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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Positionsbestimmung, insbesondere zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs.
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Fahrzeuge verfügen heutzutage meist über ein Navigationssystem. Das Navigationssystem bestimmt den jeweils aktuellen Standort des Fahrzeugs und berechnet eine Route zu einem gewünschten Fahrtziel. Die Position wird dabei mittels eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) bestimmt. Es sind verschiedene GNSS-Systeme bekannt, wie beispielsweise NAVSTAR GPS (Global Positioning System), GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System) oder Galileo, wobei in gängigen Navigationssystemen, insbesondere in Europa, meist GPS zum Einsatz kommt.
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Zur Positionsbestimmung muss ein GNSS-Empfänger die Signale von mindestens vier Satelliten gleichzeitig empfangen. Im Empfänger werden die Signallaufzeiten gemessen und daraus die aktuelle Position in einer Landkarte, basierend auf einem bekannten geographischen Koordinatensystem berechnet.
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Nicht immer ist jedoch ein durchgängiger Satellitenempfang gewährleistet. Beispielsweise in Tunnels können keine Satellitensignale empfangen werden. Auch in Zeiträumen, während welchen keine Satellitensignale empfangen werden können, soll jedoch die Positionsbestimmung und Navigation gewährleistet werden. Wird kein Satellitensignal empfangen, wird die aktuelle Position häufig mittels dem so genannten Dead Reckoning (deutsch: Koppelnavigation) bestimmt. Dead Reckoning ist die laufende näherungsweise Ortsbestimmung eines bewegten Objekts ausgehend von einer zuletzt bekannten Position anhand von Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit.
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Je mehr Zeit seit dem Verlust des Satellitensignals vergangen ist, das heißt je mehr Zeit vergangen ist seit die Position zuletzt mittels Satellitensignal bestimmt wurde, umso ungenauer ist jedoch die Bestimmung der aktuellen Position mittels Dead Reckoning.
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Die Druckschrift
US 2015/0204983 A1 offenbart ein Navigationsmodul zum Bereitstellen einer Echtzeit-INS/GNSS-Navigationslösung für ein sich bewegendes Objekt, umfassend einen Empfänger zum Empfangen absoluter Navigationsinformationen von einer externen Quelle und eine Anordnung von Selbst-Container-Sensoren zum Erzeugen von Navigationsinformationen. Das Modul enthält auch einen Prozessor, der gekoppelt ist, um die Ausgabeinformationen von der Empfänger- und Sensoranordnung zu empfangen und die Ausgabeinformationen in Echtzeit zu integrieren, um eine Gesamtnavigationslösung zu erzeugen. Die Gesamtnavigationslösung enthält eine Hauptnavigationslösungsaufgabe und mindestens eine andere Aufgabe, wobei die andere Aufgabe verwendet wird, um die Gesamtnavigationslösung zu verbessern.
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Die Druckschrift
US 2007/0010936 A1 offenbart eine Vorrichtung, welche mittels eines relativen Sensorsystems und eines Funkempfängersystems mindestens einen hochgenauen Navigationsparameter erzeugt. Die Relativsensorik registriert Relativbewegungen der Vorrichtung und erzeugt mindestens ein Relativdatensignal. Das Funkempfängersystem empfängt Navigationsdatensignale von mehreren externen Signalquellen und erzeugt mindestens ein Verfolgungsdatensignal. Das Funkempfängersystem umfasst eine in einem Softwaremodul realisierte Zentraleinheit. Eine gemeinsame Takteinheit erzeugt ein erstes Taktsignal, um eine Abtastbasis im Funkempfängersystem zu bilden, und ein zweites Taktsignal, um eine Abtastbasis im relativen Sensorsystem zu bilden, wobei die Taktsignale gegenseitig synchron sind. In dem gemeinsamen Softwaremodul können Datenrücklaufschleifen sowohl bezüglich des Funkempfängersystems als auch des relativen Sensorsystems geschlossen werden, um eine ultradichte Kopplung der beiden Systeme zu erreichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes System und ein korrespondierendes Verfahren zur Positionsbestimmung bereitzustellen, welche eine höhere Genauigkeit der Positionsbestimmung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11.
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Das erfindungsgemäße System zur Positionsbestimmung weist eine Empfängereinheit auf, die dazu ausgebildet ist ein gepulstes Signal zu erzeugen, wobei die Pulse des Signals einen festgelegten zeitlichen Abstand zueinander aufweisen. Das System weist weiterhin wenigstens einen Sensor auf, der dazu ausgebildet ist, das gepulste Signal von der Empfängereinheit zu empfangen, mit jedem Puls des Signals wenigstens einen Parameter zu bestimmen, und diesen wenigstens einen Parameter repräsentierende Daten zu speichern. Das System weist auch einen Controller auf, der dazu ausgebildet ist, das gepulste Signal von der Empfängereinheit zu empfangen, mit jedem Puls des Signals die entsprechenden gespeicherten Daten von dem wenigstens einen Sensor anzufragen, und unter Verwendung der jeweils angefragten Daten eine aktuelle Position des Systems zu bestimmen.
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Indem das gepulste Signal direkt dem wenigstens einen Sensor bereitgestellt wird, können Ungenauigkeiten bei der Positionsbestimmung verringert werden.
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Der wenigstens eine Sensor kann einen Geschwindigkeitssensor, einen Beschleunigungssensor und/oder einen Gyrosensor aufweisen. Dadurch können Parameter bestimmt werde, welche zur Bestimmung einer Position erforderlich sind. Der wenigstens eine bestimmte Parameter kann beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung und/oder eine Drehrate des Systems repräsentieren.
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Die Empfängereinheit kann eine GNSS-Empfängereinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist Signale von Satelliten eines globalen Navigationssatellitensystems zu empfangen und aus diesen Satellitensignalen eine Position des Systems zu bestimmen. Eine Position kann somit, solange Satellitensignale empfangen werden, durch die Empfängereinheit bestimmt werden. Anhand der Sensordaten kann diese Positionsbestimmung korrigiert werden. Eine Positionsbestimmung lediglich anhand der Sensordaten kann eine alternative Möglichkeit der Positionsbestimmung darstellen, wenn keine Satellitensignale empfangen werden.
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Das gepulste Signal kann mit genau einem Puls pro Sekunde erzeugt werden. Die Position wird dann ausreichend häufig bestimmt, um eine sichere Navigation zu gewährleisten.
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Das System kann in einem Fahrzeug angeordnet werden. Es kann somit als Navigationssystem in dem Fahrzeug dienen und eine aktuelle Position des Fahrzeugs, sowie eine Route zu einem gewünschten Fahrtziel bestimmen.
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Jeder der Sensoren kann einen internen Speicher aufweisen, in welchem er die den jeweils durch ihn bestimmten Parameter repräsentierenden Daten speichert.
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Jeder der Sensoren kann einen Anschluss zum Empfang des gepulsten Signals von der Empfängereinheit aufweisen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Sensordaten möglichst ohne Zeitverzögerung mit jedem Puls des gepulsten Signals durch den Sensor bestimmt werden.
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Der Controller kann weiterhin dazu ausgebildet sein, die jeweils aktuelle Position des Systems unter Einbeziehung einer zuletzt bekannten Position zu bestimmen. Die zuletzt bekannte Situation kann beispielsweise die zuletzt mittels GNSS bestimmte Position sein. Bei Kenntnis der zuletzt bekannten Position kann mittels der bestimmten Sensordaten, eine aktuelle Position bestimmt werden.
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Ein Verfahren zur Positionsbestimmung weist das Generieren eines gepulsten Signals auf, wobei die Pulse des Signals einen festgelegten zeitlichen Abstand zueinander aufweisen. Das gepulste Signal wird an wenigstens einen Sensor und einen Controller bereitgestellt. Mittels des wenigstens einen Sensors wird mit jedem empfangenen Puls des Signals wenigstens ein Parameter bestimmt. Diesen wenigstens einen Parameter repräsentierende Daten werden in einem Speicher gespeichert. Mittels des Controllers werden mit jedem Puls des Signals die entsprechenden gespeicherten Daten von dem wenigstens einen Sensor angefragt. Unter Verwendung der jeweils angefragten Daten wird ein aktuelle Position des Systems bestimmt.
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Ein Sensor zur Bestimmung wenigstens eines Parameters weist wenigstens einen Anschluss zum Empfang eines gepulsten Signals auf, wobei die Pulse des Signals einen festgelegten gleichbleibenden zeitlichen Abstand zueinander aufweisen. Der Sensor ist dazu ausgebildet, mit jedem Puls des Signals wenigstens einen Parameter zu bestimmen und diesen wenigstens einen Parameter repräsentierende Daten in einem Speicher zu speichern. Der Sensor weist weiterhin wenigstens einen Anschluss auf, zum Bereitstellen der gespeicherten Daten an einen Controller, zur Bestimmung einer aktuellen Position des Sensors.
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Der Sensor kann weiterhin wenigstens einen Anschluss aufweisen, der dazu ausgebildet ist ein Signal von dem Controller zu empfangen, wobei das Signal von dem Controller dazu ausgebildet ist ein Bereitstellen der gespeicherten Daten zu steuern.
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Der Sensor kann einen Geschwindigkeitssensor, einen Beschleunigungssensor und/oder einen Gyrosensor aufweisen.
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Der wenigstens eine bestimmte Parameter kann eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung und/oder eine Drehrate des Sensors repräsentieren.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
- 1 beispielhaft ein System zur Positionsbestimmung gemäß dem Stand der Technik,
- 2 beispielhaft ein System zur Positionsbestimmung gemäß einer Ausführungsform,
- 3A - 3D in Diagrammen beispielhaft den Ablauf beim Auslesen von Sensorsignalen,
- 4 beispielhaft einen Sensor zur Verwendung in einem System zur Positionsbestimmung gemäß einer Ausführungsform, und
- 5 in einem Ablaufdiagramm ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform.
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1 zeigt ein System zur Positionsbestimmung. Das System weist einen Controller 1 auf. Eine Empfängereinheit 2 ist mit dem Controller 1 verbunden. Die Empfängereinheit 2 kann eine GNSS-Empfängereinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist die Signale von Satelliten eines globalen Navigationssatellitensystems zu empfangen. Die empfangenen Signale enthalten Informationen zur Position des entsprechenden Satelliten zu einem bestimmten Zeitpunkt. Diese Positionsdaten überträgt die Empfängereinheit 2 an den Controller 1. Der Controller 1 berechnet dann aus den empfangenen Signalen die aktuelle Position des Systems und somit eines Fahrzeugs, in welchem das System angeordnet ist. Die Empfängereinheit 2 generiert zudem meist ein so genanntes PPS-Signal (Pulse-per-Second-Signal). Dieses PPS-Signal ist ein hochpräzises gepulstes Signal, welches in der Regel weniger als eine Sekunde andauert, eine scharf ansteigende und/oder abfallende Flanke besitzt und sich präzise einmal pro Sekunde wiederholt. Das heißt, es wird ein Puls pro Sekunde erzeugt. In manchen Fällen werden Pulse auch in größeren zeitlichen Abständen generiert, beispielsweise ein Puls alle zwei Sekunden. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich das Signal in kürzeren zeitlichen Abständen zu wiederholen, also mehr Pulse pro Zeiteinheit zu erzeugen. Heutzutage ist jedoch ein Puls alle ein oder zwei Sekunden die Regel. Die zeitlichen Abstände zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsen sind dabei normalerweise gleichbleibend, können jedoch auch variieren.
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Meist ist das PPS-Signal synchron zu einem über die Satellitensignale empfangenen Zeitsignal, z.B. einem Coordinated Universal Time (UTC)-Signal oder einem GPS-Zeitsignal (GPS = Global Positioning System). Die für die Positionsbestimmung relevanten Daten des Satellitensignals entsprechen der Satellitenposition jeweils zu Beginn einer UTC- bzw. GPS-Sekunde. Dadurch sind die im Controller 1 berechneten Positionsdaten synchron mit dem Beginn eines Pulses des PPS-Signals.
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Die von den Satelliten ausgesendeten Satellitensignale sind nur bedingt in der Lage, dichte Materie zu durchdringen. In geschlossenen Räumen kann beispielsweise in der Regel kein Satellitensignal empfangen werden. Bei der Verwendung von Navigationsgeräten in Fahrzeugen stellen beispielsweise Tunnels meist ein Problem dar, da hier keine Satellitensignale empfangen werden können. Aber auch andere Hindernisse wie beispielsweise Berge oder Bäume mit dichtem Blätterdach können ein Problem beim Empfang der Satellitensignale darstellen.
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Um eine Positionsbestimmung auch dann zu gewährleisten, wenn keine Satellitensignale empfangen werden, weist das System wenigstens einen Sensor 31, 32,... 3n auf. Dieser wenigstens eine Sensor 31, 32,... 3n kann einen Gyrosensor, einen Beschleunigungssensor und/oder einen Geschwindigkeitssensor aufweisen und dazu ausgebildet sein, eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung und/oder eine Drehrate des Systems zu detektieren. Dadurch ist es möglich, ausgehend von der zuletzt bekannten Position eine zurückgelegte Strecke und eine Fahrtrichtung zu bestimmen. Der wenigstens eine Sensor 31, 32,... 3n hält die jeweils bestimmten Daten zum Abruf durch den Controller 1 bereit.
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Auch zu den Zeitpunkten, zu welchen ein Satellitensignal empfangen wird können die Sensordaten beispielsweise dazu verwendet werden, um die anhand der Satellitensignale bestimmte Position zu korrigieren.
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Der Controller 1 ist dazu ausgebildet, immer wenn er das PPS-Signal von der Empfängereinheit 2 empfängt, die jeweils aktuellen Sensordaten abzurufen. Aus diesen Sensordaten wird dann die aktuelle Position des Systems bestimmt. In der Regel vergeht eine bestimmte Zeit bis das PPS-Signal von der Empfängereinheit 2 an den Controller 1 übertragen und dieser Befehl zum Abrufen der Sensordaten aus dem wenigstens einen Sensor 31, 32,... 3n im Controller verarbeitet wurde. Diese Zeit beträgt beispielsweise wenige Mikrosekunden. Der wenigstens eine Sensor 31, 32,... 3n bestimmt die jeweils aktuellen Sensordaten, wenn er einen entsprechenden Befehl dafür vom Controller 1 erhält. Es ergibt sich somit jeweils eine Verzögerung, bis die Daten durch den wenigstens einen Sensor 31, 32,... 3n bestimmt und an den Controller 1 übertragen werden. Die Verzögerung kann dabei bei jedem Sensor unterschiedlich sein, da das Bestimmen der Sensordaten durch die verschiedenen Sensoren 31, 32,... 3n unterschiedlich viel Zeit in Anspruch nehmen kann. Zudem werden die Sensordaten meist getrennt von jedem der Sensoren 31, 32,... 3n abgerufen. Der zeitliche Versatz ist dem System jedoch nicht bekannt. Daraus resultiert eine gewisse Ungenauigkeit bei der anschließenden Positionsbestimmung, da der Zeitpunkt der Bestimmung der Sensordaten nicht mit dem Zeitpunkt der Erzeugung des entsprechenden PPS-Pulses übereinstimmt.
Um die Genauigkeit der Positionsbestimmung zu erhöhen ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das PPS-Signal vom Empfängerbaustein nicht nur an den Controller 1, sondern zusätzlich auch direkt an den wenigstens einen Sensor 31, 32,... 3n bereitzustellen. Dies ist in 2 dargestellt. Sobald ein Sensor 31, 32,... 3n einen PPS-Puls von der Empfängereinheit 2 empfängt, bestimmt und speichert er die aktuellen Sensordaten. Hierfür kann jeder der Sensoren 31, 32,... 3n beispielsweise einen internen oder externen Speicher aufweisen (in 2 nicht dargestellt). Ein interner Speicher kann beispielsweise einen Framebuffer oder einen Ringspeicher aufweisen. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass mehrere Sensoren die jeweils bestimmten Daten in einem einzigen externen Speicher ablegen. Die gespeicherten Sensordaten können dann, ebenfalls getriggert durch das PPS-Signal der Empfängereinheit 2, durch den Controller 1 zur weiteren Verarbeitung abgerufen werden.
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Da die Sensordaten direkt nach dem Empfang des PPS-Pulses von der Empfängereinheit 2 ermittelt und gespeichert werden, kann der zeitliche Versatz bei der Bestimmung der Sensordaten deutlich reduziert werden. Da die Sensoren 31, 32,... 3n das PPS-Signal direkt von der Empfängereinheit 2 empfangen, kann in manchen Ausführungsformen der zeitliche Versatz von dem System zudem zumindest näherungsweise bestimmt werden. In diesen Fällen ist es möglich, den zeitlichen Versatz bei der Positionsbestimmung zu berücksichtigen, bzw. herauszurechnen. Die Sensordaten werden nicht mehr erst zeitverzögert bestimmt, wenn die interne Verarbeitung des Controllers 1 nach dem Empfang des PPS-Pulses abgeschlossen ist und der Controller 1 eine (um unbestimmte Zeit verzögerte) Anfrage zur Abholung der Daten bei den Sensoren 31, 32,... 3n gestellt hat. Vielmehr liegen die Daten bei einer Anfrage durch den Controller 1 bereits zur Abholung bereit. Um sicherzugehen, dass die Daten tatsächlich bei einer Anfrage durch den Controller schon bereitstehen, kann der Controller eine vorgegebene Zeit warten, bis er eine Anfrage sendet.
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Um dennoch auszuschließen, dass der Controller 1 die Sensordaten zu einem Zeitpunkt abruft, zu welchem diese noch nicht verarbeitet und zur Abholung bereit sind, können die Sensoren 31, 32,... 3n dem Controller 1 beispielsweise mitteilen, sobald die Sensordaten bereitstehen. Dies ist in 2 beispielhaft in gestrichelten Linien dargestellt. Beispielsweise können die Sensoren 31, 32,... 3n ein READY-Signal aussenden, um dem Controller 1 zu signalisieren, dass die Sensordaten zur Abholung bereit sind. Dabei kann jeder der Sensoren 31, 32,... 3n ein gesondertes READY-Signal READY1, READY 2,..., READYn an den Controller 1 senden. Der Controller 1 kann dann jedes Mal wenn er ein READY-Signal von einem Sensor 31, 32,... 3n empfängt direkt im Anschluss die entsprechenden Daten abrufen. Es ist jedoch auch möglich, dass nur ein einzelnes READY-Signal an den Controller 1 gesendet wird, wenn die Daten aller Sensoren 31, 32,... 3n zur Abholung bereit stehen. Empfängt der Controller 1 dieses Signal, ruft er direkt im Anschluss zum selben Zeitpunkt die Daten aller Sensoren 31, 32,... 3n ab.
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Die verschiedenen Signale im System sind beispielhaft in den in 3 dargestellten Diagrammen gezeigt. In 3A ist beispielhaft das sich wiederholende PPS-Signal dargestellt. In exakt den selben zeitlichen Abständen werden die PPS-Pulse zu den Zeitpunkten t1, t2, t3, t4, ... erzeugt. Wie bereits erwähnt ist es jedoch auch grundsätzlich möglich, dass die Pulse nicht immer exakt den selben Abstand aufweisen. Sind unterschiedliche oder variierende zeitliche Abstände zwischen den Pulsen des PPS-Signals vorgesehen, sollte dies dem System idealerweise bekannt sein, um diese berücksichtigen zu können. Das PPS-Signal wird zum einen an den Controller 1 gesendet. Im dargestellten Beispiel triggert die steigende Flanke der PPS-Pulse jeweils die Bestimmung der Position zum jeweiligen Zeitpunkt t1, t2, t3, t4,.... Der Controller 1 empfängt das PPS-Signal und ruft, getriggert durch den jeweiligen Puls, die Daten aus dem wenigstens einen Sensor 31, 32,... 3n ab. Durch interne Prozesse, beispielsweise Software-Prozesse, im Controller 1, erfolgt das Abrufen der Sensordaten jedoch meist etwas zeitverzögert, wie in Bezug auf 1 beschrieben. Wie in 3B dargestellt, erfolgt die Anfrage der Sensordaten beispielsweise zu den Zeitpunkten t1 `, t2', t3', t4', .... .Die Verzögerung kann beispielsweise mehrere Mikrosekunden betragen. Dabei ist die Verzögerung nicht immer die selbe. Vielmehr kann die Verzögerung bei jedem Abrufen der Sensorsignale variieren. Somit werden die Sensordaten, wie in 3C dargestellt, ebenfalls erst zu den Zeitpunkten t1', t2', t3', t4', ... erzeugt, also zu den Zeitpunkten, zu welchen der wenigstens eine Sensor 31, 32,... 3n die entsprechenden Anfrage des Controllers 1 erhält. Die Sensordaten stammen somit nicht vom eigentlich gewünschten Zeitpunkt t1, t2, t3, t4,..., sondern von einem leicht verzögerten Zeitpunkt t1', t2', t3', t4', ... .
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Wird das PPS-Signal nicht nur dem Controller 1, sondern zusätzlich auch direkt dem wenigstens einen Sensor 31, 32,... 3n zugeführt, bestimmt der wenigstens eine Sensor 31, 32,... 3n die Sensordaten jeweils getriggert durch die empfangenen PPS-Pulse. Der Sensor 31, 32,... 3n wartet nicht auf das Abrufen der Daten durch den Controller 1. Wie in 3D dargestellt, werden die Sensordaten somit mit deutlich geringerer Zeitverzögerung zu den Zeitpunkten t1*, t2*, t3*, t4*,... erzeugt. Die Zeitverzögerung kann dabei im besten Fall im Wesentlichen Null sein. Abhängig von der jeweiligen Realisierung des Systems kann eine eventuelle geringe Zeitverzögerung von dem System jedoch zumindest näherungsweise bestimmt werden. Im ungünstigsten Fall ist es gar nicht möglich, die Zeitverzögerung zu bestimmen. Im Vergleich zu bekannten Systemen ist die zeitliche Verzögerung in solchen Fällen jedoch immer noch deutlich reduziert und somit die Genauigkeit verbessert. Die Sensordaten werden abgespeichert und zum Zeitpunkt t1', t2', t3', t4', ... durch den Controller 1 abgerufen. Auch wenn der Controller 1 die Daten zeitverzögert abruft, stammen die Sensordaten somit dennoch im Wesentlichen vom gewünschten Zeitpunkt t1, t2, t3, t4,.... Da eine eventuelle Zeitverzögerung zudem zumindest näherungsweise bekannt ist, kann diese beispielsweise auch in der Berechnung mit berücksichtigt oder herausgerechnet werden. Bei sehr kleinen zeitlichen Verzögerungen können diese vernachlässigt werden. Dadurch erhöht sich die Genauigkeit der Positionsbestimmung.
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Der wenigstens eine Sensor 31, 32,... 3n kann zum Empfang des PPS-Signals von der Empfangseinheit 2 einen entsprechenden Anschluss (Pin) PPS aufweisen. Dies ist beispielhaft in 4 dargestellt. Entsprechende Sensoren, z.B. Geschwindigkeitssensoren, Beschleunigungssensoren oder Gyrosensoren, weisen in der Regel eine Mehrzahl an Anschlüssen auf. Diese können als Eingänge oder Ausgänge oder kombinierte Ein-/Ausgänge konfiguriert sein. Beispielsweise kann eine Versorgungsspannung Vdd oder ein Massepotential GND an einem oder mehreren der Anschlüsse bereitgestellt werden. Weiterhin können ein Eingang DI zum Anfragen der Sensordaten durch einen Controller 1 und ein Ausgang DO zur Bereitstellung der Sensordaten an den Controller 1 vorgesehen sein. Die Daten können beispielsweise über einen Datenbus an den Controller übertragen werden. Als Datenbus kann beispielsweise ein I2C-Bus verwendet werden. Andere bekannte Datenbusse können jedoch ebenfalls Verwendung finden. Anstatt getrennter Eingänge und Ausgänge kann der Sensor zur Übertragung der Daten über einen Datenbus auch einen kombinierten Ein-/Ausgang DIO sowie einen CLK-Anschluss aufweisen. Über den CLK-Anschluss kann der Sensor ein Taktsignal vom Controller 1 empfangen. Zudem kann der Sensor optional ein Ausgang zum Ausgeben eines READY-Signals aufweisen, um dem Controller 1 anzuzeigen, wenn die Daten zur Abholung bereit stehen. Weitere Anschlüsse können mit verschiedenen weiteren Funktionen belegt werden, welche in 4 nicht näher dargestellt sind.
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In 4 ist beispielhaft ein Sensor 3n mit 16 Anschlüssen dargestellt. Ein Sensor kann jedoch mehr oder weniger Anschlüsse aufweisen. Auch die Belegung der Anschlüsse kann von Sensor zu Sensor variieren und ist nicht auf die dargestellte Anordnung beschränkt. Erfindungsgemäß ist jedoch wenigstens ein Anschluss PPS zum Empfang des PPS-Signals vorgesehen.
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Der Speicher 300, in welchem der Sensor 31, 32,... 3n die Sensordaten bis zum Abruf durch den Controller 1 zwischenspeichert, kann ein interner (buffer) oder ein externer Speicher sein, wie beispielhaft in 4 dargestellt. Der interne Speicher kann beispielsweise ein Framebuffer oder Ringbuffer sein. Ist der Speicher 300 als externer Speicher vorgesehen, so kann ein weiterer Anschluss MEM vorhanden sein, welcher mit dem externen Speicher verbunden ist, um die Daten in den Speicher 300 zu schreiben und auszulesen.
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Die Sensordaten können ohne weitere zusätzliche Informationen in dem Speicher 300 abgelegt werden. Der Controller 1 fragt dann die jeweils zuletzt gespeicherten Sensordaten ab. In einem Speicher können die Daten von mehreren Zeitpunkten abgelegt werden. Ist der Speicher voll, kann entweder die Aufzeichnung unterbrochen werden oder es können die ältesten gespeicherten Sensordaten durch neue Sensordaten wieder (ringförmig) überschrieben werden. Anstatt die Daten ohne weitere Informationen zu speichern ist es jedoch ebenfalls möglich, die Sensordaten zusammen mit einem Index in dem Speicher 300 abzulegen. Jeder Index ist dabei einem Puls des PPS-Signals zugeordnet. Die Sensordaten können in diesem Fall auch später noch leichter einem bestimmten Zeitpunkt, bzw. einem bestimmten Puls des PPS-Signals zugeordnet werden. Der Index kann beispielsweise von der Empfängereinheit 2 bereitgestellt werden.
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Werden in dem Speicher, bzw. Buffer, Daten mehrerer Zeitpunkte abgelegt, können diese später beispielsweise dazu verwendet werden, um verschiedene Auswertungen durchzuführen. Beispielsweise können durch den Controller 1 die Daten von einem bestimmten Zeitpunkt sowie die Daten eines bestimmten Zeitraumes vor und/oder nach diesem Zeitpunkt abgerufen werden. Daraus kann beispielsweise ein Mittelwert bestimmt werden.
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Die Sensoren 31, 32,... 3n können gemäß einer Ausführungsform die Daten immer dann bestimmen, wenn sie das PPS-Signal empfangen. Es ist jedoch gemäß einer weiteren Ausführungsform möglich, dass die Sensoren 31, 32,... 3n die Daten in bestimmten, vorgegebenen Abständen bestimmen. Immer wenn sie das PPS-Signal empfangen, können die entsprechenden Daten zum Abrufen durch den Controller bereitgestellt werden. Diese Daten, welche durch den Controller 1 abgerufen werden, können dann mit einem Index, welchen die Sensoren über das PPS-Signal empfangen, abgespeichert werden. Der Controller 1 empfängt das PPS-Signal mit dem Index ebenfalls. Beim Abrufen sendet der Controller 1 den Index an die Sensoren 31, 32,... 3n. Die entsprechenden Daten mit demselben Index können dann aus dem Speicher ausgelesen werden.
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Beispielsweise können die Sensoren 31, 32,... 3n alle 100ms die Sensordaten bestimmen. Das PPS-Signal kann dabei beispielsweise einen Puls pro Sekunde aufweisen. Das heißt, pro Sekunde werden zwar zehn Mal die Daten bestimmt, jedoch werden nur die Daten von einem Zeitpunkt pro Sekunde an den Controller 1 bereitgestellt. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Die Daten können in beliebigen Abständen bestimmt werden, jedoch sind die Abstände nicht größer als die Abstände zwischen den Pulsen des PPS-Signals.
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Die Sensoren 31, 32,... 3n können beispielsweise auch in einen Ruhezustand wechseln, während sie keine Daten bestimmen. Dadurch kann der Stromverbrauch der Sensoren reduziert werden. Das PPS-Signal kann dann beispielsweise dazu verwendet werden um die Sensoren 31, 32,... 3n aus dem Ruhezustand aufzuwecken. Mit dem Empfang eines Pulses des PPS-Signals erwachen dann in dieser Ausführungsform die Sensoren 31, 32,... 3n aus dem Ruhezustand und bestimmen die entsprechenden Sensordaten.
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In 5 ist beispielhaft ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Positionsbestimmung dargestellt. Zunächst wird ein gepulstes Signal, beispielsweise von der Empfangseinheit, generiert (Schritt 501), wobei die Pulse des Signals einen festgelegten zeitlichen Abstand zueinander aufweisen. Dieses gepulste Signal wird an wenigstens einen Sensor und einen Controller bereitgestellt (Schritt 502). Mittels des wenigstens einen Sensors wird wenigstens ein Parameter mit jedem empfangenen Puls des Signals bestimmt (Schritt 503). Daten, die diesen wenigstens einen Parameter repräsentieren, werden in einem Speicher abgespeichert (Schritt 504). Mittels des Controllers werden die entsprechenden gespeicherten Daten von dem wenigstens einen Sensor mit jedem Puls des Signals angefragt (Schritt 506). Optional kann dem Controller durch die Sensoren angezeigt werden, dass die Daten zur Abholung bereit liegen (Schritt 505). Anschließend wird eine aktuelle Position des Systems unter Verwendung der jeweils angefragten Daten bestimmt (Schritt 507).
