DE10043966A1 - Verfahren zur Navigation von Fahrzeugen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Navigation von Fahrzeugen (3), bei dem ein Satelliten-Navigationssystem genutzt wird, wobei die jeweilige Position eines Fahrzeugs (3) mit Hilfe eines Satellitensystems (1) bestimmt wird, die jeweilige Position zusammen mit einem Erkennungssignal an einen Satelliten (2) übermittelt wird, von dem Satellitenaufnahmen angefertigt, ausgewertet und entsprechend der jeweiligen Position des Fahrzeugs (3) ausgewählt und gesendet oder direkt gesendet werden und die Satellitenaufnahmen im Fahrzeug (3) empfangen und direkt dargestellt oder entsprechend der jeweiligen Position des Fahrzeugs (3) ausgewählt und dargestellt werden. Anhand dieser Satellitenaufnahmen kann der Fahrer den Weg des eigenen Fahrzeugs (3) vorausplanen, weil er darin die sich quer zur Fahrtrichtung bewegenden Verkehrsteilnehmer (4), die z. B. aus einer Ausfahr kommen, und entgegenkommende Fahrzeuge (5) sowie unbewegte, beispielsweise parkende, Fahrzeuge (6) erkennen und unterscheiden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Navigation von Fahrzeugen, bei dem ein Satelliten-Navigationssystem genutzt wird.

Mit der zunehmenden Verbreitung und Etablierung der Satelliten- Navigationsverfahren haben die klassischen und anderen älteren Navigationsverfahren immer weiter an Bedeutung verloren. Die Sa­ telliten-Navigation hat sich heute bereits in vielen Bereichen des Ver­ kehrs- und Transportwesens durchgesetzt, vor allem im Luftverkehr und in der Schiffahrt. Es ist daher als Stand der Technik anzusehen, zur Positionsbestimmung die Daten eines globalen Satelliten- Navigationssystems heranzuziehen.

Das zur Zeit bekannteste Navigationssystem, das auf Satelliten- Navigation beruht, ist das Global Positioning System (GPS). Die Er­ mittlung der eigenen Position mittels GPS lässt sich wie folgt erklä­ ren: Zu einem bestimmten Zeitpunkt werden die Entfernungen zu mindestens 4 Satelliten, die sich in Reichweite bzw. "Sichtweite" befinden, gemessen. Dazu wird das Signal jedes Satelliten ausge­ wertet, und es wird im Empfänger eine Kopie des Signals erzeugt und gespeichert. Anschließend wird bei einer erneuten Messung festgestellt, wie weit das derzeitige Original-Signal und die Kopie des letzten Signals sich zeitlich voneinander unterscheiden; d. h. es wird die Signallaufzeit zwischen dem Empfänger und jedem Satelliten bestimmt. Aus der Laufzeit des Signals lässt sich dann die Position ableiten. Bei 4 Satelliten und 4 Unbekannten kann in jedem Fall die Position des Empfängers eindeutig bestimmt werden. In der Re­ gel werden dazu als die gesuchten 4 Größen die geografische Länge, Breite und Höhe sowie die Korrektur für die Uhr im Empfän­ ger berechnet.

Für den zivilen Nutzer, z. B. für die Bestimmung der Position eines Kraftfahrzeugs, ist es ein wesentlicher Nachteil, dass die eingestellte Genauigkeit des Satelliten-Navigationssystems aus militärischen Gründen regelmäßig nicht ausreicht, um beispielsweise die Position eines Kraftfahrzeugs einer bestimmten Straße zuzuordnen, die in einem herkömmlichen Navigationssystem in Form einer elektroni­ schen Karte abgespeichert ist.

Als Abhilfe können zusätzliche, schon am Fahrzeug vorhandene Sensoren verwendet werden, beispielsweise die Radsensoren eines automatischen Bremssystems (ABS). Als Nachteil allerdings addie­ ren sich etwaige Fehler über einen längeren Zeitraum so auf, dass es zu groben Ungenauigkeiten kommt.

Prinzipiell können diese groben Ungenauigkeiten durch Vergleich mit den immer gleichen Daten eines Satellitenempfängers in einer Kop­ pelrechnung korrigiert werden. Nachteilig ist aber, dass diese Be­ rechnungen einen erheblichen Rechenaufwand und den dazu erfor­ derlichen Rechner benötigen, womit hohe Kosten verbunden sind, die der Forderung nach möglichst geringen Kosten für die Navigation im privaten Kfz-Verkehr entgegenstehen.

Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren für die Navigation von Kraftfahrzeugen im Straßenverkehr zur Verfügung zu stellen, das bei ausreichender Genauigkeit und Schnelligkeit preiswert zu erstellen ist und die augenblickliche Ver­ kehrssituation wiedergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem die jeweilige Position eines Fahrzeugs mit Hilfe eines Satelliten- Navigationssystems bestimmt wird, die jeweilige Position zusammen mit einem Erkennungssignal an einen Satelliten übermittelt wird, von dem Satelliten Satellitenaufnahmen angefertigt, ausgewertet und entsprechend der jeweiligen Position des Fahrzeugs ausgewählt und gesendet oder direkt gesendet werden und die Satellitenaufnahmen im Fahrzeug empfangen und direkt dargestellt oder entsprechend der jeweiligen Position des Fahrzeugs ausgewählt und dargestellt werden.

Die Voraussetzung zur Realisierung der erfindungsgemäßen Lösun­ gen besteht darin, dass die jeweilige Position des Fahrzeugs mit Hil­ fe eines Satelliten-Navigationssystems und eines im Fahrzeug instal­ lierten Empfängers bestimmt wird. Dadurch wird das Satelliten- Navigationssystem als eine erste Orientierungshilfe im Straßennetz genutzt und dient damit zur Unterstützung des Fahrers.

Um die tatsächliche Verkehrssituation unabhängig von der Einseh­ barkeit des Straßenverlaufes sowie den Sichtverhältnissen zu erfas­ sen, wird die Positionsbestimmung mit Hilfe des Satelliten- Navigationssystemes dazu genutzt, um aus den mit Hilfe der Satelli­ ten erstellten Aufnahme der Erdoberfläche jeden Bereich auszuwäh­ len, in denen sich das betrachtete Fahrzeug befindet. Die Positions­ bestimmung dient der Zuordnung des zugehörigen Aufnahmeab­ schnittes. Die Satellitenaufnahmen haben den Vorzug, dass sie über den Istzustand der Verkehrssituation Auskunft geben, wobei über die Positionsbestimmung des Fahrzeuges eine Zuordnung jenes Berei­ ches zum Fahrer erfolgt, der einzig für ihn von Interesse ist. Hierbei handelt es sich um die augenblickliche Fahrzeugumgebung, häufig nur um jenen Bereich, der in Fahrtrichtung vorausliegt. Dies bringt den entscheidenden Vorteil, dass der Fahrer Unfälle, Staus, Baustel­ len, Umleitungen und andere Verkehrshindernisse frühzeitig erken­ nen kann und hierauf rechtzeitig reagieren und die kritischen Situati­ onen umfahren kann.

Ziel ist es, von dem durch den Satelliten zur Verfügung gestellten Bildmaterial jenes auszuwählen und zur Anzeige zu bringen, das für den Fahrer von Relevanz ist.

Grundsätzlich bestehen die beiden in Nebenansprüchen gekenn­ zeichneten Möglichkeiten der Auswahl der entsprechenden Satelli­ tenaufnahmen.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird die jeweilige Position des Fahrzeugs zusammen mit einem Erkennungssignal an einen Satelli­ ten des Navigationssystems oder einen weiteren Satelliten übermit­ telt. Dann können von einem Satelliten Satellitenaufnahmen angefer­ tigt, ausgewertet und entsprechend der jeweiligen Position des Fahr­ zeugs ausgewählt, gesendet und im Fahrzeug empfangen werden. Es wird im Satelliten also eine Vorauswahl des relevanten Bildmate­ rials getroffen, um den Fahrer nicht mit zu vielen, teilweise un­ brauchbaren Informationen zu überlasten.

In der Alternative werden Satellitenaufnahmen angefertigt und ge­ sendet, um dann im Fahrzeug empfangen und dort erst vom Fahrer oder einem elektronischen Rechner bzw. Computer entsprechend der jeweiligen Position des Fahrzeugs ausgewählt und dargestellt zu werden. Auf diese Weise werden im Fahrzeug, z. B. durch den Fah­ rer selbst aus allen gesendeten Satellitenaufnahmen die seiner An­ sicht nach brauchbaren Aufnahmen auswählen. Dadurch ist es auch möglich sich Informationen über die Verkehrslage an anderen Orten als dem derzeitigen Aufenthaltsort des Fahrzeuges zu verschaffen, z. B. über die derzeitige Situation (Staus, Hindernisse etc.) an einem Punkt, der erst in einiger Zeit erreicht wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Eine wichtige und vorteilhafte Verbesserung der Erfindung besteht darin, dass die Satellitenaufnahmen laufend aktualisiert werden bzw. fortlaufend aktuelle Satellitenaufnahmen an den Empfänger im Fahr­ zeug gesendet werden. Dadurch ist der Fahrer in der Lage, sich je­ derzeit über die derzeitige Verkehrssituation auf der in Fahrtrichtung vor ihm liegende Strecke und auf jeder anderen Ausweichstrecke oder beliebigen, ausgewählten Route zu informieren und sich aus mehreren alternativen Streckenvorschlägen die günstigste Fahrtroute auszuwählen.

Das führt zu einer anderen, nach Möglichkeit zu verwirklichenden Ausgestaltung: je nach Bedarf sollen von den Satellitenaufnahmen Bildausschnitte in verschiedenen Größen ausgewählt und/oder in verschiedenen Vergrößerungen dargestellt werden. Damit kann sich der Fahrer zunächst einen groben Überblick über die Straßenlage, beispielsweise bei Fahrtantritt, verschaffen, der anschließend belie­ big weit verfeinert werden kann, sobald Schwerpunkte im Straßen­ netz ausgemacht worden sind, an denen sich die Verkehrssituation noch unklar darstellt.

Nach einer anderen Weiterbildung wird im Fahrzeug ein elektroni­ scher Rechner bzw. Computer, z. B. ein transportables Laptop oder Notebook, installiert und/oder betrieben, mit dessen Hilfe z. B. die von einem Satelliten empfangenen Daten über die Position des Fahrzeugs mit anderen Daten, die von am Fahrzeug angebrachten Sensoren stammen, die beispielsweise die Radumdrehungen oder die Fahrzeugbeschleunigung messen, korreliert werden können. Auf diese Weise wird die Position des Fahrzeugs gegenüber der mit Ab­ weichungen von 40 bis 50 Metern relativ ungenauen Satellitenortung bis auf wenige Zentimeter genau bestimmbar. Außerdem lässt sich auf diese Weise die Positionsbestimmung aufrechterhalten und die Satellitenortung ergänzen, wenn die Empfangsantennen des Fahr­ zeugs, z. B. durch Häuser oder in Tunnels, sich im Funkschatten be­ finden. Darüberhinaus kann der Fahrer über den elektronischen Rechner mit Verkehrsleitsystemen kommunizieren, falls diese zur Verfügung stehen. In Kombination mit satellitengestützten Fahrzeug- Führungssystemen wird so ein wesentlicher Beitrag zur Entlastung der Verkehrswege geleistet. Der Rechner kann ebenso zur Verarbei­ tung aktueller Verkehrsinformationen dienen, wenn der Fahrer über Mobilfunk in Dialog mit einem regionalen Verkehrsleitrechner steht. Dadurch wird der Fahrer in die Lage versetzt, Staus gezielt zu um­ gehen und so zur besseren Ausnutzung der vorhandenen Verkehrs­ wege beizutragen.

Ein ganz wichtiger Vorteil ergibt sich, wenn der elektronische Rech­ ner bzw. Computer im Fahrzeug mit einem Display und/oder einem Monitor und/oder einer anderen Anzeigeeinrichtung ausgestattet ist. Dadurch können alle gelieferten Informationen über die jeweilige Verkehrssituation vom Fahrer sehr schnell visuell erfasst werden. Beispielsweise ist so die kürzeste Fahrstrecke zwischen zwei Punk­ ten sehr anschaulich dargestellt und lässt sich leicht erfassen.

Wie bekannt ist, rüsten einige Hersteller ihre Fahrzeuge auch schon mit elektronischen Landkarten aus. Demgegenüber hat die Erfindung den entscheidenden Vorteil, dass auf der Anzeigeeinrichtung (bzw. Monitor oder Display) jederzeit und zusätzlich die aktuelle Verkehrs­ situation angezeigt wird, also sämtliche Verkehrshindernisse in ihrem derzeitigen Ausmaß erfasst werden können.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung findet während der Fahrt nahezu ununterbrochen Signalübertragung zwi­ schen dem elektronischen Rechner bzw. Computer im Fahrzeug und mindestens einem Satelliten statt. Ausnahmen stellen die wenigen unvermeidlichen, oben bereits erwähnten Situationen dar, in denen sich die Antennen des Empfängers mit dem Fahrzeug im Funkschat­ ten befinden. Diese lassen sich mit der bereits beschriebenen Tech­ nik unter Zuhilfenahme von Sensoren bewältigen.

Durch die ununterbrochene Signalübertragung ist sichergestellt, dass sowohl die momentane Position des Fahrzeugs jederzeit festgestellt als auch Informationen über die aktuelle Verkehrssituation in Form von Satellitenaufnahmen zu jedem Zeitpunkt abgerufen werden kön­ nen.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann ein einzelnes Fahrzeug anhand eines unverwechselbaren Erkennungssignals iden­ tifiziert werden. Damit wird die Möglichkeit eröffnet, dass ein Emp­ fänger dieses Erkennungssignals einige der über das individuelle Fahrzeug gespeicherten Daten abrufen kann, sofern er dazu autori­ siert ist. Das hat große Vorteile z. B. für Pannendienste, die sich auf diese Weise schon auf dem Weg zum liegengebliebenen Fahrzeug über Typ, Baujahr, benötigte Ersatzteile usw. informieren können, oder das Fahrzeug kann bei Diebstahl leichter gefunden werden. In einer weiteren Ausführungsform bestimmen die Satelliten und/oder der elektronische Rechner bzw. Computer im Fahrzeug fortlaufend die Abstände zu anderen Fahrzeugen und/oder Verkehrsteilnehmern und/oder zu auf der Fahrbahn befindlichen Hindernissen und werten sie auf das Unterschreiten eines festgelegten Mindestabstandes hin aus.

Bei Unterschreiten des festgelegten Mindestabstandes zum Fahr­ zeug wird nach einer erweiterten Ausführungsform der Erfindung so­ fort auf die entsprechenden anderen Fahrzeuge und/oder Ver­ kehrsteilnehmer und/oder auf Hindernisse auf der Strecke mit Hilfe eines akustischen und/oder optischen bzw. visuellen Signals hinge­ wiesen. Gleiches kann geschehen, wenn sich der Abstand zum an­ deren Fahrzeug rasch verringert auch wenn der Mindestabstand noch nicht erreicht ist.

In Verbindung mit einer Ausgestaltung, nach der diese Verkehrsteil­ nehmer oder Hindernisse auf der Anzeigeeinrichtung des elektroni­ schen Rechners bzw. Computers mit einem Marker optisch hervor­ gehoben und gekennzeichnet werden, sobald ein festgelegter Min­ destabstand unterschritten wird, kann sich der Fahrer in idealer Wei­ se über die Position seines Fahrzeugs im Verkehrsstrom informieren und sein Fahrverhalten optimal an den fließenden Verkehr anpassen.

Die Erfindung trägt in dieser Ausführungsform ganz entscheidend zu einer vorausschauenden Fahrweise bei, die die Verkehrssicherheit erhöht und die Zahl der Unfälle verringert.

Von großem Vorteil ist auch, wenn von einem Fahrzeug ein Peilsignal ausgesendet wird, wenn es auf seinem Weg liegengeblieben ist.

Nach einem weiteren, vorteilhaften Unteranspruch ist das Peilsignal bei Kraftfahrzeugen funktionell mit der Aktivierung der Warnblinkan­ lage verbunden.

Das Aussenden eines Peilsignals, das über das Satellitensystem an die anderen Verkehrsteilnehmer weitergegeben wird, hat den Vorteil, dass diese gewarnt werden, noch bevor sie in die unmittelbare Nähe des nicht mehr funktionsfähigen Fahrzeugs gelangen. Dadurch kön­ nen die übrigen Verkehrsteilnehmer sofort eine andere Fahrtroute wählen, die an dem möglichen Staubereich vorbeiführt, womit sich Verkehrsstauungen nahezu vollständig vermeiden lassen.

Die Koppelung des Peilsignals mit der Warnblinkanlage des Kraft­ fahrzeugs ist vorteilhaft, weil der Senderadius des optischen Warn­ signals dann durch die Unterstützung des Satellitensystems erweitert wird und das Warnsignal so noch über größere Entfernungen wahr­ genommen werden kann. Wichtige Anwendungen ergeben sich für Pannendienste, Unfallrettung und Polizei, die das Peilsignal empfan­ gen und unverzüglich zur Hilfeleistung kommen können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Beschreibungsteil entnehmen, in dem an­ hand von zwei Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung er­ läutert sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipskizze des vorgeschlagenen Satellitensys­ tems mit zwei verschiedenen Arten von Satelliten und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Satellitenaufnahme.

Die Fig. 1 erläutert das erfindungsgemäße Verfahren zur Navigation von Fahrzeugen. Bei der gezeigten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Satellitensystem mit zwei unterschiedlichen Arten von Satel­ liten (1 und 2) genutzt, wobei die einen Satelliten (1) für die Positi­ onsbestimmung des Fahrzeugs (3) erforderlich sind und die anderen Satelliten (2) für das Anfertigen und Bereitstellen von Satellitenauf­ nahmen benötigt werden. Nachdem mit Hilfe eines Satellitensystems aus Satelliten (1) des einen Typs die jeweilige Position des Fahr­ zeugs (3) bestimmt worden ist, wird die jeweilige Position zusammen mit einem Erkennungssignal an einen Satelliten (2) übermittelt, von dem Satellitenaufnahmen angefertigt, ausgewertet und entsprechend der jeweiligen Position des Fahrzeugs ausgewählt und gesendet oder direkt gesendet werden, die dann im Fahrzeug (3) empfangen und direkt dargestellt oder entsprechend der jeweiligen Position des Fahrzeugs (3) ausgewählt und dargestellt werden.

In Fig. 2 ist gezeigt, wie der Fahrer anhand dieser Satellitenauf­ nahmen den Weg des eigenen Fahrzeugs (3) vorausplanen kann, weil er darin die sich quer zur Fahrtrichtung bewegenden Ver­ kehrsteilnehmer (4), die z. B. aus einer Ausfahrt kommen, und ent­ gegenkommende Fahrzeuge (5) sowie unbewegte, beispielsweise parkende Fahrzeuge (6) erkennen und unterscheiden kann.

Claims (14)

1. Verfahren zur Navigation von Fahrzeugen, bei dem ein Satelliten- Navigationssystem genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass:
die jeweilige Position eines Fahrzeugs mit Hilfe eines Satelliten- Navigationssystems bestimmt wird,
die jeweilige Position zusammen mit einem Erkennungssignal an einen Satelliten übermittelt wird,
von dem Satelliten Satellitenaufnahmen angefertigt, ausgewertet und entsprechend der jeweiligen Position des Fahrzeugs ausgewählt und gesendet werden und
die Satellitenaufnahmen im Fahrzeug empfangen und dargestellt werden.

2. Verfahren zur Navigation von Fahrzeugen, bei dem ein Satelliten- Navigationssystem genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass:
die jeweilige Position eines Fahrzeugs mit Hilfe eines Satelliten- Navigationssystems bestimmt wird,
von dem Satelliten Satellitenaufnahmen angefertigt, ausgewertet und gesendet werden und
die Satellitenaufnahmen im Fahrzeug empfangen und entspre­ chend der jeweiligen Position des Fahrzeugs ausgewählt und darge­ stellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Satellitenaufnahmen fortlaufend aktualisiert werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von den Satellitenaufnahmen Bildausschnitte in verschiedenen Größen ausgewählt und/oder in verschiedenen Vergrößerungen dargestellt werden können.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fahrzeug ein elektronischer Rechner bzw. Computer installiert ist und/oder betrieben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Rechner bzw. Computer im Fahrzeug mit einem Dis­ play und/oder einem Monitor und/oder einer anderen Anzeigeeinrich­ tung ausgestattet ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Fahrt nahezu ununterbrochen eine Signalübertragung zwischen dem elektronischen Rechner bzw. Computer im Fahrzeug und einem Satelliten stattfindet.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelnes Fahrzeug anhand eines unver­ wechselbaren Erkennungssignals identifiziert werden kann.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Satellit und/oder der elektronische Rech­ ner bzw. Computer im Fahrzeug fortlaufend die Abstände zu anderen Fahrzeugen und/oder Verkehrsteilnehmern und/oder zu auf der Fahrbahn befindlichen Hindernissen bestimmt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Satellit und/oder der elektronische Rech­ ner bzw. Computer im Fahrzeug fortlaufend die Abstände zu anderen Fahrzeugen und/oder Verkehrsteilnehmern und/oder zu auf der Fahrbahn befindlichen Hindernissen auf das Unterschreiten eines festgelegten Mindestabstandes hin auswertet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrzeuge und/oder Verkehrsteilnehmer und/oder Hindernisse auf der Anzeigeeinrichtung des elektronischen Rechners bzw. Compu­ ters mit einem Marker optisch hervorgehoben und gekennzeichnet werden, sobald ein festgelegter Mindestabstand unterschritten wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 und/oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass auf das Unterschreiten eines festgelegten Mindest­ abstandes und/oder auf Fahrzeuge und/oder Verkehrsteilnehmer und/oder Hindernisse mit Hilfe eines akustischen und/oder optischen bzw. visuellen Signals hingewiesen wird, sobald ein festgelegter Mindestabstand unterschritten wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von allen auf ihrem Weg liegengebliebenen Fahrzeugen ein Peilsignal ausgesendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Peilsignal bei Automobilen funktionell mit der Aktivierung der Warnblinkanlage verbunden ist.