用于对无相关完整性信息而提供的GNSS校正数据进行完整性检查的方法

摘要

本发明涉及一种用于检查GNSS校正数据(1)的完整性的方法，至少包括以下步骤：a)接收所提供的无相关完整性信息的GNSS校正数据(1)；b)接收参考数据(2)，所述参考数据允许推断出在步骤a)中接收到的所述GNSS校正数据(1)的完整性；c)利用在步骤b)中接收到的所述参考数据(2)，检查在步骤a)中接收到的所述GNSS校正数据(1)的完整性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对GNSS校正数据进行完整性检查的方法、一种用于提供完整性数据的方法、一种用于提供GNSS校正数据的方法、一种计算机程序以及一种机器可读存储介质。本发明尤其与自动驾驶相关联地使用。此外，本发明还可以用于卫星定位领域的其他安全相关的应用。

背景技术

在GNSS(全球导航卫星系统)导航的情况下，通常使用GNSS校正数据，这些校正数据用于在定位时考虑GNSS信号的可确定的误差。可确定的误差例如可以是GNSS信号的传播时间误差。这种传播时间误差例如可以通过利用参考站接收GNSS信号来确定，参考站的大地测量位置是精确已知的。在此，可以通过比较使用接收到的GNSS信号计算的位置和精确已知的位置来确定校正。这方面的一个例子是所谓的DGPS(差分GPS)。但替代于或附加于传输时间误差，GNSS校正数据也可以考虑大气影响、环境影响、时钟误差和/或卫星轨道误差。

GNSS校正数据通常由专用于此的校正数据提供者(也称为GNSS校正服务)提供。它们通常在校正类型以及它们是否还为所提供的GNSS校正数据提供相关的完整性信息方面有所不同。然而，关于已使用或可能要使用的校正数据的完整性的相应信息对于与安全相关的应用程序(即需要特定的数据安全等级的应用程序)特别重要。例如，至少部分自动驾驶车辆的GNSS定位是一个需要一定(高)安全等级的应用领域。

提供相关的完整性信息的已知GNSS校正服务例如是商业PPP-RTK(精确点定位-实时运动学)服务，其中，完整性检查尤其是专有算法的一部分。利用这些完整性信息，例如可以实现安全等级(特别是根据IS026262和/或IEC61508)。相应的完整性信息很重要，因为位置计算中的不一致或不准确的校正数据如果未被及时发现，可能会导致定位错误。

不提供任何相关完整性信息的已知GNSS校正服务例如是使用PPP(精确点定位)技术或PPP-RTK的服务，免费的或非商业的服务，以及商业的服务。除了术语PPP和PPP-RTK外，专有服务提供商使用的SSR(1到4)和其他术语也常用来描述该技术。目前市场上可供使用的用于位置校正(包括用于数据生成、传输和处理)的系统不提供相关的完整性信息，目前通常不满足在诸如自动驾驶的安全相关应用中的使用要求。相应校正数据的对于安全相关应用的适用性将有利地增加用于安全相关应用的可用校正数据的带宽。

发明内容

根据权利要求1，这里提出了一种用于对GNSS校正数据进行完整性检查的方法，至少包括以下步骤：

a)接收所提供的无相关完整性信息的GNSS校正数据；

b)接收参考数据，这些参考数据允许推断出在步骤a)中接收到的GNSS校正数据的完整性；

c)利用在步骤b)中接收到的参考数据，检查在步骤a)中接收到的GNSS校正数据的完整性。

该方法特别用于检查GNSS校正数据的完整性，所述校正数据最初由提供(这些)GNSS校正数据的校正数据提供者提供，但没有相关的完整性信息或完整性数据。这些(最初未经检查的)GNSS校正数据的在此确定的完整性可以提供给接收这些GNSS校正数据的GNSS接收器。然而，也可以想到，在接收器侧执行完整性检查。在外部或在接收器侧确定的完整性例如可以用来在使用或不使用所检查的校正数据情况下满足(预先)确定的安全等级(例如ASIL、SIL)。

GNSS校正数据的完整性通常描述了这些GNSS校正数据的准确性、质量和/或一致性。因此，在完整性检查时，GNSS校正数据尤其在准确性、质量、合理性和/或一致性方面进行检查。

在步骤a)中，接收GNSS校正数据，这些校正数据是在没有相关完整性信息的情况下提供的。换言之，这特别涉及由提供(这些)GNSS校正数据的校正数据提供者提供的GNSS校正数据，而没有相关的完整性信息或完整性数据。特别地，这些GNSS校正数据不包括描述实际校正数据的准确性、质量、合理性和/或一致性的任何(附加)数据。因此，这些GNSS校正数据(本身)特别地不允许就其是否满足(预先)确定的安全等级或质量等级(例如SIL、ASIL)得出任何结论。在步骤a)中，GNSS校正数据特别地由(移动的)GNSS接收器(本身)接收，或由上级的评估系统(如数据中心)接收。在步骤a)中，GNSS校正数据(待检查的服务的校正数据)优选地通过IP(互联网协议，例如TCP/IP或UDP)、L-Band或其他信号路径接收。

在步骤b)中，接收参考数据，这些参考数据允许得出关于在步骤a)中接收的GNSS校正数据的完整性的结论。参考数据例如可以是轨道数据、带有相关完整性信息而提供的GNSS校正数据和/或由校正数据提供者提供的GNSS校正数据，该校正数据提供者不同于提供在步骤a)中接收到的GNSS校正数据的校正数据提供者。在步骤b)中，参考数据尤其由(移动的)GNSS接收器(本身)接收，或由诸如计算中心的上级的评估系统接收。参考数据例如可以由GNSS参考地面站提供。

在步骤c)中，利用在步骤b)中接收的参考数据，检查在步骤a)中接收的GNSS校正数据的完整性。特别地，在步骤c)中，使用在步骤b)中接收的参考数据来确定在步骤a)中接收的GNSS校正数据的准确性、质量、合理性和/或一致性。为了检查校正数据的完整性，特别是在预先规定的阈值内，优选比较卫星轨道和/或卫星时钟的校正质量。通常，(预先)确定完整性检查的目标值。如果满足(预先)确定的目标值，则将完整性检查例如设置为“肯定”。替代地或附加地，可以计算质量指标，其反映接收到的校正数据与参考数据的偏差。

根据步骤c)的检查可以例如由(移动的)GNSS接收器(本身)执行，或由上级的评估系统例如计算中心来执行。此外，基于检查过程，特别是根据检查过程的结果，可以形成关于在步骤a)中接收到的GNSS校正数据的完整性信息，并且必要时予以提供。完整性信息必要时可以包括或描述所计算的质量指标。完整性信息和/或质量指标可以作为完整性数据分配给相应的GNSS校正数据，和/或(可能与相应的GNSS校正数据一起或分开地)可以作为关于GNSS校正数据的完整性数据予以提供。完整性信息和/或质量指标例如可以允许得出关于GNSS校正数据是否满足(预先)确定的质量等级的结论。

(一项或多项服务的数据的)完整性检查的结果可以(可能统一地)通过IP提供，必要时也可以通过其他信号路径提供，例如地球同步卫星(L波段)或数字无线电(例如SiriusXM、DAB)。此外，还可以生成完整性消息，其中包含一个或多个、优选所有的观察到的服务的结果。例如，可以使用该方法检查来自不同提供者的GNSS校正数据的完整性。在此上下文中，在步骤a)中，例如可以从多个(不同的)服务接收所提供的无相关完整性信息的GNSS校正数据。

根据有利的设计提出，在步骤a)中接收的GNSS校正数据由(至少)一个校正数据提供者提供，该校正数据提供者不执行完整性检查和/或不提供关于GNSS校正数据的任何完整性信息。

不执行完整性检查和/或不提供关于GNSS校正数据的任何完整性信息的校正数据提供者例如可以是PPP服务和/或PPP-RTK服务。特别地，不执行完整性检查和/或不提供有关GNSS校正数据的完整性信息的校正提供者是非商业的校正数据提供者。

根据另一有利设计提出，在步骤b)中接收的参考数据包括轨道数据和/或卫星时钟数据和/或(如果可用)用于电离层和/或对流层的区域性的和/或全球性的校正。轨道数据(供检查)例如可以是IGS(国际GNSS服务)的超快速轨道的预测部分。

根据另一有利设计提出，在步骤b)中接收的参考数据包括GNSS校正数据，这些校正数据带有相关完整性信息地被提供。

相关的完整性信息优选地允许得出关于GNSS校正数据是否满足(预先)确定的质量等级(例如SIL、ASIL)的结论。提供具有相关完整性信息的GNSS校正数据的校正数据提供者通常是商业的校正数据提供者。

根据另一有利设计提出，在步骤b)中接收的参考数据包括由(另一)校正数据提供者提供的GNSS校正数据，该校正数据提供者不同于提供在步骤a)中接收的GNSS校正数据的校正数据提供者。

另一校正数据提供者可以是不执行完整性检查和/或不提供关于GNSS校正数据的完整性信息的校正数据提供者。在这种情况下(特别是在比较之后)，即使是来自另一校正数据提供者的(纯)GNSS校正数据也可以实现得出关于在步骤a)中接收的校正数据完整性的结论。

通过使用没有完整性检查的两种服务(其中的一种用作参考产品)，已经可以以有利的方式实现符合IS026262的ASIL-A或符合IEC61508的SIL1。通过将具有完整性检查的服务(例如具有ASIL等级)作为参考产品，可以以有利的方式必要时(在某些星座中)甚至实现ASIL-B或更高。

根据另一有利设计提出，步骤c)中的检查包括，将在步骤a)中接收到的GNSS校正数据与在步骤b)中接收到的参考数据进行比较、验证和/或合并。

特别地，如果在步骤b)中从另一个校正数据提供者接收到GNSS校正数据作为参考数据，则可以在步骤c)中将在步骤a)中接收到的GNSS校正数据与在步骤b)中接收到的参考数据进行比较和/或验证。特别地，如果在步骤b)中接收到带有相关完整性信息而提供的GNSS校正数据，则可以在步骤c)中将在步骤a)中接收到的GNSS校正数据与在步骤b)中接收到的参考数据进行比较、验证和/或合并。

根据另一方面，还提出了一种用于提供关于GNSS校正数据的完整性数据的方法，这些校正数据是在无相关完整性信息的情况下提供的，其中，执行此处描述的用于检查完整性的方法，以确定完整性数据。在此特别地，如此确定的完整性数据可以分配给相应的GNSS校正数据，这些校正数据(最初或初始)是在没有相关完整性信息的情况下提供的。例如，完整性数据可以传输到(移动的)GNSS接收器。特别地，完整性数据允许推断出它们所分配的GNSS校正数据是否满足(预先)确定的质量等级(例如ASIL、SIL)。

根据另一方面，还提出了一种用于向(移动)GNSS接收器提供GNSS校正数据的方法，其中，执行这里描述的用于检查完整性的方法和/或这里也描述的用于提供完整性数据的方法。在此特别地，GNSS校正数据可以与所确定的分配给它们的完整性数据一起提供，这些校正数据(最初或初始)是在没有相关完整性信息的情况下提供的。这例如可以发生在数据流中，在该数据流中，GNSS校正数据和相关的完整性数据被组合，例如关联成数据对。然而，也可以想到，GNSS校正数据和所分配的完整性数据在不同的路径上传输到GNSS接收器。GNSS接收器例如可以布置在(机动)车辆中或之上，该车辆优选地被设计用于至少部分自动化或自主化的行驶工作。

根据另一方面，还提出了一种用于执行这里描述的方法的计算机程序。换言之，这尤其涉及一种计算机程序(产品)，其包括指令，当该程序由计算机执行时，这些指令引起该计算机执行这里描述的方法。

根据另一方面，还提出了一种机器可读的存储介质，计算机程序存储在该存储介质上。机器可读的存储介质通常是计算机可读的数据载体。

结合用于检查GNSS校正数据完整性的方法讨论的细节、特征和有利设计，也可以相应地出现在此处提出的用于提供完整性数据的方法、用于提供GNSS校正数据的方法、计算机程序和/或存储介质，反之亦然。在这方面，充分参考那里的陈述，以获得更详细的特征表征。

附图说明

下面参考附图更详细地解释这里提出的解决方案及其技术环境。应该指出的是，本发明不应受所示实施例的限制。特别地，除非另有明确说明，还可以提取附图中解释的事实的部分方面,并将它们与来自其他附图和/或本说明书的其他组成部分和/或认识相结合。示意性地：

图1：根据现有技术提供GNSS校正数据的示例性图解视图；

图2：这里提出的用于检查GNSS校正数据完整性的方法的流程图；

图3：这里提出的用于向GNSS接收器提供GNSS校正数据的方法的示例性图解视图；以及

图4：这里提出的用于向GNSS接收器提供GNSS校正数据的方法的示例性流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据现有技术提供GNSS校正数据1的示例性图解视图。示出了不同星座的三颗GNSS卫星7、接收GNSS卫星7的信号的校正数据提供者4—其在已知的大地测量位置接收信号—以及也接收GNSS卫星7的信号的移动GNSS接收器6。校正数据提供者4从接收到的信号确定GNSS校正数据1，例如通过与已知的大地测量位置进行比较。

此外，该校正数据提供者4例如确定与由其提供的GNSS校正数据1相关联的完整性信息，并由此形成完整性数据5。这里，校正数据提供者4将GNSS校正数据1与相关的完整性数据5相结合地提供给GNSS接收器6。因此，GNSS接收器6，例如可以是至少部分自动驾驶的车辆的GNSS接收器6，可以从完整性数据5中检测出所提供的GNSS校正数据1是否符合一定的安全等级(这里例如是ASIL要求)。如果是这种情况，则GNSS接收器6可以用GNSS校正数据1校正接收到的GNSS信号，从而(可靠地)改进其自身的定位。原则上，如果例如完整性信息缺失，也可以满足ASIL要求。如果没有用于检查的完整性信息，则数据通常被归类为未经检查，因此可以归类为不安全。ASIL归类特别描述了一个众所周知的设计，其例如具有根据相应的程序要求开发的各种冗余和测试模块。

图2示意性地示出了这里提出的用于检查GNSS校正数据1的完整性的方法的流程图。由框110、120和130表示的步骤a)、b)和c)可以依次执行至少一次。此外，至少步骤a)和b)也可以至少部分地并行进行或同时进行。在框110中，根据步骤a)，接收GNSS校正数据1，其被提供而没有相关的完整性信息。在框120中，根据步骤b)，接收参考数据2，这些参考数据允许推断出在步骤a)中接收的GNSS校正数据1的完整性。在框130中，根据步骤c)，利用在步骤b)中接收的参考数据2，检查在步骤a)中接收的GNSS校正数据1的完整性。

图3示意性地示出了此处提出的用于将GNSS校正数据1提供给(移动的)GNSS接收器6的方法的示例性图解视图。在此，执行此处描述的用于完整性检查的方法。在此上下文中，GNSS接收器6也被提供有完整性数据5。在这里，完整性数据5是为GNSS校正数据1提供的，这些校正数据(在准备好的校正数据提供者3方面)被提供而没有相关的完整性信息。在此，为了确定完整性数据5，执行这里描述的用于完整性检查的方法。在这方面，我们参考针对图2的解释。

在图3中，在步骤a)中接收的GNSS校正数据1由校正数据提供者3提供，校正数据提供者3不执行完整性检查和/或不提供关于GNSS校正数据1的任何(相关的)完整性信息。这些GNSS校正数据1也被提供给GNSS接收器6(没有完整性信息或直接提供)。此外(并且与其独立地或并行地)，给该GNSS接收器6提供根据这里描述的用于完整性检查的方法所确定的用于GNSS校正数据1的完整性数据5。结果，GNSS接收器6可以检查GNSS校正数据1是否满足特定的(预定的)安全等级。

在步骤b)中接收的参考数据2在此例如包括由校正数据提供者4提供的GNSS校正数据，该校正数据提供者不同于提供在步骤a)中接收的GNSS校正数据1的校正数据提供者3。此外，在步骤b)中接收的参考数据2在此例如包括GNSS校正数据，这些校正数据被提供有相关的完整性信息。

替代地或附加地，接收到的参考数据2可以是GNSS校正数据，其在没有相关完整性信息的情况下提供，但是由与提供在步骤a)中接收的GNSS校正数据1的校正数据提供者3不同的校正数据提供者4提供。此外，在步骤b)中接收的参考数据2可以替代地或附加地包括轨道数据、卫星时钟数据、用于电离层和/或对流层的区域性和/或全球性校正。

步骤c)中的检查在此例如包括，将在步骤a)中接收的GNSS校正数据1与在步骤b)中接收的参考数据2进行比较和/或组合。下面结合图4描述了这方面的更详细的示例。

图4示意性地示出了在此提出的用于向GNSS接收器6提供GNSS校正数据1的方法的示例性流程图。由各种校正数据提供者3、4提供的数据在值范围、完整性和/或更新性方面受到初始检查10。此外，可以考虑各种辅助数据8、9。辅助数据例如可以是IGS(国际GNSS服务)和/或CODE(欧洲轨道确定中心)的轨道数据。但是，也可考虑借助于全球对流层模型(例如新不伦瑞克大学的UNB3)和/或全球电离层模型(例如电离层图)进行合理性检查。随后是对数据的时间同步11。在关于数据特征的归一化和/或合理性检查12的范畴内，对数据予以合理性检查和/或归一化(例如：使用广播星历表将相对校正参数转换成绝对校正参数)。

根据所确定的参数，校正数据和可能的辅助数据(来自归一化和/或合理性检查12)在比较13的范畴内相互比较。比较的结果在选择4的范畴内进一步使用。基于比较13的比较结果，将各个数据元素、数据属性或完整数据流丢弃或转发。在最后的(组装)步骤15中，将来自选择14的选定的校正和辅助数据组合在新的校正数据流中。校正数据流包含GNSS校正数据1和关于这些校正数据1的完整性数据5。

特别地，这里提出的方法具有以下优点：在没有相关的完整性信息的情况下提供的GNSS校正数据也可以结合至少部分自动的驾驶使用，其中，通常对所使用数据的完整性提出很高的要求。