DE102012100155A1

DE102012100155A1 - Navigationsberechnungssystem und die dazugehörigen Berechnungsmethoden

Info

Publication number: DE102012100155A1
Application number: DE201210100155
Authority: DE
Inventors: Kuan-Hung Yeh
Original assignee: Mitac International Corp
Current assignee: Mitac International Corp
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2013-03-14
Also published as: TW201312145A; TWI431304B

Abstract

Die vorliegende Erfindung umfasst ein Navigationsberechnungssystem und die dazugehörigen Berechnungsmethoden. Die Erfindung umfasst ein Empfangs-, ein Verarbeitungs- und ein Speichermodul. Das Empfangsmodul empfängt von einem globalen Ortungssystem Breiten- und Längengrade, sowie Zeitangaben. Das Verarbeitungsmodul berechnet unter Berücksichtigung der aktuellen Breiten- und Längengrade, der Referenzkoordinaten, sowie der Zeitangabe, die aktuelle Geschwindigkeit und den aktuellen Winkel. Das Verarbeitungsmodul stimmt die Zeitangaben durch die mittels Breiten- und Längengrad ermittelten Geschwindigkeit ab. Das Speichermodul speichert die jeweiligen Referenzkoordinaten, die Zeitangaben, Breiten- und Längengrade, sowie den Winkel und die Geschwindigkeit ab.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Navigationsberechnungssystem und dessen Berechnungsmethoden, insbesondere das Einsparen von Speicherplatz bei der Speicherung der Geschwindigkeit und des Winkels, bei gleichzeitigem effektiven Schätzen der Navigationsbahn.
[Der Stand der Technik]
Momentan kann ein Gerät durch die Daten eines globalen Ortungssystems seine Position speichern, das Speicherformat wird dabei automatisch komprimiert. Doch egal wie die Komprimierung ausfällt, so sind die benötigten Speichermengen (Bit) immer geringer als im ASCII-Format (American Standard Code for Information Interchange).
Weiterhin kann der Zeitabstand zwischen zwei Positionsspeicherungen auf eine Sekunde gestellt werden, um die Navigationsbahn noch exakter zu speichern. Sollten Längen- und Breitengrade auch abgespeichert werden, so ist das Speicheraufkommen entsprechend groß. Sollte der Zeitabstand auf 30 Sekunden gestellt werden, so können aufgrund nicht gespeicherter Daten Fehler und Abweichungen entstehen.
Damit wird nicht nur die benötigte Speichermenge nicht verringert, sondern auch die Speicherzeit und verbrauchte Strommenge vergrößert. Gleichzeitig schränken die gespeicherten Längen- und Breitengrade die Speicherung neuer Positionspunkte ein. Daher ist die Entwicklung eines Navigationsberechnungssystems und deren Berechnungsmethoden ein wichtiges Diskussionsthema bei Marktanwendungen.
[Die Aufgabe der Erfindung]
In Anbetracht der oben genannten Probleme, versucht diese Erfindung ein Navigationsberechnungssystem und Berechnungsmethoden zur Verfügung zu stellen, welche das Problem der zu großen Speichermenge und zu geringen Anzahl von gespeicherten Positionspunkten lösen.
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Navigationsberechnungssystem und die dazugehörigen Berechnungsmethoden. Die Erfindung umfasst ein Empfangs-, ein Verarbeitungs- und ein Speichermodul. Das Empfangsmodul empfängt von einem globalen Ortungssystem Breiten- und Längengrade, sowie Zeitangaben. Das Verarbeitungsmodul berechnet unter Berücksichtigung der aktuellen Breiten- und Längengrade, der Referenzkoordinaten, sowie der Zeitangabe die aktuelle Geschwindigkeit und den aktuellen Winkel. Das Verarbeitungsmodul stimmt die Zeitangaben durch die mittels Breiten- und Längengrad ermittelten Geschwindigkeit ab. Das Speichermodul speichert die jeweiligen Referenzkoordinaten, die Zeitangaben, Breiten- und Längengrade, sowie den Winkel und die Geschwindigkeit ab.
Das Verarbeitungsmodul berechnet aufgrund der aktuellen Geschwindigkeit oder dem aktuellen Winkel den Abstand zu Längen- und Breitengrad und berechnet den aktuellen Längen und Breitengrad. Das Verarbeitungsmodul berechnet aufgrund berechneten Abständen und den Referenzkoordinaten die aktuellen Koordinaten und gibt ein Routensignal an.
Das Speichermodul speichert unter Rücksichtnahme der Zeitabstände die Referenzkoordinaten und die aktuelle Zeit, oder entweder die aktuelle Zeit, die aktuelle Geschwindigkeit oder den aktuellen Winkel.
Sollte die Geschwindigkeit niedriger als die minimale Geschwindigkeit sein, so empfängt das Empfangsmodul den Längen- und Breitengrad von dem globalen Ortungssystem und vermittelt so die aktuellen Koordinaten.
Das Verarbeitungsmodul liest unter Rücksichtsnahme der Zeitabstände die Längen- und Breitengrade, und berechnet so die aktuelle Geschwindigkeit. Sollte die Geschwindigkeit niedriger als die minimale Geschwindigkeit sein und die Menge der zu speichernden Längen- und Breitengrade größer als die Speicherkapazität des Speichermoduls sein, so beendet dieses den Speichervorgang.
Das Ziel dieser Erfindung ist die Bereitstellung neuer Navigationsberechnungsmethoden, angewandt im Rahmen eines Navigationsberechnungssystems, mit folgenden Schritten: Das Empfangsmodul empfängt von einem globalen Ortungssystem Breiten- und Längengrade, sowie Zeitangaben. Das Verarbeitungsmodul berechnet unter Berücksichtigung der aktuellen Breiten- und Längengrade, der Referenzkoordinaten, sowie der Zeitangabe die aktuelle Geschwindigkeit und den aktuellen Winkel. Das Verarbeitungsmodul stimmt die Zeitangaben mit der mittels Breiten- und Längengrad ermittelten Geschwindigkeit ab. Das Speichermodul speichert die jeweiligen Referenzkoordinaten, die Zeitangaben, Breiten- und Längengrade, sowie den Winkel und die Geschwindigkeit ab.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vorliegende Erfindung ein Navigationsberechnungssystem und Berechnungsmethoden umfasst, welche die benötigte Speicherkapazität und die Speicherzugriffszeit verringern. Dadurch wird nicht nur Strom gespart, sondern auch die Speicherung der aktuellen Geschwindigkeit und des aktuellen Winkels ermöglicht, die Speicherzeitdauer des Speichers verlängert und die Speicherung von mehr Positionspunkten ermöglicht.
Um die Technik und Ziele der vorliegenden Erfindung noch besser erklären zu können und um ihre Vorzüge noch leichter verständlich zu machen, wird im folgenden Text der ideale Arbeitsvorgang in Kombination mit der Figurendarstellung detailliert erklärt werden.
[Kurze Beschreibung der Figuren]
1 besteht aus der grafischen Darstellung des Navigationsberechnungssystems in Form eines Blockdiagramms.
2 besteht aus der grafischen Darstellung des ersten Funktionsverlaufs des Navigationsberechnungssystems in Form einer schematischen Darstellung.
3 besteht aus der grafischen Darstellung des ersten Funktionsverlaufs des Navigationsberechnungssystems in Form eines Flussdiagramms.
4 besteht aus der grafischen Darstellung des dritten Funktionsverlaufs des Navigationsberechnungssystems in Form einer schematischen Darstellung.
5 besteht aus der grafischen Darstellung des dritten Funktionsverlaufs des Navigationsberechnungssystems in Form eines Flussdiagramms.
6 besteht aus der grafischen Darstellung des vierten Funktionsverlaufs des Navigationsberechnungssystems in Form einer schematischen Darstellung.
[Wege zur Ausführung der Erfindung]
Im folgenden Teil wird die Anwendung des Navigationsberechnungssystems und dessen Berechnungsmethoden mit Hilfe der Figurendarstellungen erklärt. Die betreffenden Einzelteile werden mit den entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 stellt das Navigationsberechnungssystem dar. Wie in der 1 dargestellt, besteht das Navigationsberechnungssystem 10 aus einem Empfangsmodul 11, einem Verarbeitungsmodul 12 und einem Speichermodul 13. Das Empfangsmodul 11 erhält Längen- und Breitengrade 111 von dem globalen Ortungssystem und die den Längen- und Breitengrade 111 entsprechende aktuelle Zeitangabe 112. Die Empfangsfrequenz des Empfangsmoduls 11 kann justiert werden, so dass die Längen- und Breitengrade 111 gemäß der Empfangsfrequenz empfangen werden. Das Verarbeitungsmodul 12 kann aus einer CPU (Central Processing Unit) oder einer MPU (Micro-Processing Unit) bestehen. Das Verarbeitungsmodul 12 ist elektronisch mit dem Empfangs- 11 und dem Speichermodul 13 verbunden. Das Verarbeitungsmodul 12 kann aufgrund der aktuellen Koordinaten 121 der Längen- und Breitengrade 111 im Vergleich mit den Referenzkoordinaten 120, die aktuelle Geschwindigkeit 122 und den aktuellen Winkel 123 berechnen. Außerdem passt es die Zeitabstände durch Vergleich von Längen- und Breitengraden 111 zur Geschwindigkeit an und kontrolliert so die Speicherung der Längen- und Breitengrade 111, wie auch die der aktuellen Geschwindigkeit 122, dem aktuellen Winkel 123 und den aktuellen Koordinaten 121.
Das Speichermodul 12 kann aus einem internen Speichermedium, einem externen Medium oder aus angeschlossenen Kombinationen bestehen und speichert die Referenzkoordinaten 120, die aktuellen Koordinaten 121, die aktuelle Geschwindigkeit 122, den aktuellen Winkel 123, die aktuelle Zeit 112 und Navigationsbahndaten.
Das Verarbeitungsmodul 12 errechnet aufgrund der aktuellen Geschwindigkeit 122 und dem aktuellen Winkel 123 die Längen- und Breitengrade sowie die aktuellen Koordinaten mit Hilfe der Referenzkoordinaten 120 und fasst diese zu einem Navigationsbahnensignal zusammen. Sollte die aktuelle Geschwindigkeit 122 kleiner als die minimale Geschwindigkeit sein, so kann das Speichermodul 13 die aktuelle Zeit 112, die aktuelle Geschwindigkeit und den aktuellen Winkel 123 speichern. Weiterhin kann das Empfangsmodul 11 von dem globalen Ortungssystem die Längen- und Breitengrade 111 empfangen, und bei einer zu großen Datenmenge der Längen- und Breitengrade 111 die Speicherfunktion des Speichermoduls 13 anhalten. Sollte die aktuelle Geschwindigkeit über der maximalen Geschwindigkeit liegen, so kann das Speichermodul 13 die aktuelle Geschwindigkeit 122 und den aktuellen Winkel 124 speichern.
Die Justierung der Zeitabstände kann manuell vorgenommen werden, sowie gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch bestimmt werden. Das Verarbeitungsmodul speichert nach einem Vergleich des Zeitabstands das Signal.
2 stellt die Funktionsweise des Navigationsberechnungssystems dar. Der horizontale Graph der oberen Grafik zeigt die Zeit an und der vertikale die Geschwindigkeit. Der horizontale Graph der unteren Grafik zeigt die Zeit, der vertikale die Speicherkapazität an. 1 und 2 zeigen gemeinsam die Funktionsweise nach dem Anschalten des Berechnungssystems, das Empfangsmodul 11 erhält Längen- und Breitengrade 111 von dem globalen Ortungssystem und die den Längen- und Breitengraden 111 entsprechende aktuelle Zeitangabe 112.
In der Regel ist das Driftphänomen kurz nach der Positionsermittlung besonders häufig, durch die Justierung der Empfangsfrequenz des Empfangsmoduls, bei einer Justierung auf ein Datenpaket pro Sekunde kann das Empfangsmodul 11 bei der Positionsermittlung m Sekunden von Längen- und Breitengraden 111 an das Verarbeitungsmodul 12 weiterleiten und Geschwindigkeit und Winkel berechnen.
In 2 beginnt bei einer Zeit von 0 bis t11 und einer Geschwindigkeit von 0 (m/s) das Berechnungssystem die Positionsermittlung und erhält über das Empfangsmodul 11 mit eingestellter Empfangsfrequenz die Längen- und Breitengrade 111. Weil die Speichermenge der Längen- und Breitengrade 111 sehr groß ist, ist die benötigte Speicherkapazität relativ groß. Im gezeigten Funktionsverlauf beträgt die Empfangsfrequenz 1 Paket pro Sekunde, es können insgesamt m Pakete von Längen- und Breitengraden 111 innerhalb m Sekunden empfangen werden. Nach der Positionsermittlung kann das Speichermodul 13 die Pakete der Längen- und Breitengrade 111 1 bis m speichern. Gleichzeitig vergleicht das Verarbeitungsmodul 12 die Zeitabstände, die Minimal- und die Maximalgeschwindigkeit und kontrolliert so den Speichervorgang der Längen- und Breitengrade 111 im Speichermodul 13. Das Verarbeitungsmodul 12 berechnet die aktuelle Geschwindigkeit 122, den aktuellen Winkel 123 und die aktuellen Koordinaten 121 im Vergleich mit den Referenzkoordinaten. Sobald das Empfangsmodul 11 das erste Datenpaket empfängt, kann das Verarbeitungsmodul 12 aufgrund der Längen- und Breitengrade 111 die aktuellen Koordinaten 121 und dadurch die aktuelle Geschwindigkeit 122 und den Winkel berechnen.
Sobald das Empfangsmodul 11 die Datenpakete m + 1 empfängt, kann das Verarbeitungsmodul berechnen oder die aktuelle Geschwindigkeit 122 liegt unter der minimalen Geschwindigkeit. Im angezeigten Funktionsverlauf werden zur besseren Darstellung die Daten der minimalen Geschwindigkeit angezeigt, die allgemeine Funktionsweise beschränkt sich jedoch nicht nur auf diese Geschwindigkeit. Beträgt die Geschwindigkeit t11 bis t12, übersteigt sie 0 (m/s), und fällt danach wieder, so kann das Speichermodul 13 die aktuelle Zeit 112, Geschwindigkeit 122 und den aktuellen Winkel 123 speichern solange die aktuelle Geschwindigkeit 122 höher als die minimale Geschwindigkeit ist und muss nicht weiter die Längen- und Breitengrade abspeichern. Sollte die aktuelle Geschwindigkeit 122 unter die minimale Geschwindigkeit fallen, so können Kommunikationsfehler mit dem globalen Ortungssystem auftreten und es werden daher erneut Längen- und Breitengrade 111 gespeichert und vom Verarbeitungsmodul 12 berechnet und korrigiert. Von t12 bis t13 beginnt das Berechnungssystem daher wieder mit der Positionsermittlung und das Empfangsmodul 11 empfängt erneut die Signale des globalen Ortungssystems, das Speichermodul 13 speichert erneut die großen Datenmengen der Längen- und Breitengrade 111.
Die Empfangsfrequenz des Empfangsmoduls 11 kann justiert werden, so dass die Längen- und Breitengrade 111 gemäß der Empfangsfrequenz empfangen werden. So kann das Verarbeitungsmodul 12 durch die Empfangsfrequenz erneut die Empfangszeit des Empfangsmoduls 11 berechnen und dadurch die aktuelle Zeit 112 ermitteln.
Von t13 bis t14 beschleunigt die Geschwindigkeit von 0 (m/s) und bei t14 fällt sie auf 0 (m/s). Solange die aktuelle Geschwindigkeit 122 nicht niedriger als die minimale Geschwindigkeit ist, speichert das Speichermodul 13 nur die aktuelle Zeit 112, die aktuelle Geschwindigkeit 122 oder den aktuellen Winkel 123. Sollte die aktuelle Geschwindigkeit 122 unter der minimalen Geschwindigkeit liegen, so kann die Positionsermittlung erneut beginnen und erneut abgespeichert werden, sollte wie von t14 bis t15 die Speicherkapazität zu groß sein. Ab t15 wird die aktuelle Geschwindigkeit 122 beschleunigt und bleibt auf einem stabilen Niveau, die aktuelle Geschwindigkeit 122 ist höher als die minimale Geschwindigkeit, damit kann das Speichermodul 13 nur die aktuelle Zeit 112, die aktuelle Geschwindigkeit 122 oder den aktuellen Winkel 122 speichern und verringert so die benötigte Speicherkapazität des Speichermoduls 13.
So kann das Navigationsberechnungssystem 10 durch die der aktuellen Geschwindigkeit 122 und den aktuellen Winkel 123 im Speichermodul 123 speichern und an das Verarbeitungsmodul 12 weiterleiten, welches die Positionspunkte der Längen- und Breitengrade berechnet und damit das Navigationsbahnsignal aufzeichnet.
Durch die obige Darstellung ist die Funktionsweise des Navigationsberechnungssystems und seiner Berechnungsmethoden bereits erklärt worden, im anschließenden Teil wird der genaue Ablauf noch einmal detaillierter in einzelnen Schritten veranschaulicht.
3 ist ein Flussdiagramm der Berechnungsmethoden dieser Erfindung. Wie die Fig. zeigt ist die Funktionsweise des Navigationsberechnungssystems in folgende Schritte unterteilt:
Schritt S11 ist der Empfang des Signals des globalen Ortungssystems durch das Empfangsmodul.
Schritt S12 ist der Abschluss der Positionsermittlung.
Schritt S13 ist abhängig inwiefern die Pakete an das Empfangsmodul ☐(m + 1) sind. Sind es weniger Pakete als m + 1, so wird mit Schritt S142 fortgefahren und alle Pakete des globalen Ortungssystems von 1 bis m gespeichert. Ist dem nicht der Fall, so wird mit Schritt S141 fortgefahren und überprüft, ob die Geschwindigkeit niedriger als die minimale Geschwindigkeit ist.
Bei Schritt S141 liegt die aktuelle Geschwindigkeit S112 unter der minimalen Geschwindigkeit, und der Verlauf geht daher zurück vor Schritt S12, schließt die Positionsermittlung erneut ab und kann danach zu Schritt S15 übergehen.
Schritt S15 ist die Speicherung der aktuellen Zeit, der aktuellen Geschwindigkeit und des aktuellen Winkels.
Der Ablauf der Funktionsweise des Navigationsberechnungssystems ist im obigen Teil bereits detailliert beschrieben worden und muss daher an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt werden.
Zusammen betrachtet sieht man auf den 2 und 3 das Empfangsmodul bei der Positionsermittlung durch das Signal des globalen Ortungssystems. Die aktuellen Koordinaten (x0, y0) betragen (121.00, 25.00) und werden von dem Verarbeitungsmodul zur Berechnung der aktuellen Zeit und des aktuellen Winkels benutzt. Das Verarbeitungsmodul kann außerdem aufgrund der Geschwindigkeit und des Winkels die Bewegungsdistanz berechnen und mit Hilfe dieser die aktuellen Längen- und Breitengrade und somit die aktuellen Koordinaten ermitteln und als Navigationsbahnensignal speichern. In dem aktuellen Verlaufsbeispiel beträgt der aktuelle Winkel GPS_COG 325° und die aktuelle Geschwindigkeit GPS_SOG 20 (m/s). Das Verarbeitungsmodul berechnet aufgrund der ersten aktuellen Koordinaten, der aktuellen Geschwindigkeit und dem aktuellen Winkel die weiteren aktuellen Koordinaten, wie folgend dargestellt: EW_cal = cos(y/180·π)·11.1 (1) course = –1·(GPS_COG-90) (2) EW_fix = cos(course/180·π)·GPS_SOG (3) NS_fix = sin(course/180·π)·GPS_SOG (4) EW_fix1 = EW_fix/EW_cal (5) NS_fix1 = NS_fix/11.1 (6) x1 = x0 + EW_fix1/10000 (7) y1 = y0 + NS_fix1/10000 (8)
EW_cal ist das Zehntausendstel des Längengradunterschieds, course bezeichnet die Richtung, EW_fix ist die Bewegungsrichtung und Abstand des Längengrades. EW_fix1 ist die Bewegungsanzahl der Längengradkoordinaten, NS_fix1 ist die Bewegungsanzahl der Breitengradkoordinaten.
So kann, wie oben von Punkt (1) bis Punkt (8) dargestellt, von dem ersten aktuellen Koordinatenpunkt (x0, y0) aus, die nächsten Koordinatenpunkte (120.999886, 25.0001476) berechnet werden. Weiterhin kann durch das Navigationsberechnungssystem die aktuelle Geschwindigkeit und der aktuelle Winkel während der Bewegung gespeichert werden und zusammen mit den aktuellen Koordinaten in einem gemeinsamen Navigationsbahnensignal abgespeichert werden.
Mit anderen Worten, 2 und 3 veranschaulichen die obigen Berechnungsmethoden des Navigationsberechnungssystems. Diese Methoden verkleinern die benötigte Speicherkapazität durch die Benutzung der aktuellen Geschwindigkeit und des aktuellen Winkels. Durch einfache und effektive Berechnungsvorgänge wird Zeit und Energie gespart.
In der zweiten Verlaufsreihe, soll die Funktionsweise der Erfindung noch detaillierter beschrieben werden.
4 zeigt den Funktionsverlauf des Navigationsberechnungssystems. Im oberen Teil der Fig. Befindet sich die grafische Darstellung der Geschwindigkeit, die horizontale Achse repräsentiert die Zeit, die vertikale die Geschwindigkeit. Die untere Fig zeigt die Speicherkapazität und benötigte Zeit, die horizontale Achse zeigt die Zeit, die vertikale die Speicherkapazität. 1 und 4 zeigen gemeinsam wie das Empfangsmodul 11 des eingeschalteten Navigationsberechnungssystems über das Signal des globalen Ortungssystems die Längen- und Breitengrade empfängt. Zu Beginn der Positionsermittlung driftet das Signal noch relativ stark, daher schaltet das Empfangsmodul 11 auf eine Empfangsfrequenz von einem Paket pro Sekunden, ermittelt die Längen- und Breitengrade innerhalb von m Sekunden und gibt die Daten weiter an das Verarbeitungsmodul 12 zur Berechnung von Geschwindigkeit und Winkel.
4 zeigt den Zeitraum 0 bis t31, wie das eingeschaltete Navigationsberechnungssystem über das Empfangsmodul 11 mit justierbarer Empfangsfrequenz die Längen- und Breitengrade 111 empfängt. Da der benötigte Speicherplatz der empfangenen Längen- und Breitengrade relativ viel Speicherplatz benötigt, ist der verwendete Speicherplatz relativ groß. In dem Funktionsbeispiel beträgt die Empfangsfrequenz ein Paket pro Sekunde. Gleichzeitig kann das Verarbeitungsmodul 12 die Zeitabstände, die maximale und minimale Geschwindigkeit bestimmen und aufgrund dieser Werte die Speicherung der Längen- und Breitengrade 111 kontrollieren. Durch die Länge- und Breitengrade berechnet das Verarbeitungsmodul die aktuelle Geschwindigkeit 122, den aktuellen Winkel 123 und die aktuellen Koordinaten, und vergleicht diese mit den Referenzkoordinaten. Sobald das Empfangsmodul 11 das erste Datenpaket empfängt, kann das Verarbeitungsmodul 12 aufgrund der Längen- und Breitengrade 111 die aktuellen Koordinaten 121 und dadurch die aktuelle Geschwindigkeit 122 und den Winkel 123 berechnen. Sobald das Empfangsmodul 11 die Datenpakete m + 1 empfängt, kann das Verarbeitungsmodul rechnen, oder die aktuelle Geschwindigkeit 122 liegt unter der minimalen Geschwindigkeit. Im angezeigten Funktionsverlauf werden zur besseren Darstellung die Daten der minimalen Geschwindigkeit angezeigt, die allgemeine Funktionsweise beschränkt sich jedoch nicht nur auf diese Geschwindigkeit.
Während des Zeitraums t301 bis t302 übersteigt die Geschwindigkeit 0 (m/s), und fällt danach wieder, das Speichermodul 13 kann nun die aktuelle Zeit 112, Geschwindigkeit 122 und den aktuellen Winkel 123 speichern solange die aktuelle Geschwindigkeit 122 höher als die minimale Geschwindigkeit ist und muss nicht weiter die Längen- und Breitengrade abspeichern. Sollte die aktuelle Geschwindigkeit 122 unter die minimale Geschwindigkeit fallen, so beginnt das Speichermodul 13 mit der Speicherung der Längen- und Breitengrade 111 und wird bei Erreichen der maximalen Speicherkapazität gestoppt. Von t302 bis t303 speichert das Speichermodul 13 die Daten des globalen Ortungssystems bis zum Erreichen der maximalen Speicherkapazität bei t303 und senkt danach durch Anhalten des Speichervorgangs die benötigte Speichermenge.
Ab t15 wird die aktuelle Geschwindigkeit 122 beschleunigt und ist höher als die minimale Geschwindigkeit, das Speichermodul 13 kann nun die aktuelle Zeit, die aktuelle Geschwindigkeit 122 oder den aktuellen Winkel 122 speichern. Von t305 bis t306 überschreitet die Geschwindigkeit die maximale Geschwindigkeit, das Speichermodul 13 speichert nun nur die aktuelle Geschwindigkeit 122 oder den aktuellen Winkel 123, die benötigte Speicherkapazität erreicht ein Minimum. Von t306 bis t307 überschreitet die Geschwindigkeit die minimale Geschwindigkeit, das Speichermodul 13 speichert nun nur die Zeit und die aktuelle Geschwindigkeit 122 oder den aktuellen Winkel 123. Von t307 bis t308 überschreitet die Geschwindigkeit die maximale Geschwindigkeit, das Speichermodul 13 speichert nun nur die aktuelle Geschwindigkeit 122 oder den aktuellen Winkel 123, die benötigte Speicherkapazität erreicht ein Minimum. Von t308 bis t309 überschreitet die Geschwindigkeit die minimale Geschwindigkeit, das Speichermodul 13 speichert nun nur die Zeit und die aktuelle Geschwindigkeit 122 oder den aktuellen Winkel 123.
Der Empfang der Längen- und Breitengrade 111 durch das Empfangsmodul 11 kann über eine justierbare Empfangsfrequenz gesteuert werden. Von t309 bis t310 ist die aktuelle Geschwindigkeit 122 niedriger als die minimale Geschwindigkeit, das Speichermodul 13 beginnt daher über das Empfangsmodul 11 die Längen- und Breitengrade 111 zu empfangen. Mit anderen Worten, sobald die aktuelle Geschwindigkeit 122 niedriger als die minimale Geschwindigkeit ist, beginnt das Navigationsberechnungssystem über das Empfangsmodul 11 mit dem Empfang des Signals des globalen Ortungssystems. Gleichzeitig speichert das Speichermodul 13 die Längen- und Breitengrade 111 des Empfangsmoduls. Damit ist die benötigte Speicherkapazität bei Unterschreiten der minimalen Geschwindigkeit relativ groß. Ab t11 wird die aktuelle Geschwindigkeit 122 beschleunigt und bleibt auf einem stabilen Niveau, die aktuelle Geschwindigkeit 122 ist höher als die minimale Geschwindigkeit, damit kann das Speichermodul 13 nur die aktuelle Zeit 112, die aktuelle Geschwindigkeit 122 oder den aktuellen Winkel 122 speichern und verringert so die benötigte Speicherkapazität des Speichermoduls 13.
So kann das Navigationsberechnungssystem 10 die aktuellen Geschwindigkeit 122 und den aktuellen Winkel 123 im Speichermodul 123 speichern und an das Verarbeitungsmodul 12 weiterleiten, welches die Positionspunkte der Längen- und Breitengrade berechnet und damit das Navigationsbahnsignal aufzeichnet.
Durch die obige Darstellung ist die Funktionsweise des Navigationsberechnungssystems und seiner Berechnungsmethoden bereits erklärt worden, im anschließenden Teil wird der genaue Ablauf noch einmal detaillierter in einzelnen Schritten veranschaulicht.
5 ist ein Flussdiagramm der Berechnungsmethoden dieser Erfindung. Wie die Fig. zeigt ist die Funktionsweise des Navigationsberechnungssystems in folgende Schritte unterteilt:
Schritt S31 ist der Empfang des Signals des globalen Ortungssystems durch das Empfangsmodul.
Schritt S32 ist der Abschluss der Positionsermittlung.
Schritt S33 ist abhängig davon inwiefern die Anzahl der Pakete an das Empfangsmodul ☐(m + 1) sind. Sind es weniger Pakete als m + 1, so wird mit Schritt S342 fortgefahren und alle Pakete des globalen Ortungssystems von 1 bis m gespeichert. Ist dem nicht der Fall, so wird mit Schritt S341 fortgefahren und überprüft ob die Geschwindigkeit niedriger als die minimale Geschwindigkeit ist.
Liegt bei Schritt S341 die aktuelle Geschwindigkeit unter der minimalen Geschwindigkeit, so wird mit Schritt S351 fortgefahren, bei dem das Signal des Ortungssystems gespeichert wird und die benötigte Speicherkapazität am größten ist. Anschließend wird in Schritt S351 der Speichervorgang angehalten.
Sollte in Schritt S341 die aktuelle Geschwindigkeit nicht unter der minimalen Geschwindigkeit liegen, so kann mit Schritt S352 und S353 fortgefahren werden.
In Schritt S352 werden Zeit, aktuelle Geschwindigkeit und aktueller Winkel gespeichert.
In Schritt S353 ist die Geschwindigkeit über der maximalen Geschwindigkeit und es wird daher mit Schritt S36 fortgefahren. In Schritt 36 werden aktuelle Geschwindigkeit und aktueller Winkel gespeichert.
Der Ablauf der Funktionsweise des Navigationsberechnungssystems ist im obigen Teil bereits detailliert beschrieben worden und muss daher an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt werden.
Zusammen betrachtet sieht man auf den 4 und 5 das Empfangsmodul bei der Positionsermittlung durch das Signal des globalen Ortungssystems. Die aktuellen Koordinaten (x0, y0) werden von dem Verarbeitungsmodul zur Berechnung der aktuellen Geschwindigkeit GPS_SOG und des aktuellen Winkels GPS_COG benutzt. Das Verarbeitungsmodul kann aufgrund der aktuellen Koordinaten, der aktuellen Geschwindigkeit und des aktuellen Winkels die nächsten aktuellen Koordinaten bestimmen und von (1) bis (8) mit Hilfe des letzten Koordinatenpunktes den nächsten (x1, y1) bestimmen. Weiterhin kann durch das Navigationsberechnungssystem die aktuelle Geschwindigkeit und der aktuelle Winkel während der Bewegung gespeichert werden und zusammen mit den aktuellen Koordinaten in einem gemeinsamen Navigationsbahnensignal abgespeichert werden.
Mit anderen Worten, 4 und 5 veranschaulichen die obigen Berechnungsmethoden des Navigationsberechnungssystems. Diese Methoden verkleinern die benötigte Speicherkapazität durch die Benutzung der aktuellen Geschwindigkeit und des aktuellen Winkels. Durch einfache und effektive Berechnungsvorgänge wird Zeit und Energie gespart.
Durch die obige Darstellung ist die Funktionsweise der Erfindung noch einen Schritt detaillierter erklärt worden.

6 dient der grafischen Darstellung der Funktionsweise des Navigationsberechnungssystems. Durch die Empfangsfrequenz des Empfangsmoduls wird der Empfang der Längen- und Breitengrade gesteuert. Im Einzelfall lässt sich der Vorgang wie folgt tabellarisch darstellen: Tabelle 1:

Zeit(Sekunden)	Breiten-/Längengrad	Geschwindigkeit (m/s)	Winkel (Grad)
1. Sekunde	(24.1234, 121.5678)	3	260
2. Sekunde	(24.1256, 121.5688)	4	270
3. Sekunde	(24.1278, 121.5698)	5	265
4. Sekunde	(24.1298, 121.5686)	5	260

Würden bei jeder Sekunde Längen- und Breitengrade gespeichert werden, wäre die benötigte Speicherkapazität zu groß. Daher läuft der Speichervorgang des Navigationsbahnensignals wie folgt ab: Tabelle 2:

Zeit(Sekunden)	Breiten-/Längengrad	Geschwindigkeit (m/s)	Winkel (Grad)
1. Sekunde	(24.1234, 121.5678)	3	260
2. Sekunde	Keine Speicherung	4	270
3. Sekunde	Keine Speicherung	5	265
4. Sekunde	Keine Speicherung	5	260

Um die Funktionsweise der Erfindung noch besser verstehen zu können, kann man mit Hilfe des Winkels und der Geschwindigkeit den Berechnungsvorgang nachvollziehen. Wie 6 zeigt, wäre eine Speicherfrequenz des Winkels und der Geschwindigkeit von 2 Sekunden angemessen, so z. B. in der 1., 3., und 5. Sekunde. Der Winkel und die Geschwindigkeit der 3. Sekunde entsprechen dabei dem Mittelmaß zwischen der 2. und 3. Sekunde, sowie die 5. Sekunde dem Mittelmaß der 4. und 5. Sekunde.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das beschriebene Navigationsberechnungssystem folgende Vorzüge besitzt:

(1) Das Navigationssystem benötigt weniger Speicherkapazität und spart durch geringere Speicherzeiten Energie
(2) Durch die Speicherung von Geschwindigkeit und Winkel kann die Speicherkapazität besser genutzt werden und mehr Navigationspunkte gespeichert werden.

Die oben genannten Eigenschaften sind keinesfalls einschränkend. Jeder mit der Technik Vertraute kann bei Beibehaltung des technischen und theoretischen Rahmens der Erfindung, eigene Modifizierungen und Erweiterungen durchführen. Dieser Rahmen besteht aus dem unten angefügten Patentumfang.
Bezugszeichenliste

10: Navigationsberechnungssystem
11: Empfangsmodul
111: Längen- und Breitengrad
112: Aktuelle Zeit
12: Verarbeitungsmodul
120: Referenzkoordinaten
121: Aktuelle Koordinaten
122: Aktuelle Geschwindigkeit
123: Aktueller Winkel
13: Speichermodul
t11–t15, t301–t312: Zeiträume
S11–S15, S31–S36: Verlaufsschritte

Claims

Ein Navigationsberechnungssystem, das folgendes umfasst: Ein Empfangsmodul, das die Längen- und Breitengrade eines globalen Ortungssystems empfängt und die aktuelle Empfangszeit der Längen- und Breitengrade aufzeichnet; ein Verarbeitungsmodul, das elektronisch mit dem Empfangsmodul verbunden ist, und aufgrund der aktuellen Koordinaten der empfangenen Längen- und Breitengrade, die aktuelle Geschwindigkeit und den aktuellen Winkel berechnet und aufgrund der Längen- und Breitengrade einen entsprechenden Zeitabstand bestimmt; ein Speichermodul, das die Referenzkoordinaten, die aktuelle Geschwindigkeit, den aktuellen Winkel und den Zeitabstand speichert.
Das Navigationsberechnungssystem nach Anspruch 1, wobei die Abstandsberechnung aufgrund der ermittelten aktuellen Geschwindigkeit und des aktuellen Winkels durch das Verarbeitungsmodul erfolgt, sowie die Berechnung der aktuellen Koordinaten und deren Ausgabe als Navigationsbahnensignal durch den Abstand und die Referenzkoordinaten erfolgt.
Das Navigationsberechnungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die justierbare Empfangsfrequenz des Empfangsmodul, sowie der Empfang der Längen- und Breitengrade aufgrund der justierten Empfangsfrequenz erfolgt.
Das Navigationsberechnungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Speicherung der Referenzkoordinaten und aktuellen Zeit, oder der aktuellen Zeit, oder der aktuellen Zeit, der aktuellen Geschwindigkeit und des aktuellen Winkels erfolgt.
Das Navigationsberechnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Empfang der Längen- und Breitengrade des globalen Ortungssystems durch das Empfangsmodul erfolgt, sowie die Korrektur der aktuellen Koordinaten bei Unterschreiten der minimalen Geschwindigkeit erfolgt.
Das Navigationsberechnungssystem nach Anspruch 5, wobei die Kontrolle des Speichervorgangs der Längen- und Breitengrade mit Hilfe des durch das Verarbeitungsmodul ermittelten Zeitabstands, sowie der Berechnung der aktuellen Geschwindigkeit erfolgt, wobei die Speicherung der Längen- und Breitengrade bei Unterschreiten der minimalen Geschwindigkeit und das Beenden des Speichervorgangs bei Erreichen der maximalen Speicherkapazität erfolgt.
Berechnungsverfahren eines Navigationsberechnungssystems, mit den folgenden Schritten: Verwendung eines Empfangsmoduls, das die Längen- und Breitengrade eines globalen Ortungssystems empfängt und die aktuelle Empfangszeit der Längen- und Breitengrade speichert; Verwendung eines Verarbeitungsmoduls, das aufgrund der aktuellen Koordinaten der empfangenen Längen- und Breitengrade, die aktuelle Geschwindigkeit und den aktuellen Winkel berechnet; Verwendung eines Verarbeitungsmoduls, das aufgrund der Längen- und Breitengrade einen entsprechenden Zeitabstand bestimmt; Verwendung eines Speichermoduls, das entweder die Referenzkoordinaten und die entsprechende Zeit, oder die aktuellen Zeit, oder die aktuelle Zeit, die aktuelle Geschwindigkeit und den aktuellen Winkel speichert.
Das Verfahren nach Anspruch 7 umfassend weiterhin folgende Schritte: Berechnung des Abstands zwischen Längen- und Breitengraden, aufgrund der aktuellen Geschwindigkeit und des aktuellen Winkels durch das Verarbeitungsmodul; Berechnung der aktuellen Koordinaten mit Hilfe des Abstands zwischen den Längen- und Breitengraden, sowie den Referenzkoordinaten durch das Verwaltungsmodul.
Das Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 umfassend weiterhin folgende Schritte: Verwendung eines Empfangsmoduls mit justierbarer Empfangsfrequenz; Empfang der Längen- und Breitengrade gemäß der Empfangsfrequenz.
Das Verfahren nach Anspruch 7, 8, oder 9 umfassend weiterhin folgende Schritte: Verwendung eines Speichermoduls, das gemäß der berechneten Zeitabstände, entweder die Referenzkoordinaten und die entsprechende Zeit, oder die aktuellen Zeit, oder die aktuelle Zeit, die aktuelle Geschwindigkeit und den aktuellen Winkel speichert.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 umfassend weiterhin folgende Schritte: Bei Unterschreiten der minimalen Geschwindigkeit, nimmt das Empfangsmodul den Empfang der Längen- und Breitengrade wieder auf und korrigiert die aktuellen Koordinaten.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 umfassend weiterhin folgende Schritte: Gemäß des berechneten Zeitabstands kontrolliert das Verarbeitungsmodul die Speicherung der Längen- und Breitengrade; Berechnung der Geschwindigkeit durch das Verarbeitungsmodul; das Verarbeitungsmodul überprüft inwiefern die aktuelle Geschwindigkeit unter der minimalen Geschwindigkeit liegt; bei Erreichen der maximalen Speicherkapazität wird der Speichervorgang automatisch beendet.