用于確定作為慣性導航系統的起始位置的基準位置的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于為慣性導航系統確定作為起始位置的基準位置的方法、一種用于基于所確定的基準位置運行慣性導航系統的方法、一種用于基于所確定的基準位置繪制導航系統地圖的方法、一種用于執行所述方法的控制設備以及一種具有所述控制設備的車輛。
【背景技術】
[0002]由WO 2011/098 333 Al已知了，在車輛中考慮不同的傳感器參量，以便改進已經存在的傳感器參量或者產生新的傳感器參量并進而擴大可檢測的信息。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于，使用多個傳感器參量以改善信息擴大。
[0004]該目的通過獨立權利要求所述的特征實現。從屬權利要求的主題是優選的改進方案。
[0005]本發明一方面涉及一種用于確定作為慣性導航系統的起始位置的基礎的基準位置的方法，所述慣性導航系統用于，從車輛的起始位置和相對位置變化出發對車輛進行定位，所述方法包括以下步驟:
[0006]-檢測車輛周圍的環境條件，
[0007]-確定在檢測到的環境條件的地點處的車輛的位置，以及
[0008]-把所確定的位置作為基準位置分配給檢測到的環境條件。
[0009]所述方法基于這樣的考慮:慣性導航系統是一種用于確定在一空間內運動的物體例如車輛的位置變化的傳感器系統。因此，為了確定物體的絕對位置，需要物體的起始位置作為基準位置，從該基準位置出發觀察物體的位置變化，以便確定物體的絕對位置。
[0010]為了確定該起始位置，在所述方法的框架內建議，使用在以已知的絕對位置處的基準位置，其能由車輛根據在該已知的絕對位置處的已知的環境狀態求出。在此，對執行所述方法來說，哪些絕對位置作為基準位置、在所述絕對位置處的哪些環境條件被分配給基準位置，都是無區別的。重要的僅在于，對車輛來說環境條件是可檢測的且為該環境條件分配了明確的基準位置，慣性導航系統可以使用所述基準位置作為參照位置用于進一步定位所述車輛。如此求出的基準位置例如可以直接用作起始位置。然而備選地，當例如應該基于基準位置修正已經已知的起始位置時，基準位置也可以用于計算起始位置。
[0011]車輛通過這種方式將不依賴于絕對定位的導航系統、例如衛星導航系統，且例如可以在衛星由于運行故障而失靈的情況下或者在隧道中衛星信號故障的情況下繼續工作。
[0012]起始位置可以特別有利地通過基于車輛的利用衛星導航系統確定的位置直接或間接地修正基準位置來確定。在此直接修正應該意味著，基準位置直接地在沒有其他中間步驟的情況下利用來自衛星導航系統的位置計算出。在此間接修正應該意味著，基準位置之前例如利用另一個位置計算出，其中所述結果則是利用衛星導航系統的位置計算出的。
[0013]這種定位系統或追蹤系統(其中為了車輛定位把衛星導航系統和慣性導航系統聯系起來)已知為松耦合GNSS系統、緊耦合GNSS系統或者深耦合GNSS系統。然而它們都具有下述問題，即:在慣性導航的框架內借助于行駛動力學傳感器僅能改進相對的定位。然而，為了修正錯誤的起始位置，需要額外的更好的且因此更昂貴的衛星導航接收器。因此，衛星導航接收器在之前所述的定位系統中決定性地確定了絕對精度。
[0014]然而如果出現不能被常見的衛星導航接收器補償的干擾、例如大氣干擾，則所以慣性導航系統在定位車輛時從相應錯誤的起始位置出發。
[0015]在此，所述方法的基本構思是，在道路上根據環境條件找到基準位置，該基準位置在空間中的絕對位置是已知的，且因此可以用作冗余信息用以在之前所述的定位系統中修正衛星導航系統的可能錯誤的起始位置。
[0016]在所述方法的特別的改進方案中，基于車輛經過基準位置的可能性把所確定的位置作為基準位置分配給檢測到的環境條件。
[0017]該改進方案所基于的考慮是，車輛自身能通過如下方式創建基準位置，即:車輛在其總是重復經過的地點處存儲該地點周圍的環境條件，定位即確定該處的位置，并把所定位的、即所確定的位置作為基準位置分配給所存儲的環境條件。車輛通過這種方式可以在返回該地點時通過與所存儲的環境條件比較來檢測該地點并接著把分配給所存儲的環境條件的基準位置用于定位系統的進一步工作。
[0018]在此，所述可能性取決于下述這樣的環境條件被檢測到的頻率，即:給該環境條件分配有所確定的位置作為基準位置。這是因為應該確保，車輛較頻繁地返回該地點。為了避免用于車輛不再次返回的地點的不必要地大的存儲空間需求，所述頻率應該設計為如此之高，使得在所述方法的框架中在確定基準位置時僅考慮經常駛過的路段，像工作地點和住處之間的往返路段。
[0019]在所述方法的特別的改進方案中，基準位置是在車輛周圍檢測到的環境條件的地點處的多個所確定的位置的濾波器值。也就是說，車輛每次或以固定的間隔經過下述這樣的地點一一在該地點處檢測到所述分配有基準位置的環境條件一一時，所述位置本身也能被定位系統檢測到。這樣總共檢測到的位置隨后可以利用任意規則(例如平均)來過濾，以便例如消除一段時間上的大氣干擾，該大氣干擾導致基準位置的誤差。
[0020]在另一改進方案中，所述方法包括基于特征事件觸發對環境條件的檢測的步驟。該特征事件表現為一種觸發器，以便避免連續檢測環境條件以及進而避免過多地使用用于存儲檢測到的環境條件的存儲器。特征事件可以設計為面向事件的，例如基于道路上的特定的物體例如交通信號燈等，或者設計為面向時間的。
[0021]在優選的改進方案中，特征事件是預定的時間點或時間段。對環境條件的面向時間的檢測是特別有利的，因為通過這種方式能以規律的間隔檢查，哪些地點區域被較頻繁地駛過而哪些沒有。
[0022]本發明的另一方面涉及一種用于運行慣性導航系統的方法，所述慣性導航系統用于確定車輛的絕對位置，所述方法包括以下步驟:
[0023]-利用所述方法確定基準位置；
[0024]-基于基準位置確定用于慣性導航系統的起始位置；以及
[0025]-基于起始位置確定車輛的絕對位置。
[0026]在此，起始位置可以基于上述方式根據基準位置確定。
[0027]本發明的又一方面還涉及一種用于繪制導航系統的地圖的方法，所述方法包括以下步驟:
[0028]-利用所述方法確定基準位置；以及
[0029]-把所確定的基準位置作為元數據和/或路段記錄到地圖中。
[0030]所述方法所基于的考慮是:所識別出的、車輛較頻繁地經過的參考點也可以用于檢查地圖資料的可信性。當地圖資料過時時，可以基于所確定的基準位置更新地圖資料。
[0031]在所述方法的意義上，起始位置可理解為所有下述這樣的位置，從所述位置開始借助于增量方法進行向前推算，其中，例如也可以將基于行駛動力學數據的過濾方法理解為增量方法。
[0032]根據本發明的另一方面，控制設備被設計用于執行所述方法。
[0033]在所述控制設備的改進方案中，所述設備具有存儲器和處理器。在此，形式為計算機程序的一個所述方法存儲在存儲器中且當計算機程序從存儲器加載到處理器中時，處理器用于執行所述方法。
[0034]根據本發明的另一方面，計算機程序包括程序編碼部件，以便當在計算機上或者所述設備上執行計算機程序時，執行所述方法中的一個方法的所有步驟。
[0035]根據本發明的另一方面，計算機程序產品包括程序編碼，所述程序編碼存儲在計算機可讀取的數據載體上且當在數據處理裝置上執行程序編碼時，所述程序編碼執行所述方法之一。
[0036]根據本發明的另一方面，車輛包括所述控制設備。
【附圖說明】
[0037]本發明的上述特點、特征和優點以及如何實現這些特點、特征和優點的方式方法結合下面的對結合附圖更詳細地闡述的實施例的說明而變得更明確且更容易理解，其中:
[0038]圖1是道路上的車輛的原理圖；
[0039]圖2是圖1的車輛中的融合傳感器的原理圖；以及
[0040]圖3是道路上的圖1中車輛的原理圖示。
【具體實施方式】
[0041 ] 附圖中相同的技術元件具有相同的附圖標記且僅描述一次。
[0042]參考圖1，其示出了具有融合傳感器/聯合傳感器(Fus1nssensor) 4的車輛2的原理圖。
[0043]在該實施形式中，融合傳感器4通過已知的GNSS接收器6接收車輛2的位置數據8，所述位置數據包括車輛2在車道10上的絕對位置。除了絕對位置之外，來自GNSS接收器6的位置數據8還包括車輛2的速度。在此實施形式中，來自GNSS接收器6的位置數據8以本領域技術人員已知的方式由GNSS接收器6中的GNSS信號12推導出，所述GNSS信號通過GNSS天線13接收且因此下面稱為GNSS位置數據8。對此的具體內容參見相關的技術文獻。
[0044]融合傳感器4以還將描述的方式被設計用于，擴大由GNSS信號12推導出的GNSS位置數據8的信息含量。一方面這是必要的，因為GNSS信號12具有極小的信號/噪聲能帶隙且因此會極不準確。另一方面，GNSS信號12不是始終可得的。
[0045]在本實施方案中，車輛2為此具有慣性傳感器14，該慣性傳感器檢測車輛2的行駛動力學數據16。眾所周知，行駛動力學數據中包括車輛2的縱向加速度、橫向加速度以及豎直加速度和側傾角速度、俯仰角速度以及橫擺角速度。在該實施方案中考慮這些行駛動力學數據16，以便擴大GNSS位置數據8的信息含量并例如精確化車道10上的車輛2的位置和速度。當例如GNSS信號12在隧道中完全不可得時，被精確化的位置數據18可以由導航儀20本身使用。
[0046]在該實施方案中，為了進一步擴大GNSS位置數據8的信息含量，可選地還可以使用輪轉速傳感器22，所述輪轉速傳感器檢測車輛2的各個車輪25的輪轉速24。
[0047]在該實施方案中，車輛2還具有形式為前向攝像機或前部攝像機26的環境傳感器26，該前向攝像機或前部攝像機沿未用附圖標記表示的車輛2行駛方向看拍攝車輛2前方的圖像27并發送至融合傳感器4。隨后還將詳細討論這一點。
[0048]參考圖2，其示出了圖1的融合傳感器4的原理圖。
[0049]在圖1中已