TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zur Ermittlung von Korrekturinformationen für eine Antenne .

TECHNISCHER HINTERGRUND

Neue Funktionen benötigen zunehmend präzisere Informationen über die Position und über die Orientierung eines Fahrzeuges.

Für die Lokalisierung mittels eines globalen Satellitennavi gationssystems können mittels Codemessungen Pseudostrecken zwischen den jeweiligen Satelliten und einem GNSS-Empfänger und mittels Trägerphasenmessung Streckenunterschiede zwischen den verschiedenen Satelliten und dem GNSS-Empfänger bestimmt und die Position des Empfängers berechnet werden. Für die Be stimmung der Pseudostrecken wird die Distanz zwischen dem Pha senzentrum der GNSS-Antenne und dem Phasenzentrum der Satel litenantenne per Laufzeitmessung ermittelt. Das Phasenzentrum einer Antenne ist ein virtueller Punkt auf den sich die Messung bezieht und der üblicherweise sowohl eine Richtungsabhängig keit aufweist und zudem auch um einige Meter im Raum um die Antenne angeordnet sein kann, sogenannte Phasenzentrumsvaria tion. Aufgrund der verschiedenen Positionen der Satelliten kann sich daher auch für jeden Satelliten ein - zum Teil er heblich - abweichendes Phasenzentrum der GNSS-Antenne ergeben. Um die GNSS Positionsbestimmung nicht negativ zu beeinflussen, übermitteln die GNSS Satelliten Korrekturtherme für das vir tuelle Phasenzentrum der jeweiligen Satellitenantenne, um diese Effekte korrigieren zu können.

Die übliche Messgenauigkeit bei Codemessung liegt aktuell im Bereich einiger Meter, weshalb eine GNSS-Antenne herangezogen werden kann, deren Phasenzentrum eine Streuung im Bereich von Zentimetern bis Dezimetern aufweist und damit für die Auswer tung nicht von wesentlicher Bedeutung sind. Für zukünftige Funktionen ist die Genauigkeit dieser Art GNSS-Empfänger un zureichend .

Für präzisere Anwendungen werden entsprechend präzise vermes sene Antennen ohne wesentliche Richtungsabhängigkeit sowie eine leistungsfähigere Verarbeitungselektronik eingesetzt, wo bei beispielsweise mittels der Trägerphasenmessung eine Genau igkeit im Millimeterbereich erzielt werden kann. Zur Kalibrie rung wird unter Laborbedingungen das Phasenzentrum über einen möglichst grüßen Raumwinkel um die Antenne vermessen, wobei ein Sender die Antenne aus unterschiedlichen Richtungen mit einem Testsignal beaufschlagt. Hierbei ist die Position und Orientierung von Antenne und Sender bekannt. Dadurch kann in Abhängigkeit der Einstrahlrichtung die Position des Phasen zentrums beispielsweise relativ zum Antennenreferenzpunkt (ARP) , sogenannter Phasenzentrumsoffset, bestimmt werden, wel che zur Korrektur der Richtungsabhängigkeit des Phasenzentrums bei der Positionsbestimmung herangezogen werden. Nachteilig ist, dass entsprechend hochwertige GNSS-Empfänger bzw. Anten nen sehr kostenintensiv sind und daher insbesondere in der einem hohen Kostendruck unterworfenen Fahrzeugzulieferindust rie für die Serienfertigung keine Berücksichtigung finden. BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, welche eine verbesserte Genauigkeit mit einer möglichst kostengünstigen Antenne ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen An sprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung von Kor rekturinformationen für eine Antenne zum Empfangen von Daten eines Satelliten eines Satellitennavigationssystems, aufwei send die Schritte:

- Bestimmen einer ersten Abstandsinformation der Antenne zu einem Satelliten eines Satellitennavigationssystems,

- Erfassen einer Positionsinformation und einer Orientie rungsinformation der Antenne auf Basis von Sensorinfor mationen,

- Bestimmen einer zweiten Abstandsinformation der Antenne zu dem Satelliten auf Basis der mittels Sensorinformati onen erfassten Positionsinformation,

- Ermitteln einer Abweichung der ersten Abstandsinformation zu der zweiten Abstandsinformation,

- Bestimmen einer Korrekturinformation auf Basis der ermit telten Abweichung und

- Abspeichern der Korrekturinformation mit Bezug auf die mittels der Sensorinformationen erfasste Orientierungs information in einem Datenspeicher.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass unter Heranzie hung von auf unterschiedliche Arte und Weise gewonnenen Ab standsinformationen der Antenne zu einem Satelliten unter Be- rücksichtigung der Orientierung eine Schätzung von Korrektur informationen des winkelabhängigen Phasenzentrumsoffsets der Antenne realisiert werden kann. Eine Positionsinformation der Antenne definiert zweckmäßigerweise einen Bezugspunkt, bspw. den Antennenreferenzpunkt, dessen Position innerhalb eines globalen Koordinatensystems bestimmbar ist. Orientierungsin formationen in diesem Sinne sind vorzugsweise eine Orientie rung der Antenne insbesondere mit Bezug auf ein globales Ko ordinatensystem beschreibende Informationen. Bei Satelliten navigationssystemen werden üblicherweise die jeweiligen Satel litenpositionen mit den Ephemeriden übertragen, sodass diese Positionen grundsätzlich als bekannt vorausgesetzt werden kön nen. Die erste Abstandsinformation lässt sich beispielsweise anhand der Signallaufzeit der von dem Satelliten an die Antenne übertragenen Daten ermitteln oder als Empfangsintensität des Signals. Demnach ist die Vergleichbarkeit der Abstandsinform mationen von bevorzugtem Interesse, ein absoluter Abstand standswert zu dem Satelliten braucht demnach nicht notwendi gerweise zu Grunde gelegt werden. Beispielsweise lässt sich auch eine Empfangsintensität mit einer erwarteten Empfangsin tensität vergleichen. Beiden ist eine Abstandsinformation in härent. Diese Vorgehensweise ist bereits für globale Satelli tennavigationssysteme bekannt.

Liegt ein richtungsabhängiges Phasenzentrumsoffset vor, ergibt sich bei gegebener Ausrichtung der Antenne für jedes empfan gene Satellitensignal ein unterschiedlicher Phasenzentrumsoff setwert, welcher bei dessen Kenntnis entsprechend kompensier bar ist. Diese Berechnung wird vorzugsweise für jeden empfan genen Satelliten durchgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird entsprechend zweckmäßigerweise für eine Mehrzahl von Sa telliten eines oder mehrerer Satellitennavigationssysteme durchgeführt. Auf Grundlage der mit den Ephemeriden übertra genen Satellitenposition besteht bei erworbener Kenntnis der Orientierung und ermittelter richtungsabhängiger Korrekturpa rameter die Möglichkeit die Empfangsrichtung jedes Satelliten in Bezug auf die Richtungsabhängigkeit des Phasenzentrumsoff sets zu berücksichtigen.

Ausgehend von einer bekannten absoluten Orientierung in einem globalen Koordinatensystem erfolgt unter Berücksichtigung der erfassten Orientierungsinformationen eine Ermittlung der Kor rekturinformationen des winkelabhängigen Phasenzentrumsoff sets der Antenne. Dadurch kann der technische Vorteil einer erhöhten Genauigkeit bei der Lokalisierung und Bestimmung der Orientierung bei Vorliegen einer vergleichsweise kostengüns tigen Antenne bzw. GNSS-Empfänger erzielt werden. Da einfache Rechenvorschriften zugrunde gelegt werden können, werden auch geringe Rechenressourcen benötigt. Grundsätzlich ist ein ein maliger Vermessungsvorgang für die Bestimmung der Korrektur informationen ausreichend.

Das Phasenzentrumsoffset ist üblicherweise Code und Frequenz abhängig. Mit hochpreisigen GNSS-Antennen für Präzisionsanwen dungen muss mit einem einzigen Design ein Optimum für mehrere Frequenzbereiche gefunden werden, was üblicherweise einer ge genläufigen Abhängigkeit unterliegt. Häufig erfolgt die Opti mierung auf eine Frequenz, typischerweise LI. Damit ist für L2 ein größeres Phasenzentrumsoffset gegeben als für eine auf L2 optimierte Antenne. Alternativ werden Antennen in der Weise ausgelegt, dass ein möglichst guter Kompromiss der Phasenzent rumsoffsets von LI und L2 erzielt wird, wodurch die Genauigkeit für beide Frequenzen verschlechtert wird.

Diesbezüglich ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass eine Anwendung nicht nur für GPS LI C/A realisiert werden kann, sondern auch zur Ermittlung von Korrekturinformationen für an dere Frequenzen L2, L5 und Codes (P(Y)...) unmittelbar umsetzbar ist, wobei lediglich neue bzw. weitere Korrekturinformation bezogen auf die jeweilige Frequenz erfasst und zur Korrektur herangezogen werden. Eine Anpassung des Antennendesigns ist hierfür nicht erforderlich. Damit kann ein weiterer Nachteil des Stands der Technik überwunden werden.

Weiterbildungsgemäß wird das Verfahren zumindest teilweise während einer Kalibrierfahrt mit einem die Antenne aufweisen den Fahrzeug, insbesondere von einer von dem Fahrzeug umfass ten elektronischen Kontrolleinheit , ausgeführt. Eine hohe Ge nauigkeit der Vermessung ist insbesondere dann erzielbar, wenn die Fahrdynamikwerte während der Kalibrierfahrt in einem sta tionären Bereich bleiben, beispielsweise der Schlupf der Räder während der Kalibrierfahrt also möglichst gering ist. Dadurch, dass die Antenne bereits am Fahrzeug montiert ist, finden auch Auswirkungen der Fahrzeugkomponenten auf die Richtungsabhän gigkeit des Phasenzentrums bei der Bestimmung der Kalibrier parameter Berücksichtigung.

Entsprechend einer weiterbildenden Ausführungsform der Erfin dung erfolgt an einem Startpunkt der Kalibrierfahrt ein Erfas sen einer initialen Positionsinformation in einem globalen Ko ordinatensystem und einer initialen Orientierungsinformation, wobei während der Kalibrierfahrt die Positionsinformation und die Orientierungsinformation auf Basis von Sensorinformationen mit Bezug auf eine Änderung hinsichtlich der initialen Posi tionsinformation und initialen Orientierungsinformation am Startpunkt erfasst werden. Als Orientierung kann eine relative Orientierung bezogen auf den Startpunkt der Kalibrierfahrt und/oder eine absolute Orientierung insbesondere bezogen auf ein Koordinatensystem eines globalen Satellitensystems heran gezogen werden, wobei entsprechende Umrechnungen vorgenommen werden können.

Somit kann, ausgehend von einer bekannten absoluten Orientie rung in einem globalen Koordinatensystem an einem Startpunkt der Kalibrierfahrt, anhand der während der Kalibrierfahrt er fassten Orientierungsinformationen eine Ermittlung der Korrek turinformationen des Phasenzentrumsoffsets der Antenne erfol gen .

Vorzugsweise werden als initiale Positionsinformation und/oder initiale Orientierungsinformation am Startpunkt der Kalibrier fahrt in einem Datenspeicher insbesondere des Fahrzeugs abge speicherte Werte und/oder Sensorinformationen herangezogen. Die in dem Datenspeicher abgespeicherten Werden können bei spielsweise bei Abschluss einer vorherigen Fahrt gespeichert worden sein oder zum Beispiel im Verlauf oder Anschluss der Fertigung eines Fahrzeugs eingespeichert werden, wobei die Ka librierfahrt vorzugsweise auf einer definierten Kalibrierstre cke erfolgt.

Weiterbildungsgemäß basiert die durch Sensorinformationen ge wonnene initiale Positionsinformation und/oder initiale Ori entierungsinformation am Startpunkt der Kalibrierfahrt auf mittels eines Zustandsschätzers, z.B. eine Variante eines Kal man-Filters, fusionierten Informationen von Sensorinformatio nen. Zweckmäßigerweise liegt die Unsicherheit einer Ausgabe des Zustandsschätzers am Startpunkt der Kalibrierfahrt bereits unter einem tolerierbaren Grenzwert. Was hierbei als tolerier bar angesehen wird, kann insbesondere anwendungsspezifisch entschieden werden. Der Zustandsschätzer ist vorzugsweise also bereits eingeschwungen. Damit kann eine verbesserte Daten genauigkeit erzielt werden bzw. eine gegenseitige Validierung der Informationsquellen erfolgen.

Die initiale Positionsinformation und die initiale Orientie rungsinformation am Startpunkt der Kalibrierfahrt und/oder die Positionsinformation und die Orientierungsinformation während der Kalibrierfahrt werden bevorzugt mittels fahrzeugeigener Sensorik und/oder einer Referenzmesseinrichtung ermittelt. Mittels dieser Sensorik wird insbesondere die Änderung der Orientierung bezogen auf einen Startpunkt der Kalibrierfahrt erfasst. Die durch Sensorinformationen gewonnene Positionsin formation und/oder Orientierungsinformation während der Kalib rierfahrt basiert bevorzugt auf mittels eines Zustandsschät zers, z.B. eine Variante eines Kalman-Filters, fusionierten Informationen von Sensorinformationen insbesondere des Fahr zeugs. Die Referenzmesseinrichtung liefert zweckmäßigerweise genauere Informationen als mit der fahrzeugeigenen Sensorik realisierbar .

Fahrzeugeigene Sensorik ist insbesondere eine inertiale Mess einheit (IMU) und/oder Raddrehzahlsensoren und/oder Lenkwin kelsensorik und/oder einen Kompass. Ein beispielsgemäßes Ver fahren welches zumindest eine Antenne als fahrzeugeigene Sen sorik für den Zweck der Orientierungsbestimmung heranzieht, ist in dem zum maßgeblichen Datum der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlichten älteren Schutzrecht DE 10 2016 219 935.8 beschrieben.

Vorzugsweise ist die während der Kalibrierfahrt gefahrene Strecke im Wesentlichen kreisförmig bzw. ellipsenförmig. Al ternativ oder in Ergänzung kann eine Kalibrierstrecke vorge sehen sein, welche eine Mehrzahl an Richtungswechseln umfasst, insbesondere eine Kalibrierstrecke vergleichbar einer Acht o- der eines Unendlichzeichens. Durch die Wahl der gefahrenen Strecke während der Kalibrierfahrt sind die Empfangsrichtungen der Signale der Satelliten beinflussbar. Durch eine entspre chende Wahl des Streckenverlaufs ist somit eine Abdeckung von 360° Azimutwinkel der Signale jedes empfangenen Satelliten um eine Antenne erzielbar. Durch die verschiedenen Positionen der Satelliten können somit auch Kalibrierwerte für verschiedene Elevationswinkel bezüglich einer Antenne gewonnen werden. Vorzugsweise erfolgt ein mehrfaches Durchfahren der Kalibrier strecke während der Kalibriertahrt . Dadurch ergibt sich eine größere Grundgesamtheit der Messwerte und damit statistische Sicherheit, wodurch wiederum die Genauigkeit des Ergebnisses der Optimierungsrechnung verbessert und die Qualität der Kor rekturinformation erhöht werden kann.

Es kann entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung vorgese hen sein eine Mehrzahl an Kalibrierfahrten vorzunehmen, wobei die Kalibrierfahrten zu unterschiedlichen Uhrzeiten bzw. Sa tellitenkonstellationen durchgeführt werden. Da die GNSS- Satelliten zu unterschiedlichen Uhrzeiten verschiedene Posi tionen über der Erdoberfläche einnehmen, kann somit eine Mehr zahl unterschiedlicher Einstrahlwinkel - Elevation und Azimut - für die Kalibrierung berücksichtigt werden. Alternativ oder in Ergänzung kann die Kalibrierstrecke eine Steilkurve (Kurve mit Neigung zur Seite des geringeren Radius) umfassen. Auch durch diese Vorgehensweise kann eine Mehrzahl unterschiedli cher Einstrahlwinkel eines möglichst großen Raumwinkels für die Kalibrierung berücksichtigt werden.

Weiterbildungsgemäß sind alternative oder in gemeinsamer Um setzung sich ergänzende Vorgehensweisen zur Ermittlung der Korrekturinformationen vorgesehen :

Offline: Entsprechend einer Ausführungsform werden Messdaten, insbesondere Pseudostrecken und/oder Fahrdynamikdaten, während der Kalibrierfahrt zunächst lediglich aufgezeichnet und abge speichert. Demnach erfolgt zumindest die Bestimmung einer Mehrzahl von Korrekturinformationen auf Basis der ermittelten Abweichungen und das Abspeichern der Korrekturinformationen in dem Datenspeicher bevorzugt nicht während der Kalibrierfahrt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ermittlung der Abwei chungen nicht während der Betriebsfahrt vorgenommen wird. Bevorzugt wird auf Basis der solchermaßen erfassten Daten an schließend mittels Optimierungsrechnung ein entsprechender Korrekturparametersatz ermittelt, beispielsweise mittels Me thode der kleinsten Quadrate.

Online: Die Bestimmung einer Mehrzahl von Korrekturinformati onen auf Basis der ermittelten Abweichungen und das Abspei chern der Korrekturinformationen in dem Datenspeicher erfolgt vorzugsweise während der Kalibrierfahrt. Demnach wird einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu folge die Berechnung der Korrekturinformationen auf Basis ei ner Optimierungsrechnung während der Kalibrierfahrt vorgenom men, insbesondere mit einer rekursiven Rechenvorschrift, bei spielsweise mit einem RLS-Algorithmus (Recursive Least Squares Algorithmus) .

Weiterhin kann vorgesehen sein Messsignale einer Referenzmess technik als Vergleichswerte im Sinne einer real tatsächlich vorliegenden Position bzw. Orientierung für das Optimierungs problem der Berechnung der Korrekturinformationen heranzuzie hen. Zu diesen Vergleichswerten ist zur Lösung der Optimie rungsaufgabe entsprechend ein Minimum der Abweichung zu be stimmen. Auch diese Vorgehensweise kann bevorzugt Offline und/oder Online durchgeführt werden.

Vorzugsweise werden als Korrekturinformationen Korrekturwerte und/oder Berechnungsvorschriften, z.B. Polynominterpolation, erzeugt. Die Korrekturwerte können insbesondere in einer Ta belle, als Polynom oder in Form einer anderen Berechnungs grundlage abgelegt werden.

Entsprechend einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt unter Heranziehung einer Mehrzahl der ermittelten Korrekturinforma tionen eine Bestimmung der Orientierung bezüglich eines glo- balen Koordinatensystems. Eine Bestimmung dieser Art wird da bei insbesondere im laufenden Betrieb des Fahrzeugs, also bei Gebrauch des Fahrzeugs, vorgenommen. Dementsprechend würde ein Verfahren zur Bestimmung der Orientierung eines Fahrzeugs bzw. der Antenne vorliegen.

Vorzugsweise wird durch Optimierungsberechnung bestimmt, bei welcher Orientierung sich für die Korrekturinformationen die kleinsten Residuen ergeben, wobei die solchermaßen bestimmte Orientierung als tatsächliche Orientierung angesehen wird und insbesondere durch wenigstens ein Fahrzeugsystem herangezogen wird. Ein diesbezügliches Fahrzeugsystem ist beispielsweise ein Navigationssystem des Fahrzeugs.

Zweckmäßigerweise werden die Position des Fahrzeugs bzw. die Distanz zu den Satelliten eines globalen Satellitennavigati onssystems und/oder eine jeweils erwartete Empfangsstärke der Satellitensignale ermittelt.

Die Korrekturinformation (en) werden im Besonderen für die Kor rektur winkelabhängiger Phasenzentrumsoffsets, insbesondere mit Bezug auf einen Antennenreferenzpunkt, der Antenne heran gezogen. Die Korrekturinformation beschreibt demgemäß zweck mäßigerweise einen Absolutwert des Phasenzentrumsoffsets mit Bezug auf den Antennenreferenzpunkt.

Zur Korrektur des winkelabhängigen Phasenzentrumsoffsets wird weiterbildungsgemäß die mittels der Antenne erfasste erste Ab standsinformation der Antenne zu einem Satelliten des Satel litennavigationssystems unter Heranziehung der Korrekturinfor mationen und insbesondere unter Heranziehung der Orientie rungsinformation korrigiert.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zur Korrektur des winkelabhängigen Phasenzentrumsoffsets ein Absolutwert der Korrekturinformation von einem Wert der mittels der Antenne erfassten Abstandsinformation der Antenne zu dem Satelliten abgezogen.

Somit wird eine genauere Positionierung erreicht. Die ermit telte Orientierung kann entweder in einem nachfolgenden Erfas sungsschritt verwendet werden oder es erfolgt noch im selben Erfassungsschritt unter Heranziehung der Korrekturinformatio nen eine korrigierende Berechnung der Position. Bezüglich der erfassten Orientierung können die Korrekturinformationen damit unmittelbar zur Verbesserung der Genauigkeit der Positionsbe stimmung durch Berücksichtigung der richtungsabhängigen Pha senzentrenoffsets herangezogen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung von Korrektur werten kann vorzugsweise auch unter Laborbedingungen ausge führt werden, insbesondere in der Weise, dass die Antenne aus unterschiedlichen Richtungen mit GNSS Signalen beaufschlagt wird .

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Ermitt lung von Korrekturinformationen für eine Antenne, umfassend:

- eine elektronische Kontrolleinheit und

- eine Antenne zum Empfangen von Daten eines Satellitenna vigationssystems, wobei

die elektronische Kontrolleinheit ausgestaltet ist:

- eine erste Abstandsinformation der Antenne zu einem Sa telliten eines Satellitennavigationssystems zu bestimmen,

- Positionsinformationen und Orientierungsinformationen der Antenne auf Basis von Sensorinformationen zu erfas sen,

- eine zweite Abstandsinformation der Antenne zu dem Satel liten auf Basis der mittels Sensorinformationen erfassten Positionsinformation zu erfassen, - eine Abweichung der ersten Abstandsinformation zu der zweiten Abstandsinformation zu ermitteln,

- eine Korrekturinformation auf Basis der ermittelten Ab weichungen zu bestimmen und

die Korrekturinformation mit Bezug auf die erfasste Orientie rungsinformation in einem Datenspeicher abzuspeichern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Bestimmung einer geographischen Position des Fahrzeugs an hand von Signalen einer Mehrzahl von Satelliten ausgestaltet.

Die elektronische Kontrolleinheit umfasst vorzugsweise einen Prozessor, welcher ausgebildet ist, eine geographische Posi tion des Fahrzeugs anhand von mittels der Antenne empfangenen Signalen einer Mehrzahl von Satelliten zu bestimmen. Der Pro zessor kann alternativ oder in Ergänzung zur Bestimmung der Orientierung des Fahrzeugs unter Heranziehung von Sensorsig nalen und/oder der Satellitensignale ausgestaltet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Empfang und zur Verarbeitung von NAVSTAR GPS-, GLONASS-, GALILEO- und/oder BEIDOU-Satellitensignalen ausgestaltet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die elektro nische Kontrolleinheit ferner einen Speicher zum Speichern von Daten .

Die Vorrichtung ist ausgestaltet wenigstens eine Ausführungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Weitere Merkmale der Vorrichtung resultieren unmittelbar aus der Funk tionalität und/oder den Merkmalen des Verfahrens, wobei die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens geeignete funktio neile Baugruppen aufweist. Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Compu terprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen wenigstens einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.

Die Vorrichtung kann in Autos, in Flugzeugen oder in Schiffen angebracht werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungs zwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln. Für einen Fachmann kann es jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt wer den können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen .

Wenngleich ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt einer Ausführungsform bezüglich nur einer von mehreren Imple mentierungen offenbart worden sein mag, kann außerdem ein der artiges Merkmal oder ein derartiger Aspekt mit einem oder meh reren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementie rungen kombiniert werden, wie für eine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann. Weiterhin sol len in dem Ausmaß, in dem die Ausdrücke „enthalten", „haben", „mit" oder andere Varianten davon entweder in der ausführli- chen Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke auf eine Weise ähnlich dem Ausdruck „umfassen" ein schließend sein. Außerdem ist der Ausdruck „beispielhaft" le diglich als ein Beispiel aufzufassen anstatt der Bezeichnung für das Beste oder Optimale. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen.

Bei einem GNSS-System wird grundsätzlich die Satellitenposi tion mit den Ephemeriden übertragen. Aus diesen Werten kann unter Berücksichtigung des richtungsabhängigen Phasenzentrum soffsets (PZO) die Position des Fahrzeugs und somit auch die Empfangsrichtung bestimmt werden. Nachfolgend ist eine sehr vereinfachte beispielsgemäße Berechnungsgrundlage einer Pseu dostrecke PSRARP eines Satelliten zum Antennenreferenzpunkt dargestellt .

Azimut = 150° ; Elevation = 30°

Pseudostrecke (PSR) = 22123.456,400 m

Phasenzentrumsoffset (PZO) = 1,45 m

PSRARP = PSR - PZO = 22123.456,400 m - 1,45 m = 22123454,950m

Während der Fahrt des Autos ändert sich z.B. bei Kurvenfahrten die Orientierung der Antenne bezogen auf einen Satelliten und wird ein anderer Korrekturwert bspw. für den Azimut ausgewählt, sodass sich ein von obigem abweichendes Phasenzentrumsoffset (PZO) für den jeweiligen Satelliten ergibt. Beispielsweise dreht das Fahrzeug 10° nach links, wobei die Elevation gleich bleibt und das Azimut steigt:

Azimut = 160° ; Elevation = 30°

PSR = 22123.456, 400 m

Phasenzentrumsoffset (PZO) = 1,7 m

PSRARP PSR PZO = 22123.456,400 m-1,70 m 22123454,700 m Liegt ein richtungsabhängiges Phasenzentrumsoffset vor, ergibt sich bei gegebener Ausrichtung der Antenne für jedes empfan gene Satellitensignal ein unterschiedlicher Offsetwert, wel cher bei Kenntnis des Phasenzentrumsoffsets entsprechend kom pensiert werden kann. Diese Berechnung wird für jeden empfan genen Satelliten durchgeführt, so dass sich alle Pseudostre cken Messungen auf den gleichen Antennenreferenzpunkt (ARP) beziehen. Mit diesen korrigierten Daten kann anschließend eine präzisierte Bestimmung der Eigenposition erfolgen.

Voraussetzung für die obigen Berechnungen ist eine hinreichend genaue Kenntnis der Orientierung der Antenne bzw. des Fahr zeugs sowie das Vorliegen von richtungsabhängigen Korrektur informationen für das Phasenzentrumsoffset. Aus den Informa tionen eines GNSS-Signals als solchem ist die Orientierung jedoch nicht unmittelbar abzuleiten und die Korrekturinforma tionen liegen insbesondere bei vergleichsweise preisgünstigen Antennen nicht vor.

Die Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 1. Demnach erfolgt in einem Schritt 2 ein Bestimmen einer ersten Abstandsinfor mation der Antenne zu einem Satelliten eines Satellitennavi gationssystems. In einem Schritt 3 wird eine Positionsinfor mation und eine Orientierungsinformation der Antenne auf Basis von Sensorinformationen erfasst, wobei auf dieser Basis in einem Schritt 4 eine zweite Abstandsinformation der Antenne zu dem Satelliten bestimmt wird. Anschließend erfolgt ein Ermit teln einer Abweichung der ersten Abstandsinformation zu der zweiten Abstandsinformation in einem Schritt 5. Auf Basis der ermittelten Abweichung wird in einem Schritt 6 eine Korrektur information bestimmt und die Korrekturinformation mit Bezug auf die mittels der Sensorinformationen erfasste Orientie rungsinformation in einem Datenspeicher in einem Schritt 7 gespeichert. Im Sinne eines vertieften Verständnisses werden nachfolgend bevorzugte Ausführungen der Erfindung in detail lierterer Weise erläutert.

Auf Grundlage der mit den Ephemeriden übertragenen Satelliten position besteht also bei erworbener Kenntnis der Orientierung und ermittelter richtungsabhängiger Korrekturparameter die Möglichkeit die Empfangsrichtung jedes Satelliten in Bezug auf die Richtungsabhängigkeit des Phasenzentrumsoffsets zu berück sichtigen. Entsprechend konstruierte hochwertige GNSS-Em- pfänger bzw. Antennen ggf. mit Korrekturinformationen sind je doch sehr kostenintensiv. Bei möglichst kostengünstigen Emp fangseinrichtungen, wie sie bevorzugt im Fahrzeug zum Einsatz kommen sollen, kann nicht vom Vorliegen entsprechender Korrek turwerte ausgegangen werden. Entsprechend eines Ausführungs beispiels der Erfindung erfolgt die Ermittlung der Korrektur informationen daher entsprechend nachfolgender Vorgehensweise.

Unter Bedingungen, welche einen ungehinderten Satellitenemp fang ermöglichen, wird mit einem die GNSS-Empfangseinrichtung aufweisenden Fahrzeug eine Kalibrierfahrt durchgeführt. Dies erfolgt beispielsweise durch wenigstens einmaliges Fahren ei nes Kreises. Alternativ oder in Ergänzung zu einer kreisför migen Kalibrierstrecke kann eine Kalibrierstrecke vorgesehen sein, welche eine Mehrzahl an Richtungswechseln umfasst, ins besondere eine Kalibrierstrecke vergleichbar einer Acht oder eines Unendlichzeichens. Die Ausrichtung der GNSS-Antenne be zogen auf das Fahrzeug ist bekannt, sodass auf die Orientierung des Fahrzeugs bei Bestimmung der Orientierung der GNSS-Antenne rückgeschlossen werden kann.

Vor dem Start der Kalibrierfahrt werden mittels dafür geeig neter fahrzeuginterner bzw. fahrzeugeigener Sensoren und/oder Positrons- und/oder Orientierungsbestimmungseinrichtungen Initialzustandsinformationen ermittelt. Dies können mittels eines Zustandsschätzers, z.B. einem Kalman Filter, fusioniert werden. Am Startpunkt der Kalibrierfahrt ist der Zustands schätzer daher vorzugsweise bereits eingeschwungen, weist also einen hinreichend konvergierten Zustand auf. Alternativ oder in Ergänzung können in einem Datenspeicher gespeicherte Werte herangezogen werden oder es wird eine hochgenaue Referenzmes seinrichtung für den Versuch verwendet, die entsprechende Da ten für die Kalibrierung liefert. Die Referenzmesseinrichtung stellt insbesondere die für die Bestimmung der Orientierung und Position der Antenne notwendigen Daten zum Vergleich mit den mittels der Antenne erfassten Daten bereit. Auch kann vor gesehen sein, dass die Referenzmesseinrichtung die Satelliten positionen und/oder die Empfangsintensität bereitstellt . Die Fahrzeugorientierung sowie die Position des Fahrzeugs in einem globalen Koordinatensystem am Startpunkt der Kalibrierfahrt sind somit bekannt.

Während der Kalibrierfahrt wird die Orientierung bzw. deren Änderung bezogen auf die Ausgangswerte vorzugsweise ebenfalls unter Verwendung fahrzeuginterner bzw. fahrzeugeigener Senso rik erfasst. Relative Änderungen in Bezug auf den Startpunkt können zum Beispiel mittels Kompass, einer inertialen Messein richtung, Raddrehzahlsensoren und/oder Lenkwinkel bestimmt werden. Ein weiteres beispielsgemäßes Verfahren zur Ermittlung der Ausrichtung ist zudem in dem zum maßgeblichen Datum der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlichten älteren Schutzrecht DE 10 2016 219 935.8 beschrieben, wobei die Ori entierung aus den Satellitendaten ermittelt wird. Vorzugsweise wird eine Kombination bzw. Fusion von solchermaßen erhaltenen Sensordaten vorgenommen, um eine möglichst hohe Genauigkeit zu erzielen. Dies erfolgt vorzugsweise unter Verwendung eines Zu standsschätzers. Alternativ oder besonders bevorzugt in Ergän zung kann auch vorgesehen sein, eine auf insbesondere nicht korrigierten GNSS-Daten ermittelte Position oder einen Bewe gungsverlauf der Kalibrierfahrt, welche mittels GNSS-Empfänger bestimmbar sind, heranzuziehen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Lokalisierung in einem globalen Koordinatensystem und, insbesondere in Fusion mit den mittels weiterer Sensorik bzw. Zustandsschätzer ermittelten Informationen, eine Ausrich tung bezogen auf das globale Koordinatensystem erzielt werden.

Wie erwähnt erfolgt die Fusion der Informationen insbesondere unter Verwendung eines Zustandsschätzers, z.B. eines Kalman Filters, welchem die Informationen der Sensorik zugeführt wer den und der die Fahrzeugorientierung sowie Position und somit entsprechend die gefahrene Trajektorie während der Kalibrier fahrt ermittelt. Alternativ oder in Ergänzung kann während der Kalibrierfahrt eine hochgenaue Referenzmesseinrichtung verwen det werden, welche entsprechende Daten für die Kalibrierung liefert .

Auf Basis der mittels der Sensorik bzw. des Zustandsschätzers bestimmten Informationen werden während der Kalibrierfahrt die Eigenpositionen bzw. Trajektorie des Fahrzeugs erfasst. Außer dem werden anhand der mit den Ephemeriden übertragenen Satel litenpositionen die jeweiligen Richtungsvektoren von der Ei genposition zum jeweiligen Satelliten bestimmt.

Bevorzugt wird jeweils die Abweichung der Pseudostrecke, wel che auf Grundlage der mittels der Sensorik bzw. des Zustands schätzers bestimmten Eigenposition zum jeweiligen Satelliten, zur Pseudostrecke, die lediglich anhand eines GNSS-Signals be rechnet wird, berechnet. Die solchermaßen bestimmte Abweichung wird als vom jeweiligen Richtungsvektor abhängiges Phasenzent rumsoffset angesehen. Für die betreffende Richtung des Rich tungsvektors liegt somit eine quantitative Kenntnis über das Phasenzentrumsoffset vor. Dieser Wert bildet entsprechend vor zugsweise die Korrekturinformation zur Korrektur des Phasen zentrumsoffsets . Grundlage für die Bestimmung der Korrekturinformationen bildet bevorzugt somit die Kenntnis über die Position und Orientie rung des Fahrzeugs in einem globalen Koordinatensystem, welche mittels Sensorinformationen bzw. Referenzmesstechnik ermittelt werden. Ergibt sich beispielsweise bei einem relativen Gier winkel (Orientierung) bezogen auf die Ausgangsausrichtung von 10°, dass die Entfernung zum Satelliten im Verglich mit der angenommenen tatsächlichen Position 10 cm zu kurz und im Ver gleich zu einer an dieser tatsächlichen Position zu erwarten den Signalstärke 5 dB zu schwach ist, können diese Differenz werte als Kalibrierinformationen abgespeichert werden. Mit sich ändernder Orientierung ändert sich auch der Phasenzent rumsoffset in Bezug auf die Empfangsrichtung bzw. Richtungs vektor zum Satelliten. Auf diese Art und Weise erfolgt in vorteilhafter Weise für eine Vielzahl an Orientierungen die Ermittlung der Kalibrierinformationen.

Vorzugsweise werden als Korrekturinformationen Korrekturwerte und/oder Berechnungsvorschriften, z.B. Polynominterpolation mit den Korrekturwerten als Stützstellen, erzeugt. Die Korrek turwerte können insbesondere in einer Tabelle, als Polynom oder in Form einer anderen Berechnungsgrundlage abgelegt wer den .

Weiterhin wird die Kalibrierstrecke bevorzug mehrfach durch fahren. Aufgrund der somit vorliegenden höheren Zahl an Mess werten und Kalibrierinformationen zu jeder Ausrichtung kann eine Verbesserung der Genauigkeit der Korrekturinformationen erreicht werden.

Die Ermittlung der Korrekturinformationen kann erfindungsgemäß Offline und/oder Online vorgenommen werden:

Offline: Entsprechend einer Ausführungsform werden Messdaten, insbesondere Pseudostrecken und Fahrdynamikdaten, während der Kalibrierfahrt zunächst lediglich aufgezeichnet und abgespei chert. Der Kalibrierfahrt nachfolgend wird eine Bestimmung der Korrekturinformationen mittels Optimierungsrechnung vorgenom men .

Online : Entsprechend einer weiteren Ausführungsform werden die Messdaten, insbesondere Pseudostrecken und Fahrdynamikdaten, während der Kalibrierfahrt aufgezeichnet und die Berechnung der Korrekturinformationen erfolgt mittels Optimierungsrech nung während der Kalibrierfahrt.

Durch die beschriebene Vorgehensweise können die Korrekturin formationen zur Kompensation eines Phasenzentrumsoffsets einer Antenne bestimmt werden.

Ausgehend von den ermittelten Korrekturinformationen kann im üblichen Betrieb des Fahrzeugs die Orientierung des Fahrzeugs bevorzugt mittels Optimierungsrechnung bestimmt werden, wobei für eine erfasste Position eine Orientierung ermittelt wird, bei welcher die richtungsabhängigen anzuwendenden Korrekturen mittels der Korrekturinformationen die kleinsten Residuen auf weisen. Mit anderen Worten wird als Ausrichtung die Orientie rung ansehen, bei welcher die geringste Abweichung zu den vor handenen Korrekturinformationen bzw. Messwerten vorliegt.

Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können je doch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden, dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.