DE19504475A1 - Unabhängiges Fahrtregelsystem und -verfahren für Fahrzeuge - Google Patents
Unabhängiges Fahrtregelsystem und -verfahren für FahrzeugeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein unabhängiges
oder autonomes Fahrtregelsystem und -verfahren für Fahrzeuge
und insbesondere auf ein Regelsystem und ein Verfahren für
ein unbemanntes Fahrzeug, das derart betrieben werden kann,
das es unabhängig seine Position auf der Grundlage von
Funksignalen von Satelliten feststellen kann.
Bei unabhängig geregelten Geländefahrzeugen, die zum Mähen
von Rasen oder Wiesen in Golfanlagen, Parks, Gärten oder ähn
lichen Flächen verwendet werden, sind Verfahren zur korrekten
Ermittlung ihrer gegenwärtigen Position für den unabhängigen
Betrieb wichtig.
Unter diesen Verfahren offenbart die JP-A-63-247612 ein Ver
fahren zur Ermittlung der Fahrzeugposition durch Empfang von
Funksignalen, die von einem Satelliten ausgesendet werden,
und die japanische Patentveröffentlichung 2-132321 offenbart
ein weiteres Verfahren auf der Grundlage eines Berechnungs-
Navigationsverfahrens, durch das der Standort eines
Fahrzeuges aus der Fahrstrecke und der Fahrtrichtung ge
schätzt wird.
Jedoch mangelt es dem ersten Verfahren an ausreichender Posi
tioniergenauigkeit, wenn dieses bei einem unabhängig gere
gelten Fahrzeug verwendet wird, das sich innerhalb eines re
lativ engen Bereichs bewegt, und zwar aufgrund von Zeitgeber
fehlern des Satelliten und des Empfängers, von durch ioni
sierte Schichten hervorgerufene Verzögerungen der Funksignale
sowie von atmosphärisch bedingten Verzögerungen der Funksi
gnale.
Bei dem letztgenannten Verfahren besteht ein Nachteil darin,
daß sich die Fehler mit einer Zunahme der Laufstrecke aufad
dieren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
unabhängiges Regelsystem für Fahrzeuge anzugeben, das mit
hoher Genauigkeit und hohem Wirkungsgrad betrieben werden
kann.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe gelöst durch ein
unabhängiges Fahrzeugregelsystem mit:
einer stationären Station zum Empfang von Funksignalen von mehreren Satelliten an einem stationären Punkt, dessen Position bekannt ist, und zum Auffinden einer Position des stationären Punktes auf der Grundlage der Funksignale;
einer Differenz information-Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer Differenz zwischen der Position des statio nären Punktes auf der Grundlage der Funksignale und der be kannten Position in der stationären Station, und zur Ausgabe der Differenz als Differenzinformation;
einer Differenz information-Übermittlungseinrichtung zur Übermittlung der Differenzinformation von der stationären Station an das unabhängige Fahrtregelsystem des Fahrzeuges;
einer Erste-Position-Auffindungseinrichtung zum Empfang der Funksignale von den mehreren Satelliten und zum Auffinden einer ersten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt;
einer Differenzinformation-Empfangseinrichtung zum Emp fang der Differenzinformation von der stationären Station;
einer Erste-korrigierte-Position-Auffindungseinrichtung zum Auffinden einer korrigierten ersten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundlage der ersten Position und der Differenzinformation;
einer Fahrtprotokoll-Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Fahrtprotokolls des Fahrzeuges;
einer Zweite-Position-Auffindungseinrichtung zum Auffin den einer zweiten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundlage des erfaßten Fahrtproto koll zu dem Zeitpunkt, zu dem die Funksignale von den Satel liten empfangen werden;
einer Differenzwert-Berechnungseinrichtung zur Berech nung eines Differenzwertes zwischen der korrigierten ersten Position und der zweiten Position zu jedem Zeitpunkt, zu dem Funksignale empfangen werden;
einer Korrekturwert-Berechnungseinrichtung zur Erzeugung eines Korrekturwertes durch Mitteln einer vorgegebenen Anzahl von Differenzwerten; und
einer Endposition-Auffindungseinrichtung zum Auffinden einer Endposition, an der sich das Fahrzeug gegenwärtig be findet, durch Korrektur der zweiten Position mit dem Korrek turwert.
einer stationären Station zum Empfang von Funksignalen von mehreren Satelliten an einem stationären Punkt, dessen Position bekannt ist, und zum Auffinden einer Position des stationären Punktes auf der Grundlage der Funksignale;
einer Differenz information-Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer Differenz zwischen der Position des statio nären Punktes auf der Grundlage der Funksignale und der be kannten Position in der stationären Station, und zur Ausgabe der Differenz als Differenzinformation;
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einer Zweite-Position-Auffindungseinrichtung zum Auffin den einer zweiten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundlage des erfaßten Fahrtproto koll zu dem Zeitpunkt, zu dem die Funksignale von den Satel liten empfangen werden;
einer Differenzwert-Berechnungseinrichtung zur Berech nung eines Differenzwertes zwischen der korrigierten ersten Position und der zweiten Position zu jedem Zeitpunkt, zu dem Funksignale empfangen werden;
einer Korrekturwert-Berechnungseinrichtung zur Erzeugung eines Korrekturwertes durch Mitteln einer vorgegebenen Anzahl von Differenzwerten; und
einer Endposition-Auffindungseinrichtung zum Auffinden einer Endposition, an der sich das Fahrzeug gegenwärtig be findet, durch Korrektur der zweiten Position mit dem Korrek turwert.
In dem auf diese Weise gebildeten unabhängigen Fahrzeug-
Fahrtregelsystem empfängt eine stationäre Station Funksignale
von mehreren Satelliten an einem stationären Punkt, dessen
Position bekannt ist, und ermittelt die Position des statio
nären Punktes auf der Grundlage der Funksignale. In der sta
tionären Station berechnet die Differenzinformation-Berech
nungseinrichtung eine Differenz zwischen der Position des
stationären Punktes auf der Grundlage der Funksignale und der
bekannten Position, und gibt die Differenz als Differenzin
formation aus. Ferner übermittelt die Differenzinformation-
Übermittlungseinrichtung die Differenzinformation von der
stationären Station an das unabhängige Fahrtregelsystem des
Fahrzeugs. Andererseits empfängt die Erste-Position-Auffin
dungseinrichtung die Funksignale von den mehreren Satelliten
und findet eine erste Position an dem Punkt auf, an dem sich
das Fahrzeug bewegt. Ferner empfängt die Differenzinformati
on-Empfangseinrichtung die Differenzinformation von der sta
tionären Station. Die Auffindungseinrichtung für die erste
korrigierte Position findet eine korrigierte erste Position
am Standort des Fahrzeugs auf der Grundlage der ersten Posi
tion und der Differenzinformation. Die Fahrtprotokoll-Erfas
sungseinrichtung erfaßt das Fahrtprotokoll des Fahrzeuges.
Die Zweite-Position-Auffindungseinrichtung findet eine zweite
Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug gegenwärtig
bewegt, auf der Grundlage des Fahrtprotokolls zu dem Zeit
punkt, zu dem die Funksignale von den Satelliten empfangen
werden. Ferner berechnet die Differenzwert-Berechnungsein
richtung einen Differenzwert zwischen der korrigierten ersten
Position und der zweiten Position zu jedem Zeitpunkt, zu dem
Funksignale von den Satelliten empfangen werden. Die Korrek
turwert-Berechnungseinrichtung erzeugt einen Korrekturwert
durch Mitteln einer vorgegebenen Anzahl von Differenzwerten.
Schließlich findet die Endposition-Auffindungseinrichtung ei
ne Endposition, an der sich das Fahrzeug gegenwärtig befin
det, durch Korrektur der Zweitposition mit dem Korrekturwert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm und zeigt ein Regelsystem
gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2a ist eine schematische Darstellung und zeigt einen
Rasenmäher, der mit einer mobilen Station für D-GPS
ausgerüstet ist;
Fig. 2b ist eine schematische Darstellung und zeigt eine
stationäre Station für D-GPS;
Fig. 3 ist eine Darstellung, die einen Mechanismus zur
Erfassung einer Grenze zwischen gemähten und
ungemähten Flächen zeigt;
Fig. 4 ist eine Ansicht, die die Betätigung des Mecha
nismus zur Erfassung einer Grenze zwischen gemähten
und ungemähten Flächen zeigt;
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die ein Lenksystem
zeigt;
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des
zurückgelegten Weges eines Rasenmähers zeigt;
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das eine Hauptregelroutine
darstellt;
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das eine Hauptregelroutine
darstellt;
Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, das eine Regelroutine zur
Führung des Rasenmähers an einen Arbeitsbereich
darstellt;
Fig. 10 ist ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Be
rechnung eines Korrekturwertes zwischen einem D-
GPS-Verfahren und einem Berechnungs-
Navigationsverfahren zeigt;
Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Be
rechnung einer Position zeigt, an der sich der
Rasenmäher gegenwärtig aufhält;
Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Er
fassung einer Grenze zwischen gemähten und
ungemähten Flächen zeigt; und
Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, das eine Funksignal-
Kommunikationsroutine gemäß D-GPS zeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 2a bezeichnet Bezugszeichen 1 ein
unabhängig geregeltes Fahrzeug, das unbemannt betrieben wer
den kann, und insbesondere ein Fahrzeug zum Rasenmähen auf
einem Golfplatz, o. ä. Das Fahrzeug 1 wird von einem Motor an
getrieben und dessen vordere und hintere Räder können unab
hängig gesteuert werden. Das unabhängig geregelte Fahrzeug 1
ist mit einem Empfänger zum Empfang von Satelliten-Funksi
gnalen, einem Berechnungs-Navigationssensor zum Auffinden
einer gegenwärtigen Position auf der Grundlage der zurücklie
genden Fahrspur, einem Sensor zur Erfassung von Hindernissen,
einem Sensor zur Erfassung einer Grenze zwischen gemähter und
ungemähter Fläche, u.ä. ausgerüstet.
Der Funkempfänger gemäß diese Ausführung ist ein GPS-Empfän
ger (Global Positioning System; Global-Positionierungssystem)
zum Auffinden einer Position durch Empfang eines Funksignals
von einem GPS-Satelliten und genauer gesagt ist dieser ein
GPS-Empfänger für mobile Stationierung auf der Grundlage ei
nes sogenannten Differential-Globalpositionierungssystems
(nachfolgend als D-GPS bezeichnet). Das D-GPS ist ein Posi
tionierungssystem, bei dem eine von einer stationären Station
erhaltene Korrekturinformation (Differenzinformation) rückge
koppelt wird.
Wie bekannt ist, wird der Positionierungsfehler bei GPS durch
Zeitgeberfehler in einem Satelliten oder einem Empfänger, Or
bitalfehler des Satelliten, Verzögerungen der Funksignale
durch ionisierte Schichten, atmosphärische Verzögerungen der
Funksignale, Mehrfachempfang, künstlich verminderte Genauig
keit, die "Selectable Availability" (S/A) genannt wird, und
ähnliches hervorrufen. Unter den durch diese Quellen hervor
gerufenen Fehlern kann ein Fehler mit der gleichen Phase
durch Verwendung von Korrekturinformationen eliminiert wer
den, die einem individuellen Satelliten entsprechen, und die
Positioniergenauigkeit an der mobilen Station kann bis auf
einige Meter erheblich verbessert werden.
Das Fahrzeug 1 ist mit einer Antenne 2 des mobilen GPS-Emp
fängers und einer Antenne 3 eines drahtlosen Kommunikations
gerätes zum Empfang von Differenzinformationen von der sta
tionären Station ausgerüstet. Andererseits ist an einem be
kannten Punkt außerhalb des Fahrzeugs eine stationäre Station
30 angeordnet, die mit einer Antenne 31 des stationären GPS-
Empfängers und einer Antenne 32 eines drahtlosen Kommunika
tionsgerätes zum Übertragen von Differenzinformationen an den
mobilen GPS-Empfänger ausgerüstet ist, wie in Fig. 2b zeigt.
Ferner ist das Fahrzeug mit einem Erdmagnetismus-Sensor 4 und
einem Radkodierer 5 für das Berechnungs-Navigationssystem
ausgerüstet. Als Hinderniserfassungssensor sind kontaktlose
Sensoren 6a und 6b wie Ultraschall-Sensoren oder optische
Sensoren an dem vorderen und hinteren Abschnitt des Fahrzeugs
1 angebracht und zusätzlich sind Kontaktsensoren 7a und 7b,
die Mikroschalter o. ä. enthalten, an den vorderen und
hinteren Ende des Fahrzeugs 1 angebracht.
Ferner ist unter dem Boden des Fahrzeugs ein Mähermechanismus
9 zum Mähen von Rasen oder Gräsern und ein Grenzerfassungsme
chanismus 10 zur Erfassung einer Grenze zwischen gemähten und
ungemähten Flächen vorgesehen.
Wie in der Vorderansicht von Fig. 3a und die Seitenansicht
von Fig. 3b gezeigt, besteht der Grenzerfassungsmechanismus
10 aus zwei Paar schwingenden Schlittenmechanismen, die un
terhalb eines Bodenteils 1a des Fahrzeugs 1 vorgesehen sind
und nebeneinander in dessen Querrichtung angeordnet sind. Je
der schwingende Schlittenmechanismus umfaßt zwei Paar
Schwingarme 12a (12b), die um eine Achse 11a (11b) schwingen,
welche an dem Bodenteil 1a des Fahrzeugs 1 und einem Schlit
ten 13a (13b) angebracht sind, der drehbar an den unteren En
den der Schwingarme 12a (12b) befestigt ist. Der Schlitten
13a, (13b) bewegt sich gemäß der Höhe des Grases bzw. Rasens
vertikal. Der Schlitten 13a (13b) ist derartig ausgebildet,
daß dieser Gräser oder Rasen nicht niederdrückt. Mit der Ver
tikalbewegung des Schlittens 13a (13b) drehen die Schwingarme
12a (12b) um die Achse 11a (11b), und der Drehwinkel der
Schwingarme 12a (12b) wird von einem Drehwinkelsensor 14a
(14b) gemessen.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist das unabhängig geregelte Fahrzeug
1 mit einer Regeleinrichtung 50 ausgerüstet, die einen
Mikrocomputer und weitere Einrichtungen umfaßt. Die Regelein
richtung 15 ist mit verschiedenen Sensoren, verschiedenen Ak
toren, einem mobilen GPS-Empfänger 15 und einem drahtlosen
Kommunikationsgerät 16 versehen. Die Regeleinrichtung 50 um
faßt folgende Funktionen: erstens Auffinden einer Position
des Fahrzeugs auf der Grundlage der von einem Satelliten emp
fangenen Positionsinformation und von einer stationären Stat
ion 30 empfangener Korrekturinformation und Ausgabe von Posi
tionsdaten des Fahrzeugs; zweitens Berechnung des Fahrtproto
kolls ab einem vorgegebenen Punkt und Ausgabe von Positions
daten des Fahrzeugs auf der Grundlage des berechneten Fahrt
protokolls; drittens Berechnung eines Korrekturwertes aus der
Differenz zwischen den Positionsdaten zu einen bestimmten
Taktzeitpunkt gemäß der obigen ersten Funktion und den Posi
tionsdaten zum gleichen Taktzeitpunkt gemäß der obigen zwei
ten Funktion; viertens Berechnung einer gegenwärtigen Positi
on des Fahrzeugs durch Korrektur der Positionsdaten gemäß der
zweiten Funktion mit dem obigen Korrekturwert gemäß der drit
ten Funktion und Ausgabe der gegenwärtigen Positionsdaten;
und schließlich Regelung des Fahrzeugsbetriebs auf der Grund
lage der oben berechneten Positionsdaten gemäß der vierten
Funktion.
Genauer gesagt sind in der Regeleinrichtung 50 ein Grenzer
fassungsabschnitt 51, der mit Drehwinkelsensoren 14a und 14b
des Grenzerfassungsmechanismus 10 verbunden ist, ein Positi
onserfassungsabschnitt 52 gemäß der Berechnungs-Navigation,
der mit dem geomagnetischen Sensor 4 und dem Radkodierer 5
verbunden ist, ein D-GPS-Positionserfassungsabschnitt 53, der
mit dem mobilen GPS-Empfänger 15 und dem drahtlosen
Kommunikationsgerät 16 verbunden ist, ein Hinderniserfas
sungsabschnitt 54, der mit kontaktlosen Sensoren 6a und 6b
und den Kontaktsensoren 7a und 7b verbunden ist, ein Fahrtre
gelabschnitt 56, der mit diesen Erfassungsabschnitten 51, 52,
53 und 54 verbunden ist, ein Datenspeicherabschnitt 57, in
dem verschiedene, zur Feldbearbeitung erforderliche Datenkar
ten gespeichert sind, ein Fahrzeugregelabschnitt 58 zur Rege
lung des Fahrzeugs auf der Grundlage von Steuersignalen vom
Fahrtregelabschnitt 56, sowie zusätzlich zum Antrieb ver
schiedener Geräte des Fahrzeugs 1 ein Antriebsregelabschnitt
59, ein Lenkregelabschnitt 60 und einen Mäher-Regelabschnitt
61 vorgesehen.
Im Grenzerfassungsabschnitt 51 wird eine Grenze zwischen ge
mähten und ungemähten Flächen durch Verarbeitung der Drehwin
kelsignale gemäß den Höhen von Gräsern bzw. Rasen von den
Drehwinkelsensoren 14a und 14b des Grenzerfassungsmechanismus
10 erfaßt. Das heißt, wie in Fig. 4a und 4b gezeigt, wo 1
ein Drehwinkel des Schwingarms 12a und 2 ein Drehwinkel des
Schwingarms 12b ist, erfassen die Drehwinkelsensoren 14a und
14b jeweils 1 und 2. Wenn die Differenz zwischen 1 und
2 einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird festgestellt,
daß das Fahrzeug auf einer Grenze zwischen gemähten und
ungemähten Flächen läuft und die Positionsdaten dieser
Position werden an den Fahrtregelabschnitt 56 ausgegeben.
Im Positionserfassungsabschnitt 52 gemäß Berechnungs-Na
vigation wird die mittels des Radkodierers 5 erfaßte Fahr
zeuggeschwindigkeit integriert, um die Fahrtstrecke zu erhal
ten und gleichzeitig wird die Fahrtrichtung mittels des geo
magnetischen Sensors 4 erfaßt. Dann wird die Fahrtstrecke,
welche die Fahrtrichtung beinhaltet, ermittelt und vom Aus
gangspunkt, dessen Position bereits bekannt ist, bis zum ge
genwärtigen Punkt aufaddiert. Auf der Grundlage dieser die
Fahrtrichtung berücksichtigenden aufaddierten Entfernung wird
die gegenwärtige Position ermittelt und die Positionsdaten
der gegenwärtigen Position werden an den Fahrtregelabschnitt
56 ausgegeben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der geomagnetische
Sensor zur Ermittlung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs verwen
det; jedoch können anstelle des geomagnetischen Sensors auch
andere Sensoren wie ein Gyroskop verwendet werden.
Im D-GPS-Positionserfassungsabschnitt 53 wird die Position
des Fahrzeugs auf der Grundlage der Navigationsmeldungen von
mehreren Satelliten 70 ermittelt, nämlich von Korrekturfakto
ren der Satellitenzeitgeber, von Orbitalinformationen, Satel
litenkalendern,
Satellitenpositionen u.ä., Sowie auf der Dif
ferenzinformation von der stationären Station 30. Die Anzahl
der für diesen Zweck erforderlichen Satelliten beträgt minde
stens vier im Falle einer dreidimensionalen Positionierung
und zumindest drei bei einer Zweidimensionalen Positionie
rung. Die auf dieser Weise erhaltenen Positionsdaten werden
an den Fahrtregelabschnitt 56 ausgegeben.
Die stationäre Station 30 besteht aus einem stationären GPS-Empfänger
33, einem stationären D-GPS-Abschnitt 34, der von
dem GPS-Empfänger 33 beaufschlagt wird, einem D-GPS-Informa
tionsübermittlungsabschnitt 35 zur Übermittlung der Diffe
renzinformation, die von dem stationären D-GPS-Abschnitt 34
empfangen wurde, und einem drahtlosen Kommunikationsgerät 36,
das von dem D-GPS-Informationsübermittlungsabschnitt 35 be
aufschlagt ist.
In dem stationären D-GPS-Abschnitt 34 wird die mittels des
GPS-Empfängers 33 von Satelliten 70 empfange Positionsin
formation in Differenzkorrekturdaten verarbeitet. Die Diffe
renzkorrekturdaten werden zur drahtlosen Kommunikation und
Übermittlung durch das drahtlose Kommunikationsgerät 36 in
ein Datenpaket umgewandelt.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird die stationäre D-GPS-Station
30 als ausschließlich für das unabhängig geregelte
Fahrzeug 1 Verwendbar beschrieben, jedoch können bestehende
stationäre D-GPS-Stationen für allgemeine Verwendung zu die
sem Zweck eingesetzt werden.
Andererseits erfassen in dem Hinderniserfassungsabschnitt 54
die kontaktlosen Sensoren 6a und 6b und die Kontaktsensoren
7a und 7b Hindernisse und die erfaßten Signale werden an den
Fahrtregelabschnitt 56 ausgegeben.
Im Fahrtregelabschnitt 56 werden die erfaßten Signale vom
Grenzerfassungsabschnitt 51 und die Positionsdaten vom Posi
tionserfassungsabschnitt 52 zur Berechnungs-Navigation und
dem D-GPS-Positionserfassungsabschnitt 53 unter Bezugnahme
auf verschiedene im Datenspeicherabschnitt 57 gespeicherte
Daten selektiv verarbeitet, und der Betrag der Abweichung der
gegenwärtigen Position vom Sollwert wird berechnet. Somit
werden die Fahrtrouten des Fahrzeugs 1 und verschiedene
Befehle hierfür festgelegt.
Wenn sich das Fahrzeug 1 zum Arbeitsbereich bewegt, werden
die Positionskorrekturwerte basierend auf der Differenz zwi
schen den Positionsdaten vom D-GPS-Positionserfassungsab
schnitt 53 und den Positionsdaten vom Positionserfassungsab
schnitt 52 zur Berechnungs-Navigation berechnet und die
gegenwärtige Position wird durch Mitteln dieser Positionskor
rekturwerte erhalten. Somit fährt das Fahrzeug 1 unabhängig
unter Bestätigung der gegenwärtigen eigenen Position.
Wenn sich das Fahrzeug 1 im Arbeitsbereich aufhält, bewegt es
sich vornehmlich unter Verwendung der Daten vom Grenzerfas
sungsabschnitt 51. Wenn ein Hindernis vom Hinderniserfas
sungsabschnitt 54 festgestellt wird, wird das Fahrzeug so ge
steuert, daß es dem Hindernis ausweicht oder anhält.
Der Datenspeicherabschnitt 57 besteht aus einem Nur-Lesespei
cherbereich (ROM), in dem die festen Daten gespeichert sind,
sowie einen Speicherbereich mit wahlfreiem Zugriff (RAN), in
dem die gegenwärtig ausgeführten Arbeitsdaten gespeichert
sind. Im ROM-Bereich sind die geographischen Daten von Ar
beitsbereichen gespeichert und in dem RAN-Bereich sind die
verarbeiteten Daten von verschiedenen Sensoren, die Positi
onsdaten mittels D-GPS, die Positionsdaten mittels
Berechnungs-Navigation, die weiter unten beschriebenen Zwi
schenkorrekturwertdaten, die gegenwärtigen Positionsdaten des
Fahrzeugs, welche basierend auf den Zwischenkorrekturwertda
ten berechnet wurden, und ähnliches gespeichert.
Im Fahrzeugregelabschnitt 58 wird der Befehl vom Fahrtregel
abschnitt 56 in einen bestimmten Regelwert umgewandelt und
anschließend jeweils an den Antriebsregelabschnitt 59, den
Lenkregelabschnitt 60 und den Mäher-Regelabschnitt 61 ausge
geben.
Der Antriebsregelabschnitt 59 treibt verschiedene Aktoren wie
einen Drosselklappenversteller zur Regelung der Motorlei
stung, einen Fahrzeuggetriebeschaltversteller, einen Rück
wärtsgangbetätiger, einen Bremsbetätiger und ähnliches und
steuert ferner eine Hydraulikpumpe 21, um hydraulischen Druck
zum Antrieb verschiedener Einrichtungen zu erzeugen.
Der Lenkregelabschnitt 60 führt eine Lenkregelung
(Lenkgrößen-Rückführregelung) auf der Grundlage von Eingangs
signalen von einem Lenkwinkelsensor 25a für die Vorderräder
und einen Lenkwinkelsensor 25b für die Hinterräder mittels
eines hydraulischen Regelventils 22a zum Lenken der Vorderrä
der und eines hydraulischen Regelventils 22b zur Lenkung der
Hinterräder durch.
Ferner führt der Mäher-Regelabschnitt 61 eine Servoregelung
eines Mähermechanismus 9 mittels eines Regelventils 26 für
den Mäher durch.
Bezugnehmend auf Fig. 5 umfaßt das Lenksystem des Mähfahr
zeugs 1 die von einem Motor 19 angetriebene Hydraulikpumpe
21, den Lenkregelabschnitt 60, das hydraulische Regelventil
22a für die Vorderräder, das hydraulische Regelventil 22b für
die Hinterräder, einen Hydraulikzylinder 23a für die Vorder
räder, einen Hydraulikzylinder 23b für die Hinterräder, einen
Lenkmechanismus 24a für die Vorderräder und einen Lenkmecha
nismus 24b für die Hinterräder. Die hydraulischen Regelven
tile 22a und 22b werden vom Lenkregelabschnitt 60 geregelt
und die Lenkmechanismen 24a und 24b werden unabhängig jeweils
von den Hydraulikzylindern 23a und 23b angetrieben.
Wenn die von den Lenkwinkelsensoren 25a und 25b erfaßten
Lenkwinkel dem Lenkregelabschnitt 60 eingegeben werden, so
werden die Lenkmechanismen 24a und 24b mittels des Lenkre
gelsabschnitts 60 über die Hydraulikventile 22a und 22b gere
gelt, um somit die Differenz zwischen dem erfaßten Lenkwinkel
und dem Soll-Lenkwinkel zu minimieren.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird nachfolgend ein Fall mit
mehreren Bereichen als Arbeitsfläche beschrieben, bei dem das
Mähfahrzeug unbemannt einen Mähvorgang durchführt.
Zunächst wartet das Mähfahrzeug 1 an einem Vorbereitungspunkt
80 auf den Arbeitsbeginn. Dann startet das Fahrzeug zum er
sten Arbeitsbereich 82 und führt dort den Mähvorgang durch.
Dann bewegt sich das Fahrzeug zum nächsten Arbeitsbereich 35
und führt dort den Mähvorgang durch. Nachdem der Mähvorgang
beendet ist, kehrt das Fahrzeug an einen Rückkehrpunkt 88 zu
rück. Alle dabei durchgeführten Operationen werden unabhängig
gemäß einer Hauptroutine, wie sie in den Fig. 7 und 8
gezeigt ist, sowie einer Bewegungs- und Fahrtregelroutine,
die in Fig. 9 gezeigt ist, durchgeführt.
Nunmehr bezugnehmend auf eine in Fig. 7 und Fig. 8 gezeigte
Hauptroutine wird zunächst in einem Schritt S101 die gegen
wärtige Position an dem Ausgangspunkt 80 unter Verwendung von
D-GPS ermittelt. Nachdem die mittels D-GPS ermittelten Posi
tionsdaten als Kombination von Längen- und Breitengrad (auch
die Höhe, falls erforderlich) ausgedrückt wird, werden diese
in die Daten eines lokalen geographischen Systems umgewan
delt, das im Datenspeicherabschnitt 57 gespeichert ist. Diese
Datenumwandlung in ein lokales geographisches System kann
entweder im D-GPS-Positionserfassungsabschnitt 53 oder im
Fahrtregelabschnitt 56 erfolgen.
Dann schaltet das Programm zu S102, in dem die topographi
schen Daten des ersten Arbeitsbereichs 82 eingelesen werden
und eine Route vom Vorbereitungspunkt 80 zum Mähstartpunkt
festgelegt wird, an dem der Mähvorgang beginnt. Das Programm
schreitet nach S103, in dem das Fahrzeug gemäß der Bewegungs-
und Fahrtroutine, die nachfolgend beschrieben wird, zum
Startpunkt bewegt wird. Bei S104 wird ein Mäher-Regelventil
26 geöffnet, um dem Mähmechanismus 9 Hydraulikdruck zuzufüh
ren und anschließend wird der Mähvorgang gestartet. Der Mäh
vorgang wird bei konstanter Geschwindigkeit (beispielsweise 3
bis 6 km/h) durchgeführt. Die Fahrgeschwindigkeit beim Mähen
beträgt vorzugsweise 3 bis 6 km/h, denn eine zu niedrige Mäh
geschwindigkeit ist nicht gut für den Mähwirkungsgrad und ei
ne zu hohe Geschwindigkeit bewirkt ein unvollständiges Mähen.
Ferner wird im Schritt S105 geprüft, ob der gegenwärtige Ab
lauf der erste Vorgang ist, und falls dies der Fall ist,
schreitet das Programm zum Schritt S106, in dem die gegenwär
tige Position gemäß D-GPS und der Berechnungs-Navigation aus
dem Datenspeicherabschnitt 57 ausgelesen wird. Bei S107 wird
die Größe des Fehlers der gegenwärtigen Position von der
Route des ersten Vorgangs (erste Bahn) im Arbeitsbereich 82
durch Bezugnahme auf die Arbeitsdaten des Datenspeicherab
schnitts 57 erhalten.
Als nächstes wird im Schritt S108 der Lenkbetrag in Bezug auf
jeden Soll-Lenkwinkel sowohl für die vorderen als auch die
hinteren Räder in Übereinstimmung mit der im Schritt S107 er
haltenen Fehlergröße bestimmt. Dann werden im Schritt S109
der Vorderrad-Lenkmechanismus 24a und der Hinterrad-Lenkme
chanismus 24b mittels des Vorderrad-Lenkventils 22a und des
Hinterrad-Lenkventils 22b angetrieben, um auf diese Weise den
Soll-Lenkwinkel zu erhalten, während der Vorderrad-Lenkwinkel
und der Hinterrad-Lenkwinkel jeweils von dem Vorderrad-Lenk
winkelsensor 25a und dem Hinterrad-Lenkwinkelsensor 25b er
faßt werden.
Anschließend wird im Schritt S110 geprüft, ob das Fahrzeug
das Ende des ersten Vorgangs (erste Bahn) erreicht hat und
falls dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zum Schritt
S1O6 zur Fortsetzung des Mähvorgangs zurück. Wenn das Fahr
zeug das Ende des ersten Vorgangs erreicht, wird im Schritt
S118 festgestellt, ob der gewünschte Mähvorgang in dem Ar
beitsbereich beendet ist.
Nachdem sich der gegenwärtige Vorgang im ersten Prozeß (erste
Bahn) befindet, kehrt das Programm von S118 zum Schritt S105
zurück, wo wiederum geprüft wird, ob der Vorgang im ersten
Prozeß beendet ist oder nicht. Wenn es sich nicht um den er
sten Vorgang handelt (es ist der zweite oder ein weiterer
Vorgang), wird das Programm von S105 nach S111 verzweigt, wo
das Fahrzeug lediglich um die Breite des Schneiders verscho
ben und zu der Position bewegt wird, an dem der zweite Vor
gang gestartet wird.
Bei S112 wird eine später in Fig. 12 beschriebene Grenzerfas
sungsroutine abgearbeitet, um eine Grenze zwischen gemähten
und ungemähten Flächen zu erfassen, die im letzten Vorgang
auf der Basis von Signalen der Drehwinkelsensoren 14a und 14b
des Grenzerfassungsmechanismus 10 erzeugt wurde. Ferner wird
bei S113 die gegenwärtige Position des Mähfahrzeugs und die
erfaßte Grenze miteinander verglichen und die Größe des Feh
lers wird ermittelt.
Dann schreitet das Programm nach S114, wo der Lenkausschlag
der vorderen und hinteren Räder bestimmt wird, um somit die
Größe des Fehlers zu minimieren. Zu diesem Zeitpunkt wird der
Lenkausschlag festgelegt, so daß eine Vorgegebene Überlappung
beim Mähen eingeschlossen ist. Als nächstes werden bei S115
der vordere Lenkmechanismus 24a und der hintere Lenkmechanis
mus 24b betrieben, um einen Soll-Lenkwinkel durch Regelung
jeweils des vorderen Lenkregelventils 22a und hinteren Len
kregelventils 22b zu erhalten.
Anschließend wird bei S116 die gegenwärtige Position aus dem
Datenspeicherabschnitt 57 ausgelesen und bei S117 wird ge
prüft, ob der Mähvorgang für diese Bahn den Endpunkt erreicht
hat. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zum
oben erwähnten Schritt S112 zurück, um den Mähvorgang entlang
der Grenze fortzusetzen. Wenn der Mähvorgang den Endpunkt
dieser Bahn erreicht, geht das Programm zu S118, wo festge
stellt wird, ob alle Mähvorgänge für den Arbeitsbereich 82
beendet sind.
Ferner werden die Schritte S105 bis S118 wiederholt, bis alle
Mähvorgänge für den Arbeitsbereich 82 beendet sind. Wenn alle
Mähvorgänge für den Arbeitsbereich beendet sind, schreitet
das Programm nach S119, wo festgestellt wird, ob alle Mähvor
gänge für alle Arbeitsbereiche beendet sind.
Nachdem in vorliegenden Fall der Mähvorgang im nächsten Ar
beitsbereich noch nicht beendet ist, kehrt das Programm zum
oben erwähnten Schritt S102 zurück, in dem eine Fahrtroute 84
vom Arbeitsbereich 82 zum nächsten Arbeitsbereich 85 auf
gleiche Weise wie oben beschrieben, festgelegt wird. Gemäß
der in Fig. 9 gezeigten Bewegungs- und Fahrtroutine bewegt
sich das Mähfahrzeug zum nächsten Arbeitsbereich 85, wo der
erste Mähvorgang gemäß der D-GBS/Berechnungs-Navigation
ausgeführt wird und die darauffolgenden Mähvorgänge gemäß der
Route 86 in gleicher Weise wie in dem Arbeitsbereich 82
durchgeführt werden.
Wenn die Mähvorgänge für alle Arbeitsbereiche beendet sind,
schreitet das Programm von S119 nach S120, wo eine Rückkehr
route 87 zum Rückkehrpunkt 88 durch Bezugnahme auf den Da
tenspeicherabschnitt 57 festgelegt wird, und anschließend be
wegt sich bei S121 das Fahrzeug gemäß der Bewegungs- und
Fahrtroutine zum Rückkehrpunkt 88. Wenn das Fahrzeug am Rück
kehrpunkt 88 ankommt, kommt es zum Stillstand und das Pro
gramm ist beendet.
Nun wird auf Fig. 9 Bezug genommen, die eine Bewegungs- und
Fahrtroutine zur Regelung des Mähfahrzeugs zeigt, wenn dieses
auf den Routen 81, 84 und 87 läuft.
Bei dieser Ausführung wird die Hauptregelroutine derart aus
gebildet, daß die Routen 81, 84 und 87 durch die Positionsda
ten des Fahrzeugs und die Arbeitsdaten im Datenspeicherab
schnitt 57 gebildet sind, jedoch können auf andere Weise
diese Routen selbst vorher im Datenspeicherabschnitt 57 ge
speichert werden.
Im allgemeinen ermöglicht D-GPS eine weit höhere Positionier
genauigkeit als die Einzel-GPS, aber abhängig vom Peilzustand
des Satelliten oder den Empfangsbedingungen der Funksignale
kann eine erforderliche Positioniergenauigkeit nicht zu einem
Zeitpunkt erreicht werden, der für den unabhängigen Fahrt
erforderlich ist.
Daher führt die Erfindung ein Weg zur Sicherstellung der Ge
nauigkeit durch Korrektur der Positionsdaten mittels der
Berechnungs-Navigation unter Verwendung eines Positions
korrekturwertes (Zwischenkorrekturwert) durch, der auf der
Grundlage der sowohl mittels D-GPS als auch der Berechnungs-
Navigation erhaltenen Daten berechnet wird.
Bei S201 wird nämlich ein Zielpunkt, ein Zielort und eine
Soll-Fahrzeugsgeschwindigkeit, die im Datenspeicherabschnitt
57 gespeichert sind, ausgelesen und im nächsten Schritt S202
wird festgestellt, ob das Fahrzeug einen Bewegungsendpunkt
erreicht hat oder nicht. Falls dies zutrifft, wird bei S203
das Fahrzeug gestoppt und die Routine beendet. Falls nicht,
schreitet das Programm nach S204.
Bei S204 wird die Fahrzeuggeschwindigkeit mittels des Radko
dierers 5 ermittelt und der Ausgang des Motors 19 wird mit
tels eines Drosselklappenverstellers, der den Fahrtregelbetä
tiger 20 bildet, geregelt, um das Fahrzeug 1 mit einer vorge
gebenen Fahrzeuggeschwindigkeit zu betreiben. Bei S205 wird
die mittels der nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 11 be
schriebenen Positionsberechnungsroutine ermittelte gegenwär
tige Position des Fahrzeugs aus dem Datenspeicherabschnitt 57
ausgelesen und bei S206 wird ein Soll-Azimuth durch Vergleich
der gegenwärtigen Position mit dem Zielpunkt berechnet.
Als nächstes wird bei S207 der Ist-Azimuth, der stetig mit
tels des geomagnetischen Sensors 4 ermittelt wird, erfaßt und
bei S208 wird die Größe des Fehlers des gegenwärtigen
Azimuths zum Soll-Azimuth erhalten und über die Lenkaus
schläge für die vorderen und hinteren Räder werden jeweils
gemäß der Größe des Fehlers bestimmt. Das Programm schreitet
nach S209, wo der vordere Lenkmechanismus 24a und der hintere
Lenkmechanismus 24b mittels des vorderen Lenkregelventils 22a
und des hinteren Lenkregelventils 22b angetrieben wird, um
die Soll-Lenkwinkel zu ermitteln.
Anschließend wird bei S210 die gegenwärtige Position (Ist-Po
sition) mit der Soll-Position verglichen und bei S211 wird
festgestellt, ob das Fahrzeug den Zielpunkt erreicht hat oder
nicht. Falls nicht, kehrt das Programm nach S206 zurück, wo
der Zielazimuth nochmals berechnet wird. Falls doch, kehrt
das Programm nach S201 zurück, wo der Zielpunkt, der Zielort
und die festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit nochmals ausge
lesen werden, und das Programm wird weiterhin ausgeführt, bis
es zum Ende der Routine gelangt.
Als nächstes wird der Weg beschrieben, auf dem die gegenwär
tige Position des Fahrzeugs gefunden wird.
Wenn die gegenwärtige Position des Fahrzeugs gefunden ist,
wurde der Zwischenkorrekturwert vorher auf der Grundlage der
Daten gemäß D-GPS sowie der Berechnungs-Navigation jeweils
mittels der in Fig. 10 gezeigten Zwischenkorrekturwert-
Berechnungsroutine vorher ermittelt. Dann wird die gegenwär
tige Position unter Verwendung dieses Zwischenkorrekturwertes
von der in Fig. 11 gezeigten Ist-Position-Berechnungseinheit
ermittelt.
Zunächst wird die Zwischenkorrekturwert-Berechnungsroutine
beschrieben.
Nachdem diese Routine als Teil der Hauptroutine ausgeführt
wird, wird der Zwischenkorrekturwert jederzeit auf den neue
sten Wert gebracht. Bei S301 wird auf die Eingabe der Positi
onsdaten Pg gemäß der nachfolgend beschriebenen D-GPS-Kommu
nikationsroutine erwartet, und wenn die Positionsdaten Pg
eingegeben werden, schreitet das Programm nach S302, wo die
Positionsdaten Ps gemäß der Berechnungs-Navigation zu dem
Zeitpunkt ausgelesen werden, der der Eingabezeit der Po
sitionsdaten Pg entspricht.
Als nächstes schreitet das Programm nach S303, wo die Diffe
renz zwischen den Positionsdaten Pg gemäß D-GPS und den Posi
tionsdaten Ps gemäß der Berechnungs-Navigation berechnet wird
(K=Pg-Ps; K: Zwischenkorrekturwert). Ferner wird als nächstes
bei S304 der neue Mittelwert Ka einschließlich des
gegenwärtig berechneten K berechnet und der sich ändernde
Durchschnittswert Ka, der über die in dem RAN-Bereich des Da
tenspeicherabschnitts 57 gespeicherten letzten n Punkte er
mittelt wurde, wird mittels dieses neuen Bewegungsmittelwer
tes Ka erneuert.
Dann kehrt das Programm zum vorher erwähnten Schritt S301 zu
rück, wo auf die nächste Eingabe der Positionsdaten Pg gewar
tet wird. Hier ist der Wert n ein geeigneter Zahlenwert, der
je nach Genauigkeit der Berechnungs-Navigation, der Größe der
aufaddierten Fehler usw. festgesetzt wird.
Der auf der neuesten Stand gebrachte Zwischenkorrekturwert Ka
wird in die in Fig. 11 gezeigte Ist-Position-Berechnungsrou
tine eingelesen, wo die Ist-Position berechnet wird.
Das heißt, bei S401 werden die gegenwärtigen Positionsdaten
Psn gemäß der Berechnungs-Navigation ausgelesen und als
nächstes wird bei S402 die Ist-Position P durch Addieren der
Ist-Positionsdaten Psn gemäß der Berechnungs-Navigati
onsmethode zu dem auf den neuesten Stand gebrachten Zwischen
korrekturwert Ka (P=Psn + Ka) erhalten. Die so erhaltenen
Ist-Positionsdaten P werden im Datenspeicherabschnitt 57 ge
speichert und dann kehrt die Routine zur Hauptroutine zurück.
Nachdem, wie oben beschrieben, die Differenz zwischen den Po
sitionsdaten gemäß D-GPS und diese gemäß der Berechnungs-
Navigation als Zwischenkorrekturwert erhalten wird, werden
die akkumulierten (aufaddierten) Zwischenkorrekturwerte dem
sich ändernden Mittelungsprozeß ausgesetzt, um einen neuen
Zwischenkorrekturwert zu erzeugen, denn der akkumulierte
Zwischenkorrekturwert wird aufeinanderfolgend auf den
neuesten Stand gebracht, während das Fahrzeug seine Position
verändert, so daß die Position des Fahrzeugs durch Korrektur
der Positionsdaten gemäß der Berechnungs-Navigation mit dem
auf dem neuesten Stand gebrachten Zwischenkorrekturwert genau
berechnet werden kann, selbst wenn die Positionsgenauigkeit
des D-GPS aufgrund des Peilzustands des Satelliten, der
Empfangsbedingungen der Funksignale, usw. zeitweilig
nachläßt.
Demgemäß ist es bei dem Positionierverfahren gemäß der vor
liegenden Erfindung nicht notwendig, das Fahrzeug an einem
bestimmten Punkt für eine vorgegebene Zeit anzuhalten, um die
Positionsdaten gemäß D-GPS zur Erhöhung der Genauigkeit zu
akkumulieren, so daß es möglich ist, einen unabhängigen
Fahrzeugbetrieb wirksam und mit hoher Genauigkeit zu gewähr
leisten.
Andererseits werden bei dem Vorgang der Erfassung einer Gren
ze zwischen gemähten und ungemähten Flächen bei dem in Fig.
12 gezeigten Schritt S501 erste derartige Daten wie die Mäh
höhe von Gräsern bzw. des Rasens des Zielarbeitsbereichs und
ähnliches festgelegt und bei S502 werden die Winkel der
Schwingarme 12a und 12b, an denen die linken und rechten
schlittenartigen Platten 13a und 13b hängen, die sich je nach
Höhe des Grases bzw. Rasens nach oben oder unten bewegen,
mittels der Drehwinkelsensoren 14a und 14b des Grenzerfas
sungsmechanismus 10 ermittelt.
Als nächstes schreitet das Programm nach S503, wo geprüft
wird, ob eine vorgegebene Zeit verstrichen ist oder nicht.
Falls dies nicht der Fall ist, schreitet das Programm nach
S502, wo die Winkeldaten wiederum erfaßt und gespeichert wer
den. Wenn anschließend die vorgegebene Zeit abgelaufen ist
und die erforderliche Menge an Winkeldaten akkumuliert sind,
schreitet das Programm von S503 nach S504. Bei S504 werden
die akkumulierten rechten und linken Winkeldaten gemittelt
und diese werden in rechte und linke Höhen des Grases bzw.
des Rasens unter Bezugnahme auf die bei S501 gesetzten Daten
umgewandelt.
Ferner schreitet das Programm von S504 nach S505, wobei ge
prüft wird, ob die Differenz zwischen der rechten und linken
Grashöhe mehr ist als ein vorgegebener Wert. Falls die Diffe
renz nicht den vorgegebenen Wert überschreitet, wird festge
stellt, daß keine Grenze vorhanden ist und das Programm kehrt
nach S502 zurück. Falls die Differenz den bestimmten Wert
überschreitet, schreitet das Programm nach S507 und es wird
festgestellt, daß eine Grenze zwischen gemähten und ungemäh
ten Flächen gefunden wurde und die Routine wird beendet.
Die D-GPS-Datenkommunikation zwischen der festen Station 30
und der mobilen Station wird in einem Datenpaketmodus mittels
der in Fig. 13 gezeigten D-GPS-Kommunikationsroutine durchge
führt. Bei dieser Datenkommunikation wird bei S601 der GPS-
Empfänger 15 der mobilen Station initialisiert und bei S602
wird der GPS-Empfänger 33 der stationären Station durch Datenübermittlung
über die Funkkommunikationseinrichtungen 16
und 36 initialisiert. Dann schreitet das Programm nach S603,
wo die Differenzinformation von der stationären Station 30
über Funkkommunikation erhalten wird.
Als nächstes schreitet das Programm nach S604, wo die Positi
on des Fahrzeugs durch Anwenden der Differenzinformation von
der stationären Station 30 auf die vom GPS-Empfänger 15 der
mobilen Station erhaltenen Positionsdaten und mittels Durch
führung einer Differenzberechnung damit gefunden wird. Nach
dem die auf diese Weise erhaltene Positionsinformation an den
Fahrtregelabschnitt 56 übertragen ist, kehrt das Programm
nach S603 zurück und der nächste Datendurchlauf wird wieder
holt. In diesem Fall kann die Differenzberechnung durch die
unabhängige Funktion des Empfängers 15 der mobilen Station
selbst durchgeführt werden und nicht mittels der Differenz Information
von der stationären Station 30.
In dem unabhängigen Fahrtregelsystem gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Position des Fahrzeugs aus der Positions
information von Satelliten und der Korrekturinformation auf
der Grundlage der Positionsdaten eines bekannten Punktes er
faßt. Zusätzlich wird andererseits die Position des Fahrzeugs
basierend auf dem Fahrtprotokoll seit dem Referenzpunkt auf
gefunden. Als nächstes wird die Differenz zwischen den Posi
tionsdaten von den Satelliten und den Positionsdaten auf der
Grundlage des Fahrtprotokolls zu jedem Zeitpunkt berechnet,
zu dem die Positionsdaten von Satelliten empfangen werden,
und diese Differenzen, die jedes Mal erhalten werden, wenn
Positionsdaten von den Satelliten empfangen wurden, werden
zur Bildung eines Korrekturwertes gemittelt. Schließlich wird
die Ist-Position des Fahrzeugs durch Korrektur der auf dem
Fahrtprotokoll basierenden Positionsdaten mittels des neue
sten Korrekturwertes berechnet. Daher kann bei dem
unabhängigen Fahrtregelsystem gemäß der vorliegenden
Erfindung die genaue Position des Fahrzeugs aufgefunden
werden, ohne daß das Fahrzeug angehalten werden muß, selbst
wenn die Positionsdaten der Satelliten nicht die
erforderliche Genauigkeit aufweisen. Daher kann gemäß der
vorliegenden Erfindung ein effizienter und genaue
unabhängiger Betrieb bewirkt werden.
Während die gegenwärtig bevorzugte Ausführung der vorliegen
den Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, ist es selbst
verständlich, daß diese Offenbarung zur Erläuterung dient und
das verschiedene Änderungen und Modifikationen möglichst
sind, ohne das von dem in den beigefügten Ansprüche festge
legten Bereich der Erfindung abgewichen wird.
Claims (4)
1. Unabhängiges Fahrzeugregelsystem zur Regelung eines
Fahrzeugs (1) derart, daß es unabhängig oder autonom
fährt, mit:
einer stationären Station (30) zum Empfang von Funksi gnalen von mehreren Satelliten (70) an einem stationären Punkt, dessen Position bekannt ist, und zum Auffinden einer Position des stationären Punktes auf der Grundlage der Funksignale;
einer Differenzinformation-Berechnungseinrichtung (34) zur Berechnung einer Differenz zwischen der Position des stationären Punktes auf der Grundlage der Funksignale und der bekannten Position in der stationären Station, und zur Ausgabe der Differenz als Differenzinformation;
einer Differenzinformation-Übermittlungseinrichtung (35, 36) zur Übermittlung der Differenzinformation von der stationären Station an das Fahrtregelsystem des Fahr zeuges;
einer Erste-Position-Auffindungseinrichtung (15, 53) zum Empfang der Funksignale von den mehreren Satelliten (70) und zum Auffinden einer ersten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug (1) bewegt;
einer Differenzinformation-Empfangseinrichtung (3, 16) zum Empfang der Differenzinformation von der stationären Station;
einer Erste-korrigierte-Position-Auffindungseinrichtung (53) zum Auffinden einer korrigierten ersten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundlage der ersten Position und der Differenzinforma tion;
einer Fahrtprotokoll-Erfassungseinrichtung (52) zur Er fassung eines Fahrtprotokolls des Fahrzeuges;
einer Zweite-Position-Auffindungseinrichtung (56) zum Auffinden einer zweiten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundlage des erfaßten Fahrtprotokoll zu dem Zeitpunkt, zu dem die Funksignale von den Satelliten empfangen werden;
einer Differenzwert-Berechnungseinrichtung (56) zur Be rechnung eines Differenzwertes zwischen der korrigierten ersten Position und der zweiten Position zu jedem Zeit punkt, zu dem Funksignale empfangen werden;
einer Korrekturwert-Berechnungseinrichtung (56) zur Er zeugung eines Korrekturwertes durch Mitteln einer vorgegebenen Anzahl von Differenzwerten; und
einer Endposition-Auffindungseinrichtung (56) zum Auf finden einer Endposition, an der sich das Fahrzeug gegenwärtig befindet, durch Korrektur der zweiten Posi tion mit dem Korrekturwert.
einer stationären Station (30) zum Empfang von Funksi gnalen von mehreren Satelliten (70) an einem stationären Punkt, dessen Position bekannt ist, und zum Auffinden einer Position des stationären Punktes auf der Grundlage der Funksignale;
einer Differenzinformation-Berechnungseinrichtung (34) zur Berechnung einer Differenz zwischen der Position des stationären Punktes auf der Grundlage der Funksignale und der bekannten Position in der stationären Station, und zur Ausgabe der Differenz als Differenzinformation;
einer Differenzinformation-Übermittlungseinrichtung (35, 36) zur Übermittlung der Differenzinformation von der stationären Station an das Fahrtregelsystem des Fahr zeuges;
einer Erste-Position-Auffindungseinrichtung (15, 53) zum Empfang der Funksignale von den mehreren Satelliten (70) und zum Auffinden einer ersten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug (1) bewegt;
einer Differenzinformation-Empfangseinrichtung (3, 16) zum Empfang der Differenzinformation von der stationären Station;
einer Erste-korrigierte-Position-Auffindungseinrichtung (53) zum Auffinden einer korrigierten ersten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundlage der ersten Position und der Differenzinforma tion;
einer Fahrtprotokoll-Erfassungseinrichtung (52) zur Er fassung eines Fahrtprotokolls des Fahrzeuges;
einer Zweite-Position-Auffindungseinrichtung (56) zum Auffinden einer zweiten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundlage des erfaßten Fahrtprotokoll zu dem Zeitpunkt, zu dem die Funksignale von den Satelliten empfangen werden;
einer Differenzwert-Berechnungseinrichtung (56) zur Be rechnung eines Differenzwertes zwischen der korrigierten ersten Position und der zweiten Position zu jedem Zeit punkt, zu dem Funksignale empfangen werden;
einer Korrekturwert-Berechnungseinrichtung (56) zur Er zeugung eines Korrekturwertes durch Mitteln einer vorgegebenen Anzahl von Differenzwerten; und
einer Endposition-Auffindungseinrichtung (56) zum Auf finden einer Endposition, an der sich das Fahrzeug gegenwärtig befindet, durch Korrektur der zweiten Posi tion mit dem Korrekturwert.
2. System nach Anspruch 1, wobei die Fahrtprotokoll-Erfas
sungseinrichtung (52) eine Fahrtstrecken-Meßeinrichtung,
einen geomagnetischen Sensor (4) und eine
Positionsberechnungseinrichtung zur Positionsberechnung
umfaßt.
3. System nach Anspruch 1, wobei die Fahrtprotokoll-Erfas
sungseinrichtung (52) eine Fahrtstrecken-Meßeinrichtung,
einen Gyro-kompaß und eine Positionsberechnungseinreich
tung zur Positionsberechnung umfaßt.
4. Unabhängiges Fahrzeugregelverfahren zur Regelung eines
Fahrzeugs derart, daß es unabhängig fährt, mit folgenden
Schritten:
Empfangen von Funksignalen von mehreren Satelliten an einem stationären Punkt, dessen Position bekannt ist, und Auffinden einer Position des stationären Punktes auf der Grundlage der Funksignale;
Berechnen einer Differenz zwischen der Position des sta tionären Punktes auf der Grundlage der Funksignale und der bekannten Position in der stationären Station und Ausgabe der Differenz als Differenzinformation;
Übermittlung der Differenzinformation;
Empfangen der Funksignale (S301) von den mehreren Satel liten und Auffinden einer ersten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt;
Empfangen der Differenzinformation;
Auffinden einer korrigierten ersten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundla ge der ersten Position und der Differenzinformation;
Erfassung eines Fahrtprotokolls des Fahrzeuges;
Auffinden einer zweiten Position (S302) an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundlage des er faßten Fahrtprotokoll zu dem Zeitpunkt, zu dem die Funk signale von den Satelliten empfangen werden;
Berechnen eines Differenzwertes (S303) zwischen der kor rigierten ersten Position und der zweiten Position zu jedem Zeitpunkt, zu dem Funksignale empfangen werden; Erzeugen eines Korrekturwertes (S304) durch Mitteln ei ner Vorgegebenen Anzahl von Differenzwerten; und
Auffinden einer Endposition, an der sich das Fahrzeug gegenwärtig befindet, durch Korrektur der zweiten Posi tion mit dem Korrekturwert.
Empfangen von Funksignalen von mehreren Satelliten an einem stationären Punkt, dessen Position bekannt ist, und Auffinden einer Position des stationären Punktes auf der Grundlage der Funksignale;
Berechnen einer Differenz zwischen der Position des sta tionären Punktes auf der Grundlage der Funksignale und der bekannten Position in der stationären Station und Ausgabe der Differenz als Differenzinformation;
Übermittlung der Differenzinformation;
Empfangen der Funksignale (S301) von den mehreren Satel liten und Auffinden einer ersten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt;
Empfangen der Differenzinformation;
Auffinden einer korrigierten ersten Position an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundla ge der ersten Position und der Differenzinformation;
Erfassung eines Fahrtprotokolls des Fahrzeuges;
Auffinden einer zweiten Position (S302) an dem Punkt, an dem sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundlage des er faßten Fahrtprotokoll zu dem Zeitpunkt, zu dem die Funk signale von den Satelliten empfangen werden;
Berechnen eines Differenzwertes (S303) zwischen der kor rigierten ersten Position und der zweiten Position zu jedem Zeitpunkt, zu dem Funksignale empfangen werden; Erzeugen eines Korrekturwertes (S304) durch Mitteln ei ner Vorgegebenen Anzahl von Differenzwerten; und
Auffinden einer Endposition, an der sich das Fahrzeug gegenwärtig befindet, durch Korrektur der zweiten Posi tion mit dem Korrekturwert.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6019642A JPH07230315A (ja) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | 自律走行車の走行制御装置 |
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