DE102022211686A1

DE102022211686A1 - Method and device for determining a height value

Info

Publication number: DE102022211686A1
Application number: DE102022211686.0A
Authority: DE
Inventors: Daniel Jung; Fredrik Nordstroem; Marco Marinho
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2024-05-08

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Höhenwertes mittels einer Vorrichtung vorgeschlagen, umfassend wenigstens einen Drucksensor, wenigstens einen Temperatursensor und wenigstens einen Inertialsensor, wobei die Vorrichtung darüber hinaus eine Einrichtung zur Generierung von Positionsdaten mittels empfangener GNSS Signale aufweist, wobei die Bestimmung des Höhenwertes sowohl während Zeitintervallen erster Art als auch während Zeitintervallen zweiter Art erfolgt, wobei jeweils ein Zeitintervall zweiter Art dem Zeitintervall zwischen zwei Zeitintervallen erster Art entspricht, wobei während jedes Zeitintervalls erster Art genau eine Erfassung und Auswertung von GNSS Signalen zur Generierung von Positionsdaten erfolgt sowie eine oder mehrere Erfassungen oder Auswertungen des wenigstens einen Drucksensors, des wenigstens einen Temperatursensors und des wenigstens einen Inertialsensors erfolgt, wobei während des Zeitintervalls erster Art von wenigstens einem dieser Sensoren genau eine Erfassung oder Auswertung erfolgt,wobei während jedes Zeitintervalls zweiter Art ausschließlich Erfassungen oder Auswertungen des wenigstens einen Drucksensors, des wenigstens einen Temperatursensors und des wenigstens einen Inertialsensors erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitintervalle zweiter Art mindestens um den Faktor 10 bis 100 größer sind als die Zeitintervalle erster Art.A method is proposed for determining an altitude value by means of a device comprising at least one pressure sensor, at least one temperature sensor and at least one inertial sensor, wherein the device further comprises a device for generating position data by means of received GNSS signals, wherein the determination of the altitude value takes place both during time intervals of the first type and during time intervals of the second type, wherein a time interval of the second type corresponds to the time interval between two time intervals of the first type, wherein during each time interval of the first type exactly one detection and evaluation of GNSS signals takes place for generating position data and one or more detections or evaluations of the at least one pressure sensor, the at least one temperature sensor and the at least one inertial sensor take place, wherein during the time interval of the first type exactly one detection or evaluation of at least one of these sensors takes place, wherein during each time interval of the second type only detections or evaluations of the at least one pressure sensor, the at least one temperature sensor and the at least one inertial sensor take place, characterized in that the time intervals of the second type are at least by a factor of 10 to 100 larger than the Time intervals of the first kind.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a method according to the preamble of claim 1.

Eine Bestimmung eines Höhenwerts (ausschließlich) mittels GNSS Daten birgt mehrere Schwachstellen, zum einen ergibt sich für die Auflösung in Höhenrichtung eine hohe Ungenauigkeit und zum anderen ist der Betrieb einer Einrichtung zum Empfang und Verarbeitung von GNSS Daten mit einem, vergleichsweise hohen Stromverbrauch/Energieverbrauch/Leistungsaufwand verbunden. Gerade für mobile Vorrichtungen zur Bestimmung eines Höhenwertes stellt die Nutzung von GNSS Daten somit eine große Herausforderung in Bezug auf die Energieeffizienz dar.Determining an altitude value (exclusively) using GNSS data has several weaknesses. Firstly, the resolution in the altitude direction is highly inaccurate and secondly, the operation of a device for receiving and processing GNSS data is associated with a comparatively high power consumption/energy consumption/performance. The use of GNSS data therefore represents a major challenge in terms of energy efficiency, especially for mobile devices for determining an altitude value.

Im Vergleich dazu bieten andere Umgebungssensoren, bei einem vergleichsweise niedrigeren Stromverbrauch/Energieverbrauch/Leistungsaufwand, eine hohe Genauigkeit in deren Wertermittlungen bzw. eine hohe Wiederholrate der Messungen trotz vergleichsweise geringem Energieverbrauch. Drucksensoren stellen ein Beispiel aus dieser Gruppe von Umgebungssensoren dar. Um jedoch mittels Druckdaten auf den absoluten Höhenwert zu schließen ist ein Referenzwert der Höhe, wie er mittels GNSS Daten bestimmt werden kann, nötig.In comparison, other environmental sensors offer a high level of accuracy in their value determinations and a high repetition rate of measurements despite comparatively low energy consumption, while consuming relatively little power/energy/performance. Pressure sensors are an example of this group of environmental sensors. However, in order to determine the absolute altitude value using pressure data, a reference value of the altitude, such as can be determined using GNSS data, is required.

Neben der Abhängigkeit von einem Referenzwert ergeben sich noch weitere Störfaktoren für die Bestimmung eines Höhenwertes durch einen Drucksensor, wie zum Beispiel ortsgebundene/wetterbedingte/lokale Druckänderungen (und Temperaturänderungen). Für die Generierung zuverlässiger höhenbedingter Druckdaten gilt es diese ortsgebundenen/wetterbedingten/lokalen Druckänderungen innerhalb der Analyse der Druckdaten zu identifizieren und diese gegebenenfalls zu korrigieren. Allgemein kommen hierbei weitere Umgebungssensoren, wie zum Beispiel Temperatur- und Inertialsensoren, sowie auch Daten eines GNSS-Empfängers zur Generierung absoluter Höhenwerte in Frage, jedoch haben solche Empfänger den Nachteil eines vergleichsweise hohen Strom- bzw. Energieverbrauchs.In addition to the dependence on a reference value, there are other disruptive factors for the determination of an altitude value by a pressure sensor, such as location-based/weather-related/local pressure changes (and temperature changes). In order to generate reliable altitude-based pressure data, these location-based/weather-related/local pressure changes must be identified within the analysis of the pressure data and corrected if necessary. In general, other environmental sensors, such as temperature and inertial sensors, as well as data from a GNSS receiver can be used to generate absolute altitude values, but such receivers have the disadvantage of comparatively high power or energy consumption.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein energieeffizientes Verfahren zur Bestimmung eines Höhenwertes bereitzustellen, mit dem vorzugsweise dennoch eine hohe Präzision des bestimmten Höhenwertes möglich ist.It is an object of the present invention to provide an energy-efficient method for determining an altitude value, with which a high precision of the determined altitude value is preferably nevertheless possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Hauptanspruch hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass eine unterschiedliche Staffelung des Erfassens und Auswertens der unterschiedlichen Sensorsignale erfolgen kann und somit eine energieeffiziente Abfolge von Schritten zur Höhenbestimmung vorgenommen werden kann. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Zeitintervall zweiter Art einen größeren Zeitraum abdeckt als das Zeitintervall erster Art und somit zum einen eine weitaus häufigerer Bestimmung des Höhenwertes im Zeitintervall zweiter Art erfolgt als im Zeitintervall erster Art und zum anderen während des Zeitintervalls zweiter Art der Energiebedarf zum Betrieb der Einrichtung zur Generierung von Positionsdaten mittels empfangener GNSS Signale zumindest stark reduzierbar ist, d.h. die Einrichtung zur Generierung von Positionsdaten mittels empfangener GNSS Signale kann vorteilhafterweise während vergleichsweise langer Zeitintervalle deaktiviert bzw. ausgeschaltet bzw. in einem energiesparenden Betriebsmodus verbleiben.The method according to the invention according to the main claim has the advantage over the prior art that a different staggering of the detection and evaluation of the different sensor signals can take place and thus an energy-efficient sequence of steps for determining the altitude can be carried out. In particular, it is provided that the time interval of the second type covers a longer period of time than the time interval of the first type and thus, on the one hand, a much more frequent determination of the altitude value takes place in the time interval of the second type than in the time interval of the first type and, on the other hand, during the time interval of the second type, the energy requirement for operating the device for generating position data using received GNSS signals can at least be greatly reduced, i.e. the device for generating position data using received GNSS signals can advantageously be deactivated or switched off or remain in an energy-saving operating mode for comparatively long time intervals.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous embodiments and further developments of the invention can be found in the dependent claims and the description with reference to the drawings.

Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während jedes Zeitintervalls zweiter Art keine Erfassung und Auswertung von GNSS Signalen zur Generierung von Positionsdaten erfolgt, ist es möglich, dass vorteilhafterweise eine energieeffiziente Erfassung und Auswertung von GNSS Signalen, insbesondere mit einer Abtastrate von einer Erfassung pro mehrere Minuten, insbesondere einer Erfassung pro 10 Minuten, ermöglicht wird.Because, according to an embodiment of the present invention, no detection and evaluation of GNSS signals for generating position data takes place during each time interval of the second type, it is possible to advantageously enable energy-efficient detection and evaluation of GNSS signals, in particular with a sampling rate of one detection per several minutes, in particular one detection per 10 minutes.

Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mithilfe von Positionsdaten mittels empfangener GNSS Daten eine Positionskalibrierung des Höhenwertes vorgenommen wird, wobei die Positionskalibrierung, insbesondere unter Verwendung eines Kalman Filters vorgenommen wird, ist es vorteilhaft möglich, dass eine höhere Präzision der mittels empfangener GNSS Daten durchgeführten Positionskalibrierung vorliegt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn durch Umgebungsfaktoren bedingt, insbesondere durch hohe Gebäude, die Positionskalibrierung eine hohe Fehleranfälligkeit besitzt.Because, according to one embodiment of the present invention, a position calibration of the altitude value is carried out using position data by means of received GNSS data, wherein the position calibration is carried out, in particular, using a Kalman filter, it is advantageously possible for the position calibration carried out using received GNSS data to be more precise. This is particularly advantageous when the position calibration is highly susceptible to errors due to environmental factors, in particular due to tall buildings.

Dadurch, dass es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich ist, mithilfe einer ausgewerteten Druckänderung und mittels eines Zusammenhangs (insbesondere eines linearen Zusammenhangs) eine Höhenänderung zu erfassen, wobei mithilfe der Positionskalibrierung des Höhenwerts und der Höhenänderung eine Neubestimmung des Höhenwerts vorgenommen wird, ist es vorteilhafterweise möglich, eine energieeffiziente Neubestimmung des Höhenwertes, insbesondere unter der Verwendung eines Filters, insbesondere unter der Verwendung eines Kalman Filters, mittels eines (typischerweise energieeffizient betreibbaren) Drucksensors vor zunehmen.Because it is possible according to an embodiment of the present invention to detect a change in altitude using an evaluated pressure change and by means of a relationship (in particular a linear relationship), wherein a new determination of the altitude value is carried out using the position calibration of the altitude value and the change in altitude, it is advantageously possible to carry out an energy-efficient new determination of the altitude value, in particular using a filter, in particular using a Kalman filter, by means of a (typically energy-efficient) pressure sensor.

Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mithilfe des Inertialsensors eine Bewegung der Vorrichtung, insbesondere in Höhenrichtung, erfasst wird, wobei in Abhängigkeit von der Bewegung die Druckänderung ausgewertet wird und wobei für einen ermittelten Bewegungswert, welcher insbesondere größer ist als ein Schwellenwert, die Druckänderung zur Neubestimmung des Höhenwertes verwendet wird (und insbesondere bei einer festgestellten Bewegung unterhalb des Schwellenwerts die Druckänderung nicht herangezogen wird oder keine Neubestimmung des Höhenwerts vorgenommen wird), ist es vorteilhaft möglich, dass nur dann eine Neubestimmung des Höhenwertes vorgenommen wird, falls eine Bewegung vorliegt und somit die Bestimmung des Höhenwerts energieeffizient möglich ist.Because, according to an embodiment of the present invention, a movement of the device, in particular in the height direction, is detected with the aid of the inertial sensor, wherein the pressure change is evaluated as a function of the movement and wherein, for a determined movement value which is in particular greater than a threshold value, the pressure change is used to redetermine the height value (and in particular, if a movement is detected below the threshold value, the pressure change is not used or no redetermination of the height value is carried out), it is advantageously possible that a redetermination of the height value is only carried out if there is a movement and thus the determination of the height value is possible in an energy-efficient manner.

Dadurch, dass gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit der Temperaturmessung bzw. in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturänderung die Druckänderung entweder berücksichtigt wird oder nicht, ist es vorteilhaft möglich, zwar gemessene Temperaturwerte bzw. Änderungen der gemessenen Temperatur zu berücksichtigen, dies jedoch nicht im Fall von abnormalen bzw. vergleichsweise großen Änderungen der gemessenen Temperatur zu tun. Bevorzugt kann hierbei erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Druckänderung und somit die Neubestimmung des Höhenwertes, insbesondere unter der Verwendung eines Filters erfolgt, insbesondere unter der Verwendung eines Kalman Filters, und vergleichsweise stark schwankende gemessene Temperaturwerte, insbesondere oberhalb eines Schwellenwerts von 0.1°C/Minute - etwa im Verlauf eines rapiden Wetterumschwungs - unberücksichtigt bleiben.Because, according to one embodiment of the present invention, the pressure change is either taken into account or not depending on the temperature measurement or depending on the measured temperature change, it is advantageously possible to take measured temperature values or changes in the measured temperature into account, but not to do so in the case of abnormal or comparatively large changes in the measured temperature. Preferably, according to the invention, it can be provided that the pressure change and thus the re-determination of the altitude value takes place, in particular using a filter, in particular using a Kalman filter, and comparatively strongly fluctuating measured temperature values, in particular above a threshold value of 0.1°C/minute - for example in the course of a rapid change in the weather - are not taken into account.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Höhenwertes, insbesondere gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß dem nebengeordneten Vorrichtungsanspruch.A further subject matter of the present invention is a device for determining a height value, in particular according to an embodiment of the method according to the independent device claim.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erweist sich gegenüber dem Stand der Technik dadurch als vorteilhaft, dass die Erfassung und Auswertung der unterschiedlichen Sensorsignale mittels einer unterschiedlichen zeitlichen Staffelung derart generiert werden kann, dass eine Abfolge von Höhenbestimmungsschritten erfolgt, welche sich als energieeffizient erweist. Weiter kann durch ein Zeitintervall zweiter Art, welches insbesondere größer (besonders bevorzugt erheblich grö-ßer) gewählt ist als das Zeitintervall erster Art, eine weitaus häufigere Bestimmung des Höhenwertes innerhalb des Zeitintervalls zweiter Art erfolgen.The device according to the invention proves to be advantageous compared to the prior art in that the detection and evaluation of the different sensor signals can be generated by means of a different temporal staggering in such a way that a sequence of height determination steps takes place which proves to be energy efficient. Furthermore, a time interval of the second type, which is selected to be larger (particularly preferably considerably larger) than the time interval of the first type, can be used to determine the height value much more frequently within the time interval of the second type.

Für die Vorrichtung zur Bestimmung eines Höhenwertes können die Vorteile und Ausgestaltungen Anwendung finden, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung eines Höhenwertes oder Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind.The advantages and embodiments that have been described in connection with the method according to the invention for determining a height value or embodiments of the method according to the invention can be applied to the device for determining a height value.

Mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Several embodiments of the present invention are illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

1 shows a block diagram of a device according to an embodiment of the present invention.
2 shows a detailed schematic representation of a method according to an embodiment of the present invention.
3 shows several diagrams which, on the one hand, depict the temporal progression of the standard deviation of a temperature change and, on the other hand, the temporal progression of altitude values, calculated from various processing stages within the method according to the embodiment of 2 , under the influence of the same temperature change.
4 shows a schematic representation of the time sequence according to an embodiment of the present invention

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Die Vorrichtung umfasst wenigstens einen Drucksensor 110, wenigsten einen Temperatursensor 120 und wenigstens einen Inertialsensor 130, welche wiederholt Sensorwerte bzw. Daten generieren und somit im Wesentlichen kontinuierlich zu bestimmten Zeitpunkten - typischerweise mit einer vergleichsweise hohen Wiederholrate - Sensorerfassungen bzw. Auswertungen bereitstellen. Ferner weist die Vorrichtung erfindungsgemäß eine Einrichtung zur Generierung von Positionsdaten mittels empfangener GNSS (globales Satellitennavigationssystem, global navigational satellite system) Signale 140 auf, deren Ausgaben bzw. Erfassungswerte oder Auswertungen hinsichtlich der Position der Vorrichtung - ebenso wie die Sensorerfassungen bzw. Auswertungen der zuvor erwähnten Sensoren - an ein Steuergerät 150 weitergeleitet und dort zur Berechnung bzw. Bereitstellung eines Höhenwerts (d.h. einer Angabe der vertikalen Position der Vorrichtung) verarbeitet werden. Die Ausgabe des Steuergerät 150 wird erfindungsgemäß an eine Ausgabeeinheit 160 bzw. Speichereinheit 160 weitergeleitet.In 1 a block diagram of a device according to an embodiment of the present invention is shown schematically. The device comprises at least one pressure sensor 110, at least one temperature sensor 120 and at least one inertial sensor 130, which repeatedly generate sensor values or data and thus provide sensor detections or evaluations essentially continuously at specific times - typically with a comparatively high repetition rate. Furthermore, according to the invention, the device has a device for generating position data by means of received GNSS (global navigational satellite system) signals 140, the outputs or detection values or evaluations of which with regard to the position of the device - as well as the sensor detections or evaluations of the previously mentioned sensors - are forwarded to a control unit 150. and processed there to calculate or provide a height value (ie an indication of the vertical position of the device). The output of the control unit 150 is forwarded according to the invention to an output unit 160 or storage unit 160.

In 2 ist eine Darstellung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch wiedergegeben. Hierbei werden Druckwerte 22 (insbesondere des Drucksensors 110), Beschleunigungswerte und/oder Drehratenwerte 26 (insbesondere des Inertialsensors 130) sowie Temperaturwerte 32 (insbesondere des Temperatursensors 120) verarbeitet. Die Druckwerte 22 werden einem Filter 24, vorzugsweise einen Kalman Filter, zugeführt. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, eine höhere Präzision der Druckwerte 22 zu erzielen. Im nächsten Schritt wird aus den gefilterten Druckwerten 24 eine Druckänderung 30 generiert. Durch die Beschleunigungswerte und/oder Drehratenwerte 26 wird eine Bewegung 28 der Vorrichtung detektiert bzw. festgestellt und in Abhängigkeit von dieser die Druckänderung 30 ausgewertet. In dem Fall, dass die Beschleunigungswerte und/oder Drehratenwerte 26 darauf hindeuten, dass keine Bewegung 28 vorliegt, wird eine detektierte Druckänderung 30 ignoriert, während im bewegten Fall die Druckänderung 30 berücksichtigt wird. Im nächsten Schritt wird eine mittels der Temperaturwerte 32 erhobene Temperaturänderung ausgewertet - beispielsweise mittels einer Analyse der Standardabweichung (bzw. Varianz) der Temperaturwerte 32 - und mit der Druckänderung 30 abgeglichen. Im Falle einer vergleichsweise rapiden oder starken Temperaturänderung, beispielsweise von mehr als 0.1°C/Minute, wird eine abnormale Temperaturänderung 36 angenommen und die Druckänderung 30 abgeschätzt oder keine Änderung angenommen. Für eine weniger starke Temperaturänderung, beispielsweise von weniger als 0.1°C/Minute, wird eine normale Temperaturänderung 34 angenommen und die Druckänderung 30 einem weiteren Filter 38, vorzugweise ein Kalman Filter, zugeführt und somit deren Präzision erhöht. Weiterhin wird eine Höhenänderung aus der gefilterten Druckänderung 38 berechnet. Für diese Berechnung wird insbesondere ein approximativ linearer Zusammenhang zwischen einer Druckänderung und einer Höhenänderung, insbesondere gemäß der barometrischen Höhenformel, verwendet.In 2 is a schematic representation of a method according to an embodiment of the present invention. In this case, pressure values 22 (in particular of the pressure sensor 110), acceleration values and/or rotation rate values 26 (in particular of the inertial sensor 130) and temperature values 32 (in particular of the temperature sensor 120) are processed. The pressure values 22 are fed to a filter 24, preferably a Kalman filter. This advantageously makes it possible according to the invention to achieve a higher precision of the pressure values 22. In the next step, a pressure change 30 is generated from the filtered pressure values 24. A movement 28 of the device is detected or determined by the acceleration values and/or rotation rate values 26 and the pressure change 30 is evaluated depending on this. In the event that the acceleration values and/or rotation rate values 26 indicate that there is no movement 28, a detected pressure change 30 is ignored, while in the case of movement the pressure change 30 is taken into account. In the next step, a temperature change recorded using the temperature values 32 is evaluated - for example by analyzing the standard deviation (or variance) of the temperature values 32 - and compared with the pressure change 30. In the case of a comparatively rapid or strong temperature change, for example of more than 0.1°C/minute, an abnormal temperature change 36 is assumed and the pressure change 30 is estimated or no change is assumed. For a less strong temperature change, for example of less than 0.1°C/minute, a normal temperature change 34 is assumed and the pressure change 30 is fed to a further filter 38, preferably a Kalman filter, thus increasing its precision. Furthermore, an altitude change is calculated from the filtered pressure change 38. For this calculation, an approximately linear relationship between a pressure change and an altitude change, in particular according to the barometric altitude formula, is used.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden außer den Druckwerten 22, den Beschleunigungswerten und/oder Drehratenwerten 26 und den Temperaturwerten 32 ferner auch GNSS Signale 40 (insbesondere durch die Einrichtung 140 zur Generierung von Positionsdaten mittels empfangener GNSS Signale) verarbeitet und daraus Positionsdaten 42 (hinsichtlich der aktuellen Position der Vorrichtung) generiert. Diese werden erfindungsgemäß ebenfalls durch einen Filter 44, vorzugsweise einen Kalman Filter, präzisiert. Mithilfe der gefilterten Positionsdaten 44 und der berechneten Höhenänderung wird im letzten Schritt der aktuelle Höhenwert 46 ermittelt.In the method according to the invention, in addition to the pressure values 22, the acceleration values and/or rotation rate values 26 and the temperature values 32, GNSS signals 40 are also processed (in particular by the device 140 for generating position data using received GNSS signals) and position data 42 (with regard to the current position of the device) is generated therefrom. According to the invention, these are also made more precise by a filter 44, preferably a Kalman filter. Using the filtered position data 44 and the calculated change in altitude, the current altitude value 46 is determined in the last step.

In 3 sind schematisch mehrere Diagramme dargestellt, welche das erfindungsgemäße Verfahren verdeutlichen. Ein im oberen Teil der 3 dargestelltes Diagramm 200 zeigt eine Standardabweichungsanalyse einer Temperaturänderung 10 in Abhängigkeit von der Zeit. Die Auswertung dieser Analyse zeigt das Auftreten von Temperaturanomalien innerhalb dieses Temperaturverlaufs. Im unteren Teil der 3 zeigt ein Diagramm 210 Höhenwerte aus verschieden Verarbeitungsstufen innerhalb des Verfahrens gemäß der Erfindung gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 2, aufgetragen über die Zeit. Mit dem Bezugszeichen 22' sind im Diagramm 210 Werte angegeben, welche Höhenwerten 22' entsprechend, die aufgrund der Druckwerte 22 gewonnen wurden bzw. auf die aufgrund der Druckwerte 22 geschlossen wurde. Die Höhenwerte 46 bezeichnen die Ausgabe der Erfindung und die Höhenwerte 42 werden aus den empfangenen GNSS Signalen 40 generiert. Es ist zu beobachten, dass sich die Höhenwerte 22' signifikant von den Höhenwerten 42 und 46 in solchen Zeitintervallen unterscheiden, welche zwischen zwei der, aus dem Diagramm 200 hervorgehenden, Temperaturanomalien liegen. Weiter sind die Höhenwerte 42 weniger präzise gegenüber den Höhenwerten 22' und 46. Lediglich die Höhenwerte 46 erweisen sich als robust gegenüber Temperaturanomalien und sonstigen Störeinflüssen.In 3 Several diagrams are shown schematically which illustrate the method according to the invention. A diagram in the upper part of the 3 The diagram 200 shown shows a standard deviation analysis of a temperature change 10 as a function of time. The evaluation of this analysis shows the occurrence of temperature anomalies within this temperature curve. In the lower part of the 3 shows a diagram 210 height values from different processing stages within the method according to the invention according to the embodiment of 2 , plotted over time. The reference symbol 22' in the diagram 210 indicates values which correspond to altitude values 22' which were obtained on the basis of the pressure values 22 or which were inferred on the basis of the pressure values 22. The altitude values 46 denote the output of the invention and the altitude values 42 are generated from the received GNSS signals 40. It can be observed that the altitude values 22' differ significantly from the altitude values 42 and 46 in those time intervals which lie between two of the temperature anomalies resulting from the diagram 200. Furthermore, the altitude values 42 are less precise than the altitude values 22' and 46. Only the altitude values 46 prove to be robust against temperature anomalies and other disruptive influences.

Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft möglich, eine vergleichsweise präzise Höhenbestimmung (bzw. die Bereitstellung eines Höhenwerts) der Position der Vorrichtung vorzunehmen und dennoch die Einrichtung 140 zur Generierung von Positionsdaten mittels empfangener GNSS Signale zur Gewährleistung vergleichsweise selten aktivieren zu müssen. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass mit Blick auf eine Reduzierung des Energieverbrauchs der Vorrichtung vergleichsweise selten Messwerte bzw. Positionsdaten der Einrichtung 140 zur Generierung von Positionsdaten mittels empfangener GNSS Signale benötigt werden und zur möglichst genauen Bestimmung der Höhenwerte der Vorrichtung vergleichsweise häufig Druckwerte 22 (insbesondere des Drucksensors 110), Beschleunigungswerte und/oder Drehratenwerte 26 (insbesondere des Inertialsensors 130) sowie Temperaturwerte 32 (insbesondere des Temperatursensors 120) verarbeitet werden. Dies ist in 4 schematisch anhand der zeitlichen Abfolge gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mittels eines Zeitstrahls 300 dargestellt. Die erfindungsgemäße zeitliche Abfolge entlang des Zeitstrahls 300 umfasst abwechselnd Zeitintervalle erster Art 400 und Zeitintervalle zweiter Art 410 (d.h. jeweils ein Zeitintervall zweiter Art 410 entspricht dem Zeitintervall zwischen zwei Zeitintervallen erster Art 400). Erfindungsgemäß erfolgt die Bestimmung des Höhenwertes 46 sowohl während Zeitintervallen erster Art 400 als auch während Zeitintervallen zweiter Art 410. Während jedes Zeitintervalls erster Art 400 erfolgt jedoch genau eine Erfassung und Auswertung von GNSS Signalen zur Generierung von Positionsdaten 140, d.h. währenddessen die Einrichtung 140 zur Generierung von Positionsdaten mittels empfangener GNSS Signale zumindest teilweise aktiviert sein muss. Ferner erfolgt während jedes Zeitintervalls erster Art 400 auch eine oder mehrere Erfassungen oder Auswertungen des wenigstens einen Drucksensors 110, des wenigstens einen Temperatursensors 120 und des wenigstens einen Inertialsensors 130, wobei das Zeitintervall erster Art 400 begrenzt sein soll darauf, dass von wenigstens einem dieser Sensoren 110, 120, 130 lediglich genau eine Erfassung oder Auswertung erfolgt. Hingegen erfolgen erfindungsgemäß während jedes Zeitintervalls zweiter Art 410 ausschließlich Erfassungen oder Auswertungen des wenigstens einen Drucksensors 110, des wenigstens einen Temperatursensors 120 und des wenigstens einen Inertialsensors 130.
Wie schematisch dargestellt umfassen die Zeitintervalle erster Art 400 jeweils erheblich kleinere Zeiträume als die Zeitintervalle zweiter Art 410. Innerhalb des Zeitintervalls erster Art 400 werden sowohl die GNSS Daten erfasst und ausgewertet als auch die Daten aus den Umgebungssensoren 110, 120, 130 erfasst und/oder ausgewertet. Innerhalb des Zeitintervalls zweiter Art 410 werden zur Reduzierung des Energiebedarfs nur die Daten der Umgebungssensoren 110, 120, 130 erfasst und/oder ausgewertet.According to the invention, it is advantageously possible to carry out a comparatively precise height determination (or the provision of a height value) of the position of the device and yet the device 140 for generating position data by means of received GNSS signals has to be activated comparatively rarely to ensure this. As a result, it is advantageously possible according to the invention that, with a view to reducing the energy consumption of the device, measured values or position data from the device 140 for generating position data by means of received GNSS signals are required comparatively rarely and, in order to determine the height values of the device as accurately as possible, pressure values 22 (in particular of the pressure sensor 110), acceleration values and/or rotation rate values 26 (in particular of the inertial sensor 130) and temperature values 32 (in particular of the temperature sensor 120) are processed comparatively frequently. This is in 4 schematically illustrated using the chronological sequence according to an embodiment of the present invention by means of a timeline 300. The inventive The appropriate temporal sequence along the timeline 300 alternately comprises time intervals of the first type 400 and time intervals of the second type 410 (ie, a time interval of the second type 410 corresponds to the time interval between two time intervals of the first type 400). According to the invention, the determination of the altitude value 46 takes place both during time intervals of the first type 400 and during time intervals of the second type 410. However, during each time interval of the first type 400, exactly one detection and evaluation of GNSS signals takes place for generating position data 140, ie, during which the device 140 for generating position data by means of received GNSS signals must be at least partially activated. Furthermore, during each time interval of the first type 400, one or more detections or evaluations of the at least one pressure sensor 110, the at least one temperature sensor 120 and the at least one inertial sensor 130 also take place, wherein the time interval of the first type 400 should be limited to the fact that only one detection or evaluation takes place by at least one of these sensors 110, 120, 130. In contrast, according to the invention, during each time interval of the second type 410, only detections or evaluations of the at least one pressure sensor 110, the at least one temperature sensor 120 and the at least one inertial sensor 130 take place.
As shown schematically, the time intervals of the first type 400 each comprise considerably smaller time periods than the time intervals of the second type 410. Within the time interval of the first type 400, both the GNSS data are recorded and evaluated and the data from the environmental sensors 110, 120, 130 are recorded and/or evaluated. Within the time interval of the second type 410, only the data from the environmental sensors 110, 120, 130 are recorded and/or evaluated in order to reduce the energy requirement.

Claims

Method for determining an altitude value (46) by means of a device comprising at least one pressure sensor (110), at least one temperature sensor (120) and at least one inertial sensor (130), wherein the device further comprises a device for generating position data by means of received GNSS signals (140), wherein the determination of the altitude value (46) takes place both during time intervals of the first type (400) and during time intervals of the second type (410), wherein a time interval of the second type (410) corresponds to the time interval between two time intervals of the first type (400), wherein during each time interval of the first type (400) exactly one detection and evaluation of GNSS signals for generating position data (140) takes place and one or more detections or evaluations of the at least one pressure sensor (110), the at least one temperature sensor (120) and the at least one inertial sensor (130) take place, wherein during the time interval of the first type (400) of at least one of these sensors exactly one detection or Evaluation is carried out, wherein during each time interval of the second type (410) exclusively detections or evaluations of the at least one pressure sensor (110), the at least one temperature sensor (120) and the at least one inertial sensor (130) are carried out, characterized in that the time intervals of the second type (410) are at least a factor of 10 to 100 longer than the time intervals of the first type (400).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that during each time interval of the second type (410) no detection and evaluation of GNSS signals (40) for generating position data takes place.

Method according to one of the preceding claims, wherein a position calibration of the altitude value (46) is carried out with the aid of position data by means of received GNSS (40), wherein the position calibration is carried out in particular using a Kalman filter.

Method according to one of the preceding claims, wherein a change in altitude is detected with the aid of an evaluated pressure change (30), by means of a relationship (in particular a linear relationship), wherein a new determination of the altitude value (46) is carried out with the aid of the position calibration of the altitude value (46) and the change in altitude.

Method according to one of the preceding claims, wherein a movement of the device, in particular in the height direction, is detected by means of the inertial sensor (130), wherein the pressure change (30) is evaluated as a function of the movement (28), and wherein for a determined movement value which is in particular greater than a threshold value, the pressure change (30) is used to redetermine the height value (46).

Method according to one of the preceding claims, wherein a temperature change is detected to determine the altitude value (46) using the temperature sensor (120), wherein the pressure change (30) is evaluated as a function of the temperature change, wherein a comparison between the temperature change and a threshold value is used to determine whether the temperature changes abnormally (36), -- wherein in the event that the determination shows that the temperature changes abnormally (36), no new determination of the altitude value (46) is carried out, -- preferably in the event that the determination shows that the temperature does not change abnormally (34), the pressure change (30) is used to determine the altitude value (46).

Device for determining an altitude value (46), wherein the device comprises at least one pressure sensor (110), at least one temperature sensor (120) and at least one inertial sensor (130), wherein the device further comprises a device for generating position data by means of received GNSS signals (140), wherein the device, in particular circuit means, preferably computer means of the device, are configured such that -- the determination of the altitude value (46) takes place both during time intervals of the first type (400) and during time intervals of the second type (410), wherein a time interval of the second type corresponds to the time interval (410) between two time intervals of the first type (400), -- during each time interval of the first type (400) exactly one detection and evaluation of GNSS signals takes place to generate position data (140) and one or more detections or evaluations of the at least one pressure sensor (110), the at least one temperature sensor (120) and the at least one inertial sensor (130), wherein during the time interval of the first type (400) at least one detection or evaluation is carried out by at least one of these sensors, -- during each time interval of the second type (410) only detections or evaluations of the at least one pressure sensor (110), the at least one temperature sensor (120) and the at least one inertial sensor (130) are carried out.