。
[0009]在被融合的滤波器方法中，相应所涉及的传感器中的误差会导致不正确的定位。在此，除了全球卫星导航系统(GNSS)的非视距无线(NLOS)信号外，惯性传感器中的漂移和偏移以及里程计中的偏移都是可能导致误差的原因。卡尔曼滤波器解决方案尤其展示了不希望出现的时间上的误差传输。
[0010]上述全球卫星导航系统(GNSS)故障检测器，即，接收机自主完整性监测(RAIM)和故障检测与排除(FDE)原则上仅限于对全球卫星导航系统(GNSS)信号的孤立观察，这限制
了相同类型的误差(共模故障)检测。此外，如果多个卫星同时受到干扰，接收机自主完整性监测(RAIM)和故障检测与排除(FDE)会显现检测弱点。

技术实现思路

[0011]因此，本专利技术任务的基础是，在定位时实现改进的误差和完整性评估。在此，还应优选实现的是，检测全球卫星导航系统(GNSS)测量中快速变化的误差，尤其是通过多路径传输和/或惯性传感器测量或里程计测量误差产生的误差，并由此提高所测定车辆位置的完整性。
[0012]所述任务通过独立权利要求的特征解决。优选的其他改进方案是从属权利要求的主题。权利要求在此通过明确引用成为说明书的内容。
[0013]根据本专利技术一观点，一种用于在定位时进行误差和完整性评估的方法包括借助卫星导航系统通过时间离散的传输时间测量来记录位置数值并且计算接收器的时钟误差。针对其中每个测量，位置数值优选包括三维坐标系统中的位置说明，该位置说明通过对全球卫星导航系统(GNSS)信号的传输时间的测量并将其乘以光速来测定。优选对位置数值的历史记录加以存储，使其可用于以后的方法步骤。
[0014]传输时间测量，通常也称为代码测距或伪距，优选是指对从卫星天线相位中心发射全球卫星导航系统(GNSS)信号至接收天线相位中心接收信号之间所经过的时间差的测量。然而，通过与光速相乘得出的两者之间的间隔由于卫星和接收器时钟缺乏同步会有很大的不准确性。除了载波信号和卫星的星历数据外，全球卫星导航系统(GNSS)信号还包括代码，该代码也包含在接收器中，并表明接收器的偏移程度与接收到的卫星代码同步。该偏移与测量到的传输时间相对应。
[0015]如果包括决定性的不准确因素，则伪距通常是指在卫星和接收器之间通过测量得出的间距。由于光速值较大，即使很小的时钟误差也会在传输时间测量中导致较大偏差，这也适用于通过时间离散的传输时间测量来记录的位置数值。在数学上，时间点i的伪距PR可通过PR_i＝r_i+e_RecClock_i+e_other_i+e_MP_i描述，其中，r_i是卫星和接收器之间的实际间距，e_RecClock_i是接收器时钟误差，e_other_i是诸如电离层误差、噪声误差和卫星时钟误差等其他误差，e_MP_i例如是描述各相应时间点i例如多路径误差或非视距无线(NLOS)误差等快速变化的误差。误差e_RecClock在接收器中每次伪距测量后以数学方式进行计算或估算。误差项既可采用正值也可采用负值。
[0016]根据本专利技术所述方法的另一步骤包括借助卫星导航系统通过时间离散的传输时间测量来记录在稍后时间点，优选在当前时间点的第一伪距。如果有四个全球卫星导航系统(GNSS)卫星可供使用，则可采用已知的方式测定时钟误差。时钟误差优选被转换成由对应于时钟误差的时间差乘以光速得出的距离。使用第一伪距，就可得到通过测量获得的对比参数。
[0017]为能进行比较，提供预测参数，即第二伪距。为此，分配给稍后时间点的接收器的位置数值基于轨迹进行外推，即针对时间步长在逻辑上延续轨迹。所述轨迹连续地或针对离散的时间点再现接收器先前的运动路径。此外，根据时钟误差迄今为止的进程对稍后时间点的时钟误差进行外推。这基于一定数量的在稍后时间点之前计算得到的时钟误差而实现，其中，所述一定数量的时钟误差是可变的或可被一次性确定。
[0018]此外，所述方法还包括测定接收器的外推得到的位置数值与卫星导航系统的卫星在稍后时间点的位置之间的距离。如上所述，通过时间离散的传输时间测量来记录的位置数值形成外推得到的位置数值基础。由此，外推得到的位置数值，即分配给稍后时间点的估算的位置数值构成实际距离的一端，另一端由例如从所传输的星历数据中已知位置的卫星构成。所述卫星优选是指任意选择的、可用于直接信号传输的卫星。
[0019]为从接收器的外推得到的位置数值和卫星位置之间的距离获得用于第一伪距的比较参数，将外推得到的时钟误差，即分配给稍后时间点的估算时钟误差添加到所测定的距离。在此，如上所述有意义的是，外推得到的时钟误差作为距离来表示。然后，将由此所获得的第二伪距与第一伪距加以比较。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在定位时进行误差和完整性评估的方法，所述方法包括：
‑
借助卫星导航系统通过时间离散的传输时间测量来记录位置数值(P
‑
N
、P
‑2、P
‑1)并计算接收器的时钟误差，
‑
借助卫星导航系统通过时间离散的传输时间测量记录在稍后时间点的第一伪距，
‑
基于再现接收器先前运动路径的轨迹外推接收器在稍后时间点的位置数值(P
‘0)，并基于一定数量的在稍后时间点之前计算的时钟误差外推接收器在稍后时间点的时钟误差，
‑
测定在接收器的外推得到的位置数值(P
‘0)与卫星导航系统的卫星(S0)在稍后时间点的位置之间的距离(r
‘0)，其中，利用卫星进行定位的可用性的质量度量是通过以下方式获得的
‑
基于所测定的距离(r
‘0)和外推得到的在稍后时间点的时钟误差的加和来构建第二伪距，以及
‑
将第二伪距与第一伪距进行比较。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨迹通过一定数量的在稍后时间点之前记录的位置数值(P
‑
N
、P
‑2、P
‑1)构建和/或从尤其是摄像机、雷达和/或激光雷达的周围环境检测传感器的数据中提取。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，稍后时间点对应于当前的时间点，并且与之相对地，位置数值(P
‑
N
、P
‑2、P
‑1)的记录和接收器的时钟误差的计算在先前的尤其是等间隔的时间点进行。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了外推出接收器在稍后时间点的位置数值(P
‘0)，从先前所记录的位置数值(P
‑
N
、P
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：大陆特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：