DE19722907A1 - Verfahren zur Eigenortung spurgebundener Fahrzeuge in einem Verkehrsnetz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.

Ein solches Verfahren ist aus der EP 0 605 069 A2 bekannt. Dort werden die mittels Satellitenortung bestimmten Positi­ onslösungen eines schienengebundenen Fahrzeuges mit einer ab­ gespeicherten Streckenkarte in Übereinstimmung gebracht, auf der dann die aktuelle Position des Schienenfahrzeuges abzule­ sen ist. Die EP 0 605 069 A2 geht dabei von einer exakten Po­ sitionsbestimmung der Fahrzeuge durch Satellitenortung aus. Eine solche exakte Positionsbestimmung ist heute regelmäßig noch nicht möglich, insbesondere schon deshalb nicht, weil die Betreiber der Satellitenortungssysteme eine künstliche Signalverschlechterung vorgeben, die zu einem beachtlichen Ortungsfehler führen kann. Ferner gibt es eine ganze Reihe weiterer Einflußgrößen, die das jeweilige Ortungsergebnis mehr oder weniger unzuverlässig gestalten. Allerdings gibt es auch Verfahren, um einzelne oder einige der die Ortungsfehler herbei führenden Einflußgrößen aus den jeweiligen Ortungser­ gebnissen wieder herauszurechnen. Dennoch lassen sich die Or­ tungsfehler nicht vollständig eliminieren sondern es bleiben immer Ungenauigkeiten in der Größenordnung von 10 bis 100 m vorhanden. Derartige Ortungsfehler können in der Eisenbahnsi­ gnaltechnik nicht toleriert werden. Das liegt daran, daß be­ nachbarte Gleise häufig nur einen Abstand von 4 m voneinander aufweisen, so daß mit derartigen fehlerbehafteten Positions­ angaben die geforderte Gleisselektivität der Positionsergeb­ nisse bislang jedenfalls nicht gewährleistet werden kann.

Aus der europäischen Patentanmeldung 0 566 391 A1 ist eine Einrichtung zur Positionserfassung von Fahrzeugen bekannt, bei der die Wahrscheinlichkeit, daß sich ein Fahrzeug inner­ halb eines bestimmten Raumkurvenabschnittes befindet, festge­ stellt und festgehalten wird. Aus den während aufeinanderfol­ gender Ortungsvorgänge ermittelten Einzelwahrscheinlichkeiten soll letztendlich die Abweichung zwischen der ermittelten Ortsposition und dem tatsächlichen Fahrort des Fahrzeugs auf der Strecke bestimmt werden. Mit diesen Maßnahmen sollen sich die durch die vorgenannte Signalverschlechterung des Satelli­ tenortungssystems bedingten Ortungsfehler weitgehend kompen­ sieren lassen, allerdings nur solange, als an dem Ortungsvor­ gang stets die gleichen Satelliten beteiligt sind. Wechseln die am Ortungsergebnis beteiligten Satelliten, so muß die Mißweisung erneut bestimmt und der neue Wert zur Korrektur der Ortungsergebnisse herangezogen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das aus dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1 bekannte Verfahren so weiter­ zubilden, daß die im Bahnwesen geforderte Fahrwegselektivität erreicht werden kann, ohne daß es hierzu mehrerer zeitlich nacheinander ablaufender Ortungsvorgänge zur Kompensation von Ortungsfehlern bedarf oder aber einer Einrichtung, die den Ortungsfehler nach Größe und Richtung bestimmt und entspre­ chende Angaben zur Korrektur an die Fahrzeuge übermittelt. Unterschiedliche Voraussetzungen für die Genauigkeit in Längs- und Querrichtung werden hier berücksichtigt, also: Wahrscheinlichkeitsaussage für die Gleisselektivität und Ver­ trauensintervall in Längsrichtung in steckerbezogenen Kilome­ trierungsangaben.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Die Vertrau­ ensintervalle von Einzel-Pseudoabständen zu den einzelnen Or­ tungssendern geben mit ihrem Schnittvolumen ein Polyeder vor, innerhalb dessen sich das Empfangsgerät der Einrichtung auf­ hält. Dieses Polyeder wird mit die Raumkurven der Fahrwege umgebenden, virtuellen Tuben zur Deckung gebracht, wobei für jedes sich dadurch bildende Schnittvolumen die Wahrschein­ lichkeit der Zuordnung des Polyeders zu der betreffenden Fahrwegtube ermittelt wird. Durch zahlenmäßiges Bewerten der ermittelten Wahrscheinlichkeitswerte läßt sich eine Aussage darüber treffen, ob das Ortungsergebnis als fahrwegselektiv anzusehen ist oder nicht.

Vereinfachend kann dabei gemäß Anspruch 2 davon ausgegangen werden, daß die ermittelten Einzel-Pseudoabstände und damit auch deren Vertrauensintervalle annäherungsweise Tangential­ ebenen der sich kugelförmig ausbreitenden elektromagnetischen Wellen des jeweiligen Ortungssenders darstellen, so daß der durch das Schnittvolumen der einzelnen Vertrauensintervalle definierte Vertrauenspolyeder ebene Begrenzungsflächen auf­ weist.

Für die geforderte Fahrwegselektivität wird gemäß Anspruch 3 der Durchmesser der Tuben gleich dem halben Mindestabstand benachbarter Raumkurven gewählt. Damit schneiden diese Tuben begrenzte Bereiche aus dem Polyeder aus, wobei noch zu erläu­ ternde wertmäßige Vorgaben und Abhängigkeiten besagen, ob die geforderte Fahrwegselektivität erreicht ist oder nicht.

Als Ortungssender für die Ermittlung der Einzel-Pseudoab­ stände kommen gemäß Anspruch 4 terrestrische Sender oder aber Sender eines Satellitenortungssystems zur Anwendung.

Gemäß Anspruch 5 werden die Zuordnungswahrscheinlichkeiten für jedes Schnittvolumen eines Polyeders zu den Fahrwegab­ schnittstuben des jeweiligen Ortungsbereiches ermittelt und auf das Einhalten vorgegebener Bedingungen hin untersucht; eine Ortungslösung wird nur dann als fahrwegselektiv angese­ hen, wenn bestimmte zahlenmäßige Voraussetzungen erfüllt sind. Dabei kommt es gemäß Anspruch 6 nicht nur auf eine vo­ lumenmäßige Überschneidung von Polyeder und Fahrwegtuben an, sondern darauf, daß die Partien hoher Wahrscheinlichkeits­ dichte des Polyeders den einen oder anderen Fahrwegtubus schneiden. Ferner soll gemäß Anspruch 7 nicht nur eine hohe Zuordnungswahrscheinlichkeit zwischen Polyeder und Fahrweg­ tubus gegeben sein, sondern das Schnittvolumen soll zur Erhö­ hung der Zuverlässigkeit der Ortung auch die Raumkurve des Tubus selbst schneiden.

Fahrwegselektivität kann gemäß Anspruch 8 auch beim Nichtein­ halten der vorgenannten Bewertungsbedingungen dann angenommen werden, wenn die Historie der Fahrzeugbewegung eindeutig aus­ schließt, daß ein Fahrzeug einen anderen als ein durch den Verfahrweg definierten, mit einer Mindestzuordnungswahr­ scheinlichkeit belegten Fahrweg befahren kann.

Wenn nach alledem feststeht, daß eine Ortungslösung fahrweg­ selektiv ist, so ist es gemäß Anspruch 9 von Vorteil, den oder die Punkte höchster Zuordnungswahrscheinlichkeit des Po­ lyeders, z. B. den Schwerpunkt des Polyeders, durch Aufweiten des Polyeders in Richtung auf die Raumkurve so weit zu ver­ schieben, daß dieser Punkt möglichst nahe an der Raumkurve zu liegen kommt. Dadurch vergrößert sich zwar das Vertrauensin­ tervall der Ortungslösung, dafür aber läßt sich ausgehend von diesem Ortungsergebnis eine zuverlässige Voraussage über ein folgendes Ortungsergebnis treffen.

Für den Fall, daß der Polyeder mehrere Punkte hoher Wahr­ scheinlichkeitsdichte aufweist, sind diese Punkte gemäß An­ spruch 10 durch Konsistenzprüfungen nach Möglichkeit auf ei­ nen einzigen Punkt höchster Wahrscheinlichkeitsdichte, z. B. den Schwerpunkt, zu verringern, der dann beim Aufweiten des Polyeders genau auf die Raumkurve projiziert werden kann.

Für die Ortung eines Fahrzeugs auf einem Streckennetz sind die Ortungslösungen gemäß Anspruch 11 zusammen mit ihren Ver­ trauensintervallen auf die Raumkurven im Streckenatlas und damit auf die Streckenkilometrierung abzubilden. Die ermit­ telten Ortungsergebnisse sind gemäß Anspruch 12 in vorteil­ hafter Weise weiteren Konsistenzprüfungen zu unterziehen, beispielsweise hinsichtlich der von Wegmeßeinrichtungen seit der letzten Ortung erfaßten Fahrwege, d. h. die durch Ab­ standsmessungen ermittelten Ortungsergebnisse werden nur an­ erkannt, wenn sie in sich plausibel sind und mit den Ortungs­ ergebnissen anderer Ortungseinrichtungen harmonieren.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 in schematischer ausschnittsweiser Darstellung das Entstehen eines Vertrauenspolyeders und die gaußver­ teilten Wahrscheinlichkeiten der ermittelten Abstän­ de vom jeweils zugehörigen Ortungssender, in

Fig. 2 die Projektion eines Polyeders auf eine Gleisver­ zweigung,

Fig. 3 eine Tabelle zur gleisabschnittsweisen Hinterlegung von Zuordnungswahrscheinlichkeiten und in

Fig. 4 ein aufgeweitetes und in Richtung auf eine Raumkurve verschobenes Polyeder.

Fig. 1 zeigt ausschnittsweise zwei Satelliten S1, S2 eines Satellitenortungssystems mit einer Vielzahl von Satelliten. Von einem nicht dargestellten spurgeführten Fahrzeug, z. B. einem Eisenbahnfahrzeug, wird in an sich bekannter Weise durch Laufzeitmessung der Abstand zwischen ihm und den ein­ zelnen Satelliten bestimmt. Dieser Abstand möge bezüglich des Satelliten S1 der Abstand A1 sein und bezüglich des Satelli­ ten S2 der Abstand A2. Damit ist bekannt, daß sich das Fahr­ zeug auf Kugelschalen im Abstand A1 bzw. A2 um die Satelliten S1 bzw. S2 aufhält. Für den betrachteten Anwendungsfall der Ortung eines Fahrzeugs im Bereich einiger weniger bis einiger 100 m können diese Kugelschalen vereinfachend als Tangen­ tialebenen TA1 bzw. TA2 angesehen werden, die senkrecht auf der Normalen zu dem einen bzw. anderen Satelliten stehen. Diese Ebenen sind in Fig. 1 vereinfachend als örtlich be­ grenzt angenommen, haben in Realität aber die Größenordnung des betrachteten Ortungsbereiches.

Die durch Laufzeitmessung bestimmten Abstände der beiden Tan­ gentialebenen von den zugehörigen Satelliten sind bekannt er­ maßen fehlerbehaftet. Das bedeutet, daß die tatsächliche Po­ sition des ortenden Fahrzeugs innerhalb eines Intervalls von z. B. ±+ Δ A1 bzw. ± Δ A2 um die beiden Tangentialebenen TA1 bzw. TA2 zu suchen ist; entsprechende Intervallebenen Ta11 und Ta12 bzw. Ta21 und Ta22 sind in Fig. 1 angedeutet. Zwi­ schen diesen ist der jeweilige Pseudo-Einzelabstandswert zum zugehörigen Satelliten in gauß'scher Verteilung der Wahr­ scheinlichkeit anzunehmen. Die gauß'sche Verteilung der Auf­ enthaltwahrscheinlichkeiten der beiden Pseudoabstände sind in Fig. 1 durch entsprechende Kurvenzüge GV1 bzw. GV2 angedeu­ tet. Diese Wahrscheinlichkeitskurven besagen, daß die ermit­ telten Pseudoabstandswerte zwar nur mit geringer Wahrschein­ lichkeit auf den Tangentialebenen TA1 bzw. TA2 liegen aber z. B. mit einer Wahrscheinlichkeit von 98% innerhalb der Ver­ trauensintervallgrenzen Ta11 bis Ta12 bzw. Ta21 bis Ta22 bei­ derseits dieser Tangentialebenen.

Der Raum zwischen den jeweils zusammengehörenden Vertrau­ ensintervallgrenzen jeweils links und rechts der Tangentiale­ benen um die einzelnen Satelliten durchdringen sich in einem Bereich um das sich ortende Fahrzeug. Als gemeinsames Schnittvolumen ergibt sich in Fig. 1 ein ebenflächig begrenz­ ter Körper EBK mit rautenförmigem Querschnitt. Innerhalb die­ ses ebenförmigen Körpers liegt mit sehr hoher Wahrscheinlich­ keit die Position des auf dem Fahrzeug zur Ortung verwendeten Ortungsempfängers, wobei die Wahrscheinlichkeitsdichte der Ortungslösung zum Inneren des ebenflächig begrenzten Körpers zunimmt.

Um einen Fahrort bestimmen zu können, sind mindestens drei bzw. vier Abstandsmessungen erforderlich, wobei die bezüglich der weiteren Satelliten ermittelten bzw. angenommenen Tangen­ tial- und Vertrauensintervallebenen den in Fig. 1 quaderför­ migen ebenflächig begrenzten Körper zu einem ebenflächig be­ grenzten Polyeder P werden lassen wie er in Fig. 2 beispiel­ haft angedeutet ist. Die Seitenflächen dieses Polyeders sind im Allgemeinfall verschieden groß. Ihre Anzahl hängt ab von der Anzahl der in den Ortungsvorgang einbezogenen Satelliten, ist aber nicht deckungsgleich mit der Anzahl dieser Satelli­ ten; die Formgebung des Polyeders ist abhängig von der Anzahl und der relativen Position der Ortungssender zum Fahrzeug so­ wie von der Größe der Vertrauensintervalle der Einzelab­ standslösungen.

Um nun eine Aussage zur Gleisselektivität der durch den Po­ lyeder bestimmten Ortungslösung machen zu können und um damit die Ortungslösung als gleisselektiv oder bereichsselektiv an­ zuerkennen oder zu verwerfen, ist es erforderlich, den Polye­ der auf das oder die Gleise anzuwenden, die befahren sein können, d. h. das Schnittvolumen bzw. die Schnittvolumina aus den einzelnen Gleisen und dem Polyeder sind zu bilden und zu bewerten. Als Gleise kommen dabei die Gleise innerhalb des erwarteten Ortungsbereiches in Frage, wobei diese Gleise kon­ sistent sein müssen zu durch möglicherweise vorangegangenen Ortungsvorgänge ermittelten Gleisen. Auf den Fall, daß die Ortung erstmals aufgenommen wird, wird im Rahmen der vorlie­ genden Erfindung nicht näher eingegangen.

Die Gleise sind in Form von Raumkurven RK1, RK2 in einem Streckenatlas hinterlegt und zwar jeweils in Verbindung mit einer ihre Anordnung kennzeichnenden Streckenkilometrierung. Die geforderte Gleisselektivität ist vorgegeben durch den mi­ nimalen Abstand benachbarter Gleise; dieser beträgt z. B. 4 m. Das bedeutet, daß das Ortungsergebnis in Querrichtung des Gleises auf ± 2 m genau sein muß, damit Gleisselektivität gegeben ist. Dieser durch die geforderte Gleisselektivität gegebene Raum wird in Fig. 2 verdeutlicht durch die Raumkur­ ven umgebende virtuelle Tuben mit einen 2 m- Radius. Die Raumkurven und damit die Tuben sind für die noch zu erläu­ ternde Betrachtung der Wahrscheinlichkeit zur Beurteilung der Gleisselektivität in aneinandergrenzende Abschnitte 1 bis 12 unterteilt.

Unter der Voraussetzung, daß die nach Fig. 1 angenommenen Vertrauensintervalle der Pseudo-Einzelabstände die Ergebnis­ lösungen gleicher Wahrscheinlichkeit darstellen, wird der Po­ lyeder P von Ebenen umschlossen, die alle die Eckflächen für das gleiche Wahrscheinlichkeitsmaß (p in Fig. 3) bilden. Durch dieses Wahrscheinlichkeitsmaß begründet sich die Aussa­ ge, daß die tatsächliche Ortungslösung mit gleicher Wahr­ scheinlichkeit innerhalb dieses Polyeders liegt. Dadurch wird dieser Polyeder zum Vertrauenspolyeder.

Das Gesamtvolumen des Vertrauenspolyeders wird ausgehend von den gaußförmigen Einzelwahrscheinlichkeiten mit einer räumli­ chen Aufenthaltwahrscheinlichkeitsdichte beaufschlagt. Als Ortungsergebnis gibt es einen Schwerpunkt innerhalb des Po­ lyeders; die Ortungswahrscheinlichkeit nimmt nach außen hin ab. Es ist auch denkbar, daß ein Polyeder mehrere Punkte be­ inhaltet, denen mit hoher Wahrscheinlichkeit das Ortungser­ gebnis zugeordnet werden kann. Gegebenenfalls sind dann durch Konsistenzprüfungen diese mehreren Punkte hoher Wahrschein­ lichkeitsdichte zu einem einzigen Punkt mit höchster Wahr­ scheinlichkeitsdichte zusammenzufassen.

Im nachfolgenden soll ermittelt werden, ob die durch das Ver­ trauenspolyeder ermittelte Ortungslösung der geforderten Gleisselektivität genügt oder nicht. Dazu wird für jeden ein­ zelne Raumkurvenabschnittstubus, der von einem Vertrauenspo­ lyeder geschnitten wird, die Zuordnungswahrscheinlichkeit der Ortungslösung zu dem einzelnen Tubenabschnitt bestimmt und die dabei ermittelten Werte werden in eine Tabelle gemäß Fig. 3 eingetragen. Für die Bestimmung der Zuordnungswahr­ scheinlichkeiten werden die Integrale über die innerhalb der einzelnen Gleistubenabschnitte liegenden, mit definierten Wahrscheinlichkeiten belegten Volumeneinheiten eines den be­ treffenden Tubus schneidenden Vertrauenspolyeders gebildet. Es kommt also nicht so sehr auf das Schnittvolumen von Ver­ trauenspolyeder und Gleisabschnittstube an als vielmehr auf die Verteilung der Zuordnungswahrscheinlichkeiten innerhalb des Polyeders. Die rechnerische Bestimmung der Zuordnungs­ wahrscheinlichkeiten ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und wird als gegeben vorausgesetzt.

Eine mit einem gewissen Vertrauensintervall behaftete Or­ tungslösung wird als gleisselektiv anerkannt, wenn der die Ortungslösung beinhaltende Vertrauenspolyeder nur einen ein­ zigen Gleistubus schneidet und wenn dabei die Zuordnungswahr­ scheinlichkeit p oberhalb eines bestimmten Schwellwertes von z. B. 70% liegt. Eine Ortungslösung wird aber auch als gleis­ selektiv anerkannt, wenn der Polyeder wie in Fig. 2 und 3 angenommen mehrere Gleistuben schneidet, die Zuordnungswahr­ scheinlichkeit zu dem einen Tubus aber größer ist als der zu­ vor angenommene Wert von 70% und wenn gleichzeitig die Zuord­ nungswahrscheinlichkeiten zu den übrigen Gleistuben geringer ist als ein vorgegebener niedrigerer Wert von z. B. 20%. Auf diese Weise ortet sich das Fahrzeug z. B. auf dem Gleisab­ schnitt 1.

Die Anerkennung des gleisselektiven Vertrauensintervalls ei­ ner Positionslösung ist in vorteilhafter Weise außer von den Zuordnungswahrscheinlichkeiten des Polyeders bezüglich der einzelnen Gleistuben noch abhängig zu machen davon, daß das Schnittvolumen aus Polyeder und Tubus auch die dem Tubus zu­ geordnete Raumkurve schneidet. Diese Vorgabe macht es mög­ lich, Schnittvolumina eines Polyeders mit Gleistuben, die trotz zahlenmäßig hoher Zuordnungswahrscheinlichkeit tatsäch­ lich nicht befahren sind, aus dem Selektionsvorgang aus zu­ gliedern.

Die Anerkennung einer Ortungslösung kann ferner mit Vorteil auch davon abhängig gemacht sein, daß sie konsistent ist zu den bisherigen Ortungslösungen und auch konsistent ist zur relativen Wegmessung des Fahrzeugs.

Genügen die ermittelten Zuordnungswahrscheinlichkeiten nicht den festgesetzten Werten, so liegt keine gleisselektive Or­ tungslösung vor, sondern eine Ortungslösung, die entweder keinem einzelnen Gleis eindeutig zugeordnet werden kann oder aber sie kann mehreren Gleisen zugeordnet werden, ohne aber die Selektionsbedingungen erfüllen zu können. Solche nicht gleisselektiven Ortungsergebnisse sind zwar für sich un­ brauchbar, können jedoch im Zusammenwirken mit der Historie des Ortungsvorganges (kann sich ein Fahrzeug überhaupt auf einem anderen Gleis befinden) und gegebenenfalls weiteren Sensormeldungen z. B. über das Passieren von Weichen und das Erfassen der jeweiligen Weichenlage zu gleisselektiven Or­ tungsmeldungen führen.

Nach dem Ermitteln und dem Auflisten der Zuordnungswahr­ scheinlichkeiten von Polyeder und Gleistuben erfolgt für alle Raumkurven, die vom Polyeder geschnitten werden, die Bewer­ tung der Zuordnungswahrscheinlichkeiten nach den zuvor fest­ gelegten Größen. Werden die gegebenen Bedingungen erfüllt und besitzt der Polyeder auch einen Schnittpunkt mit der betref­ fenden Raumkurve, so wird das Ortungsergebnis als gleisselek­ tiv anerkannt. Den Eckpunkten des Schnittvolumens von Polye­ der und Gleistubus werden die für die zugehörige Raumkurve im Streckenatlas hinterlegten Werte der Streckenkilometrierung zugeordnet. Damit weiß das Fahrzeug, zwischen welchen Maxi­ malpositionen es sich zur Zeit gerade befindet.

Für den Fall, daß Gleisselektivität gegeben ist, daß also ei­ ne ausreichende Zuordnungswahrscheinlichkeit von Ortungslö­ sung und Raumkurve besteht und daß auch die Raumkurve selbst vom Polyeder geschnitten wird, ist vorgesehen, den Polyeder P wie in Fig. 4 angenommen zu einem Polyeder P* aufzuweiten und dabei in Richtung auf die als relevant angesehene Raum­ kurve so weit zu verschieben, daß seine Punkte höchster Zu­ ordnungswahrscheinlichkeit oder der Schwerpunkt entweder di­ rekt auf der Raumkurve liegen oder sich an diese anschmiegen. Durch diese Maßnahme wird zwar das Vertrauensintervall der Ortung vergrößert; dafür aber kann von einer absoluten Selek­ tivität des betreffenden Ortungsergebnisses ausgegangen wer­ den.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit Vorteil auch an­ wenden bei Verwendung terrestrischer Ortungssender, insbeson­ dere der zu diesem Zweck bekannten Langwellensender.

In dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel wird für die Vertrauensintervalle der Einzelabstandslösungen von zahlenmäßig gleichen Wahrscheinlichkeiten ausgegangen. Da die Ortungssender durchaus unterschiedliche Abstandsfehler aufweisen können, bedeutet dies, daß die Vertrauensintervalle der Einzelabstandslösungen dann verschieden breit sein wer­ den. Es ist jedoch auch möglich, für die Abstandslösungen der einzelnen Satelliten von unterschiedlichen Aufenthaltwahr­ scheinlichkeiten auszugehen. Dies macht jedoch die Berechnung des Integrals über die innerhalb der einzelnen Gleistuben liegenden, mit definierten Wahrscheinlichkeiten belegten Vo­ lumeneinheiten der Vertrauenspolyeder schwieriger.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Eigenortung von spurge­ führten Fahrzeugen läßt sich mit Vorteil nicht nur im Bahnbe­ trieb mit auf Schienen eines Gleises spurgeführten Fahrzeugen anwenden, sondern bei allen Arten von spurgeführten Fahrzeu­ gen, insbesondere bei spurgeführten Schwebefahrzeugen, bei auf Wasserstraßen geführten Schiffen und bei Autobahnen be­ fahrenden Kraftfahrzeugen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Eigenortung spurgebundener Fahrzeuge unter Verwendung mindestens eines Ortungsmoduls zur Erarbeitung von Ortungsergebnissen aufgrund von Abstandsmessungen zu mehreren entfernten Ortungssendern und eines die Geometrie der Fahrwe­ ge in erdfesten Koordinaten sowie die Topologie der Fahrwege beschreibenden Streckenatlas, dadurch gekennzeichnet, daß zu den bezüglich der einzelnen Ortungssender (S1, S2) er­ mittelten Pseudo-Einzelabständen (A1, A2) Vertrauensinterval­ le (±ΔA1, ±ΔA2) vorzugsweise gleicher Wahrscheinlichkeit (p) gebildet und aus den sich gegenseitig durchdringenden Ver­ trauensintervallen als gemeinsame Positionslösung ein orts- und zeitspezifischer Vertrauenspolyeder (EBK, P) gebildet wird, daß das Schnittvolumen bzw. die Schnittvolumina dieses Polye­ ders mit virtuellen Tuben (T6, T1) gebildet werden, welche die aus dem Streckenatlas entnehmbaren, in aneinandergrenzen­ de Abschnitte (1 bis 12) unterteilten Raumkurven (RK1, RK2) der Fahrwege umgeben, daß für jedes Schnittvolumen die Wahrscheinlichkeit (p) der Zuordnung des Vertrauenspolyeders zur zugehörigen Fahrwegtube ermittelt und unter Berücksichtigung festgelegter Schwellwer­ te festgestellt wird, ob das Vertrauenspolyeder der Positi­ onslösung einem oder mehreren Fahrwegen zuzuordnen ist oder nicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bestimmung eines Vertrauenspolyeders (EBK) die Einzel-Pseudoabstände (A1, A2) als auf Tangentialebenen (TA1, TA2) zu den sich kugelförmig ausbreitenden elektromagne­ tischen Wellen der jeweiligen Ortungssender (S1, S2) liegend angenommen werden, zu denen die Vertrauensintervallgrenzen (Tall, Ta12; Ta21, Ta22) der Einzelabstandslösungen beidseits in Annäherung parallel verlaufen.

3. Verfahren nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Durchmesser der Tuben (T1, T6) der halbe Mindestab­ stand zwischen benachbarten Raumkurven (RK1, RK2) gewählt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Einzel-Pseudoabstände (A1, A2) auf Laufzeitmessungen beruht, wobei als Ortungssender terrestri­ sche Sender, insbesondere Langwellensender, und/oder auf Sa­ telliten installierte Sender (S1, S2) verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für jedes Schnittvolumen des Polyeders (P) mit einer Fahrwegtube (T1, T6) ermittelten Zuordnungswahrscheinlichkei­ ten (p) tabellarisch aufgelistet und dahingehend bewertet werden, ob es nur ein einziges Schnittvolumen oder mehrere Schnittvolumina gibt, die der Beziehung gehorchen:
p1 < w1 oder p1 < w2 < w1 und p2 bis pn < (1 - w2), mit p1 bis pn = Schnittvolumen des Polyeders mit einer Tube und mit durch w1 und w2 festgelegten Anteilen von 1 = 100%, wobei das Vertrauensintervall der Positionslösung eines sol­ chen Schnittvolumens nur dann als fahrwegselektiv anerkannt wird wenn eine der vorgenannten Bedingungen erfüllt ist und wobei das Vertrauensintervall als mehrere Fahrwege beinhal­ tend bereichsselektiv angesehen wird, wenn die Zuordnungs­ wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Fahrwegtuben jeweils über einem festgelegten Schwellwert liegen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bestimmung der Zuordnungswahrscheinlichkeiten das Integral über die innerhalb der einzelnen Fahrwegtuben lie­ genden, mit definierten Wahrscheinlichkeiten belegten Volu­ meneinheiten eines den betreffenden Tubus schneidenden Ver­ trauenspolyeders gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anerkennung des fahrwegselektiven Vertrauensinter­ valls einer Positionslösung davon abhängig gemacht ist, daß das Schnittvolumen aus Polyeder und Tubus auch die dem Tubus zugeordnete Raumkurve schneidet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anerkennung des fahrwegselektiven Vertrauensinter­ valls einer Positionslösung dadurch ermöglicht wird, daß die logische Prüfung des durch die Historie physikalisch mögli­ chen Verfahrweges unmögliche Ortungslösungen ausschließt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn feststeht, daß ein Polyeder einer Raumkurve fahrwegselektiv oder bereichsselektiv zuzuordnen ist, der Po­ lyeder (P) unter Vergrößerung seines Vertrauensintervalls so weit aufzuweiten und mit seinem Punkt/ seinen Punkten hoher Wahrscheinlichkeitsdichte in Richtung auf die Raumkur­ ve/Raumkurven zu verschieben ist, bis dieser Punkt/diese Punkte auf der Raumkurve/Raumkurven liegen oder sich beid­ seits an diese anschmiegen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer Punkte hoher Wahrscheinlich­ keitsdichte die Anzahl dieser Punkte durch Konsistenzprüfun­ gen auf einen Punkt höchster Wahrscheinlichkeitsdichte oder auf den Schwerpunkt verringert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß den Eckpunkten des Schnittvolumens bzw. der Schnittvolu­ mina von Polyeder und Fahrwegtuben die für die zugehörige Raumkurve/Raumkurven im Streckenatlas hinterlegten Werte der Streckenkilometrierung im räumlichen Zugriff zugeordnet wer­ den.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die so definierten Vertrauensintervalle einer Positionslösung weiteren Konsistenzprüfungen mit den Vertrau­ ensintervallen fahrzeugseitiger Wegmeßeinrichtungen unterzo­ gen werden.