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Automotive Dead Reckoning-Technologie

Hohe Bebauungsdichte in Städten, Parkhäuser und mehrstöckige Strassentrassen haben eines gemeinsam: Sie stellen Navigationssysteme vor grosse Herausforderungen, weil sie die Satellitennavigationssignale auf die eine oder andere Weise behindern. 

Immer mehr Systeme, wie etwa für die Navigation in Fahrzeugen, dynamische Mauterhebung, Flottenmanagement und Notrufdienste beruhen auf zuverlässiger, unterbrechungsfreier Positionierung und Navigation. Dadurch wird GNSS mit „3D Dead Reckoning“ immer wichtiger. Es handelt sich um die Fähigkeit, eine Position zu berechnen, wenn die Satellitensignale schwach oder gar nicht vorhanden sind.

Dreidimensionales Automotive Dead Reckoning (3D‑ADR) ergänzt die herkömmliche GPS- und GNSS‑Navigation durch intelligente Algorithmen, die Änderungen der Entfernung, Richtung und Höhe während der Unterbrechung eines Satellitensignals verarbeiten. Der 3D ADR GNSS‑Chip UBX‑M8030‑Kx‑DR von u‑blox kombiniert Satellitennavigationsdaten mit Daten, die von Raddrehzahlsensoren, Gyroskopen und Beschleunigungssensoren geliefert werden. So bietet er Positionsbestimmung mit hoher Genauigkeit, unabhängig von Änderungen in der Geschwindigkeit, Richtung oder Höhe eines Fahrzeugs und selbst bei teilweisem oder völligem Ausfall der Satellitensignale. Dies ist besonders wichtig, wenn schnelle Navigationsentscheidungen bei der Ausfahrt aus Tunneln und Parkhäusern getroffen werden müssen.

Lösung mit Standardpräzision

Das Automotive Dead Reckoning‑Modul NEO‑M8L enthält integrierte Sensoren für Bewegungs-, Richtungs-, und Höhenmessungen. In das Modul sind Gyroskop und Beschleunigungsmesser sowie die führende GNSS‑Plattform von u‑blox, u‑blox M8, integriert. Durch diese Kombination ist die leistungsfähigste Lösung für Positionsbestimmung im Freien und in Gebäuden entstanden.

Darüber hinaus können Systeme zur Unfallrekonstruktion anhand der Sensordaten die Sekunden vor einem Unfall analysieren, was die Klärung von Versicherungsansprüchen selbst bei Zusammenstössen in einem Tunnel oder Parkhaus erleichtert. Da die Sensordaten kontinuierlich überwacht werden und der Standort in einem nichtflüchtigen Speicher aufgezeichnet wird, können gestohlene Fahrzeuge sofort geortet werden.

NEO‑M8L ist die ideale Lösung für alle Anwendungen in Strassenfahrzeugen, denn es kann auf Basis seiner eigenen internen Sensoren die Position in allen Situationen berechnen, unabhängig von der Sicht auf die Satelliten und der Ausrichtung des Endgeräts. Dank der unübertroffenen Genauigkeit unseres ADR‑Koppelnavigationssystems sind hochwertige Navigationsgeräte in der Lage, Fahrer durch mehrere Kilometer lange Tunnel zu leiten.

Lösung mit hoher Präzision

In der Automotive‑Branche sind Positionierungsdaten mit hoher Präzision für die Navigation auf Fahrspurebene und das autonome Fahren erforderlich. In den frühen Phasen des autonomen Fahrens sind diese Fahrerassistenzfunktionen nur in bestimmten, dafür vorgesehenen Bereichen zulässig. Die Fähigkeit, eine hohe Genauigkeit im Bereich von 20 Zentimetern bei Umgebungen mit freier Sicht zum Himmel zu erreichen, führt zu einem hohen Mass an Sicherheit bei der spurgenauen Positionierung in breitgefächerten Fahrsituationen.

Anwendungen für die Positionierung im Inneren von Autos haben sich in beeindruckender Weise entwickelt Die ersten Navigationsanwendungen entstanden in den 1980er Jahren. Die Position des Fahrzeugs wurde auf der Karte angezeigt, und raffinierte Routing‑Algorithmen halfen den Fahrern, in unbekannten Gegenden den Weg zu finden. Es genügte eine Genauigkeit von mehreren zehn Metern für das Auto auf der Strasse. Die nächsten Anwendungen kamen in Form von Notdiensten, bei der ein an einem Unfall beteiligtes Fahrzeug die Behörden informiert, damit Hilfe gerufen werden kann. Die EU‑Verordnung zu eCall sah eine Genauigkeit von 40 Metern bei schwierigen Empfangsbedingungen (eingeschränkte Sicht zu den Satelliten) vor. Diese Systeme sind inzwischen weltweit verbreitet.

Der dritte Anwendungsbereich ist V2X, Vehicle‑to‑Everything‑Kommunikation. Im Wesentlichen sind alle Akteure auf oder in der Nähe einer Strasse in der Lage, über eine Kurzstreckenfunktechnologie miteinander zu kommunizieren und ihre Position sowie den Fahrverlauf in Echtzeit zu übermitteln. Die weithin anerkannte Norm SAE J2945/1 gibt als Ziel die Fähigkeit an, die von einem Fahrzeug benutzte Fahrspur bei freier Sicht zum Himmel mit einer Sicherheit von 95% anzuzeigen. Diese Daten werden verwendet, um die Fahrer zu warnen und möglicherweise Vorgänge wie das Bremsen einzuleiten. Es handelt sich um die ursprüngliche Anwendung für die spurgenaue Positionierung.

Obwohl Umgebungen mit freier Sicht auf den Himmel in einigen Ländern einen Grossteil der gefahrenen Strassenkilometer ausmachen, müssen jedoch aus verschiedenen Gründen auch andere Bereiche abgedeckt werden. Die Akzeptanz der Funktion bei den Fahrern dürfte gering sein, wenn sie mit Fehlalarmen überflutet werden. In einem zweiten Schritt neigen die Regulierungsbehörden dazu, die Vorschriften anzupassen, wenn sich die Technologie verbessert, und verlangen einen gemeinsam vereinbarten Stand der Technik. Automotive‑OEMs wissen das, und der Wettlauf darum, dass mehr Fahrsituationen abgedeckt werden, hat schon begonnen.

Schliesslich sind beim autonomen Fahren die bereits erwähnten zulässigen autonomen Fahrzonen eine Schlüsselanwendung. Eine weitere Anwendung ist die Fahrzeugsteuerung. Dabei werden hochentwickelte Technologien miteinander verschmolzen, wie neuronale Netzwerke, HD‑Echtzeitkarten, fortschrittliche Sensoren wie LIDAR und grosse Datenmengen (Big Data). Die spurgenaue Position (Lane Accurate Position, LAP) ist ein Schlüsselelement jeder autonomen Fahrlösung.

Hochpräzises Dead Reckoning ermöglicht dezimetergenaue Positionierung

Die spurgenaue Positionsbestimmung verbessert die Leistung in dicht besiedelten Städten, Parkhäusern, Tunneln und auf mehrstöckigen Strassentrassen sowie bei nahezu allen Bedingungen, bei denen GNSS‑Signale schwach oder durch Hindernisse blockiert sind. Die Kombination von Dead Reckoning‑Technologie und hochpräzisen Algorithmen eröffnet Möglichkeiten, die Herausforderungen derartiger Umgebungen zu bewältigen.

Dead Reckoning ergänzt herkömmliche GPS- oder GNSS‑Navigation durch intelligente Algorithmen, die Änderungen der Entfernung, Richtung und Höhe während der Unterbrechung eines Satellitensignals verarbeiten. Hochpräzise Algorithmen mit GNSS‑Signalen aus mehreren Frequenzbändern verbessern die Leistung weiter und ermöglichen dezimetergenaue Navigation.

Der ZED‑F9K von u‑blox kombiniert die Satellitennavigation von bis zu vier globalen Navigationssatellitensystemen mit Daten, die von Raddrehzahlsensoren, Gyroskopen und Beschleunigungssensoren geliefert werden. Gleichzeitig begrenzt er die Positionierungslösung auf die Dynamik eines Fahrzeugs, um eine optimale Positionsbestimmung zu erreichen. Darüber hinaus ermöglichen die hochpräzisen Algorithmen eine ultrapräzise Navigation und beinhalten RTK‑Technologie (Real Time Kinematic) Technologie sowie Korrekturdienste. Multi‑Band sorgt für kurze Konvergenzzeiten sowie schnelle Rekonvergenzzeiten für hochpräzise Positionen.

Übersicht über hochpräzise GNSS‑Systeme 

ZED‑F9K Modul

 

  • Kontinuierliche, spurgenaue Positionierung unter schwierigsten Bedingungen
  • Dezimetergenauigkeit für Automotive‑Massenmärkte
  • Ideal für ADAS, V2X und Fahrereinheiten
  • Standardisierte Multi‑Band-, RTK‑Lösung mit integriertem Inertial‑Sensor
  • Aktualisierungsraten für die Position mit geringen Latenzzeiten bis zu 30 Hz


Evaluierungswerkzeuge

Sie können unsere Automotive Dead Reckoning‑Technologie mit Blueprints, Applikations‑Entwicklungsboards oder Evaluation‑Kits evaluieren. Das EVK‑M8L Evaluation‑Kit unterstützt das NEO‑M8L von u‑blox, während das C100‑F9K Applikations‑Entwicklungsboard die ZED‑F9K Module von u‑blox unterstützt.

Um ein Evaluation‑Kit zu bestellen, gehen Sie in unseren Online‑Shop oder nehmen Sie Kontakt zu einer Verkaufsniederlassung von u‑blox auf.