DE102017210129A1

DE102017210129A1 - Positionsbestimmungsverfahren, insbesondere GPS-Verfahren, Computer-Programm-Produkt zum Bestimmen von Positionen, insbesondere von GPS-Positionen, und Spurgebundenes Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102017210129A1
Application number: DE102017210129.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schönberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2018-12-20

Abstract

Um eine genauere Positionsbestimmung als bisher erreichen zu können, wird es vorgeschlagen mindestens einen Korrekturvektor (KV) mit Korrekturdaten (KD) zu generieren, der jeweils zur Kalibrierung von (i) IRREAL-Positionen (IP), die durch mittels satellitengestützter Positionsbestimmungssysteme wie z.B. GPS, Galileo oder Glonass gemessener oder erfasster und in Gestalt von GPS-, Galileo- oder Glonass-Koordinaten vorliegender Ortskoordinaten (OK) gegeben sind, und (ii) REAL-Positionen (RP), die zu den IRREAL-Positionen korrespondieren und einen bekannten spurgebundenen Streckenverlauf (SV), insbesondere einen spurgebundenen GPS-Trace, markieren, für einen ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes (SV) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Positionsbestimmungsverfahren, insbesondere GPS-Verfahren, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, ein Computer-Programm-Produkt zum Bestimmen von Positionen, insbesondere von GPS-Positionen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 4 und ein Spurgebundenes Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.
Globale Positionsdaten, die z.B. mittels satellitengestützter Positionsbestimmungssysteme wie z.B. GPS, Galileo oder Glonass erfasst und in Gestalt von GPS-, Galileo- oder Glonass-Koordinaten vorliegen, spielen im Informationszeitalter mit der zentralen Bedeutung von Information als Rohstoff und Ware eine wichtige Rolle. So ist es z.B. für heutige und zukünftige Automatische Fahrsysteme mit denen „Automatisches Fahren“ realisiert wird, Fahrassistenzsysteme wie z.B. Navigationssysteme oder ausschließliche Informationssysteme von essentieller Bedeutung, dass die Positionsdaten oder Koordinaten möglichst genau oder exakt sein sollten. Jedoch haben derzeitige satellitengestützten Empfänger (z.B. GPS-Empfänger) lediglich eine Genauigkeit von mehreren Metern.
Selbst mit einem Differentiellen Globalen Positionierungssystem (Differential Global Positioning System, DGPS), bei dem zur Steigerung der Genauigkeit einer GNSS-Navigation (Global Navigation Satellite System) Korrekturdaten ausgestrahlt werden, lässt sich die angegebene Genauigkeit in der Regel nur auf 1-3 Meter verbessern. Beim DGPS-basierten Verfahren wird durch die Ausstrahlung der Korrekturdaten zwar ein Korrektur der ermittelten Position erreicht, aber es können aufgrund der geringen Anzahl stationärer Korrektursender keine hochgenauen, ausreichend flächendeckende Korrekturdaten generiert werden.
Gewünscht ist aber häufig eine Genauigkeit von unter 1 Meter, idealerweise nur einige Zentimeter.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Positionsbestimmungsverfahren, insbesondere GPS-Verfahren, ein Computer-Programm-Produkt zum Bestimmen von Positionen, insbesondere von GPS-Positionen, und Spurgebundenes Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, anzugeben, mit dem auf eine einfache und kostengünstige Weise eine genauere Positionsbestimmung erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Positionsbestimmungsverfahren durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Darüber hinaus wird die Aufgabe ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 4 definierten Computer-Programm-Produkt durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 4 angegebenen Merkmale gelöst.
Weiterhin wird die Aufgabe ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 7 definierten Spurgebundenen Fahrzeug durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 7 angegebenen Merkmale gelöst.
Die der Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 4 und 7 zugrundeliegenden Idee besteht darin, mindestens einen Korrekturvektor mit Korrekturdaten zu generieren, der jeweils zur Kalibrierung von (i) IRREAL-Positionen, die durch mittels satellitengestützter Positionsbestimmungssysteme wie z.B. GPS, Galileo oder Glonass gemessener oder erfasster und in Gestalt von GPS-, Galileo- oder Glonass-Koordinaten vorliegender Ortskoordinaten gegeben sind, und (ii) REAL-Positionen, die zu den IRREAL-Positionen korrespondieren und einen bekannten spurgebundenen Streckenverlauf, insbesondere einen spurgebundenen GPS-Trace, markieren, für einen ungeraden Streckenabschnitt des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes ermittelt wird.
Der Korrekturvektor mit den Korrekturdaten vorzugsweise generiert wird, indem jeweils

a) ein Ortskoordinatenpaar der gemessenen Ortskoordinaten mit einer ersten Ortskoordinate und einer zweiten Ortskoordinate, die nach Maßgabe eines Abstandsvektors voneinander beabstandet sind, als Ausgangspunkt für die Vektorgenerierung herangezogen wird, wobei die erste Ortskoordinate eine erste IRREAL-Position angibt, die zu einer einen ungeraden Streckenabschnitt des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes markierenden ersten REAL-Position korrespondiert, und die zweite Ortskoordinate eine zweite IRREAL-Position angibt, die zu einer den ungeraden Streckenabschnitt des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes markierenden zweiten REAL-Position korrespondiert,
b) eine von der ersten Ortskoordinate auf den ungeraden Streckenabschnitt entfernte erste Hilfsortskoordinate bestimmt wird,
c) eine zweite Hilfsortskoordinate durch Addition der erste Hilfsortskoordinate mit dem Abstandsvektor gebildet wird,
d) Koordinatendaten der ersten Hilfsortskoordinate solange verändert werden, wobei mit jeder Veränderung die erste Hilfsortskoordinate auf dem ungeraden Streckenabschnitt des Streckenverlaufes verschoben wird, bis beide Hilfsortskoordinaten auf dem ungeraden Streckenabschnitt des Streckenverlaufes liegen und dadurch zwischen der zweiten Ortskoordinate und der auf dem ungeraden Streckenabschnitt des Streckenverlaufes liegenden zweiten Hilfsortskoordinate der Korrekturvektor maßgebend ist.

Durch den so ermittelten Korrekturvektor kann erreicht werden, dass Korrekturdaten für satellitenbasierte Signale in der Fläche zur Verfügung stehen, die eine deutliche bessere Positionsbestimmung als bisherige Verfahren erlauben, z.B. mit einer Genauigkeit unter 1 Meter.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Validität des Korrekturvektors durch eine laufende Positionskalibrierung von gemessenen, ausgewerteten Ortskoordinaten und diesbezüglich generierten, weiteren Korrekturvektoren überprüft wird.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die ersten und zweiten Ortskoordinaten sowie Korrekturdaten des Korrekturvektors - insbesondere in einer „Cloud“ für Positionsbestimmungsdaten, z.B. in Form und Gestalt einer GPS-„Cloud“ - für externe Zugriffe von Einheiten zum Bestimmen/Akquirieren/Verarbeiten von Positionsdaten, insbesondere von GPS-Daten, gespeichert, über das Internet verteilt und/oder an Satelliten weitergeleitet werden.
So ist es zum Beispiel möglich, in Spurgebundenen Fahrzeugen, z.B. in Schienenfahrzeugen, die notwendige Korrektur von gemessenen Ortskoordinaten, z.B. GPS-Daten, (Korrektur der IRREAL-Positionen), in denen die Kenntnis der exakten Ortskoordinaten, z.B. GPS-Daten, der Fahrstrecke oder des Streckenverlaufes vorhanden ist (Kenntnis der REAL-Positionen), zu ermitteln, z.B. durch Berechnung, und diversen anderen die Korrekturdaten verwertenden oder gebrauchenden Instanzen bereitzustellen. Diese Instanz kann einerseits eine beliebige Fahrzeugeinheit auf dem Spurgebundenen Fahrzeug bzw. dem Schienenfahrzeug sein, so z.B. ein Automatisches Fahrsystem, jedes beliebige, über ein Cloud-basiertes Datenversorgungssystem Internet-basiert mit den Korrekturdaten versorgbares Positionsverarbeitungssystem oder jeder beliebige, über das Cloud-basierte Datenversorgungssystem Satelliten-basiert mit den Korrekturdaten versorgbare Satellitenempfänger sein.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der 1 und 2. Diese zeigen:

1 Positionsbestimmungsunterstütze Korrekturdatenermittlung in einem Spurgebundenen Fahrzeug;
2 Streckenverlauf-Darstellung zur Ermittlung eines Korrekturvektors.

1 zeigt die positionsbestimmungsunterstütze Korrekturdatenermittlung in einem Spurgebundenen Fahrzeug SFZ, das vorzugsweise als Schienenfahrzeug ausgebildet ist und sich beispielsweise entlang eines ungerade Streckenabschnitte aufweisenden Streckenverlaufes bewegt, wie er in 2 dargestellt ist. Das Spurgebundene Fahrzeug SFZ kann aber auch jedes andere sich in einer modernen Verkehrsinfrastruktur entsprechend spurgebunden und streckenverlaufsmäßig fortbewegende Verkehrs- und Transportmittel sein. So z.B. Fahrzeuge, die sich beispielsweise rollend auf oder unter von einer oder zwei Leitschienen (Gleisen), schwebend über oder unter einem Magnetfeld oder hängend an Stahlseilen fortbewegen oder ganz allgemein sämtliche Fahrzeuge, die im Betrieb exakt einer Infrastruktur folgend spurgebunden unterwegs sind. So zum Beispiel ein Elektro-Fahrzeug (z.B. Elektro-LKW), das genau unter einer Straßenoberleitung fährt oder auch ein Kraftfahrzeug, das in einem exakten Abstand an einer Betonwand entlangfährt, wenn das Kraftfahrzeug beispielsweise ein autonomes Fahrsystem nutzt.
Gemäß der Prinzip-Darstellung in der 1 enthält das Spurgebundene Fahrzeug SFZ im Zusammenhang mit der Korrekturdatenermittlung als zentrale Komponente eine Steuereinrichtung STE, die eingangsseitig zum Erhalten von INPUT-Daten wenigstens mit einer Positionsakquise-Einheit PAE und ausgangsseitig zum Ausgeben von OUTPUT-Daten wenigstens mit einem Automatischen Fahrsystem AFS verbunden ist, das ein automatisiertes (autonomes) oder unterstütztes Fahren des Spurgebundenen Fahrzeugs SFZ ohne zusätzliche Infrastruktur entlang einer Fahrstrecke realisiert. Die Positionsakquise-Einheit PAE erfasst die aktuellen Ortskoordinaten bzw. GPS-/Galileo-Glonass-Koordinaten eines entsprechenden Empfängers auf dem Spurgebundenen Fahrzeug SFZ bis auf wenige Meter genau. Dabei werden gegebenenfalls wie bei der GPS-Technologie ergänzende Techniken wie das „Differential Global Positioning System (DGPS)“ benutzt.
Eingangsseitig zum Erhalten der INPUT-Daten ist der Steuereinrichtung STE weiterhin eine Speichereinrichtung SPE zur Speicherung von Informationen des Spurgebundenen Fahrzeugs IF_SFZ und Informationen des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes IF_SV zugeordnet, die entweder (Option „A“) fahrzeugintern als weitere Komponente des Spurgebundenen Fahrzeugs SFZ fungiert und mit der Steuereinrichtung STE verbunden ist oder aber (Option „B“) fahrzeugextern, außerhalb des Fahrzeugs z.B. in einer Leitzentrale für Spurgebundene Fahrzeuge angeordnet und mit der Steuereinrichtung STE verbindbar ist. Diese Informationen beinhalten u.a. Informationen über den exakten Verlauf von Fahrstrecken, Informationen über die Montageposition des benutzten Empfängers in der Positionsakquise-Einheit PAE und Fahrplaninformationen, die zur Richtungsbestimmung genutzt werden können.
Ausgangsseitig zum Ausgeben der OUTPUT-Daten ist der Steuereinrichtung STE weiterhin eine Datenbank DB für Positionsbestimmungsdaten zugeordnet, die vorzugsweise als eine „Cloud“ für direkte Zugriffe von externen Einheiten zum Bestimmen/Akquirieren/Verarbeiten von Positionsdaten, z.B. von GPS-/Galileo-/Glonass-Daten, fahrzeugextern, außerhalb des Fahrzeugs für Zugriffe der Steuereinrichtung STE angeordnet ist. Die externen Einheiten sind z.B. ein Satellit SAT oder ein Positionsverarbeitungssystem PVS, das via Internet INT auf die Datenbank DB zugreift, oder ein in der 1 nicht dargestelltes, weiteres Spurgebundenes Fahrzeug, das z.B. auch als Schienen- oder Bahnfahrzeug ausgebildet sein kann, so wie es beispielsweise in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung mit der Bezeichnung „Verfahren, Computer-Programm-Produkt und Bahnfahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, zur Fahrspurerkennung im Bahnverkehr, insbesondere zur Gleiserkennung im Schienenverkehr“ und der Anmeldung-Nr.... beschrieben und beansprucht ist (der Offenbarungsinhalt dieser Anmeldung ist somit in die vorliegende Anmeldung zu inkludieren).
Die Steuereinrichtung STE, die Positionsakquise-Einheit PAE und die Speichereinrichtung SPE bilden dabei eine gemeinsame Funktionseinheit zur positionsbestimmungsunterstütze Korrekturdatenermittlung. Wie diese positionsbestimmungsunterstütze Korrekturdatenermittlung abläuft und was für INPUT-Daten in die Steuereinrichtung STE eingehen und was für OUTPUT-Daten von der Steuereinrichtung STE abgehen wird im Nachfolgenden in Zusammenhang mit 2, der Streckenverlauf-Darstellung zur Ermittlung eines Korrekturvektors, erläutert.
Hierfür wird nun angenommen, dass sich das Spurgebundene Fahrzeug SFZ entlang eines bekannten spurgebundenen Streckenverlaufs SV gemäß der 2 bewegt. Dabei werden von der Positionsakquise-Einheit PAE mindestens zwei voneinander beabstandete Ortskoordinaten OK gemessen, die vorzugsweise als GPS-Koordinaten GPSK beschaffen sind, aber alternativ auch als Galileo-Koordinaten oder Glonass-Koordninaten beschaffen sein können, und an die Steuereinrichtung STE übertragen, wo diese nach dem Empfang ausgewertet werden. Der bekannte spurgebundene Streckenverlaufs SV wird deshalb auch als spurgebundener GPS-Trace, Galileo-Trace oder Glonass-Trace bezeichnet. Mit den Ortskoordinaten OK wird jeweils eine IRREAL-Position IP des Spurgebundenen Fahrzeugs SFZ in Bezug auf eine zu der jeweiligen IRREAL-Position IP korrespondierende, den bekannten spurgebundenen Streckenverlauf SV markierende REAL-Position RP angegeben.
Für die positionsbestimmungsunterstütze Korrekturdatenermittlung werden aber neben den gemessenen, auszuwertenden Ortskoordinaten OK auch die in der Speichereinrichtung SPE gespeicherten Informationen des Spurgebundenen Fahrzeugs IF_SFZ und die Informationen des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes IF_SV der Steuereinrichtung STE zugeführt und berücksichtigt. Die Korrekturdatenermittlung mit der Auswertung der gemessenen Ortskoordinaten OK und der Berücksichtigung der gespeicherten Informationen IF_SFZ , IF_SV in der Steuereinrichtung STE erfolgt vorzugsweise softwaremäßig. Das bedeutet, dass in der Steuereinheit STE z.B. ein Computer-Programm-Produkt CPP zum Bestimmen von Positionen, z.B. von GPS/Galileo/Glonass-Positionen, enthalten oder in diese als separates Produkt in Gestalt eines die Positionsbestimmung durchführenden Programm-Moduls PGM ladbar ist. Das Computer-Programm-Produkt CPP ist charakterisiert durch einen nicht-flüchtigen, lesbaren Speicher SP, in dem prozessorlesbare Steuerprogrammbefehle des die Positionsbestimmung durchführenden Programm-Moduls PGM gespeichert sind, und einen mit dem Speicher SP verbundenen Prozessor PZ, der die Steuerprogrammbefehle des Programm-Moduls PGM zur Positionsbestimmung ausführt.
Es werden deshalb sowohl die von der Positionsakquise-Einheit PAE gemessenen Ortskoordinaten OK als auch die in der Speichereinrichtung SPE gespeicherten Informationen des Spurgebundenen Fahrzeugs IF_SFZ und die Informationen des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes IF_SV in den Prozessor PZ geladen. Letzteres passiert dabei beispielsweise durch prozessorgesteuertes Auslesen.
Im Kontext der aus der Steuereinrichtung STE, der Positionsakquise-Einheit PAE und der Speichereinrichtung SPE gemeinsam gebildeten Funktionseinheit zur positionsbestimmungsunterstütze Korrekturdatenermittlung sind der Prozessor PZ und das Programm-Modul PGM derart ausgebildet sind und führt der Prozessor PZ die Steuerprogrammbefehle des Programm-Moduls PGM derart aus, dass zur Kalibrierung von IRREAL-Positionen und REAL-Positionen mindestens ein Korrekturvektor KV mit Korrekturdaten KD generiert wird.
Dies geschieht dadurch, für einen ungeraden Streckenabschnitt SA_ug des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes SV ein Ortskoordinatenpaar OK1, OK2 der gemessenen Ortskoordinaten OK mit einer ersten Ortskoordinate OK1 und einer zweiten Ortskoordinate OK2, die nach Maßgabe eines Abstandsvektors AV voneinander beabstandet sind, als Ausgangspunkt für die Vektorgenerierung herangezogen wird, wobei die erste Ortskoordinate OK1 eine erste IRREAL-Position IP1 angibt, die zu einer den ungeraden Streckenabschnitt SA_ug des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes SV markierenden ersten REAL-Position RP1 korrespondiert, und die zweite Ortskoordinate OK2 eine zweite IRREAL-Position IP2 angibt, die zu einer den ungeraden Streckenabschnitt SA_ug des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes SV markierenden zweiten REAL-Position RP2 korrespondiert.
Danach wird eine von der ersten Ortskoordinate OK1 auf den ungeraden Streckenabschnitt SA_ug entfernte erste Hilfsortskoordinate HOK1 bestimmt.
Im Anschluss daran wird eine zweite Hilfsortskoordinate HOK2 durch Addition der erste Hilfsortskoordinate HOK1 mit dem Abstandsvektor AV gebildet, bevor abschließend Koordinatendaten der ersten Hilfsortskoordinate HOK1 solange verändert werden VÄD, wobei mit jeder Veränderung die erste Hilfsortskoordinate HOK1 auf dem ungeraden Streckenabschnitt SA_ug des Streckenverlaufes verschoben wird, bis beide Hilfsortskoordinaten HOK1, HOK2 auf dem ungeraden Streckenabschnitt SA_ug des Streckenverlaufes liegen und dadurch zwischen der zweiten Ortskoordinate OK2 und der auf dem ungeraden Streckenabschnitt SA_ug des Streckenverlaufes liegenden zweiten Hilfsortskoordinate HOK2 der Korrekturvektor KV maßgebend ist.
Dabei werden Kurven im Streckenverlauf ausgenutzt, um den Abstandsvektor von gemessenen Ortskoordinaten, den IRREAL-Positionen, mit den tatsächlichen Ortskoordinaten, den REAL-Positionen, des Streckenverlaufes (diese müssen bzw. dieser muss exakt bekannt sein) abzugleichen und so den notwendigen Korrekturvektor für gemessene Ortskoordinaten auch exakt zu bestimmen. Dies kann z.B. - wie vorstehend beschrieben - bevorzugt algorithmisch realisiert werden.
Ist der Korrekturvektor KV mit den Korrekturdaten KD auf diese Weise generiert worden, so sind der Prozessor PZ und das Programm-Modul PGM in dem Computer-Programm-Produkt CPP der Steuereinheit STE weiterhin derart ausgebildet, dass

(i) zu jeder empfangenen und ausgewerteten Ortskoordinate OK auf der Basis der Korrekturdaten KD des generierten Korrekturvektors KV eine kalibrierte Position P_K des Spurgebundenen Fahrzeugs SFZ erzeugt wird, wobei diese kalibrierte Position P_K in vorteilhafter Weise dem Automatischen Fahrsystem AFS des Spurgebundenen Fahrzeugs SFZ zur Verfügung gestellt wird;
(ii) die ersten und zweiten Ortskoordinaten OK1, OK2 sowie die Korrekturdaten KD des Korrekturvektors KV als Positionsbestimmungsdaten in der Datenbank DB gespeichert, übers Internet INT an das externes Positionsverarbeitungssystem PVS verteilt und/oder über den Satelliten SAT an einen externen Satellitenempfänger SATE weitergeleitet werden.

Bezüglich des Aspektes (ii) liefert die Datenbank DB gegenüber dem „Differential Global Positioning System (DGPS)“ Korrekturdaten, die relativ zu den ungefähren Ortskoordinaten des Spurgebundenen Fahrzeugs SFZ angegeben werden und nicht wie bei DGPS nur für sehr großflächige Umgebungen. Das bedeutet: Wenn beispielsweise ein weiteres Spurgebundene Fahrzeug ungefähre Ortskoordinaten an die Datenbank DB sendet, das weitere Spurgebundene Fahrzeug im Gegenzug die nächsten bekannten Korrekturdaten zu diesen Ortskoordinaten erhält (dieses Szenario ist zwar in der 1 nicht explizit dargestellt, ist aber Gegenstand der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung mit der Bezeichnung „Verfahren, Computer-Programm-Produkt und Bahnfahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, zur Fahrspurerkennung im Bahnverkehr, insbesondere zur Gleiserkennung im Schienenverkehr“ und der Anmeldung-Nr....; weshalb der Offenbarungsinhalt dieser Anmeldung in die vorliegende Anmeldung zu inkludieren ist). Entsprechend sind diese Korrekturdaten signifikant genauer als die DGPS-basierten Korrekturdaten.
Darüber hinaus werden die Korrekturdaten nicht über das Internet verteilt oder an einen Satelliten weitergegeben, die über etablierte Satellitenkommunikation die Korrekturdaten an GPS-Empfänger weitergeben.
Das Spurgebundene Fahrzeug SFZ und die Datenbank DB bilden deshalb ein landseitiges System, in dem aktuelle Korrekturdaten gespeichert und zur Verfügung gestellt werden. Diese Korrekturdaten geben an, wie weit aktuell gemessene Ortskoordinaten von den tatsächlichen Ortskoordinaten einer Position im Mittel abweichen.
Darüber hinaus sind der Prozessor PZ und das Programm-Modul PGM in dem Computer-Programm-Produkt CPP der Steuereinheit STE derart ausgebildet, dass die Validität des Korrekturvektors KV durch eine laufende Positionskalibrierung von empfangenen, ausgewerteten Ortskoordinaten OK und diesbezüglich generierten, weiteren Korrekturvektoren überprüft wird.
Durch eine solche iterierte Anwendung der Positionskalibrierung auf mehrere Paare von Ortskoordinaten, die während einer Kurvenfahrt gemessen werden, können einzelne Messausreißer ausgemittelt werden.

Claims

Positionsbestimmungsverfahren, insbesondere GPS-Verfahren, bei dem mindestens zwei, voneinander beabstandete Ortskoordinaten (OK), insbesondere GPS-Koordinaten (GPSK), gemessen werden, die jeweils eine IRREAL-Position (IP) in Bezug auf eine zu der jeweiligen IRREAL-Position (IP) korrespondierende, einen bekannten spurgebundenen Streckenverlauf (SV), insbesondere einen spurgebundenen GPS-Trace, markierende REAL-Position (RP) angibt, dadurch gekennzeichnet, dass a) zur Kalibrierung von IRREAL-Positionen und REAL-Positionen mindestens ein Korrekturvektor (KV) mit Korrekturdaten (KD) generiert wird, indem jeweils a1) ein Ortskoordinatenpaar (OK1, OK2) der gemessenen Ortskoordinaten (OK) mit einer ersten Ortskoordinate (OK1) und einer zweiten Ortskoordinate (OK2), die nach Maßgabe eines Abstandsvektors (AV) voneinander beabstandet sind, als Ausgangspunkt für die Vektorgenerierung herangezogen wird, wobei die erste Ortskoordinate (OK1) eine erste IRREAL-Position (IP1) angibt, die zu einer einen ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes (SV) markierenden ersten REAL-Position (RP1) korrespondiert, und die zweite Ortskoordinate (OK2) eine zweite IRREAL-Position (IP2) angibt, die zu einer den ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes (SV) markierenden zweiten REAL-Position (RP2) korrespondiert, a2) eine von der ersten Ortskoordinate (OK1) auf den ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) entfernte erste Hilfsortskoordinate (HOK1) bestimmt wird, a3) eine zweite Hilfsortskoordinate (HOK2) durch Addition der erste Hilfsortskoordinate (HOK1) mit dem Abstandsvektor (AV) gebildet wird, a4) Koordinatendaten der ersten Hilfsortskoordinate (HOK1) solange verändert werden (VÄD), wobei mit jeder Veränderung die erste Hilfsortskoordinate (HOK1) auf dem ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des Streckenverlaufes verschoben wird, bis beide Hilfsortskoordinaten (HOK1, HOK2) auf dem ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des Streckenverlaufes liegen und dadurch zwischen der zweiten Ortskoordinate (OK2) und der auf dem ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des Streckenverlaufes liegenden zweiten Hilfsortskoordinate (HOK2) der Korrekturvektor (KV) maßgebend ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Validität des Korrekturvektors (KV) durch eine laufende Positionskalibrierung von gemessenen, ausgewerteten Ortskoordinaten (OK) und diesbezüglich generierten, weiteren Korrekturvektoren überprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Ortskoordinaten (OK1, OK2) sowie die Korrekturdaten (KD) des Korrekturvektors (KV) - insbesondere in einer „Cloud“ für Positionsbestimmungsdaten, z.B. in Form und Gestalt einer GPS-„Cloud“ - für externe Zugriffe von Einheiten zum Bestimmen/Akquirieren/Verarbeiten von Positionsdaten, insbesondere von GPS-Daten, gespeichert, über das Internet verteilt und/oder an Satelliten weitergeleitet werden.
Computer-Programm-Produkt (CPP) zum Bestimmen von Positionen, insbesondere von GPS-Positionen, mit einem nicht-flüchtigen, lesbaren Speicher (SP), in dem prozessorlesbare Steuerprogrammbefehle eines die Positionsbestimmung durchführenden Programm-Moduls (PGM) gespeichert sind, und ein mit dem Speicher (SP) verbundener Prozessor (PZ), der die Steuerprogrammbefehle des Programm-Moduls (PGM) zur Positionsbestimmung ausführt und dabei mindestens zwei gemessene und in den Prozessor (PZ) ladbare, voneinander beabstandete Ortskoordinaten (OK), insbesondere GPS-Koordinaten (GPSK) auswertet, die jeweils eine IRREAL-Position (IP) in Bezug auf eine zu der jeweiligen IRREAL-Position (IP) korrespondierende, einen bekannten spurgebundenen Streckenverlauf (SV), insbesondere einen spurgebundenen GPS-Trace, markierende REAL-Position (RP) angibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (PZ) und das Programm-Modul (PGM) derart ausgebildet sind und der Prozessor (PZ) die Steuerprogrammbefehle des Programm-Moduls (PGM) derart ausführt, dass a) zur Kalibrierung von IRREAL-Positionen und REAL-Positionen mindestens ein Korrekturvektor (KV) mit Korrekturdaten (KD) generiert wird, indem jeweils a1) ein Ortskoordinatenpaar (OK1, OK2) der gemessenen Ortskoordinaten (OK) mit einer ersten Ortskoordinate (OK1) und einer zweiten Ortskoordinate (OK2), die nach Maßgabe eines Abstandsvektors (AV) voneinander beabstandet sind, als Ausgangspunkt für die Vektorgenerierung herangezogen wird, wobei die erste Ortskoordinate (OK1) eine erste IRREAL-Position (IP1) angibt, die zu einer einen ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes (SV) markierenden ersten REAL-Position (RP1) korrespondiert, und die zweite Ortskoordinate (OK2) eine zweite IRREAL-Position (IP2) angibt, die zu einer den ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes (SV) markierenden zweiten REAL-Position (RP2) korrespondiert, a2) eine von der ersten Ortskoordinate (OK1) auf den ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) entfernte erste Hilfsortskoordinate (HOK1) bestimmt wird, a3) eine zweite Hilfsortskoordinate (HOK2) durch Addition der erste Hilfsortskoordinate (HOK1) mit dem Abstandsvektor (AV) gebildet wird, a4) Koordinatendaten der ersten Hilfsortskoordinate (HOK1) solange verändert werden (VÄD), wobei mit jeder Veränderung die erste Hilfsortskoordinate (HOK1) auf dem ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des Streckenverlaufes verschoben wird, bis beide Hilfsortskoordinaten (HOK1, HOK2) auf dem ersten ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug1) des Streckenverlaufes liegen und dadurch zwischen der zweiten Ortskoordinate (OK2) und der auf dem ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des Streckenverlaufes liegenden zweiten Hilfsortskoordinate (HOK2) der Korrekturvektor (KV) maßgebend ist.
Computer-Programm-Produkt (CPP) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (PZ) und das Programm-Modul (PGM) derart ausgebildet sind, dass die Validität des Korrekturvektors (KV) durch eine laufende Positionskalibrierung von gemessenen, ausgewerteten Ortskoordinaten (OK) und diesbezüglich generierten, weiteren Korrekturvektoren überprüft wird.
Computer-Programm-Produkt (CPP) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (PZ) und das Programm-Modul (PGM) derart ausgebildet sind, dass die ersten und zweiten Ortskoordinaten (OK1, OK2) sowie die Korrekturdaten (KD) des Korrekturvektors (KV) - insbesondere in einer „Cloud“ für Positionsbestimmungsdaten, z.B. in Form und Gestalt einer GPS-„Cloud“ - für externe Zugriffe von Einheiten zum Bestimmen/Akquirieren/Verarbeiten von Positionsdaten, insbesondere von GPS-Daten, gespeichert, über das Internet verteilt und/oder an Satelliten weitergeleitet werden.
Spurgebundenes Fahrzeug (SFZ), insbesondere Schienenfahrzeug, mit einer Positionsakquise-Einheit (PAE), die mindestens zwei voneinander beabstandete Ortskoordinaten (OK), insbesondere GPS-Koordinaten (GPSK) misst, die jeweils eine IRREAL-Position (IP) in Bezug auf eine zu der jeweiligen IRREAL-Position (IP) korrespondierende, einen bekannten spurgebundenen Streckenverlauf (SV), insbesondere einen spurgebundenen GPS-Trace, markierende REAL-Position (RP) angibt, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (STE), die ein Computer-Programm-Produkt (CPP) zum Bestimmen von Positionen, insbesondere von GPS-Positionen, mit einem nicht-flüchtigen, lesbaren Speicher (SP), in dem prozessorlesbare Steuerprogrammbefehle eines die Positionsbestimmung durchführenden Programm-Moduls (PGM) gespeichert sind, und einem mit dem Speicher (SP) verbundenen Prozessor (PZ), der die Steuerprogrammbefehle des Programm-Moduls (PGM) zur Positionsbestimmung ausführt, enthält und die mit der Positionsakquise-Einheit (PAE) und einer fahrzeuginternen (Option „A“) oder fahrzeugexternen (Option „B“) Speichereinrichtung (SPE) zur Speicherung von Informationen des Spurgebundenen Fahrzeugs (IF_SFZ) und Informationen des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes (IF_SV) verbunden ist und eine gemeinsame Funktionseinheit derart bildet, dass a) zur Kalibrierung von IRREAL-Positionen und REAL-Positionen unter Berücksichtigung der gespeicherten Informationen (IF_SFZ, IF_SV) mindestens ein Korrekturvektor (KV) mit Korrekturdaten (KD) generiert wird, indem jeweils a1) ein Ortskoordinatenpaar (OK1, OK2) der gemessenen Ortskoordinaten (OK) mit einer ersten Ortskoordinate (OK1) und einer zweiten Ortskoordinate (OK2), die nach Maßgabe eines Abstandsvektors (AV) voneinander beabstandet sind, als Ausgangspunkt für die Vektorgenerierung herangezogen wird, wobei die erste Ortskoordinate (OK1) eine erste IRREAL-Position (IP1) angibt, die zu einer einen ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes (SV) markierenden ersten REAL-Position (RP1) korrespondiert, und die zweite Ortskoordinate (OK2) eine zweite IRREAL-Position (IP2) angibt, die zu einer den ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des bekannten spurgebundenen Streckenverlaufes (SV) markierenden zweiten REAL-Position (RP2) korrespondiert, a2) eine von der ersten Ortskoordinate (OK1) auf den ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) entfernte erste Hilfsortskoordinate (HOK1) bestimmt wird, a3) eine zweite Hilfsortskoordinate (HOK2) durch Addition der erste Hilfsortskoordinate (HOK1) mit dem Abstandsvektor (AV) gebildet wird, a4) Koordinatendaten der ersten Hilfsortskoordinate (HOK1) solange verändert werden (VÄD), wobei mit jeder Veränderung die erste Hilfsortskoordinate (HOK1) auf dem ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des Streckenverlaufes verschoben wird, bis beide Hilfsortskoordinaten (HOK1, HOK2) auf dem ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des Streckenverlaufes liegen und dadurch zwischen der zweiten Ortskoordinate (OK2) und der auf dem ungeraden Streckenabschnitt (SA_ug) des Streckenverlaufes liegenden zweiten Hilfsortskoordinate (HOK2) der Korrekturvektor (KV) maßgebend ist.
Spurgebundenes Fahrzeug (SFZ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (PZ) und das Programm-Modul (PGM) in dem Computer-Programm-Produkt (CPP) der Steuereinheit (STE) derart ausgebildet sind, dass zu jeder gemessenen Ortskoordinate (OK) auf der Basis der Korrekturdaten (KD) des generierten Korrekturvektors (KV) eine kalibrierte Position (P_K) des Spurgebundenen Fahrzeugs (SFZ), insbesondere für ein Automatisches Fahrsystem (AFS) des Spurgebundenen Fahrzeugs (SFZ), erzeugt wird.
Spurgebundenes Fahrzeug (SFZ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (PZ) und das Programm-Modul (PGM) in dem Computer-Programm-Produkt (CPP) der Steuereinheit (STE) derart ausgebildet sind, dass die Validität des Korrekturvektors (KV) durch eine laufende Positionskalibrierung von gemessenen Ortskoordinaten (OK) und diesbezüglich generierten, weiteren Korrekturvektoren überprüft wird.
Spurgebundenes Fahrzeug (SFZ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (PZ) und das Programm-Modul (PGM) in dem Computer-Programm-Produkt (CPP) der Steuereinheit (STE) derart ausgebildet sind, dass in einer Datenbank (DB) für Positionsbestimmungsdaten - vorzugsweise eine „Cloud“, die z.B. in Form und Gestalt einer GPS-„Cloud“ ausgestaltet ist - und externe Zugriffe von Einheiten zum Bestimmen/Akquirieren/Verarbeiten von Positionsdaten, insbesondere von GPS-Daten, die mit in dem Computer-Programm-Produkt (CPP) der Steuereinheit (STE) verbunden ist, die ersten und zweiten Ortskoordinaten (OK1, OK2) sowie die Korrekturdaten (KD) des Korrekturvektors (KV) als die Positionsbestimmungsdaten gespeichert, übers Internet (INT) an ein externes Positionsverarbeitungssystem (PVS) verteilt und/oder über einen Satelliten (SAT) an einen externen Satellitenempfänger (SATE) weitergeleitet werden.