DE19528183A1

DE19528183A1 - Fahrzeuggerät zur Auswertung von empfangenen Positionssignalen von wenigstens einem Sender

Info

Publication number: DE19528183A1
Application number: DE19528183A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Decker; Juergen Braeuninger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1997-02-06
Also published as: EP0783708A1; US20010056321A1; JPH10507274A; WO1997005503A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Fahrzeuggerät zur Auswertung von empfangenen Positionssignalen von wenigstens einem außerhalb eines Fahrzeuges befindlichen Sender nach der Gattung des Hauptanspruchs. Von dem Sendesystems GPS (Global Position System) ist schon bekannt, mit Hilfe von wenigstens drei gesendeten Satellitensignalen die augenblickliche Position auf der Erde mit einer Genauigkeit von wenigen Metern zu bestimmen. Eine derartige Positionsbestimmung wird beispielsweise zur Positionsbestimmung von Kraftfahrzeugen, Schiffen oder Flugzeugen verwendet. Weiter ist bekannt, zur Bestimmung von Bewegungsparametern eines Fahrzeuges Sensoren zu verwenden, die beispielsweise für die Messung der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung des Fahrzeuges Wegimpulse an den Rädern messen. Diese Meßwerte werden beispielsweise zur Anzeige im Tachometer oder zur Steuerung und Regelung des Motors oder des Fahrzeuges verwendet.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Fahrzeuggerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf die Sensoren am Fahrzeug verzichtet werden kann, da aus den Daten der Positionsbestimmung die erforderlichen Bewegungsparameter des Fahrzeuges ermittelt werden können, die bisher nur von den Sensoren geliefert werden konnten. Besonders vorteilhaft ist, daß die aus der Fahrzeugposition ermittelten Bewegungsparameter beispielsweise vom Reifendruck oder Verschleiß der Reifen unabhängig sind, da nicht mehr die Anzahl der Radumdrehungen für eine zurückgelegte Wegstrecke oder Geschwindigkeit von Bedeutung ist.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Fahrzeuggerätes möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß durch die zweidimensionale Positionsbestimmung in der Fahrebene des Fahrzeugs auf einfache Weise die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden kann, so daß dieser Geschwindigkeitswert beispielsweise auch auf der Tachometeranzeige ausgebbar ist. Desweiteren kann aus dem Geschwindigkeitssignal die Fahrzeugbeschleunigung oder Verzögerung vorteilhaft ermittelt werden. Diese Bewegungsparameter können als Referenzwerte bei der Fahrgeschwindigkeitsregelung oder der Bremsensteuerung verwendet werden.

Bei einer dreidimensionalen Positionsbestimmung ergibt sich der Vorteil, daß bei entsprechender Genauigkeit der Parameterbestimmung auch die jeweilige Fahrzeughöhe über der Fahrstraße gemessen werden kann. Aus diesen Höhenangaben können Werte zur Neigungs-Regelung oder -Verstellung, Überwachung des Reifendrucks oder des Ladezustandes des Fahrzeuges gewonnen werden. Werden an geeigneten Stellen im Fahrzeug mehrere Empfangseinrichtungen für die Sendersignale angebracht, dann können aus den ermittelten Werten beispielsweise Dreh-, Nick- oder Gierwinkel des Fahrzeuges bestimmt werden. Mit Hilfe dieser Winkel ergibt sich vorteilhaft die Möglichkeit einer Fahrdynamikregelung.

Geeignete Sender zur Positionsbestimmung sind beispielsweise das Global Position System (GPS), GPS-Navstar oder Prare (Presise range and range rate experiment) bei denen schon eine Vielzahl von Satelliten die Erde umkreisen und die für militärische und zivile Zwecke bereits genutzt werden. Alternativ können auch terrestische Sender vorgesehen sein, die in dem betreffenden Fahrgebiet des Fahrzeuges ihre Signale an das Fahrzeug senden, so daß das Fahrzeuggerät daraus seine augenblickliche Position bestimmen kann.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Fahrzeug mit einem Fahrzeuggerät, Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild und Fig. 3 zeigt einen Stromlaufplan.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt als Fahrzeug ein Kraftfahrzeug 10, bei dem im vorderen und hinteren Bereich Antennen 8 angebracht sind. Die Antennen 8 sind mit einem Fahrzeuggerät 1 elektrisch verbunden. Im einfachsten Fall ist eine zweidimensionale (horizontale) Positionsbestimmung in der Fahrebene ausreichend. Die Antenne 8 empfängt Signale der Sender 2 und kann durch Phasen- oder Laufzeitdifferenzmessungen der Sendesignale der Sender 2 die momentane Fahrzeugposition bestimmen. Es genügt prinzipiell der Empfang von wenigstens zwei Sendern. Bei einer dreidimensionalen Positionsbestimmung kann zusätzlich die Höhe in der vertikalen Achse des Fahrzeuges relativ zur Fahrbahn oder dem Fahrzeug gemessen werden. Werden beispielsweise vorne und hinten im Fahrzeug jeweils eine Empfangsantenne 8 angebracht, dann kann aus den Positionsbestimmungen der beiden Antennen 8 deren relative Änderung ermittelt werden. Aus der relativen Änderung sowie den Ableitungen nach der Zeit können somit Winkelbewegungen und Querbeschleunigungen des Fahrzeuges bestimmt werden. Mit Hilfe derartiger Bewegungsparameter können Fahrdynamikregelungen aufgebaut werden.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Fahrzeuggerätes 1, das über Funkverbindung mit mehreren Sendern 2 steht. Die Sender 2 sind entweder Satellitensender, beispielsweise GPS- Satelliten oder terrestische Sender, die vorzugsweise im Fahrgebiet des Fahrzeuges oder als Rundfunksender installiert sind. Das Satellitensystem GPS ist per se bekannt und muß daher nicht näher beschrieben werden. Bekannt sind ebenfalls entsprechende Positionsrechner 3, die aus den empfangenen Satellitensignalen die momentane Position des Fahrzeugs 10 bestimmen können. Zur Positionsbestimmung mit dem GPS-System wird der Empfang von wenigstens drei Satellitensignalen benötigt. Je mehr Satelliten gleichzeitig empfangen werden können, umso besser ist die Positionsgenauigkeit, die aus den empfangenen Signalen berechnet werden kann. In dem Fahrzeuggerät 1 ist ein derart bekannter Positionsrechner 3 verwendet, der über eine oder mehrere Antennen 8, die an geeigneten Stellen des Fahrzeuges angebracht sind, die Satellitensignale empfängt und auswertet. Der Positionsrechner 3 ermittelt somit zu jedem Zeitpunkt eine Position für das Fahrzeug, genau gesagt die Position der Empfangsantenne. Werden diese Positionsdaten während der Fahrt des Fahrzeuges in vorgegebenen Zeitabständen an einen Bewegungsrechner 4 gemeldet, dann kann der Bewegungsrechner 4 aus der Differenz dieser Signale verschiedene Bewegungsparameter des Fahrzeuges 10 berechnen. So kann aus zwei Positionsangaben die zurückgelegte Wegstrecke des Fahrzeuges 10 durch Differenzbildung berechnet werden. Wird diese Wegstrecke auf die abgelaufene Zeit bezogen, ergibt sich eine Durchschnittsgeschwindigkeit für das Fahrzeug 10. Durch Differentation nach der Zeit kann desweiteren die Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges bestimmt werden. Diese einzelnen Bewegungsparameter des Fahrzeuges 10 werden in einer entsprechenden Vorrichtung 5 bis 7 weiterverarbeitet. Als Vorrichtung 5 ist beispielsweise ein Tachometer oder ein Fahrtenschreiber vorgesehen, auf dem die momentane Geschwindigkeit angezeigt wird. In Position 6 ist ein automatisches Bremssystem (ABS) vorgesehen, bei dem der Geschwindigkeitswert des Fahrzeuges zur Bremskraftregelung verwendbar ist. Die Vorrichtung 7 zeigt einen Fahrgeschwindigkeitsbegrenzer FGB, der die jeweils ermittelte Geschwindigkeit mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, auch andere Geräte wie beispielsweise eine Einparkhilfe oder ein Abstandsmeßgerät mit Hilfe der ermittelten Bewegungsparameter zu steuern.

Der Bewegungsrechner 4 enthält im wesentlichen einen Rechner und einen Speicher, der aus den ankommenden Daten des Positionsrechners 3 beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Beschleunigung berechnet und wahlweise auf einer Anzeige 9 ausgibt. Für eine zweidimensionale (horizontale) Positionsbestimmung genügt der Empfang von wenigstens drei Signalen. Bei einer dreidimensonalen Positionsbestimmung kann zusätzlich die Höhe des Fahrzeugs über dem Boden oder deren Änderungen ermittelt werden. Werden insbesondere mehrere Meßstellen im Fahrzeug angeordnet, dann kann auch aus der Differenz dieser unterschiedlichen Meßwerte jede Änderung der Fahrzeugrichtung in allen drei Achsen bestimmt werden. Mit Hilfe dieser Bewegungsparameter läßt sich vorteilhaft eine dynamische Fahrzeugregelung durchführen.

Im folgenden wird anhand der Fig. 3 die Funktionsweise dieser Anordnung näher erläutert. Zunächst wartet der Positionsrechner 3 auf ein Zeitfenster, in dem er Sendesignale empfangen kann (Position 11). Aus diesen Signalen wird die momentane Position des Fahrzeugs 10 berechnet und an den Bewegungsrechner 4 gemeldet. In Position 13 vergleicht der Bewegungsrechner 4 die neue Positionsmeldung mit der vorherigen und ermittelt aus der Differenz die gewünschten Bewegungsparamter. Diese Bewegungsparameter werden in einer Ausgabe 14 oder an die angeschlossenen Vorrichtungen 5 bis 7, 9 ausgegeben. Danach beginnt der Zyklus in Position 11 erneut.

Anstelle von Satellitensendern können auch terrestische Sender verwendet werden, die beispielsweise als Rundfunksender synchron senden. Derartige Sender sind häufig im Ball-Empfang in einem Fahrgebiet empfangbar. Mit Hilfe von Phasendifferenzmessungen kann somit auch die Position des Fahrzeuges relativ zum Standort der Sender bestimmt werden. Derartige Rechenmethoden sind ebenfalls bekannt und müssen daher nicht näher erläutert werden.

Claims

1. Fahrzeuggerät zur Auswertung von empfangenen Positionssignalen von wenigstens einem außerhalb eines Fahrzeugs befindlichen Sender, der zur Positionsbestimmung des Fahrzeuges verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeuggerät (1) Mittel (4) aufweist, mit denen aus den Positionsdaten des Fahrzeugs (10) Bewegungsparameter des Fahrzeugs (10) bestimmbar sind.

2. Fahrzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (4) die Positionsbestimmung zweidimensional in der Fahrebene an einer Stelle im Fahrzeug (10) ermitteln.

3. Fahrzeuggerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bewegungsparameter vorzugsweise die Fahrgeschwindigkeit, die Beschleunigung und/oder Fahrtrichtung ermittelbar ist.

4. Fahrzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (4) die Positionsbestimmung an wenigstens einer Stelle des Fahrzeugs (10) dreidimensional bestimmen.

5. Fahrzeuggerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewegungsparameter vorzugsweise die Höhe des Fahrzeugs (10), die Fahrzeugneigung und/oder ein Drehwinkel um eine der drei Achsen ermittelbar ist.

6. Fahrzeuggerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (5 bis 7, 9) vorgesehen ist, die die ermittelten Bewegungsparameter zur Steuerung des Fahrzeugs (10) verwendet.

7. Fahrzeuggerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Bremssystem (6), ein Abstands- oder Fahrgeschwindigkeitsregler, ein Fahrdynamikregler (7) und/oder ein Tachometer (5) ist.

8. Fahrzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeige (9) zur Ausgabe eines Bewegungsparameters vorsehbar ist.

9. Fahrgeschwindigkeitsregler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (2) Teil eines Satellitensystems, vorzugsweise des Global-Position- Systems ist.

10. Fahrzeuggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (2) ein terrestischer Sender ist.