用于確定作為慣性導航系統(tǒng)的起始位置的基準位置的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于為慣性導航系統(tǒng)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(tǒng)的方法、一種用于基于所確定的基準位置繪制導航系統(tǒng)地圖的方法、一種用于執(zhí)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(jīng)存在的傳感器參量或者產(chǎn)生新的傳感器參量并進而擴大可檢測的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)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(xiàn)。從屬權利要求的主題是優(yōu)選的改進方案。
[0005]本發(fā)明一方面涉及一種用于確定作為慣性導航系統(tǒng)的起始位置的基礎的基準位置的方法，所述慣性導航系統(tǒng)用于，從車輛的起始位置和相對位置變化出發(fā)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(huán)境條件，
[0007]-確定在檢測到的環(huán)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(huán)境條件。
[0009]所述方法基于這樣的考慮:慣性導航系統(tǒng)是一種用于確定在一空間內(nèi)運動的物體例如車輛的位置變化的傳感器系統(tǒng)。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(fā)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(nèi)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(jù)在該已知的絕對位置處的已知的環(huán)境狀態(tài)求出。在此，對執(zhí)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(huán)境條件被分配給基準位置，都是無區(qū)別的。重要的僅在于，對車輛來說環(huán)境條件是可檢測的且為該環(huán)境條件分配了明確的基準位置，慣性導航系統(tǒng)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(jīng)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(tǒng)、例如衛(wèi)星導航系統(tǒng)，且例如可以在衛(wèi)星由于運行故障而失靈的情況下或者在隧道中衛(wèi)星信號故障的情況下繼續(xù)工作。
[0012]起始位置可以特別有利地通過基于車輛的利用衛(wèi)星導航系統(tǒng)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(wèi)星導航系統(tǒng)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(jié)果則是利用衛(wèi)星導航系統(tǒng)的位置計算出的。
[0013]這種定位系統(tǒng)或追蹤系統(tǒng)(其中為了車輛定位把衛(wèi)星導航系統(tǒng)和慣性導航系統(tǒng)聯(lián)系起來)已知為松耦合GNSS系統(tǒng)、緊耦合GNSS系統(tǒng)或者深耦合GNSS系統(tǒng)。然而它們都具有下述問題，即:在慣性導航的框架內(nèi)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(wèi)星導航接收器。因此，衛(wèi)星導航接收器在之前所述的定位系統(tǒng)中決定性地確定了絕對精度。
[0014]然而如果出現(xiàn)不能被常見的衛(wèi)星導航接收器補償?shù)母蓴_、例如大氣干擾，則所以慣性導航系統(tǒng)在定位車輛時從相應錯誤的起始位置出發(fā)。
[0015]在此，所述方法的基本構(gòu)思是，在道路上根據(jù)環(huán)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(tǒng)中修正衛(wèi)星導航系統(tǒng)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(jīng)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(huán)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(chuàng)建基準位置，即:車輛在其總是重復經(jīng)過的地點處存儲該地點周圍的環(huán)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(huán)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(huán)境條件比較來檢測該地點并接著把分配給所存儲的環(huán)境條件的基準位置用于定位系統(tǒng)的進一步工作。
[0018]在此，所述可能性取決于下述這樣的環(huán)境條件被檢測到的頻率，即:給該環(huán)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(jīng)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(huán)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(jīng)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(huán)境條件一一時，所述位置本身也能被定位系統(tǒng)檢測到。這樣總共檢測到的位置隨后可以利用任意規(guī)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(fā)對環(huán)境條件的檢測的步驟。該特征事件表現(xiàn)為一種觸發(fā)器，以便避免連續(xù)檢測環(huán)境條件以及進而避免過多地使用用于存儲檢測到的環(huán)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(yōu)選的改進方案中，特征事件是預定的時間點或時間段。對環(huán)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(guī)律的間隔檢查，哪些地點區(qū)域被較頻繁地駛過而哪些沒有。
[0022]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于運行慣性導航系統(tǒng)的方法，所述慣性導航系統(tǒng)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(tǒng)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(jù)基準位置確定。
[0027]本發(fā)明的又一方面還涉及一種用于繪制導航系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(jīng)過的參考點也可以用于檢查地圖資料的可信性。當?shù)貓D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(shù)據(jù)的過濾方法理解為增量方法。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，控制設備被設計用于執(zhí)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(zhí)行所述方法。
[0034]根據(jù)本發(fā)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(zhí)行計算機程序時，執(zhí)行所述方法中的一個方法的所有步驟。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，計算機程序產(chǎn)品包括程序編碼，所述程序編碼存儲在計算機可讀取的數(shù)據(jù)載體上且當在數(shù)據(jù)處理裝置上執(zhí)行程序編碼時，所述程序編碼執(zhí)行所述方法之一。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，車輛包括所述控制設備。
【附圖說明】
[0037]本發(fā)明的上述特點、特征和優(yōu)點以及如何實現(xiàn)這些特點、特征和優(yōu)點的方式方法結(jié)合下面的對結(jié)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(lián)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(shù)據(jù)8，所述位置數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)8。對此的具體內(nèi)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)16。眾所周知，行駛動力學數(shù)據(jù)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(cè)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(shù)據(jù)16，以便擴大GNSS位置數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)8的信息含量，可選地還可以使用輪轉(zhuǎn)速傳感器22，所述輪轉(zhuǎn)速傳感器檢測車輛2的各個車輪25的輪轉(zhuǎn)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(huán)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(fā)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