DE19731360A1 - Ortungsgerät für Landfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ortungsgerät für Landfahrzeuge mit einer in das Landfahrzeug einzubauenden Aufnahme, für Sensoren zur Erfassung von Bewegungskomponenten des Landfahrzeugs zum Zwecke der Standortbestimmung.

Ortungsgeräte für Landfahrzeuge, die insbesondere die Naviga­ tion auf Straßen durch optische und/oder akustische Hinweise unterstützen sollen, müssen eine zuverlässige Standortbestim­ mung ermöglichen. Für eine grobe Standortbestimmung stehen Satelliten-Navigationsverfahren zur Verfügung, die jedoch die benötigte Genauigkeit nicht ermöglichen. Für eine genauere Ortsbestimmung ausgehend von einem bekannten Ausgangspunkt ist es bekannt, die Bewegung des Fahrzeugs zu sensieren und hier­ aus jeweils einen neuen Standort zu errechnen. Die Bewegung des Landfahrzeugs kann mit Hilfe der in moderneren Kraftfahr­ zeugen vorhandenen ABS-Sensoren erfolgen. Dies ist aber nur sinnvoll, wenn eine Ortungseinrichtung für das Kraftfahrzeug mit der Erstausrüstung erstellt wird, da eine nachträgliche Ausrüstung einen aufwendigen Eingriff in die Elektronik des Kraftfahrzeugs erfordert, wenn die vorhandenen ABS-Sensoren für die Ortsbestimmung ausgenutzt werden sollen.

Es ist daher bekannt, Ortungsgeräte, die Teil eines Naviga­ tionsgeräts sein können, als autarke Geräte mit eigenen Senso­ ren herzustellen und in das Landfahrzeug einzubauen. Dabei ergibt sich allerdings das Problem, daß das Gerät in unter­ schiedlichen Kraftfahrzeugtypen in unterschiedlicher Weise eingebaut werden muß. Die in den Ortungsgeräten üblicherweise vorhandenen Sensoren, wie Beschleunigungssensoren und Drehra­ tensensoren, benötigen jedoch eine definierte Ausrichtung re­ lativ zur Horizontalen, da der Beschleunigungssensor möglichst genau die Horizontalkomponente der Bewegung des Kraftfahrzeugs erfassen muß und der Drehratensensor die Drehbewegung um die lotrechte Achse erfassen soll. Dies führt dazu, daß Ortungs­ geräte, die in verschiedenen Kraftfahrzeugtypen eingebaut wer­ den sollen, in entsprechenden unterschiedlichen Gerätetypen hergestellt werden müssen, um eine möglichst an den Idealzu­ stand angenäherte Ausrichtung der Sensoren beim Einbau zu ge­ währleisten. Lageungenauigkeiten beim Einbau des Gehäuses des Ortungsgeräts können dabei zu systematischen Fehlern bei der Standortbestimmung durch die Sensorsignale führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Typenvielfalt für die in verschiedene Landfahrzeugtypen ein­ zubauenden Ortungsgeräte zu verringern und die Standort­ bestimmung mit den Ortungsgeräten zu verbessern.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit einem Ortungsgerät der eingangs erwähnten Art gelöst, bei dem wenigstens ein Sensor beweglich in der Aufnahme gelagert und in eine Meßlage des Sensors nachführbar ist.

Durch die erfindungsgemäße bewegliche Lagerung des Sensors in der Aufnahme besteht eine größere Freiheit für den Einbau des Ortungsgeräts, das Teil eines Navigationsgeräts sein kann, in ein Landfahrzeug, da - zumindest in einem gewissen Rahmen - der Sensor unabhängig von der durch ein Gehäuse oder eine Mon­ tageplattform gebildeten Aufnahme in eine zuverlässige Ergeb­ nisse ermöglichende Meßlage bringbar ist. Die Nachführung des Sensors in die Meßlage kann selbsttätig erfolgen, wenn die Lagerung des Sensors mit wenigstens einem Freiheitsgrad zur Ausbildung eines stabilen Gleichgewichts unter Einfluß der Erdanziehung realisiert ist, da sich der Sensor aufgrund sei­ nes Gewichtes immer in die geeignete Meßlage bringt. Dabei ist es möglich, einen erforderlichen Schrägeinbau des Ortungsge­ räts, beispielsweise in einem senkrecht zur Fahrtrichtung ab­ geschrägt angeordneten Armaturenbrett, durch Aufhängung an einer im wesentlichen horizontalen Drehachse auszugleichen. Bei komplizierteren Einbaulagen kann eine kardanische Aufhän­ gung mit mehreren Freiheitsgraden zweckmäßig sein.

Alternativ zur selbsttätigen Ausrichtung des Sensors kann die Nachführung mit einer regelbaren Lagerung vorgenommen werden, wobei vorzugsweise ein Erdbeschleunigungssensor als Teil einer Regelung für die Lagerung des Sensors vorgesehen werden kann.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für Ortungsgeräte mit einem Drehratensensor und/oder einem Beschleunigungssensor für die Ermittlung von Bewegungskomponenten des Landfahrzeugs.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine die selbsttätige Ausrichtung des Sensors in einer Meßlage ermöglichenden Aufhängung des Sensors eines Ortungsgeräts,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine sensorgesteu­ erte Nachführung der Meßlage des Sensors.

In der Zeichnung ist ein Sensor S_x dargestellt, der zur Bestim­ mung einer Bewegungskomponente eines Landfahrzeugs dient. Der schematisch dargestellte Sensor S_x kann ein Beschleunigungssen­ sor, ein Drehratensensor, eine Kombination von beiden oder auch eine Kombination von mehreren Beschleunigungssensoren und mehreren Drehratensensoren sein. Der Sensor S_x ist auf einer als Aufnahme dienenden Montageplattform M mit U-förmigen Schenkeln gelagert, die ihrerseits an entsprechenden Schenkeln einer fahrzeugfesten Halterung F in Form eines umgekehrten U mit Hilfe einer Drehachse A gelagert ist. Für dieses Ausfüh­ rungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß die fahrzeugfeste Halterung F, die Teil eines (nicht dargestellten) Gehäuses des Navigationsgeräts ist so erfolgt, daß die Drehachse A senk­ recht zur Fahrzeuglängsachse liegt, aber möglicherweise in diese Ausrichtung im übrigen schräg erfolgt, so daß sich der Sensor S_x aufgrund seines Gewichtes in eine waagerechte Lage selbsttätig einstellt.

Zur Vermeidung von Schaukelbewegungen durch die Fahrzeugbewe­ gung ist eine dynamische Dämpfung D, beispielsweise in Form einer Wirbelstrombremse oder mit Hilfe einer hochviskosen Flüssigkeit vorgesehen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Montageplattform M an einer Ecke auf einem Lager L drehbar gelagert. An zwei anderen Ecken ist die Lagerung mit Aktuato­ ren A1 und A2 höhenverstellbar, so daß eine Dreipunktlagerung gegeben ist, mit der die Waagerechte für die Montageplattform M einstellbar ist. Die Lage der Montageplattform M, auf der sich der Sensor S_x befindet, wird durch einen Erdbeschleuni­ gungssensor S1 bestimmt, dessen Ausgangssignal maximal ist, wenn die Montageplattform M in der Waagerechten ausgerichtet ist. Das Ausgangssignal des Sensor S1 gelangt auf einen Regler R, der die Aktuatoren A1 und A2 entsprechend steuert. Der Sen­ sor S_x erhält somit durch die Montageplattform M eine horizon­ tale Bezugsebene.

Es ist ohne weiteres erkennbar, daß das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 einen beliebigen Schrägeinbau des Gehäuses er­ möglicht. Für einen Schrägeinbau bezüglich mehrerer Achsen müßte das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 unter Beibehaltung des selbstjustierenden Prinzips dahingegen modifiziert werden, das eine kardanische Aufhängung realisiert wird, die eine Ju­ stierung in mehreren Freiheitsgraden ermöglicht.

Claims (8)

1. Ortungsgerät für Landfahrzeuge mit einer in das Landfahr­ zeug einzubauenden Aufnahme (M) für Sensoren (S_x) zur Er­ fassung von Bewegungskomponenten des Landfahrzeugs zum Zweck der Standortbestimmung, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Sensor (S_x) beweglich in der Aufnahme (M) gelagert und in eine Meßlage des Sensors (S_x) nachführbar ist.

2. Ortungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachführung des Sensors (S_x) die Lagerung (L, A1, A2) regelbar ausgebildet ist.

3. Ortungsgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Erdbeschleunigungssensor (S1) als Teil einer Regelung (R) für die Lagerung des Sensors (S_x).

4. Ortungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lagerung (A) mit wenigstens einem Freiheitsgrad zur Aus­ bildung eines stabilen Gleichgewichts unter Einfluß der Erdanziehung.

5. Ortungsgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Aufhängung des Sensors (S_x) an einer im wesentlichen hori­ zontalen Drehachse (A).

6. Ortungsgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine kardanische Aufhängung des Sensors (S_x).

7. Ortungsgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, ge­ kennzeichnet durch ein dynamisches Dämpfungselement (D) für die Bewegung des Sensors (S_x).

8. Ortungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnete, daß der beweglich gelagerte Sensor (S_x) ein Drehratensensor und/oder Beschleunigungssensor ist.