DE102007053437A1

DE102007053437A1 - Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs

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Publication number: DE102007053437A1
Application number: DE102007053437A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr.-Ing. Meyer zu Hörste; Ingmar Dipl.-Ing. Ehrenpfordt
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2027-11-08
Also published as: DE102007053437B4

Abstract

Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs (10), das mindestens einen GSM-Empfänger (12) umfasst, mit den Schritten: (a) Erfassen einer vorgegebenen Mindest-Verlässlichkeit $I1 der Positionsbestimmung, (b) Erfassen von GSM-Daten, die eine Relativposition relativ zu mindestens zwei ortsfesten GSM-Basisstationen (14) kodieren, von dem GSM-Empfänger (12) und (c) aus den GSM-Daten Ermitteln (i) einer Erstverfahren-Relativposition (P1) mittels eines ersten Auswerteverfahrens, das eine bekannte Erstverfahren-Verlässlichkeit $I2 hat, und (ii) mindestens einer Zweitverfahren-Relativposition (P2) mittels mindestens eines vom ersten Auswahlverfahren verschiedenen, zweiten Auswerteverfahrens, das eine bekannte Zweitverfahren-Verlässlichkeit $I3 besitzt, (d) Vergleichen der Erstverfahren-Verlässlichkeit $I4 mit der Mindest-Verlässlichkeit $I5 und, (e) wenn die Erstverfahren-Verlässlichkeit $I6 oberhalb der Mindest-Verlässlichkeit $I7 liegt, Ermitteln einer Fahrzeug-Relativposition (Pmittel) durch Mittelung der Relativpositionen (P1, P2, P3, P4) mehrerer Auswerteverfahren und, (f) wenn die Erstverfahren-Verlässlichkeit $I8 unterhalb der Mindest-Verlässlichkeit $I9 liegt, Errechnen einer Misch-Relativposition (Pmisch) mittels einem Misch-Auswerteverfahren, (i) in das die Erstverfahren-Relativposition (P1), die Zweitverfahren-Relativposition und gegebenenfalls weitere, aus ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs, das mindestens einen GSM-Empfänger umfasst. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, das mindestens einen GSM-Empfänger und eine elektrische Steuerung zur Positionsbestimmung des Fahrzeugs umfasst.
Fahrzeuge aller Art, insbesondere Schienen- und Straßenfahrzeuge, können heute bereits mit teil- oder vollautomatischen Steuerungs-, Assistenz-, Sicherungs- oder Überwachungssystemen ausgerüstet werden. In vielen Fällen benötigen diese Systeme eine präzise und verlässliche Bestimmung der aktuellen Position, um ihre Funktionen ausführen zu können. Eine Vielzahl von Sensoren wird heute bereits eingesetzt und erprobt, um diese Ortung auszuführen. Die meisten Fahrzeuge verfügen heute ebenso über einen GSM-Empfänger. Diese GSM-Empfänger können zur Bestimmung der Position eingesetzt werden. Bislang werden Daten aus dem GSM-Netz nur zur Generierung von Verkehrsdaten im Straßenverkehr genutzt.
Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, dass für sicherheitsrelevante Anwendungen, wie beispielsweise im Schienenverkehr, vorgegebene Mindest-Verlässlichkeiten nur unter beträchtlichem Aufwand eingehalten werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Nachteile im Stand der Technik zu überwinden. Die Erfindung löst das Problem durch Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs, das mindestens einen GSM-Empfänger umfasst, mit den Schritten:

(a) Erfassen einer vorgegebenen Mindest-Verlässlichkeit der Positionsbestimmung,
(b) Erfassen von GSM-Daten, die eine Relativposition relativ zu mindestens zwei ortsfesten GSM-Basisstationen kodieren, von dem GSM-Empfänger und
(c) aus den GSM-Daten Ermitteln (i) einer Erstverfahren-Relativposition mittels eines ersten Auswerteverfahrens, das eine bekannte Erstverfahren-Verlässlichkeit hat, und (ii) mindestens einer Zweitverfahren-Relativposition mittels mindestens eines vom ersten Auswahlverfahren verschiedenen, zweiten Auswerteverfahrens, das eine bekannte Zweitverfahren-Verlässlichkeit besitzt,
(d) Vergleichen der Erstverfahren-Verlässlichkeit mit der Mindest-Verlässlichkeit und
(e) wenn die Erstverfahren-Verlässlichkeit oberhalb der Mindest-Verlässlichkeit liegt, Ermitteln einer Fahrzeug-Relativposition durch Mittelung der Relativpositionen mehrerer Auswerteverfahren und
(f) wenn die Erstverfahren-Verlässlichkeit unterhalb der Mindest-Verlässlichkeit liegt, Errechnen einer Misch-Relativposition mittels einem Misch-Auswerteverfahren, (i) in das die Erstverfahren-Relativposition, die Zweitverfahren-Relativposition und gegebenenfalls weitere, aus weiteren Verfahren ermittelten Relativpositionen eingehen, und (ii) eine Mischverfahren-Verlässlichkeit besitzt, die oberhalb der Mindest-Verlässlichkeit liegt.

Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein gattungsgemäßes Fahrzeug, bei dem die elektrische Steuerung eingerichtet ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren die vorgegebene Mindest-Verlässlichkeit stets erreicht. Sofern dies nötig ist, werden so viele Auswerteverfahren zu einem Misch-Auswerteverfahren zusammengefasst, dass dieses Misch-Auswerteverfahren die vorgegebene Verlässlichkeit besitzt. Zur Verfügung stehende, weitere Verfahren können dann zur Erhöhung der Genauigkeit eingesetzt werden, mit der die Position des Fahrzeugs bestimmbar ist. Sofern mehr Auswerteverfahren zur Verfügung stehen, als notwendig sind, um einerseits die Mindest-Verlässlichkeit einzuhalten und andererseits eine vorgegebene Mindest-Genauigkeit zu überschreiten, kann zudem auf die Durchführung von Auswerteverfahren verzichtet werden. Das spart Rechenleistung und senkt Betriebskosten für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug.
Es ist ein weiterer Vorteil, dass das erfindungsgemäße Verfahren leicht implementierbar ist. So müssen zur Umsetzung lediglich bestehende elektrische Steuerungen von Fahrzeugen so umgerüstet werden, dass sie das erfindungsgemäße Verfahren ausführen können. Vorteilhaft ist zudem, dass in dem Fahrzeug bereits existierende GSM-Empfänger genutzt werden können, so dass weitere Positionsbestimmungssysteme entbehrlich werden.
In der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Erfassen von GSM-Daten insbesondere das Auslesen eines im GSM-Empfänger generierten Vektors verstanden, der eine Laufzeit von zwischen den GSM-Empfängern und GSM-Basisstationen ausgetauschten Signalen enthält. Diese Laufzeiten sind nach Feldstärken geordnet, die ebenfalls ausgelesen werden können.
Darunter, dass die Erstverfahren-Verlässlichkeit oberhalb der Mindest-Verlässlichkeit liegt, ist zu verstehen, dass das Erstverfahren verlässlicher ist als es eigentlich sein müsste, um die Vorgabe zu erfüllen. Unter einer Mittelung wird insbesondere die Anwendung eines Mittelungsverfahrens verstanden, wobei das Mittelungsverfahren zu einem gewichteten Mittelwert, einem geometrischen Mittelwert, einem gestützten Mittelwert, einem harmonischen Mittelwert, einem logarithmischen Mittelwert, einem Potenzmittelwert, einem f-Mittelwert oder einem ähnlichen Mittelwert führen kann.
Maßgeblich ist lediglich, dass durch die Mittelung ein Wert für die Fahrzeug-Relativposition erhalten wird, der im Mittel näher bei einer wahren Fahrzeug-Relativposition ist als die einzelnen Relativpositionen.
In anderen Worten liegt der Erfindung die Erkenntnis zu Grunde, dass es vorteilhaft ist, zunächst aus einer bestimmten Anzahl an zur Verfügung stehenden Auswerteverfahren einige Auswerteverfahren auszuwählen und so zu kombinieren, dass ein Misch-Auswerteverfahren erhalten wird, dessen Verlässlichkeit oberhalb der Mindest-Verlässlichkeit liegt. Verbleibende Auswerteverfahren können dann dazu verwendet werden, die Genauigkeit der Fahrzeug-Relativpositionen zu verbessern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden aus den GSM-Daten mittels mindestens drei Auswerteverfahren jeweilige n-Auswerteerfahren-Relativpositionen, also Erstverfahren-, Zweitverfahren-, ... Relativpositionen ermittelt, wobei nur so viele Auswerteverfahren zum Errechnen der Misch-Relativpositionen verwendet werden, dass die Mindest-Verlässlichkeit gerade überschritten wird und wobei aus den mittels der verbleibenden Auswerteverfahren ermittelten n-Auswerteverfahren-Relativpositionen die Fahrzeug-Relativposition durch Mittelung der Misch-Relativposition und der n-Auswerteverfahren-Relativpositionen erhalten wird. Es ist zudem möglich, nicht alle prinzipiell zur Verfügung stehenden Auswerteverfahren zu verwenden, solange das Misch-Auswerteverfahren die Mindest-Verlässlichkeit einhält.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schritte (b) bis (f) in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt. Derartige Zeitabstände können beispielsweise zwischen 50 ms und 1 s liegen.
Besonders bevorzugt ist die Verlässlichkeit eine Menge aus mindestens drei Zahlen, nämlich einer Wahrscheinlichkeit der Zuverlässigkeit, einer Wahrscheinlichkeit einer Verfügbarkeit und einer Wahrscheinlichkeit der Sicherheit, wobei das Vergleichen der Verlässlichkeiten der einzelnen Verfahren mit der Mindest-Verlässlichkeit ein Vergleichen auf Grund der Minimumsnorm ist. Die Minimumsnorm ist diejenige Norm, für die gilt
Besonders bevorzugt werden die GSM-Daten unter Verwendung von zwei oder mehr GSM-Netzen ermittelt. GSM-Netze unterscheiden sich hinsichtlich Ihrer Flächenabdeckung teilweise deutlich. Durch die Nutzung mehrerer Netze kann daher die Verlässlichkeit deutlich gesteigert werden.
Es ist günstig, wenn zumindest ein Auswerteverfahren ein Triangulationsverfahren ist. Beispielsweise wird dieses Triangulationsverfahren auf Basis von Laufzeiten zu GSM-Basisstationen durchgeführt. Aus einer einzelnen Laufzeit zwischen dem GSM-Empfänger und einer GSM-Basisstation lässt sich der Abstand des GSM-Empfängers zur GSM-Basisstation bestimmen. Aus drei oder mehr solcher Laufzeitmessungen lässt sich dann die relative Position des GSM-Empfängers zu den GSM-Basisstationen bestimmen.
Alternativ oder additiv wird das Triangulationsverfahren auf Basis von Feldstärken mehrerer GSM-Basisstationen durchgeführt. Die Feldstärke einer GSM-Basisstation fällt, sofern keine zusätzlichen Schwächungseffekte eintreten, mit dem Quadrat der Entfernung zwischen GSM-Empfänger und Basisstation ab. Es ist bevorzugt, dass für das Triangulationsverfahren eine digitale Karte verwendet wird, in der für jede GSM-Basisstation die Feldstärke an einem vorgegebenen Ort angegeben ist. So können dauerhafte Schwächungen eines Signals einer GSM-Basisstation, beispielsweise durch Gebäude, herausgerechnet werden, was das Ergebnis des Triangulationsverfahrens verbessert.
Besonders bevorzugt ist zudem ein Auswerteverfahren ein Fenstereffektverfahren, bei dem eine Dauer eines Empfangs einer GSM-Basisstation mit einer digitalen Karte abgeglichen und so die Relativposition ermittelt wird. Für manche GSM-Basisstationen ist das von diesen ausgesandte Funksignal lediglich in begrenzten Gegenden empfangbar, weil das Funksignal beispielsweise durch Berge oder Gebäude abgeschattet wird. Wenn das Funksignal einer derartigen GSM-Basisstation empfangbar ist, kann daraus mit hoher Genauigkeit auf den Standort geschlossen werden.
Besonders günstig ist es, wenn aus der Fahrzeug-Relativposition, beispielsweise anhand einer digitalen Karte, die absolute Position des Fahrzeugs ermittelt wird. Ein so erhaltener Wert kann beispielsweise mit einem durch Satellitennavigation erhaltenen Wert abgeglichen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug und erläutert das erfindungsgemäße Verfahren.
1 zeigt ein Fahrzeug 10, das einen GSM-Empfänger 12 umfasst. Der GSM-Empfänger 12 steht in Funkkontakt mit GSM-Basisstationen 14.1, 14.2 und 14.3, deren absolute Koordinaten bekannt sind. Der GSM-Empfänger 12 tauscht mit jeder der GSM-Basisstationen Funksignale 16.1, 16.2 und 16.3 aus. Das GSM-Protokoll überträgt digitale Daten mit einer Mischung aus Frequenz- und Zeitmultiplexing. Damit der GSM-Empfänger 12, der gleichzeitig als GSM-Sender fungiert, den richtigen Zeitschlitz zum Senden verwendet, teilt die GSM-Basisstation einen Timinig-Advance-Parameter mit, der den Sendeverlauf in 3,7 Mikrosekundenschritten vorgibt. Ändert sich an der Entfernung des Fahrzeugs 10 von der GSM-Basisstation 14.1 beispielsweise um mehr als 550 m, so wird der Timing-Advance-Parameter um eins erhöht, sodass die zusätzliche Signallaufzeit kompensiert wird. Um die Genauigkeit der Positionsbestimmung zu steigern, kann zudem die Signallaufzeit mit einer höheren Zeitauflösung gemessen werden. Gemäß einem ersten Auswerteverfahren wird eine Erstverfahren-Position P₁ durch Triangulation aus der Signallaufzeit berechnet, beispielsweise anhand des Time-Advance-Parameters.
Die Stärke der Funksignale 16 hängt zudem bei ungestörter Ausbreitung reziprok vom Quadrat der Entfernung zwischen GSM-Empfänger 12 und der jeweiligen Basisstation 14 ab. Von einer elektrischen Steuerung 18 des Fahrzeugs 10 wird aus diesen Intensitäts- bzw. Feldstärkedaten als zweites Auswerteverfahren ebenfalls mittels eines Triangulationsverfahrens die Zweitverfahren-Relativposition P2 des Fahrzeugs 10 bestimmt. Als drittes Auswerteverfahren wird ein Fenstereffektverfahren eingesetzt, was anhand der GSM-Basisstation 14.1 erläutert werden kann. Die GSM-Basisstation 14.1 ist von dem GSM-Empfänger 12 nur empfangbar, solange das Funksignal 16.1 nicht durch Häuser 20 abgeschirmt wird. Wenn der GSM-Empfänger 12 das Funksignal 16.1 von der GSM-Basisstation 14.1 empfängt, so wird einer digitalen Karte, die in der elektrischen Steuerung 18 gespeichert ist, ent nommen, dass er sich innerhalb eines Funkkegels 22 befindet. So kann eine Drittverfahren-Relativposition P₃ so die Position des Fahrzeugs 10 eingrenzen. Die digitale Karte in der elektrischen Steuerung 18 verzeichnet für im Wesentlichen alle Orte, die durch das Fahrzeug 10 erreichbar sind, eine zu erwartende Feldstärke der Funksignale 16 der zugehörigen GSM-Basisstation und die zugehörige Laufzeit der Funksignale 16.
Es kann zudem ein viertes Auswerteerfahren durchgeführt werden, das wie das erste Auswerteverfahren abläuft, das aber Signallaufzeiten zu Basisstationen eines zweiten GSM-Netzes verwendet. So wird eine Viertverfahren-Relativposition P₄ relativ zu den GSM-Basisstationen des zweiten GSM-Netzes erhalten.
Jedes der oben genannten Auswerteverfahren besitzt eine gegebenenfalls von der Position des Fahrzeugs 10 abhängige Verlässlichkeit v, die eine geordnete Menge aus vier Zahlen ist. Die erste Zahl ist die Wahrscheinlichkeit p₁ der Zuverlässigkeit (englisch: reliability), das heißt der Wahrscheinlichkeit, dass ein für die Durchführung des Verfahrens notweniger Messwert generiert werden kann.
Die zweite Zahl p₂ ist die Wahrscheinlichkeit der Verfügbarkeit (englisch: availability). p₂ misst also die Wahrscheinlichkeit, dass überhaupt ein Ergebnis geliefert wird, unabhängig davon, ob dieses Ergebnis richtig ist oder nicht.
Die dritte Zahl p₃ ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Wartung möglich ist, so dass ein erkannter Fehler bei der Auswertung innerhalb einer vorgegebenen Zeit behebbar ist. In anderen Worten misst p₃ die Wartbarkeit (englisch: maintainability), also die Wahrscheinlichkeit, dass nach einem Feststellen einer Fehlfunktion innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls die Vorrichtung repariert werden kann.
Die dritte Zahl p₄ ist die Wahrscheinlichkeit einer Sicherheit (englisch: safety). p₄ misst also die Wahrscheinlichkeit, dass ein erhaltenes Ergebnis tatsächlich zutrifft. Die Wahrscheinlichkeiten p₁ bis p₄ werden auch als RAMS-Werte bezeichnet, von reliability (Verlässlichkeit), availability (Verfügbarkeit), maintainability (Wartbarkeit), safety (Sicherheit). Alle RAMS-Werte weisen eine statistische Verteilung auf, bei spielsweise eine Normal- oder Gausverteilung. Von diesen Werten wird der wahrscheinlichste Wert, in der Regel der Mittelwert, verwendet. Die Art der Verteilung, in Form eines angenäherten mathematischen Modells, und die weiter zu verwendenden Parameter sind aus dem Stand der Technik bekannt., vgl. „Taschenbuch der Zuverlässigkeits- und Sicherheitstechnik, Quantitative Bewertungsverfahren" von Arno Meyna und Bernhard Pauli, Hanser Fachbuch, Januar 2003, „Zuverlässigkeit, Mathematische Modelle" von Karl-Walter Gaede, Hanser Fachbucherlag, 1977, oder „Zuverlässigkeitstheorie. Eine Einführung über Mittelwerte von binären Zufallsprozessen" von W. Schneeweiss, Springer-Verlag, 1973). Ebenso sind die mathematischen Regeln für Werte, die diesen Modellen entsprechen, bekannt.
In der elektrischen Steuerung 18 ist eine Mindest-Verlässlichkeit v ⇀^min vorgegeben, die als Vektor v ⇀^min = (p min / 1, p min / 2, p min / 3, p min / 4) geschrieben werden kann, der die oben genannten Wahrscheinlichkeiten enthält. Für jedes Auswerteverfahren existiert zudem eine zugeordnete Verlässlichkeit. So existiert für das erste Auswerteverfahren über die Laufzeitmessung eine Erstverfahren-Verlässlichkeit v ⇀¹ = (p 1 / 1, p 1 / 2, p 1 / 3, p 1 / 4).
Der hochgestellte Index ist kein Exponent, sondern zählt die Auswerteverfahren durch.
Zunächst wird ermittelt, ob die Erstverfahren-Verlässlichkeit
oberhalb der Mindest-Verlässlichkeit
liegt, das heißt, dass die jeweiligen Wahrscheinlichkeiten p 1 / i für das Erstverfahren allesamt kleiner sind als die entsprechende Wahrscheinlichkeiten p min / i in der Mindest-Verlässlichkeit. Ist dies nicht der Fall, so wird das erste Auswerteverfahren mit dem zweiten Auswerteverfahren kombiniert. Das zweite Auswerteverfahren hat eine Verlässlichkeit v ⇀² = (p 2 / 1, p 2 / 2, p 2 / 3, p 2 / 4). Das erste Auswerteverfahren und das zweite Auswerteverfahren werden dabei wie folgt zu dem Misch-Auswerteverfahren mit einer Misch-Auswerteverlässlichkeit v^misch verknüpft: Die Kombination der statistischen RAMS-Werte erfolgt nach den üblichen Regeln des Standes der Technik. Wie diese Berechnung erfolgt, kann aus Lehrbüchern (z. B. „Taschenbuch der Zuverlässigkeits- und Sicherheitstechnik, Quantitative Bewertungsverfahren" von Arno Meyna und Bernhard Pauli, Hanser Fachbuch, Januar 2003, „Zuverlässigkeit, Mathematische Modelle" von Karl Walter Gaede, Hanser Fachbucherlag, 1977, oder „Zuverlässigkeitstheorie. Eine Einführung über Mittelwerte von binären Zufallsprozessen" von W. Schneeweiss, Springer-Verlag, 1973) ersehen werden. Die anzuwendende mathematische Formel für die Kombination ergibt sich aus der Systemstruktur und somit aus dem angewandten Erstverfahren, Zweitverfahren etc. In dem hier dargestellten Beispiel handelt es sich um eine Parallelschaltung. Daraus ergibt sich die anzuwendende mathematische Regel.
Wird durch das Misch-Auswerteverfahren die vorgegebene Mindest-Verlässlichkeit v ⇀^min unterschritten, so wird mit diesem Misch-Auswerteverfahren eine Misch-Relativposition des Fahrzeugs 10 ermittelt. Diese Misch-Relativposition P_misch wird mit der Drittverfahren-Relativposition P₃ und der Viertverfahren Relativposition P₄ gemittelt, die aus den anderen Auswerteverfahren erhalten werden. Je nach Genauigkeit des jeweiligen Auswerteverfahrens wird der Beitrag des jeweiligen Auswerteverfahren entsprechend gewichtet, so dass ein gewichteter Mittelwert erhalten wird.
Statt der Relativpositionen zu den GSM-Basisstationen 14 können jeweils auch Erstverfahren-, Zweitverfahren-, ... Absolutpositionen ermittelt werden.
Durch das beschriebene Verfahren wird sichergestellt, dass die Positionsbestimmung stets mit der vorgegebenen Verlässlichkeit durchgeführt wird. Nicht für das Erreichen der vorgegebenen Mindest-Verlässlichkeit notwendige Auswerteverfahren werden zur Steigerung der Genauigkeit der Positionsbestimmung eingesetzt. Für eine kontinuierliche Positionsbestimmung wird das Verfahren kontinuierlich durchgeführt.

10: Fahrzeug
12: GSM-Empfänger
14: GSM-Basisstation
16: Funksignale
18: elektrische Steuerung
20: Haus
22: Funkkegel
p: Wahrscheinlichkeit
V ⇀^min: Mindestverlässlichkeit
V ⇀¹: Erstverfahren-Verlässlichkeit
P_n: n-Auswerteverfahren-Position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Taschenbuch der Zuverlässigkeits- und Sicherheitstechnik, Quantitative Bewertungsverfahren" von Arno Meyna und Bernhard Pauli, Hanser Fachbuch, Januar 2003 [0028]
- „Zuverlässigkeit, Mathematische Modelle" von Karl-Walter Gaede, Hanser Fachbucherlag, 1977 [0028]
- „Zuverlässigkeitstheorie. Eine Einführung über Mittelwerte von binären Zufallsprozessen" von W. Schneeweiss, Springer-Verlag, 1973 [0028]
- „Taschenbuch der Zuverlässigkeits- und Sicherheitstechnik, Quantitative Bewertungsverfahren" von Arno Meyna und Bernhard Pauli, Hanser Fachbuch, Januar 2003 [0031]
- „Zuverlässigkeit, Mathematische Modelle" von Karl Walter Gaede, Hanser Fachbucherlag, 1977 [0031]
- „Zuverlässigkeitstheorie. Eine Einführung über Mittelwerte von binären Zufallsprozessen" von W. Schneeweiss, Springer-Verlag, 1973 [0031]

Claims

Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs (10), das mindestens einen GSM-Empfänger (12) umfasst, mit den Schritten: (a) Erfassen einer vorgegebenen Mindest-Verlässlichkeit (v ⇀_min) der Positionsbestimmung, (b) Erfassen von GSM-Daten, die eine Relativposition relativ zu mindestens zwei ortsfesten GSM-Basisstationen (14) kodieren, von dem GSM-Empfänger (12) und (c) aus den GSM-Daten Ermitteln (i) einer Erstverfahren-Relativposition (P₁) mittels eines ersten Auswerteverfahrens, das eine bekannte Erstverfahren-Verlässlichkeit (v ⇀¹) hat, und (ii) mindestens einer Zweitverfahren-Relativposition (P₂) mittels mindestens eines vom ersten Auswahlverfahren verschiedenen, zweiten Auswerteverfahrens, das eine bekannte Zweitverfahren-Verlässlichkeit (v ⇀²) besitzt, (d) Vergleichen der Erstverfahren-Verlässlichkeit (v ⇀¹) mit der Mindest-Verlässlichkeit (v ⇀^min) und (e) wenn die Erstverfahren-Verlässlichkeit (v ⇀¹) oberhalb der Mindest-Verlässlichkeit (v ⇀^min) liegt, Ermitteln einer Fahrzeug-Relativposition (P_mittel) durch Mittelung der Relativpositionen (P₁, P₂, P₃, P₄) mehrerer Auswerteverfahren und (f) wenn die Erstverfahren-Verlässlichkeit (v ⇀1) unterhalb der Mindest-Verlässlichkeit (v ⇀^min) liegt, Errechnen einer Misch-Relativposition (P_misch) mittels einem Misch-Auswerteverfahren, (i) in das die Erstverfahren-Relativposition (P₁), die Zweitverfahren-Relativposition (P₂) und gegebenenfalls weitere, aus weiteren Verfahren ermittelten Relativpositionen eingehen, und (ii) eine Mischverfahren-Verlässlichkeit (v ⇀^misch ⁾ besitzt, die oberhalb der Mindest-Verlässlichkeit (v ⇀^min) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – aus den GSM-Daten mittels mindestens drei Auswerteverfahren jeweilige n-Auswerteverfahren-Relativpositionen ermittelt werden, – nur so viele Auswerteverfahren zum Errechnen der Misch-Relativposition (P_misch) verwendet werden, dass die Mindest-Verlässlichkeit (v ⇀^min) gerade überschritten wird und – aus den mittels der verbleibenden Auswerteverfahren ermittelten n-Auswerteverfahren-Relativpositionen Ermitteln der Fahrzeug-Relativposition durch Mittelung der Misch-Relativposition und der n-Auswerteverfahren-Relativpositionen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt eines Wiederholens der Schritte (b) bis (f) in regelmäßigen Zeitabständen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Verlässlichkeit (v ⇀) eine Menge aus mindestens drei Zahlen ist, nämlich einer Wahrscheinlichkeit der Zuverlässigkeit (p₁), einer Wahrscheinlichkeit einer Verfügbarkeit (p₂) und einer Wahrscheinlichkeit der Sicherheit (p₃) ist, und – das Vergleichen aufgrund der Minimumsnorm erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die GSM-Daten unter Verwendung von zwei oder mehr GSM-Netzen ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Auswerteverfahren ein Triangulationsverfahren ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Triangulationsverfahren auf Basis von Laufzeiten zu GSM-Basisstationen (14) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Triangulationsverfahren auf Basis von Feldstärken mehrerer GSM-Basisstationen (14) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Auswerteverfahren ein Fenstereffektverfahren ist, bei dem eine Dauer eines Empfangs einer GSM-Basisstation (14) mit einer digitalen Karte abgeglichen und so die Relativposition ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Auswerteverfahren darauf beruht, dass Intensitäten und Signalstärken aller GSM-Basisstationen (14) ermittelt werden, die von dem GSM-Empfänger (12) empfangen werden, und daraus anhand einer digitalen Karte auf die Relativposition geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt eines Ermittelns einer absoluten Position des Fahrzeugs (10) aus der Fahrzeug-Relativposition anhand der digitalen Karte.
Fahrzeug (10), das (a) mindestens einen GSM-Empfänger (12) und (b) eine elektrische Steuerung (18) zur Positionsbestimmung des Fahrzeugs (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuerung (18) eingerichtet ist zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche.