DE19907835A1

DE19907835A1 - Handlicher, elektronischer Roadbook-Manager als Ergänzung zu im Fahrzeug mitgeführten Notebook-PC's oder eines speziellen Navigationsrechners

Info

Publication number: DE19907835A1
Application number: DE1999107835
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Marxer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-08-31

Abstract

Speziell bei Wettbewerbsfahrten im Geländewagen wird nach Roadbooks gefahren, in denen Streckenhinweise als Entfernung von Punkt zu Punkt angegeben werden. In eine im Fahrzeug vorhandene GPS-gestützte Navigationseinrichtung auf PC-Basis mit einem Moving-Map-Programm wird eine genaue Aufzeichnung des zurückgelegten Weges über einen oder mehrere Radsensoren integriert. Bei Verwendung mehrerer Radsensoren (Fig. 1, 2) können durch Schlupf zwischen den Antriebsachsen entstandene Fehler eliminiert werden. Dieser entsteht auf losem Untergrund immer, wenn mit offenen Differentialen (Fig. 1, 5) gefahren wird. Der Anschluß erfolgt über einen Adapterstecker, der die notwendige Hardware enthält (Fig. 1, 1), an einer Schnittstelle (Fig. 1, 4) des PCs (Fig. 1, 3). Die Software auf diesem PC (Fig. 1, 3) erlaubt auch bei Roadbookfahrten eine neuartige Navigation nach vorprogrammierbaren Wegpunkten, wie sie bisher nur mit GPS-Koordinaten möglich ist, und ermöglicht zusätzlich viele komfortable und flexible Funktionen auf einer dem Benutzer bekannten Bedienoberfläche. Die Navigationshinweise erfolgen in Kombination mit der GPS-Navigation direkt auf einer selbst bestimmbaren Landkarte am Bildschirm.

Description

Der im Schutzanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die mit einem Geländewagen gefahrenen Strecken möglichst genau zu messen ohne Einfluß von verschiedenen Radumfangswerte durch unterschiedliche Bereifungen und/oder den bekannten Ungenauigkeiten eines Tachometers und/oder dem Schlupf der Antriebsräder. Diese Wegmessung mit einer Genauigkeit von etwa einem Metern pro gefahrenem Kilometer findet vor allem im Rallye-Sport Anwendung, wo nach einem vorgegebenen Roadbook Wegpunkte bestimmt werden müssen.

Es sind auf dem Markt bereits sogenannte Tripmaster-Systeme verfügbar (Fig. 2). Dies sind jedoch eigenständige Geräte (Fig. 2, 1), die die gefahrene Stecke über nur einen Sensor an der Hauptantriebswelle des Fahrzeugs (Fig. 2, 2) bestimmen und zur Anzeige bringen.

Die zweite, unabhängig davon verwendete Navigationshilfe besteht normalerweise aus einem GPS-Empfänger oder einem GPS-gestützten Navigationsrechner. Die Entfernungsangabe von GPS-gestützten Systemen beruht immer auf der Luftlinie zwischen zwei Punkten, während die Entfernungsangaben eines Roadbooks die tatsächlich gefahrene Straßenstrecke betrifft. Hinzu kommt, daß die Aufzeichnung der gefahrenen Strecke in den GPS-gestützten Systemen systembedingt relativ ungenau ist. Daher sind die GPS-gestützte Positionsbestimmung und die vom diesem System ausgegebenen Entfernungen auf das Roadbook nur bedingt übertragbar. Es waren bis jetzt zwei voneinander getrennte Systeme notwendig.

Die bisher verwendeten Einzelgeräte beziehen ihre Weginformation aus Impulsgebern, die normalerweise an der hinteren Hauptantriebswelle angebracht werden (Fig. 2, 2). Ein bei der Fahrt mit offenen Differentialen (Fig. 2, 3 . . 5) auf losem Untergrund immer vorhandener Radschlupf, der bei Fahrten im Wüstensand oder Schlamm ganz beträchtlich sein kann, geht daher in die Entfernungsmessung voll mit ein. Die bisher verwendeten Einzelgeräte werden einmal auf den vorhandenen Radumfangswert programmiert. Sollte dieser sich jetzt ändern, durch Veränderung des Reifenluftdruckes über bestimmte Wegpassagen (niedriger Luftdruck im Wüstensand oder Schlamm/normaler Luftdruck auf restlicher Strecke) oder Verwendung anderer Räder, so geht diese Änderung als Fehler in die Messung ein.

Bei den bisherigen Einzelgeräten hat der Anwender meistens nur zwei Wegzähler. Hat er sich nun unterwegs verfahren und muß umkehren, so stimmt der Stand dieser Zähler nicht mehr mit den auf seinem Roadbook angegebenen Werten überein.

Zudem muß der Fahrer oder Beifahrer das Roadbook ständig vor sich liegen haben und die Wegstreckenangaben mit dem Instrument vergleichen.

Diese Probleme werden durch den Roadbookmanager mit denen im Schutzanspruch aufgeführten Merkmalen gelöst.

- Die Meßdaten von den Sensoren (Fig. 1, 2) am Fahrzeugantrieb werden mit einem vorhandenen PC oder Navigationsrechner (Fig. 1, 3) bearbeitet und mit einem evtl. darauf vorhandenen Navigationssystem synchronisiert.
- Eine bedeutende Verbesserung der Genauigkeit der Wegmessung wird erzielt indem mehrere dieser Sensoren (Fig. 1, 2) am Fahrzeug angebracht werden. Dieser Effekt beruht darauf, daß der Radschlupf bei offenen Differentialen (Fig. 1, 5 . . 7) am Fahrzeug unabhängig an jedem Rad anders auftritt. Im Idealfall wird deshalb je ein Sensor an der Halbwelle eines jeden Rades befestigt. Die Wegbestimmung erfolgt dann aus der Mittelwertbildung der Impulszahlen aller dieser Sensoren. Eine bedeutende Verbesserung der Genauigkeit wird aber auch schon erreicht wenn als vereinfachtes System nur je ein Sensor an der vorderen und an der hinteren Hauptantriebswelle befestigt wird (Fig. 3, 2). Damit werden die größten Drehzahlunterschiede, die zwischen Vorder- und Hinterachse auftreten, bereits ausgeglichen. Dies trifft im Prinzip für alle Fahrzeuge mit permanentem Allradantrieb zu, solange das Mitteldifferential (Fig. 3, 6) nicht gesperrt wird oder bei Fahrzeugen mit zuschaltbarem Allradantrieb. Die Software besitzt einen Algorithmus zum Erkennen einzelner stehender Räder, so daß beim Versuch das festgefahrene Fahrzeug wieder frei zu fahren das Signal eines durchdrehenden Rades nicht als gefahrener Weg fehlinterpretiert wird.
- Der Roadbookmanager wird einfach an einer Schnittstelle eines vohandenen PC's oder eines Navigationsrechners angesteckt. (Fig. 1, 4)
- Der Roadbookmanager ist handlich in einem bekannten Sub-D Steckergehäuse untergebracht. (Fig. 1, 1)
- Die Sensoren (Fig. 1, 2) werden über Draht oder drahtlos mit dem Roadbookmanager (Fig. 1, 1) verbunden.
- Die Versorgung des Roadbookmanagers erfolgt ausschließlich über die Schnittstelle vom angeschlossenen PC oder Navigationsrechner. Es ist daher nur minimale Installation im Fahrzeug notwendig und das System kann leicht wieder entfernt werden.
- Die komplette Einstellung und Bedienung erfolgt über Software, die entweder im Navigationsprogramm des PC's integriert ist, oder parallel zu jeder anderen Software ablaufen kann.
- Es sind in der Software beliebig viele Wegzähler durch den Anwender freischaltbar und diese können unabhängig von einander rückgesetzt, angehalten, gestartet und vorbelegt werden.
- Liegt das Roadbook dem Anwender bereits vor Antritt der Fahrt vor, so kann er die Wegpunkte in der Software bereits vorprogrammieren. Nähert sich das Fahrzeug dann später einem Wegpunkt, so gibt das System eine akkustische und optische Meldung aus und der Anwender muß diese nur noch an der tatsächlichen Position des Wegpunktes per Tastendruck bestätigen. Der Abstand zum Wegpunkt bei dem diese Meldung ausgegeben wird ist frei programmierbar. Durch diese Funktion wird eine Routenprogrammierung und das Fahren nach dieser möglich, ganz ähnlich dem Verfahren bei GPS-gestützter Navigation nach bekannten Wegpunktkoordinaten - obwohl diese in einem Roadbook normalerweise nicht vorgegeben werden.
- Es sind mehrere Radumfangswerte kalibrier- und abspeicherbar. Der jeweils aktuelle wird dann unterwegs aktiviert.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend beschrieben:
Als Schnittstelle wird der Parallel-Port (Druckerschnittstelle) des angeschlossenen PC's (im speziellen Fall ein Navigationsrechner) verwendet (Fig. 4, 5). Im Gehäuse eines 25-poligen Sub-D-Steckers (Fig. 4, 1) sind vier Zähler (Fig. 4, 3), sowie ein hochgenauer Zeitmesser (Fig. 4, 4) untergebracht. An jedem der vier Zähler ist ein Sensor (Impulsgeber) (Fig. 4, 2) angeschlossen, der an je einer der Halbwellen eines Rades angebracht ist. Es finden hier kontaktlose Hall-Geber Verwendung, die bei jeder Umdrehung des Rades durch den an der Antriebswelle angebrachten Magneten einen Zählimpuls an den ihnen zugeordneten Zähler (Fig. 4, 3) abgeben.

Die auf dem Rechner ablaufende Software ist multitasking-fähig und läuft parallel zum GPS-gestützten Navigationsprogramm ab. In regelmäßigen Zeitabständen werden die vier Zählerstände der Sensoren (Fig. 4, 3) zusammen mit dem Zählerstand des Zeitmessers (Fig. 4, 4) vom Port (Fig. 4, 5) abgelesen und gleichzeitig mit dem Zeitzähler zurückgesetzt. Die gefahrene Wegstrecke wird aus dem Mittelwert der vier Zählerstände unter Berücksichtigung des zuvor programmierten Radumfangwertes berechnet. Unter Einbeziehung des Zeitmessers wird zusätzlich eine genaue Geschwindigkeitserfassung möglich. Die Software unterstützt eine beliebige Anzahl von Kilometerzählern, die über eine vorgebbare Funktionstaste rückgesetzt oder aber auch angehalten und wahlweise mit beliebigen Werten vorbelegt werden können. Zur Anzeige gebracht werden außerdem die momentane Geschwindigkeit und die seit dem letzten Rücksetzen des jeweiligen Kilometerzählers gefahrene Durchschnittsgeschwindigkeit.

Der Radumfangswert kann explizit oder durch Abfahren einer zuvor genau bekannten Wegstrecke programmiert werden. Es sind mehrere Radumfangswerte abspeicherbar. Dies hat den Vorteil, daß bei Herabsetzen des Reifendrucks zwecks Befahren bestimmter schwieriger Wegabschnitte oder bei Verwendung anderer Räder kein Fehler entsteht oder ein neuer Abgleich nötig wird. Der jeweils aktuell gültige Wert kann dann aktiviert werden.

Das praktische Verfahren sei nachfolgend beschrieben:
Nach dem Einbau des Gerätes muß die Wegmessung einmalig auf das jeweilige Fahrzeug kalibriert werden. Hierzu wählt der Benutzer in der Software die Kalibrierfunktion und fährt eine ihm zuvor genau bekannte Wegstrecke. Nach Eingabe der ihm bekannten gefahrenen Entfernung ist das System kalibriert.

Am Start der Fahrt nach Roadbook richtet sich der Benutzer 2 Wegstreckenzähler ein, die beide auf Null rückgesetzt werden. Das ihm vorliegende Roadbook gibt ihm bei jedem anzufahrenden Wegpunkt einerseits die Gesamtkilometer seit dem Start und zusätzlich die Entfernung vom letzten Wegpunkt an.

Bei Erreichen des ersten Wegpunktes setzt er den einen Wegzähler auf Null zurück, während er den anderen Wegzähler weiter addieren läßt. Dies wiederholt sich bei jedem Wegpunkt. Der eine Wegzähler entspricht daher den im Roadbook angegebenen Gesamtkilometern, der andere den Teilstrecken.

Ist sich der Benutzer an einem Wegabzweig nicht sicher den richtigen gefunden zu haben, so stoppt er den Wegzähler für seine Gesamtkilometer und richtet sich einen neuen zusätzlichen Wegzähler mit dem selben Startwert wie der augenblickliche Gesamtkilometerstand ein. Stellt der Benutzer nun zu einem späteren Zeitpunkt fest, daß er sich verfahren hat, so kann er umkehren und ab dem zweifelhaften Abzweigpunkt den ersten Gesamtkilometerzähler wieder freigeben. Damit stimmt seine Aufzeichnung mit der des Roadbooks weiterhin überein.

Durch die Implementierung als Softwarelösung ist das System wesentlich flexibler und komfortabler als die bisher verwendeten Einzelgeräte. Durch den einfachen Aufbau wird es zudem bedeutend kostengünstiger als ein Einzelgerät, das zusätzlich zu einem PC oder Navigationsrechner erworben werden muß.

Bezugszeichenliste zu den Abbildungen Fig. 1 bis Fig. 4

Fig.

1

Schematischer Gesamtaufbau des Systems mit Roadbookmanager

1

Roadbookmanager

2

Sensoren an jeder Halbwelle montiert

3

PC oder Navigationsrechner mit zum Roadbookmanager gehörender Software

4

Schnittstelle zum PC oder Navigationsrechner

5

vorderes Differential

6

Mitteldifferential

7

hinteres Differential

Fig.

2

Schematischer Gesamtaufbau des Systems mit bisher verwendetem Einzelgerät

1

Einzelgerät zur Wegstreckenmessung

2

Sensor an der hinteren Hauptantriebswelle montiert

3

vorderes Differential

4

Mitteldifferential

5

hinteres Differential

Fig.

3

Schematischer Gesamtaufbau des vereinfachten Systems mit Roadbookmanager

1

Roadbookmanager

2

Sensoren an den Antriebswellen montiert

3

PC oder Navigationsrechner mit zum Roadbookmanager gehörender Software

4

Schnittstelle zum PC oder Navigationsrechner

5

vorderes Differential

6

Mitteldifferential

7

hinteres Differential

Fig.

4

Funktion des Systems mit Roadbookmanager

1

Roadbookmanager

2

Sensoren an jeder Halbwelle montiert

3

Impulszähler, vier Stück, jedem Rad zugeordnet

4

präziser Zeitzähler

5

parallele Schnittstelle (Druckerschnittstelle) zum PC oder Navigationsrechner

Claims

Handlicher elektronischer Roadbook-Manager als Ergänzung zu im Fahrzeug mitgeführten Notebook-PC's oder eines speziellen Navigationsrechners dadurch gekennzeichnet, daß:
- - seine Wegmessung mit einem vorhandenen GPS-gestützten Navigationssystem synchronisiert werden kann,
- - wahlweise einer oder mehrere Sensoren (Fig. 1, 2) zum Abtasten der Rad- oder Antriebswellenumdrehung (nachfolgend als Sensoren bezeichnet) als Eingangssignal angeschlossen werden können zum Ausgleich von Schlupfdifferenzen zwischen den Rädern,
- - er einfach an eine Schnittstelle eines beliebigen vorhandenen PC's oder Navigations rechners (Fig. 1, 3) aufgesteckt werden kann, auf dem eine zum Roadbookmanager gehörende Software läuft,
- - er im Steckergehäuse des Anschlußsteckers zum vorhandenen PC oder Navigations rechner untergebracht ist (Fig. 1, 1),
- - die Verbindung zu den Sensoren drahtlos sein kann,
- - seine Versorgung aus der PC-Schnittstelle erfolgt (Fig. 1, 4),
- - die Einstellung und Bedienung ausschließlich über die Software erfolgt,
- - beliebig viele Wegzähler durch den Anwender aktiviert werden können, die unabhängig von einander rückgesetzt, angehalten und vorprogrammiert werden können,
- - ein Roadbook vorprogrammiert werden kann,
- - mehrere Radumfangswerte programmiert werden können.