检测基于GNSS和INS的车辆定位中存在干扰的方法技术

一种用于检测在基于GNSS和INS的车辆定位中存在干扰的方法，至少包括以下步骤：a)借助于读入GNSS数据和INS数据的第一滤波器确定定位结果；b)存储多个时间上依次的并且分别根据步骤a)确定的定位结果；c)借助于不同于第一滤波器的第二滤波器分析在步骤b)中存储的定位结果。结果。结果。

【技术实现步骤摘要】
检测基于GNSS和INS的车辆定位中存在干扰的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于检测在基于GNSS和INS的车辆定位中存在干扰的方法。此外，还提出一种计算机程序、一种机器可读存储介质以及一种用于车辆的定位装置。本专利技术尤其可以用于自主驾驶或半自主驾行驶的基于GNSS和INS的定位系统中。

技术介绍

[0002]借助全球导航卫星系统(简称：GNSS)可以确定地球上的地理空间位置。GNSS卫星绕地球运行并发射编码的GNSS信号，基于GNSS的定位系统根据这些GNSS信号可以通过确定接收时间点和发射时间点之间的时间差，确定定位系统与相应的GNSS卫星之间的距离。如果跟踪到足够的GNSS卫星(通常超过5颗)时，估计距离被用于估计接收器的位置。目前有超过130颗GNSS卫星围绕地球运行。这意味着，通常可以在本地地平线上跟踪最多65颗GNSS卫星。
[0003]借助使用GNSS四星座、三重频率、外部大气约束和在用户方面的PPP认证和借助模糊度分辨率，基于GNSS和INS的定位系统可以有利地实现厘米范围的定位精度。
[0004]尽管现代的基于GNSS和INS的定位系统被配备不同的算法以避免误差，但是GNSS信号的多径接收仍具有作为在基于GNSS和INS定位中的主要定位误差的问题。如果GNSS信号经由不同的路径到达定位系统的GNSS天线，则出现多径接收。主要原因在于，GNSS信号可能被特别靠近GNSS天线的物体反射，尤其是当GNSS信号来自低仰角GNSS卫星时。
[0005]这些误差对于不同的频率是不同的。误差既影响相位测量又影响代码测量。在代码的情况下，误差可以达到1.5倍波长(“芯片”)的理论值。这意味着，例如GPS C1代码中的误差可以达到450米的值，尽管超过15米的值很难被考虑。通常，该值小于2或3米。
[0006]多径接收场景的一个典型示例是车辆在障碍物、例如高架牌下行驶。在这种场景中，GNSS信号会被高架牌反射，并且以该方式被GNSS天线接收。在这种场景下，错误的多径信号导致定位误差，使得例如导航的车辆非常晚才决定离开高速公路，这会导致突然的路线改变。其他场景中的多径接收同样会导致行驶方向突然改变，这原则上出于交通安全的考虑应避免。

技术实现思路

[0007]在此，描述一种用于特别是及时地识别在基于GNSS和INS的定位中存在干扰的方法，以便尤其可以尽可能避免突然的定位变化，进而必要时可以尽可能地避免行驶方向变化。
[0008]在此，提出一种用于检测在基于GNSS和INS的车辆定位中存在干扰的方法，至少包括以下步骤：
[0009]a)借助于读入GNSS数据和INS数据的第一滤波器确定定位结果；
[0010]b)存储多个时间上依次的并且分别根据步骤a)确定的定位结果；
[0011]c)借助于不同于第一滤波器的第二滤波器分析在步骤b)中存储的定位结果。
[0012]为了执行该方法，步骤a)、b)和c)可以例如执行至少一次和/或以说明的顺序重复执行。此外，步骤a)、b)和c)、特别是步骤a)和b)可以至少部分地并行或同时执行。
[0013]所描述的方法特别适合于自动行驶。特别有利的是，自主行驶的机动车被配备基于GNSS和INS的定位系统以执行所描述的方法。车辆可以例如是被设置用于至少部分自动或自主行驶运行的车辆。
[0014]与系统噪声(系统噪声在GNSS接收时原则上可被察觉的)不同，“干扰”在此尤其表示可检测到的(外部)影响，该影响(关于车辆)是不期望的且可能是突然存在的。这种干扰例如是导航卫星信号的多径接收或电子欺骗(Spoofing)。与白噪声不同，这种干扰通常不按照高斯正态分布来分布，进而通常不会由常规滤波器察觉。因此，例如卡尔曼滤波器通常只能良好地估计具有(高斯)正态分布的不确定性的系统状态。
[0015]基于GNSS和INS的定位在此尤其表示：通过接收导航卫星信号(简称GNSS信号)和惯性传感器信号(简称INS信号)，对尤其至少部分自动化或自主行驶的车辆进行定位和/或导航。
[0016]GNSS信号是由导航卫星发送的并且包括导航卫星的位置信息和时间信息的信号。通过借助于GNSS天线从同一个全球导航系统的四个不同导航卫星接收至少四个GNSS信号，可以确定车辆的位置。在此，GNSS数据通常是GNSS信号的二进制形式。例如，GPS、GLONASS、伽利略和/或北斗可以被视为GNSS服务。
[0017]INS信号是由惯性传感器发送并且包括加速度信息和/或偏航率信息的信号。至少一个偏航率传感器和至少一个加速度传感器通常被布置在车辆的质心处，并且有利地分别沿纵轴线、横轴线和竖轴线的方向布置。因此，车辆相对于相应轴向的加速度和偏航率可以有利地作为原始信息以INS信号形式被检测。与包含在GNSS信号中的时间信息一起，可以特别有利地基于偏航率信息确定姿态并且基于加速度信息确定速度。在此，姿态尤其至少也描述车辆的倾斜(围绕纵轴线的运动)、俯仰(围绕横轴线的运动)和横摆(围绕竖轴线的运动)。INS数据通常是INS信号的二进制形式。
[0018]上述的GNSS和INS信号可以在步骤a)中以GNSS和INS数据的形式输入到第一滤波器中。第一滤波器包括算法，该算法可以基于包含在GNSS信号中的卫星位置信息和时间信息以及基于包含在INS信号中的加速度信息和偏航率信息确定车辆的位置、定向和/或速度(姿态)。所确定的位置、定向和/或速度作为定位结果由第一滤波器输出。
[0019]借助第一滤波器，可以在考虑(高斯)正态分布的不确定性、例如白噪声和/或相应惯性传感器的偏移的情况下，确定定位结果。
[0020]特别地，尤其不由第一滤波器察觉通常非(高斯)正态分布的干扰、例如多径接收。换言之，这尤其意味着，由第一滤波器基于实时检测的GNSS和INS信号确定的定位结果可能由于存在非(高斯)正态分布的干扰而是错误的。
[0021]尤其为了识别可能错误的定位结果，由第一滤波器所确定的结果可以附加地被第二滤波器监控，并且必要时基于过去的原始数据或所确定的数据进行校正。
[0022]特别地，在步骤b)中可以首先将在步骤a)中确定的定位结果存储在附加存储器中。在此，所确定的位置、所确定的定向和/或所确定的速度(姿态)作为相应的定位结果基本上可以是随着时间的进展依次确定的离散值，这些离散值可以依次地被存储在存储器中。因此，每个定位结果(例如位置)可以以多个位置值(x,y,z)的形式如粒子那样被存储在
存储器中。相应地，可以以相同的方式存储定向和/或速度。
[0023]从中尤其可以识别出所存储的定位结果基本上可以用作是过去时间的定位结果，以校正当前或以后确定的定位结果。特别优选地，存储例如在最近二十到三十秒内所确定的定位结果。
[0024]在步骤c)中，借助于不同于第一滤波器的第二滤波器分析在步骤b)中存储的定位结果。在此，先前存储的定位结果特别是可以结合先前检测和/或当前检测的原始INS数据进行分析，以便检测干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测在基于GNSS和INS的车辆定位中存在干扰的方法，至少包括以下步骤：a)借助于读入GNSS数据和INS数据的第一滤波器确定定位结果；b)存储多个时间上依次的并且分别根据步骤a)确定的定位结果；c)借助于不同于所述第一滤波器的第二滤波器分析在步骤b)中存储的定位结果。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二滤波器附加地读入INS数据并且在根据步骤c)的分析中考虑INS数据。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一滤波器是卡尔曼滤波器。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二滤波器是粒子滤波器。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：