DE102012201811A1 - Verfahren und system zum steuern der relativen position zwischen fahrzeugen unter verwendung einer mobilen basisstation - Google Patents

Verfahren und system zum steuern der relativen position zwischen fahrzeugen unter verwendung einer mobilen basisstation Download PDF

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Seong Su Im
Su Lyun Sung
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Abstract

Ein Verfahren und ein System zum Steuern der relativen Position zwischen Fahrzeugen mittels einer mobilen Basisstation werden bereitgestellt. GPS-Informationen von einem Satelliten werden von der mobilen Basisstation und einem Zielfahrzeug empfangen. Die aktuellen Positionsinformationen der mobilen Basisstation werden anhand der Bewegungsgeschwindigkeit und der Richtung auf Basis der empfangenen GPS-Informationen berechnet. Dann werden DGPS-Korrekturdaten erzeugt, indem die berechneten Positionsinformationen und die empfangenen GPS-Informationen durch einen festgelegten Algorithmus berechnet werden, und die erzeugten DGPS-Korrekturdaten werden an oder mehrere Zielfahrzeuge gesendet. Die gesendeten DGPS-Korrekturdaten werden im Kontroll-Zielfahrzeug empfangen, GPS-Informationen werden von einem Satelliten empfangen, die Positionsinformationen werden auf Basis von den empfangenen GPS-Informationen und den empfangenen DGPS-Korrekturdaten berechnet, um eine Positionskorrektur auszuführen, und die Geschwindigkeit und Richtung des Kontroll-Zielfahrzeugs wird gemäß den berechneten Positionsinformationen eingestellt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie zum Steuern der relativen Position zwischen Fahrzeugen und insbesondere ein Verfahren und ein System zum Steuern der relativen Position zwischen Fahrzeugen unter Verwendung einer mobilen Basisstation, wodurch die Genauigkeit der relativen Position zwischen Fahrzeugen verbessert und eine Positionssteuerung ausgeführt wird, während eine Kommunikation mit einem als mobile Basisstation eines differentiellen weltweiten Navigationssystems (differential global Positioning System (DGPS)) dienenden Fahrzeugs über eine Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug (V2X) stattfindet.
  • BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
  • Das Global Positioning System (GPS) ist ein weltraumgestütztes Satelliten-Navigationssystem, das Orts- und Zeitinformationen an entfernte Geräte liefert, die sich an beliebigen Ort auf und nahe der Erde befinden. Damit die meisten GPS-Geräte einwandfrei arbeiten können, müssen sie jedoch im Allgemeinen eine unbehinderte Sichtlinie zu vier oder mehr GPS-Satelliten haben. Diese Systeme sind für jedermann mit einem GPS-Empfänger frei verfügbar.
  • Die meisten GPS sind bei der Positionsbestimmung mit einem kilometrischen Fehler behaftet, der zwischen ca. 5 und 15 m und in manchen Fällen bis zu ca. 30 m beträgt. Der Genauigkeitsgrad dieser Systeme ist deshalb nicht so gut wie die meisten Automobilhersteller wünschen, um ein hohes Maß an Genauigkeit bezüglich des aktuellen Standorts des Fahrzeugs bereitzustellen.
  • Um die bekannten Fehler aus den vom GPS-Satelliten empfangenen Daten nachträglich zu beseitigen, wird ein differentielles weltweites Navigationssystem mit Echtzeitkinematik (DGPS-RTKs) (im Folgenden als 'DGPS' bezeichnet) in weitem Umfang eingesetzt. Die DGPS verwenden ein Netz stationärer bodengestützter Referenzstationen, um die Differenz zwischen den von den Satellitensystemen angegebenen und den bekannten stationären Positionen auszusenden. Diese Stationen senden die Differenz zwischen den gemessenen Satelliten-”Pseudobereichen” und den tatsächlichen (intern berechneten) ”Pseudobereichen”. Als Ergebnis können Empfängerstationen diese Informationen zum Korrigieren ihrer Pseudobereiche um den angegebenen Betrag verwenden.
  • Autonome Fahrzeugkonvois, bei denen sich mehrere sich bewegende Objekte (Automobile) gemeinsam bewegen, wobei sie untereinander einen Mindestsicherheitsabstand einhalten, sind entwickelt worden, um große Gütermengen mittels mehrerer Fahrzeuge gleichzeitig zu transportieren, oder um es mehreren Fahrzeugen, die an Ereignissen beteiligt sind, zu ermöglichen, in gerader Reihe zu fahren. Die Bildung autonomer Fahrzeugkonvois verbessert die Kraftstoffeffizienz aufgrund des verringerten Luftwiderstands der Fahrzeuge und den Komfort der Fahrer aller Fahrzeuge. Da jedoch eine komplexe Technologie zum genauen Steuern der der relativen Position zwischen Fahrzeugen, die das DGPS und dgl. nutzen, erforderlich ist, bedingt das Installieren der notwendigen Sensoren und Ausrüstung in jedem Fahrzeug einen erheblichen Kostenaufwand.
  • In manchen Fällen ist es unmöglich, die exakte Position eines Fahrzeugs zu ermitteln, so dass eine Technologie zur Verbesserung der Genauigkeit der relativen Position zwischen Fahrzeugen erforderlich ist. Das DGPS ist jedoch wie oben erwähnt durch den Ort der Basisstation, der fest ist, eingeschränkt. Wenn also handelsübliche DGPS-Korrekturdaten verwendet werden und ein Fahrzeug von der Basisstation zu weit entfernt ist, kann die Positionsgenauigkeit selbst bei Verwendung eines DGPS nicht verbessert werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Angesichts der obigen Probleme sind verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen worden, mit denen ein Verfahren sowie in System zum Steuern der relativen Position zwischen Fahrzeugen, die eine mobile Basisstation verwenden, bereitgestellt werden, mit denen die Genauigkeit der relativen Position zwischen Fahrzeugen verbessert wird und die eine Positionssteuerung ausführen, während eine Kommunikation mit einem als mobile Basisstation eines differentiellen weltweiten Navigationssystems (DGPS) dienenden Fahrzeugs über eine Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug (V2X) stattfindet.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Steuern der relativen Position zwischen Fahrzeugen mit einer mobilen Basisstation bereitgestellt. Das System kann enthalten: eine mobile Basisstation, die zum Senden von DGPS-Korrekturdaten konfiguriert ist; und ein Kontroll-Zielfahrzeug, das zum Empfangen der DGPS-Korrekturdaten von der mobilen Basisstation und zum Ausführen der Positionsteuerung konfiguriert ist. Die mobile Basisstation kann enthalten: eine erste GPS-Empfangseinheit, die zum Empfangen von GPS-Informationen von einem Satelliten konfiguriert ist; eine Positionsberechnungseinheit, die zum Berechnen der aktuellen Positionsinformationen auf Basis der empfangenen GPS-Informationen und eines von einem internen Sensor erfassten Wertes konfiguriert ist; eine DGPS-Korrekturdatenerzeugungseinheit, die zum Erzeugen von DGPS-Korrekturdaten auf Basis der berechneten Positionsinformationen und der von der ersten GPS-Empfangseinheit empfangenen GPS-Informationen konfiguriert ist; und eine erste V2X-Kummunikationseinheit, die zum Senden der von der DGPS-Korrekturdatenerzeugungseinheit erzeugten DGPS-Korrekturdaten an das Kontroll-Zielfahrzeug konfiguriert ist. Das Kontroll-Zielfahrzeug kann enthalten: eine zweite V2X-Kommunikationseinheit, die zum Empfangen der von der ersten V2X-Kommunikationseinheit der mobilen Basisstation gesendeten DGPS-Korrekturdaten konfiguriert ist; eine zweite GPS-Empfangseinheit, die zum Empfangen von GPS-Daten von einem Satelliten konfiguriert ist; eine DGPS-basierte Positionsinformationenkorrektureinheit, die zum Berechnen ihrer eigenen Positionsinformationen auf Basis der von der zweiten V2X-Kommunikationseinheit empfangenen DGPS-Korrekturdaten und der von der zweiten GPS-Empfangseinheit empfangenen GPS-Informationen und zur Ausführung einer Positionskorrektur konfiguriert ist; und eine Fahrsteuereinheit, die zum Steuern der Geschwindigkeit und Richtung eines Fahrzeugs auf Basis von der DGPS-basierten Positionsinformationskorrektureinheit ausgegebenen Positionsinformationen konfiguriert ist.
  • Das System kann so implementiert sein, dass die mobile Basisstation auf ein Führungsfahrzeug aufgebaut und mindestens ein Kontroll-Zielfahrzeug als Verfolgerfahrzeug für das Führungsfahrzeug vorgesehen ist.
  • Die Positionsberechnungseinheit kann eine Trägheitsmesseinheit (inertial measurement unit (IMU)) und ein Trägheits-Navigationssystem (inertial navigation system (INS)) enthalten. Die IMU kann zum Messen der Fahrzeugbewegung mittels eines Kreisels und eines Beschleunigungsmessers konfiguriert sein, der die Rotationsträgheit auf Basis der freien Bewegung eines eingebauten Pendels im dreidimensionalen Raum und das Magnetfeld der Erde mit dem Azimut als Achse misst. Das INS kann so konfiguriert sein, dass die vom Kreisel der IMU erhaltene Beschleunigung integriert wird, um die Geschwindigkeit zu bestimmen, und die Geschwindigkeit integriert wird, um die Position und den Winkel zu erhalten.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern der relativen Position unter Verwendung einer mobilen Basisstation in einem Fahrzeug-Positionssteuersystem bereitgestellt, das eine mobile Basisstation enthält, die zum Senden von Korrekturdaten eines differentiellen weltweiten Navigationssystems (DGPS) konfiguriert ist, und ein Kontroll-Zielfahrzeug, das zum Empfangen der DGPS-Korrekturdaten von der mobilen Basisstation und zum Ausführen der Positionsteuerung konfiguriert ist. Das in der mobilen Basisstation ausgeführte Verfahren kann enthalten: erstes Empfangen der GPS-Informationen von einem Satelliten; Berechnen der aktuellen Positionsinformationen anhand der Bewegungsgeschwindigkeit und der Richtung auf Basis der empfangenen GPS-Informationen; Berechnen der Positionsinformationen und der GPS-Informationen, die von der ersten GPS-Empfangseinheit empfangen werden, über einen festgelegten Algorithmus, um die DGPS-Korrekturdaten zu erzeugen; und Senden der erzeugten DGPS-Korrekturdaten. Das im Kontroll-Zielfahrzeug ausgeführte Verfahren kann enthalten: Empfangen der ausgesendeten DGPS-Korrekturdaten; zweites Empfangen der GPS-Informationen von einem Satelliten; Berechnen der Positionsinformationen auf Basis der zweiten empfangenen GPS-Informationen und der empfangenen DGPS-Korrekturdaten, um die Positionskorrektur auszuführen; und Steuern der Geschwindigkeit und Richtung des Kontroll-Zielfahrzeugs gemäß den bei der Berechnung der Positionsinformationen berechneten Positionsinformation.
  • Das Verfahren kann ferner das Eingeben eines ersten Referenzpunktes enthalten, der den Eichwert der Positionsumwandlung vor dem ersten Empfangen der GPS-Informationen darstellt. Genauer gesagt kann die Berechnung der Positionsinformationen die Berechnung einer absoluten Position der mobilen Basisstation auf Basis des ersten eingegebenen Referenzpunktes enthalten.
  • Die mobile Basisstation kann auf einem Führungsfahrzeug aufgebaut und mindestens ein Kontroll-Zielfahrzeug kann als Verfolgerfahrzeug für das Führungsfahrzeug vorgesehen werden, so dass das Führungsfahrzeug die relative Position des Verfolgerfahrzeugs steuert.
  • Die Berechnung der Positionsinformationen kann die Messung der Bewegung der mobilen Basisstation mittels eines Kreisels und eines Beschleunigungsmesser enthalten, der die Rotationsträgheit auf Basis der freien Bewegung eines eingebauten Pendels im dreidimensionalen Raum und das Magnetfeld der Erde mit dem Azimut als Achse misst.
  • Die Berechnung der Positionsinformationen kann das Integrieren der vom Kreisel erhaltenen Beschleunigung enthalten, um die Geschwindigkeit zu bestimmen, sowie das Integrieren der Geschwindigkeit, um die Position und den Winkel zu erhalten.
  • Da gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit der oben beschriebenen Konfiguration ein als mobile DGPS-Basisstation dienendes Fahrzeug verwendet wird, ist es möglich, die relative Position zwischen Fahrzeugen sowie entlang aller Punkte einer Wegstrecke mittels der Positionsberechnungseinheit ohne die Einschränkungen eines stationären DGPS-Dienstbereichs zu erkennen, und da ein Initialisierungswert direkt in der Positionsberechnungseinheit eingestellt werden kann,
    kann ein schnellerer Dienst als mit einer üblichen DGPS-Basisstation bereitgestellt werden.
  • Da es für Fahrzeugkonvois nicht erforderlich ist, einzelne Sensoren und Ausrüstungen zum Verfolgen eines Führungsfahrzeugs zu installieren, kann das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Kosten senken und autonomen Gruppen fahrender Fahrzeuge sowie umgebenden Fahrzeugen einen Positionsbestimmungsdienst bereitzustellen. Das heißt, selbst wenn versucht wird, nicht autonome Fahrzeugkonvois auf Basis des als mobile Basisstation dienenden Führungsfahrzeugs zu bilden, kann das Ausführungsbeispiel alternativ angewendet werden, um Richtung und Wegposition dieses nicht autonomen Fahrzeugs sicher zu bestimmen, indem die relative Position zu benachbarten Fahrzeugen auf Basis der von der mobile DGPS-Basisstation empfangenen Positionsinformationen erkannt und der Weg des Fahrzeugs auf Basis der erkannten relativen Position gesteuert wird.
  • Das System und die Verfahren der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, die sich aus den beiliegenden Zeichnungen, die hiermit einbezogen werden, und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ergeben oder darin genauer dargestellt sind, und die zusammen zur Erläuterung bestimmter Prinzipien der vorliegenden Erfindung dienen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Systems zum Steuern der relativen Position zwischen Fahrzeugen unter Verwendung einer mobilen Basisstation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2a ist eine Ansicht des Erzeugens und Senden von Korrekturdaten eines differentiellen globalen Navigationssystems (DGPS) im Führungsfahrzeug, das als mobile Basisstation dient, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2b ist die Darstellung eines Prozesses zur Ausführung der Positionssteuerung in einem Verfolgerfahrzeug, das DGPS-Korrekturdaten empfängt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist die Darstellung des Konzepts der Technologie für die relative Positionssteuerung zwischen Fahrzeugen unter Verwendung einer mobilen Basisstation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist zeigt einen Prozess zur Korrektur der relativen Position eines Führungsfahrzeugs und eines Verfolgerfahrzeugs auf einen beliebigen Referenzpunkt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Nunmehr wird im Einzelnen auf verschieden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) eingegangen, wobei Beispiele davon in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind und nachfolgend beschrieben werden. Identische Bezugszeichen in den Zeichnungen kennzeichnen gleiche Elemente. Wenn bestimmt wird, dass die detaillierte Beschreibung einer Konfiguration oder einer Funktion in der zugehörigen Offenbarung das Verständnis der Ausführungsformen bei der Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung eher behindert, wird auf die ausführliche Beschreibung verzichtet.
  • Es versteht sich, dass der Begriff ”Fahrzeug” oder ”fahrzeugtechnisch” oder andere ähnliche hierin verwendete Begriffe allgemein Kraftfahrzeuge betreffen, wie Personenkraftwagen, einschließlich Komfort-Geländewagen (sports utility vehicle; SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wassermotorfahrzeuge einschließlich verschiedene Boote und Schiffe, Luftfahrzeuge und dgl. und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (an der Steckdose aufladbar), Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und andere Fahrzeuge für alternative Kraftstoffe (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) umfasst. Wie hierin verwendet ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug mit zwei oder mehr Antriebsquellen, z. B. Fahrzeuge sowohl mit Benzin- als auch Elektroantrieb.
  • 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Systems zum Steuern der relativen Position zwischen Fahrzeugen unter Verwendung einer mobilen Basisstation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 enthält ein Führungsfahrzeug 10 eine Steuerung, die zum Berechnen der aktuellen Position auf Basis von Daten des weltweiten Navigationssystems (GPS) konfiguriert ist, und dient als mobile Basisstation. Ein Verfolgerfahrzeug ist zum Empfangen von Korrekturdaten der differentiellen GPS-(DGPS-)Korrekturdaten vom Führungsfahrzeug 10 über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-(V2X)Kommunikation und zum Ausführen der Positionssteuerung konfiguriert.
  • Das Führungsfahrzeug 10 enthält eine erste GPS-Empfangseinheit 11, die zum Empfangen von GPS-Informationen von einem Satelliten konfiguriert ist, und eine Positionsberechnungseinheit 12 mit einer Trägheitsmesseinheit (IMU) und einem Trägheitsnavigationssystem (INS), so dass Programmanweisungen zum Berechnen der absoluten Positionsinformationen eines Fahrzeug im Führungsfahrzeug 10 ausgeführt werden.
  • Das Führungsfahrzeug 10 kann ferner eine DGPS-Korrekturdatenerzeugungseinheit 13 enthalten, die zum Korrigieren der DGPS-Korrekturdaten auf Basis der von der Positionsberechnungseinheit 12 berechneten Positionsinformationen eines Fahrzeugs und der von der ersten GPS-Empfangseinheit 11 empfangenen GPS-Informationen konfiguriert ist. Außerdem ist eine erste V2X-Kommunikationseinheit 14 so konfiguriert, dass sie die in der DGPS-Korrekturdatenerzeugungseinheit 13 erzeugten DGPS-Korrekturdaten an ein anderes Fahrzeug im Kommunikationsdienstbereich sendet, d. h. an das Verfolgerfahrzeug 20.
  • Das Verfolgerfahrzeug 20 enthält eine zweite V2X-Kommunikationseinheit 21, die zum Empfangen der von der ersten V2X-Kommunikationseinheit 14 des Führungsfahrzeugs 10 gesendeten DGPS-Steuerdaten konfiguriert ist, eine zweite GPS-Empfangseinheit 22, die zum Empfangen von GPS-Informationen von einem Satelliten konfiguriert ist, eine DGPS-basierte Positionsinformationenkorrektureinheit 23, die zum Berechnen ihrer eigenen Positionsinformationen auf Basis der von der zweiten V2X-Kommunikationseinheit 21 empfangenen DGPS-Korrekturdaten und der von der zweiten GPS-Empfangseinheit 22 empfangenen GPS-Informationen und zur Ausführung einer Positionskorrektur konfiguriert ist. Außerdem ist eine Fahrsteuereinheit 24 zum Steuern der Geschwindigkeit und Richtung eines Fahrzeugs auf Basis von der DGPS-basierten Positionsinformationskorrektureinheit 23 ausgegebenen Positionsinformationen konfiguriert.
  • Im Folgenden wird die Funktionsweise des Systems mit dieser Konfiguration unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme der 2a and 2b beschrieben.
  • 2a stellt den Prozess des Erzeugens und Sendens der DGPS-Korrekturdaten im Führungsfahrzeug 10 dar, das als mobile Basisstation dient, und 2b zeigt eine Positionssteuerungsoperation in einem Verfolgerfahrzeug 20, das die DGPS-Korrekturdaten empfängt.
  • Wenn wie in 2a dargestellt der Fahrer zunächst einen ersten Referenzpunkt eingibt (ST10), der ein Eichwert der Positionsumwandlung im Führungsfahrzeug 10 ist, das die Funktion einer mobilen Basisstation hat, empfängt die DGPS-Korrekturdatenerzeugungseinheit 13 GPS-Informationen von einem Satelliten über die erste GPS-Empfangseinheit 11 (ST11) und die Positionsberechnungseinheit 12 berechnet die aktuellen Positionsinformationen anhand der Bewegungsgeschwindigkeit und Richtung des Fahrzeugs und dgl. auf Basis der empfangenen GPS-Informationen (ST12).
  • Der Prozess zur Berechnung der aktuellen Positionsinformationen in der Positionsberechnungseinheit 12 erfolgt nach einem Verfahren der Bewegungsmessung eines Fahrzeugs mittels eines Kreisels und eines Beschleunigungsmessers, der die Rotationsträgheit auf Basis der freien Bewegung eines eingebauten Pendels im dreidimensionalen Raum und das Magnetfeld der Erde mit dem Azimut als Achse mittels der IMU messen kann, und der Bestimmung der Geschwindigkeit, indem die vom Kreisel der IMU erhaltene Beschleunigung integriert wird, und die Position und Richtung durch Integrieren der Geschwindigkeit über das INS erhalten wird.
  • Die in Schritt ST12 berechneten Positionsinformationen werden in die DGPS-Korrekturdatenerzeugungseinheit 13 eingegeben. Die DGPS-Korrekturdatenerzeugungseinheit 13 berechnet die eingegebenen Positionsinformationen und die von der ersten GPS-Empfangseinheit 11 empfangenen GPS-Informationen über einen festgelegten Algorithmus, um die DGPS-Korrekturdaten zu erzeugen (ST13), und sendet die DGPS-Korrekturdaten an die erste V2X-Kommunikationseinheit 14 (ST14).
  • Die im oben beschriebenen Prozess übertragenen DGPS-Korrekturdaten werden von dem in einem Kommunikationsdienstbereich positionierten Verfolgerfahrzeug 20 empfangen. Nunmehr wird der Prozess zum Verarbeiten der empfangenen DGPS-Korrekturdaten unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 2b beschrieben.
  • Wenn wie in 2b dargestellt ist, die DGPS-Korrekturdaten von der zweiten V2X-Kommunikationseinheit 21 empfangen werden (ST21), empfängt die DGPS-basierte Positionsinformationskorrektureinheit 23 des Verfolgerfahrzeugs 20 GPS-Informationen von einem Satelliten über die zweite GPS-Empfangseinheit 22 (ST22), berechnet die Positionsinformationen auf Basis der empfangenen GPS-Informationen und der empfangenen DGPS-Korrekturdaten und führt eine Positionskorrektur aus (ST23).
  • Anschließend steuert die DGPS-basierte Positionsinformationskorrektureinheit 23 die Fahrsteuereinheit 24 gemäß den im oben beschriebenen Prozess berechneten Positionsinformationen, um die Geschwindigkeit und Richtung des Verfolgerfahrzeugs 20 (ST24) einzustellen.
  • Wenn wie in 3 dargestellt mehrere Fahrzeuge auf Basis des Führungsfahrzeugs 10 einen Konvoi bilden, können deshalb die Verfolgerfahrzeuge ihre eigenen Positionsinformationen auf Basis der vom Führungsfahrzeug gesendeten DGPS-Korrekturdaten korrigieren, die relative Positionsbeziehung erkennen und Geschwindigkeit und Richtung genau steuern, so dass eine Fahrzeugkonvoibildung ohne eine Belastung durch hohe Kosten ausgeführt wird.
  • Das heißt, dass es gemäß dem Ausführungsbeispiel möglich ist, die Positionsinformationen mittels eines Fahrzeugs, das die Funktion einer mobilen DGPS-Basisstation ausführt, zu korrigieren und dass es somit möglich ist, die relative Position zwischen Fahrzeugen und einer Wegstrecke mittels der Positionsberechnungseinheit ohne die Einschränkungen eines DGPS-Dienstbereichs zu erkennen und einen Initialisierungswert in der Positionsberechnungseinheit einzustellen. Deshalb ist es wie aus 4 ersichtlich möglich, die relative tatsächliche Positionsdifferenz zwischen dem Führungsfahrzeug und einem Verfolgerfahrzeug selbst mit einem beliebigen Referenzpunkt zu korrigieren und einen raschen Dienst im Vergleich zur Verwendung einer üblichen DGPS-Basisstation bereitzustellen.
  • Bei der Bildung von Fahrzeugkonvois ist es möglich, Kosten zu senken und den Fahrzeugen des autonomen Konvois sowie umgebenden Fahrzeugen einen Positionsbestimmungsdienst bereitzustellen, ohne zusätzliche Sensoren oder Ausrüstung in jedem Fahrzeug zum Verfolgen des Führungsfahrzeugs zu installieren.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel kann modifiziert werden, ohne von Geist und Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Das Ausführungsbeispiel hat die autonome Fahrzeugkonvoibildung auf Basis eines als mobile Basisstation dienenden Führungsfahrzeugs veranschaulicht, aber es kann auf verschiedene Weise angewendet werden, um das Sicherheitsfahren eines Fahrzeugs zu leiten, indem die relative Position zu benachbarten Fahrzeugen auf Basis von Positionsinformationen erkannt wird, die von einer mobilen DGPS-Basisstation empfangen werden, und das Fahren des Fahrzeugs auf Basis der relativen Position gesteuert wird.
  • Beim obigen Ausführungsbeispiel kann die Steuereinheit als Steuerung oder Prozessor verwirklicht sein, die bzw. der zum Ausführen der obigen Prozesse konfiguriert ist. Ferner kann die Steuerlogik der Steuerung oder des Prozessor der vorliegenden Erfindung als nicht flüchtiges computerlesbares Medium mit Programmanweisungen, die vom Prozessor, der Steuerung oder dgl. ausgeführt werden, verwirklicht sein. Zu den computerlesbaren Medien zählen u. a. ROMs, RAMs, Compact Disc(CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, USB-Sticks, Smart Cards und optische Datenspeichergeräte. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch in netzgekoppelten Computersystemen verteilt werden, so dass das computerlesbare Medium auf verteilte Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. von einem Telematik-Server oder einem Controller Area Network (CAN).
  • Die obigen Beschreibungen spezifischer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind zum Zweck der Verdeutlichung und Erläuterung präsentiert worden. Sie sollen die Erfindung weder erschöpfend noch einschränkend anhand der offenbarten präzisen Formen darstellen, und offensichtlich sind zahlreiche Modifikationen und Variationen im Rahmen der obigen Lehre möglich. Die Ausführungsbeispiele wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihrer praktischen Anwendung zu erläutern, um es dadurch anderen Fachleuten zu ermöglichen, verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu schaffen und zu nutzen sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen derselben. Der Gültigkeitsbereich der Erfindung soll durch die angefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    ERSTE GPS-EMPFANGSEINHEIT
    12
    POSITIONSBERECHNUNGSEINHEIT
    13
    DGPS-KORREKTURSIGNALERZEUGUNGSEINHEIT
    14
    ERSTE V2X-KOMMUNIKATIONSEINHEIT
    21
    ZWEITE V2X-KOMMUNIKATIONSEINHEIT
    22
    ZWEITE GPS-EMPFANGSEINHEIT
    23
    DGPS-BASIERTE POSITIONSINFORMATIONS-KORREKTUREINHEIT
    24
    FAHRSTEUEREINHEIT

Claims (12)

  1. System zum Steuern der relativen Position zwischen Fahrzeugen mittels einer mobilen Basisstation, wobei das System aufweist: eine mobile Basisstation, die zum Senden von Korrekturdaten eines differentiellen globalen Navigationssystems (DGPS) konfiguriert ist; wobei die mobile Basisstation enthält: eine erste Empfangseinheit des globalen Navigationssystems (GPS), die zum Empfangen von GPS-Informationen von einem Satelliten konfiguriert ist; eine Positionsberechnungseinheit, die zum Berechnen der aktuellen Positionsinformationen auf Basis der empfangenen GPS-Informationen und eines von einem internen Sensor erfassten Wertes konfiguriert ist; eine DGPS-Korrekturdatenerzeugungseinheit, die zum Erzeugen von DGPS-Korrekturdaten auf Basis der berechneten Positionsinformationen und der von der ersten GPS-Empfangseinheit empfangenen GPS-Informationen konfiguriert ist; und eine erste V2X-Kummunikationseinheit, die zum Senden der von der DGPS-Korrekturdatenerzeugungseinheit erzeugten DGPS-Korrekturdaten an das Kontroll-Zielfahrzeug konfiguriert ist; und ein Kontroll-Zielfahrzeug, das zum Empfangen der DGPS-Korrekturdaten von der mobilen Basisstation und der Ausführung der Positionssteuerung konfiguriert ist, wobei das Kontroll-Zielfahrzeug enthält: eine zweite V2X-Kommunikationseinheit, die zum Empfangen der von der ersten V2X-Kommunikationseinheit der mobilen Basisstation gesendeten GPS-Korrekturdaten konfiguriert ist; eine zweite GPS-Empfangseinheit, die zum Empfangen von GPS-Daten von einem Satelliten konfiguriert ist; eine DGPS-basierte Positionsinformationenkorrektureinheit, die zum Berechnen ihrer eigenen Positionsinformationen auf Basis der von der zweiten V2X-Kommunikationseinheit empfangenen DGPS-Korrekturdaten und der von der zweiten GPS-Empfangseinheit empfangenen GPS-Informationen und zur Ausführung einer Positionskorrektur konfiguriert ist; und eine Fahrsteuereinheit, die zum Steuern der Geschwindigkeit und Richtung eines Fahrzeugs auf Basis von der DGPS-basierten Positionsinformationskorrektureinheit ausgegebenen Positionsinformationen konfiguriert ist.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die mobile Basisstation auf ein Führungsfahrzeug aufgebaut und mindestens ein Kontroll-Zielfahrzeug als Verfolgerfahrzeug für das Führungsfahrzeug vorgesehen ist.
  3. System nach Anspruch 1, wobei die Positionsberechnungseinheit eine Trägheitsmesseinheit (IMU) und ein Trägheits-Navigationssystem (INS) enthält.
  4. System nach Anspruch 3, wobei die IMU zum Messen der Fahrzeugbewegung mittels eines Kreisels und eines Beschleunigungsmessers konfiguriert ist, der die Rotationsträgheit auf Basis der freien Bewegung eines eingebauten Pendels im dreidimensionalen Raum und das Magnetfeld der Erde mit dem Azimut als Achse misst.
  5. System nach Anspruch 4, wobei das INS zum Integrieren der Beschleunigung, die vom Kreisel der IMU erhalten wird, und zum Integrieren der Geschwindigkeit konfiguriert ist, um die Position und den Winkel zu erhalten.
  6. Verfahren zum Steuern der relativen Position mittels einer mobilen Basisstation in einem Fahrzeug-Positionssteuersystem mit einer mobilen Basisstation, die zum Senden von Korrekturdaten eines differentiellen weltweiten Navigationssystems (DGPS) konfiguriert ist, und einem Kontroll-Zielfahrzeug, das zum Empfangen der DGPS-Korrekturdaten von der mobilen Basisstation und zum Ausführen der Positionsteuerung konfiguriert ist, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen der Informationen des globalen Navigationssystems (GPS) von einem Satelliten; Berechnen der aktuellen Positionsinformationen anhand der Bewegungsgeschwindigkeit und der Richtung auf Basis der empfangenen GPS-Informationen in der mobilen Basisstation; Berechnen der Positionsinformationen und der GPS-Informationen über einen festgelegten Algorithmus, um die DGPS-Korrekturdaten zu erzeugen, durch die mobile Basisstation; Senden der erzeugten DGPS-Korrekturdaten durch die mobile Basisstation; Empfangen der DGPS-Korrekturdaten, die von der mobilen Basisstation gesendet werden, von einer Steuerung im Zielfahrzeug; Empfangen der GPS-Informationen von einem Satelliten durch die Steuerung im Zielfahrzeug; Berechnen der Positionsinformationen auf Basis der von der Steuerung im Zielfahrzeug empfangenen GPS-Informationen und der DGPS-Korrekturdaten, um die Positionskorrektur auszuführen, durch die Steuerung im Zielfahrzeug; und Steuern der Geschwindigkeit und Richtung des Kontroll-Zielfahrzeugs gemäß den von der Steuerung im Zielfahrzeug berechneten Positionsinformationen durch die Steuerung im Zielfahrzeug.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, das ferner die Eingabe eines ersten Referenzpunktes aufweist, der den Eichwert der Positionsumwandlung vor dem ersten Empfangen der GPS-Informationen darstellt, wobei die Berechnung der Positionsinformationen die Berechnung einer absoluten Position der mobilen Basisstation auf Basis des ersten bei der Eingabe des ersten Referenzpunktes eingegebenen Referenzpunktes enthält.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die mobile Basisstation auf ein Führungsfahrzeug aufgebaut und mindestens ein Kontroll-Zielfahrzeug als Verfolgerfahrzeug für das Führungsfahrzeug vorgesehen ist, so dass das Führungsfahrzeug die relative Position des Verfolgerfahrzeugs steuert.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Berechnung der Positionsinformationen die Messung der Bewegung der mobilen Basisstation mittels eines Kreisels und eines Beschleunigungsmesser enthält, der die Rotationsträgheit auf Basis der freien Bewegung eines eingebauten Pendels im dreidimensionalen Raum und das Magnetfeld der Erde mit dem Azimut als Achse misst.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Berechnung der Positionsinformationen das Integrieren der vom Kreisel erhaltenen Beschleunigung enthält, um die Geschwindigkeit zu erhalten, und das Integrieren der Geschwindigkeit, um die Position und den Winkel zu erhalten.
  11. Nicht flüchtiges computerlesbares Medium mit Programmanweisungen, die von einer Steuerung ausgeführt werden, wobei das computerlesbare Medium aufweist: Programmanweisungen, die die aktuellen Positionsinformationen anhand der Bewegungsgeschwindigkeit und Richtung auf Basis von in der mobilen Basisstation empfangenen GPS-Informationen berechnen; Programmanweisungen, die die Positionsinformationen und GPS-Informationen, die in der mobilen Basisstation empfangen werden, durch einen festgelegten Algorithmus berechnen, um die DGPS-Korrekturdaten zu erzeugen; und Programmanweisungen, die die erzeugten DGPS-Korrekturdaten an eine Steuerung des Zielfahrzeugs senden.
  12. Nicht flüchtiges computerlesbares Medium mit Programmanweisungen, die von einer Steuerung ausgeführt werden, wobei das computerlesbare Medium aufweist: Programmanweisungen, die zum Berechnen von Positionsinformationen eines Zielfahrzeugs in einem Fahrzeugkonvoi auf Basis von GPS-Informationen, die von einem Satelliten empfangen werden, und DGPS-Korrekturdaten, die von einer mobilen Basisstation empfangen werden, konfiguriert sind, um eine Positionskorrektur auszuführen; und Programmanweisungen, die Geschwindigkeit und Richtung des Zielfahrzeugs gemäß den Positionsinformationen steuern.
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