DE19945694B4

DE19945694B4 - Vorrichtung zur Erkennung des aktuellen Standorts eines Fahrzeugs, sowie Anzeigevorrichtung hierfür, Navigationssystem hiermit und Aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE19945694B4
Application number: DE19945694A
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Okumura; Kiyoshi Tsurumi; Takahisa Ozaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1999-09-23
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2019-09-24
Also published as: JP2000097713A; JP3449240B2; DE19945694A1; US6226591B1

Abstract

Vorrichtung zur Erkennung des aktuellen Standortes eines Fahrzeuges, mit: einem Azimut-Sensor (60), der ein Azimut-Signal entsprechend einem Azimut-Änderungsbetrag des Fahrzeuges ausgibt; einem Geschwindigkeitssensor (62), der Impulssignale mit einem Intervall entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges ausgibt; Beschleunigungs-Berechnungsvorrichtungen (50, S144–S147) zur Berechnung einer Fahrbeschleunigung des Fahrzeuges auf der Grundlage der Impulssignale vom Geschwindigkeitssensor; und Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort (50, S144–S147) zur Berechnung eines aktuellen Standortes des Fahrzeuges durch eine Koppelkurs-Navigationsberechnung unter Verwendung des Azimut-Änderungsbetrages, der auf der Grundlage des Azimut-Signales vom Azimut-Sensor berechnet wurde, und einer Fahrstrecke, welche auf der Grundlage der Impulssignale vom Geschwindigkeitssensor berechnet wurde, wobei die Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort die Koppelkurs-Navigationsberechnung auf der Grundlage einer korrigierten Fahrstrecke durchführen, welche die Fahrstrecke ist, die auf der Grundlage der Impulssignale vom Geschwindigkeitssensor berechnet wurde und durch Zuaddieren einer geschätzten Fahrstrecke (Dist) während einer Zeitdauer fehlender Impulse, während der die Impulssignale nicht vom Geschwindigkeitssensor ausgegeben werden, wenn das Fahrzeug fährt, korrigiert wurde, wobei die Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort die geschätzte Fahrstrecke auf der Grundlage von Fahrbeschleunigungen (Δadown, Δaup) vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung des aktuellen Standorts eines Fahrzeuges:
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Erkennung des aktuellen Standortes eines Fahrzeuges, welche eine Koppelnavigation durchführt unter Verwendung einer gefahrenen Strecke oder Distanz eines Fahrzeuges, welche auf der Grundlage einer Fahrtrichtung des Fahrzeuges und einem Ausgang von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor berechnet wird, wobei die Genauigkeit der Positions- oder Standorterkennung auch dann verbessert werden kann, wenn Geschwindigkeitsimpulse betreffend die Fahrzeuggeschwindigkeit fehlen, sowie eine Anzeigevorrichtung für eine derartige Standorterkennungsvorrichtung, ein Navigationssystem, welches die Standorterkennung verwendet, und ein Aufzeichnungsmedium, welches ein Programm zur Verwirklichung der erfindungsgemäßen Standortberechnung speichern kann.
Es ist ein Navigationssystem bekannt, welches einen aktuellen oder momentanen Standort anzeigt, der sich zusammen mit der Bewegung oder Fahrt eines Fahrzeuges auf einer Anzeigeeinheit mit einer Straßenkarte bewegt und welches eine Routenführung dadurch durchführt, daß eine geeignete oder optimale Route von einer momentanen oder aktuellen Position oder einem Standort zu einem Zielpunkt festgelegt wird. Ein derartiges Navigationssystem trägt zum Fahrkomfort wesentlich bei.
Falls der aktuelle Standort des Fahrzeuges angezeigt werden soll und eine Routenführung durchgeführt werden soll, ist es wesentlich, den aktuellen Standort des Fahrzeuges erkennen zu können. Eine bekannte Standorterkennung ist in der japanischen offengelegten Patentanmeldung JP 08-54 248 A beschrieben. Diese bekannte Standorterkennung wird durch eine Koppelnavigation durchgeführt, wobei sowohl ein Azimut-Änderungsbetrag, der auf der Grundlage eines Ausgangssignals von einem Gyroskop oder Kreiselkompaß berechnet wird, sowie eine Fahrstrecke, welche auf der Grundlage eines Ausganges von einem Fahrgeschwindigkeitssensor berechnet wird, durchgeführt. Da diese Technik jedoch eine ”in sich abgeschlossene Navigation” ist, in der die Eigenposition durch sich selbst erkannt wird, kann keine absolute Position oder kein absoluter Standort erkannt werden. Es wurden daher schon entsprechende Gegenmaßnahmen vorgeschlagen, um den aktuellen Standort genauer zu erkennen, wobei der absolute Standort unter Verwendung von Signalen für eine Radionavigation erkannt wird, welche beispielsweise von einem GPS-Satelliten (Global Positioning System) oder straßenseitigen Funkleitfeuern ausgesendet werden.
Falls Signale von dem GPS-Satelliten verwendet werden, muß eine Fehlererzeugung im Bereich von annähernd 100 Metern angenommen werden. Es ist von daher wünschenswert, eine Korrektur durchzuführen, indem eine sogenannte Kartenanpassung durchgeführt wird, um die Genauigkeit der Standorterkennung zu verbessern. Die Kartenanpassung führt eine Standortabschätzung durch Vergleich eines Fahrstreckenortes des Fahrzeuges durch, bis der aktuelle Standort, der auf der Grundlage der Koppelkurs-Navigation (der in sich geschlossenen Navigation alleine oder unter Zusatz der Radionavigation) berechnet wurde, mit Fahrbahndaten auf der Grundlage von Kartendaten übereinstimmt.
Wenn jedoch der Fehler in der Fahrstrecke unter Verwendung der Koppelkurs-Berechnung hoch wird, kann der aktuelle Standort auf die falsche Straße als Ergebnis einer Korrektur durch die Kartenanpassung übertragen werden. Man kann sich das so vorstellen, daß diese falsche Übertragung oder Überlagerung aufgrund von Ungenauigkeiten von Impulsdaten von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfolgt.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor gibt nämlich Impulssignale mit einem Intervall aus, das der Fahrgeschwindigkeit zugeordnet ist. Wenn beispielsweise die Fahrstrecke entsprechend einem Impulsintervall auf 0,4 Meter festgelegt ist, kann eine Fahrstrecke von 40 Meter durch Zählen von 100 Pulsen festgelegt oder erkannt werden und es läßt sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit durch Dividieren von 40 Metern durch die Ausgabezeit der 100 Pulse ermitteln. Es ergeben sich keine Probleme, wenn die Erkennungsfähigkeit des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors hoch ist, d. h., wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Pulssignale auch unterhalb von 1 km/h ausgeben kann. Für gewöhnlich kann jedoch ein in der Praxis verwendeter Geschwindigkeitssensor Impulsdaten nicht mehr ausgeben, wenn das Fahrzeug weniger als beispielsweise 3,2 km/h fährt. Dies deshalb, als der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor selbst das Impulssignal bei einer geringen Geschwindigkeit nicht ausgeben kann oder weil die Genauigkeit des Impulssignales absinkt, wenn das Impulssignal als Impulsdaten verwendet wird, nachdem der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor das Impulssignal bei weniger als 1 km/h ausgibt.
Mit anderen Worten, die Genauigkeit der Impulsdaten sinkt ab, wenn beispielsweise die Impulsdaten vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor durch eine ABS-ECU (Antiblockiersystem-Steuereinheit) oder eine andere Fahrzeug-ECU (ECU = Electronic Control Unit) verwendet werden. Wenn die Genauigkeit der Impulssignale hochgehalten wird, wird die Prozeßbelastung zur Verarbeitung eines derart hochgenauen Impulssignales hoch, was zu einem Kostenanstieg führt. Weiterhin benötigt die ABS-ECU keine Eingabe von Impulsdaten bei weniger als 1 km/h. Dies sind die Hauptgründe dafür, daß die Genauigkeit dieser Impulsdaten im angegebenen Geschwindigkeitsbereich sinkt.
Wenn jedoch die Genauigkeit derart absinkt, summieren sich Fehler während eines Multipliziervorganges für die Fahrstrecke zur Erkennung des aktuellen Standorts. Wenn beispielsweise das Fahrzeug wiederholt anfährt und anhält, was beispielsweise aufgrund von Ampeln, Stop-and-Go-Verkehr etc. der Fall sein kann, kann ein fehlender Fahrzeuggeschwindigkeitsimpuls (nachfolgend als fehlender Impuls bezeichnet) auftreten, wobei ein Impulssignal aufgrund der geringen Fahrtgeschwindigkeit von weniger als beispielsweise 3,2 km/h nicht mehr erhalten werden kann. Obgleich die Fahrstrecke während des fehlenden Impulses während eines Anhaltens und Wiederanfahrens zumeist nur einige Meter betragen kann, summiert sich die Fahrstrecke auf einige -zig Meter, wenn das Paar aus Anhalten und Wiederanfahren beispielsweise zehnmal wiederholt wird. Von daher kann die Fahrstrecke als einige -zig Meter zu kurz erkannt werden und als tatsächliche Fahrstrecke angenommen werden, wenn die Fahrstrecke während des fehlenden Impulses durch wiederholtes Anhalten und Wiederanfahren aufgrund von Staus und dergleichen sich addiert oder anhäuft. Wenn in diesem Fall das Fahrzeug auf einer Straße oder Strecke fährt, welche eine Mehrzahl von Seitenstraßen in kurzen Abständen schneidet und wenn das Fahrzeug an einem derartigen Schnittpunkt oder einer derartigen Kreuzung abbiegt, kann es möglich sein, daß erkannt wird, daß das Fahrzeug an einem benachbarten Schnittpunkt oder einer benachbarten Kreuzung vor der tatsächlichen Kreuzung abbiegt, da aufgrund des fehlenden Impulses eine fehlerhafte Kartenanpassung erfolgt ist.
Dieser Nachteil kann beseitigt werden, wenn ein zusätzlicher Abstandssensor für die Navigations-ECU vorgesehen wird. Hierbei steigt jedoch die Anzahl von Sensoren und der Verkabelungen für die Sensoren im Fahrzeug in nachteiliger Weise an. In einem Grundkonzept von Fahrzeugen wird ein Anwachsen der Sensoranzahlen und des Aufwandes für die Verkabelung dadurch verhindert, daß eine Mehrzahl von ECUs mit einem Fahrzeug-LAN (Local Area Network) verbunden wird und Daten von einem speziellen Sensor unter den ECUs aufgeteilt werden, um zu verhindern, daß der Gesamtaufbau kompliziert wird und die Kosten anwachsen. Von daher ist es wünschenswert, die Genauigkeit der Fahrstreckenberechnung und die Genauigkeit der Bestimmung des aktuellen Standortes zu verbessern, wenn die Genauigkeit der Impulsdaten von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor relativ niedrig ist.
Die EP 0 488 594 A1 zeigt eine Offsetkorrekturvorrichtung für einen Winkelbeschleunigungssensor, wobei bei Bestimmung, dass ein mit dem Sensor ausgestattetes Fahrzeug parkt (steht), eine Offsetkorrektur erfolgt.
Wertere Vorrichtungen bzw. Verfahren zur Standortbestimmung von Fahrzeugen unter Einschluss von Korrekturmaßnahmen sind z. B. aus der EP 0 738 878 A2 (Korrektur der Kilometerstandsanzeige in Fahrzeugen), der EP 716 289 A1 (Navigationssystem mit Koppelnavigation), der EP 0 715 150 A1 (Navigationssystem mit Fehlerabschätzung eines zugehörigen Sensors), der JP 08014927 A (Navigationsvorrichtung mit Vorab-Abschätzungsmitteln der Position bei fehlenden GPS-Daten) oder der WO 97/24584 A1 (Navigationssystem mit Mitteln zur Verringerung von sensorinduzierten Fehlern oder GPS-Einschränkungen) bekannt.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Nachteile im Stand der Technik gemacht und es ist ihre Aufgabe, die Genauigkeit der Fahrstreckenberechnung und die Genauigkeit der Erkennung des aktuellen Standortes zu verbessern, auch dann, wenn die Genauigkeit der Impulsdaten von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor relativ niedrig ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in den Ansprüchen 1 bzw. 2 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der aktuelle Standort des Fahrzeuges durch eine Koppelkurs-Berechnung unter Verwendung eines Azimut-Änderungsbetrages berechnet, der auf der Grundlage eines Azimutsignales berechnet wird, sowie einer Fahrstrecke, welche auf der Grundlage der Impulssignale berechnet wurde. Hierbei führt die Vorrichtung zum Berechnen des aktuellen Standortes die Koppelkursberechnung auf der Grundlage einer korrigierten Fahrstrecke durch, welche die Fahrstrecke ist, die auf der Grundlage der Impulssignale berechnet wurde und durch Addieren einer geschätzten Fahrstrecke korrigiert wird, welche während einer Zeitdauer eines fehlenden Impulses erhalten wird, während der während des Weiterfahrens des Fahrzeuges keine Impulssignale eingegeben werden. Weiterhin schätzt die Vorrichtung zum Berechnen des aktuellen Standortes die geschätzte Fahrstrecke auf der Grundlage von Fahrbeschleunigungen vor und nach der Zeitdauer des fehlenden Pulses. Von daher kann der Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Genauigkeit der Fahrstreckenberechnung und die Genauigkeit der Bestimmung des aktuellen Standortes verbessern, selbst dann, wenn die Genauigkeit von Impulsdaten von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor relativ gering ist.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt:
1 ein schematisches Blockdiagramm, welches den Gesamtaufbau eines Navigationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2A und 2B Darstellungen zur Erläuterung einer Differenz in der Fahrstrecke aufgrund eines fehlenden Impulses;
3 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Konzeptes der Berechnung einer geschätzten Fahrstrecke während der Zeitdauer eines fehlenden Impulses;
4 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung eines Hauptprogrammes bei der Berechnung des aktuellen Standortes des Fahrzeuges;
5 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs der Berechnung eines Azimut-Änderungsbetrages und einer Fahrstrecke, welche während des Hauptablaufes durchgeführt werden;
6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Ablaufs der Berechnung der Fahrstrecke, welcher während des Ablaufs der Berechnung des Azimut-Änderungsbetrages und der Fahrstrecke durchgeführt wird;
7 ein Flußdiagramm, welches einen Ablauf der Berechnung eines Relativortes während des Hauptprozesses darstellt;
8 eine Darstellung, welche ein weiteres Konzept der Berechnung einer geschätzten Fahrstrecke während der Zeitdauer eines fehlenden Impulses veranschaulicht;
9A eine Darstellung, welche eine Beziehungstabelle zwischen Verzögerung und der geschätzten Fahrstrecke zeigt; und
9B eine Darstellung, welche eine Beziehungstabelle zwischen Beschleunigung und der geschätzten Fahrstrecke zeigt.
Eine bevorzugte Ausführungsform, welche den Gegenstand der vorliegenden Erfindung näher erläutern soll, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgende Ausführungsform beschränkt ist, welche als rein illustrativ und exemplarisch zu verstehen ist.
1 ist ein Blockdiagramm, welches den Gesamtaufbau eines Navigationssystems 1 dieser Ausführungsform zeigt. Das Navigationssystem 1 umfaßt im wesentlichen eine (Straßen)Kartendaten-Eingabevorrichtung 56, eine Gruppe von Betätigungsschaltern 58, ein Gyroskop oder einen Kreiselkompaß 60, eine Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62, einen GPS-Empfänger 64 (GPS = Global Positioning System), einen Navigations-Steuerabschnitt 50, der mit den oben erwähnten Einheiten 56, 58, 60, 62 und 64 verbunden ist, einen externen Speicher (MEM) 51, der mit dem Navigations-Steuerabschnitt 50 verbunden ist, eine Anzeigeeinheit 52, eine externe Dateneingabe-/Ausgabevorrichtung (I/O) 53 und einen Fernsteuersensor 54 zum Empfang eines Signales von einem Fernsteuerterminal 54a.
Der Navigations-Steuerabschnitt 50 ist gebildet durch einen Computer mit einer CPU, einem Lesespeicher (ROM), einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und einer I/O-Schnittstelle, sowie einer Busleitung, welche diese Abschnitte miteinander verbindet. Der Navigations-Steuerabschnitt 50 berechnet weiterhin Daten für eine Koppelnavigation, also beispielsweise aktuellen Standort und Fahrtrichtung etc. auf der Grundlage von Ausgangssignalen vom Kreiselkompaß 60, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 und dem GPS-Empfänger 64. Der Navigations-Steuerabschnitt 50 entspricht der Berechnungsvorrichtung für den aktuellen Standort.
Die Karten-Eingabevorrichtung 56 beinhaltet einen Speicher-(MEM) 57 als Aufzeichnungsmedium und gibt eine Vielzahl von Daten aus, einschließlich sogenannter Kartenanpassungsdaten, Kartendaten und Daten betreffend typische Landschaftsmarken oder Wahrzeichen, um die Genauigkeit der Standorterkennung zu verbessern. Hierbei kann der Speicher als Aufzeichnungsmedium beispielsweise eine CD-ROM oder eine DVD aufgrund der Datenmenge sein; falls möglich, kann jedoch auch eine Speicherkarte oder dergleichen verwendet werden.
Die Gruppe von Betätigungsschaltern 58 sind Eingabestellen, um beispielsweise einen Zielort oder andere Daten oder Informationen durch einen Benutzer eingeben zu können. Die Gruppe von Betätigungsschalter 58 sind beispielsweise Tastschalter oder Berührungsschalter, welche mit der Anzeigeeinheit 52 integriert sind, oder auch mechanische Schalter oder dergleichen.
Der Kreiselkompaß 60 ist eine Art von Azimut-Sensor und gibt ein Erkennungssignal proportional zu einer Winkelgeschwindigkeit einer vom Fahrzeug ausgehenden Drehbewegung aus. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 gibt Impulssignale mit einem Intervall proportional zu einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges aus.
Der GPS-Empfänger 64 ist eine Positions- oder Standorterkennungsvorrichtung und empfängt ein übertragenes Radiosignal von einem GPS-Satellit über eine GPS-Antenne und erkennt eine momentane Position oder einen aktuellen Standort des Fahrzeugs, den Azimut (Fahrtrichtung), Fahrgeschwindigkeit etc.
Die Anzeigeeinheit 52 ist bevorzugt eine farbige Anzeigeeinheit und ist in der Lage in Überlagerungs- oder Fenstertechnik unter anderem anzuzeigen: momentanen Standort des Fahrzeuges, wie er vom GPS-Empfänger 64 ausgegeben wird, (Straßen)Kartendaten von der Karten-Eingabevorrichtung 56 und eine Leitroute zur Darstellung (in Überlagerungstechnik) auf der Straßenkarte. Die Anzeigeeinheit 52 kann eine Kathodenstrahlröhre, eine Flüssigkristallanzeige, eine Plasmaanzeige etc. sein.
Die externe I/O-Vorrichtung 53 empfängt Daten oder Informationen von einer Infrastruktur, beispielsweise einem VICS-System (Vehicle Information and Communication System) und schickt die Daten oder Informationen an eine externe Vorrichtung. Daten oder Informationen, welche über die I/O-Vorrichtung 53 von außen her empfangen werden, werden von dem Navigations-Steuerabschnitt 50 verarbeitet. Weiterhin können verarbeitete Daten oder Informationen über die I/O-Vorrichtung 53 zu einer externen Vorrichtung geschickt werden, falls dies notwendig ist.
Das Navigationssystem 1 dieser Ausführungsform hat eine sogenannte Routenleitfunktion, d. h., wenn ein Zielort eingegeben wird, wählt das Navigationssystem 1 automatisch die beste oder passendste Route ausgehend vom aktuellen Standort zum Zielort und zeigt diese ausgewählte Route an. Ein derartiger Zielort wird von dem Fernsteuerterminal 54a über den Fernsteuersensor 54 oder von den Betätigungsschaltern 58 durch einen Benutzer eingegeben. Als Verfahren zum automatischen Festlegen der geeignetsten Route ist der sogenannte Dijkstra'sche Algorithmus bekannt. Das Navigationssystem 1 führt immer einen Ablauf oder Prozeß durch, bei welchem der aktuelle Standort des Fahrzeugs dadurch angezeigt wird, daß ein entsprechender Anzeigepunkt oder eine Markierung der Straßenkarte überlagert oder in diese eingeblendet wird, wobei weiterhin die Wegstrecke zum Zielpunkt eingeblendet oder überlagert wird. Dies deshalb, als durch die bloße Anzeige des aktuellen Standortes des Fahrzeuges auch eine Art von Navigation durchgeführt werden kann, auch dann, wenn die Routenführung nicht eingeschaltet ist.
Wenn eine nicht gezeigte Energieversorgung eingeschaltet wird (in der Regel Drehen des Zündschlüssels), beginnt der Navigations-Steuerabschnitt 50 mit der Durchführung einer Vielzahl von Programmabläufen, unter anderem der Erkennung des aktuellen Standortes auf der Grundlage von Programmen, welche vorab in einem nicht gezeigten ROM gespeichert wurden. Der Ablauf oder der Prozeß der Erkennung des aktuellen Standortes des Fahrzeuges wird nachfolgend näher erläutert.
In dieser Ausführungsform erkennt der Navigations-Steuerabschnitt 50 den aktuellen Standort auf der Grundlage von Meßdaten von der Radionavigation mittels des GPS-Empfängers 64 (beispielsweise), bevor das Fahrzeug zu fahren beginnt und überlagert den erkannten aktuellen oder momentanen Standort mit der Anzeige der Straßenkarte, die auf der Anzeigeeinheit 52 dargestellt wird. Wenn das Fahrzeug zu fahren beginnt, berechnet der Navigations-Steuerabschnitt 50 die Fahrstrecke auf der Grundlage von Impulssignalen (Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse), welche proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit sind und vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 ausgegeben werden und berechnet einen Azimut-Änderungsbetrag auf der Grundlage eines Erkennungssignales vom Kreiselkompaß 60. Danach berechnet der Navigations-Steuerabschnitt 50 den momentanen oder aktuellen Standort des Fahrzeuges auf der Grundlage des berechneten Azimut-Änderungsbetrages und der berechneten Fahrstrecke und – falls notwendig – auf zusätzlichen GPS-Meßdaten. Sodann wird der aktuelle Standort des Fahrzeuges durch einen Kartenanpassungsprozeß korrigiert, wie er nachfolgend noch beschrieben wird. Der korrigierte aktuelle Standort des Fahrzeuges wird klar und verständlich auf der Straßenkarte angezeigt bzw. der dortigen Anzeige überlagert oder in diese eingeblendet; die Anzeige erfolgt in der Anzeigeeinheit 52. Hierbei werden ein relativer Ort und die Fahrzeuggeschwindigkeit ebenfalls auf der Grundlage des Azimut-Änderungsbetrages und der Fahrstrecke berechnet.
Die Korrektur der Kartenanpassung besteht aus einem Verfahren zur Schätzung des Standpunktes oder Standortes durch Vergleich des Fahr- oder Bewegungspunktes, bis der berechnete aktuelle Standpunkt des Fahrzeuges auf der Grundlage des Koppelkursberechnung übereinstimmend mit den Straßendaten wird, welche auf den Kartendaten beruhen.
Wenn jedoch der Fehler in der Fahrstrecke bei der Koppelkurs-Navigationsberechnung groß wird, kann der aktuelle Standort auf die falsche Straße als Ergebnis einer Korrektur während der Kartenanpassung angepaßt oder übertragen werden. Diese fehlerhafte Anpassung läßt sich durch Ungenauigkeiten von Impulsdaten vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 erklären.
Wie bereits oben beschrieben, gibt der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 Ausgangsimpulssignale mit einem Intervall aus, welches der Fahrgeschwindigkeit zugeordnet ist. Wenn ein Abstandswert entsprechend einem Impulsintervall auf beispielsweise 0,4 Meter gesetzt wird, kann eine Fahrstrecke von 40 Metern durch Zählen von 100 Pulsen erkannt werden und es läßt sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit durch Dividieren der 40 Meter durch die Zeit berechnen, welche zur Ausgabe der 100 Pulse notwendig ist. Es ergeben sich im wesentlichen keine Probleme, wenn die Erkennungsfähigkeit des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 62 hoch ist, d. h., wenn der Geschwindigkeitssensor 62 beispielsweise ein Pulssignal auch unterhalb von 1 km/h ausgeben kann. Für gewöhnlich kann jedoch ein in der Realität verwendeter Geschwindigkeitssensor 62 Impulsdaten nicht mehr ausgeben, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise unter 3,2 km/h absinkt. Dies deshalb, als der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 das Impulssignal bei einer geringen Geschwindigkeit nicht mehr ausgeben kann oder weil die Genauigkeit des Impulssignales nachläßt, wenn das Impulssignal als Impulsdaten verwendet wird, auch dann, wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 das Impulssignal bei weniger als 1 km/h ausgibt.
Mit anderen Worten, die Genauigkeit der Impulsdaten nimmt ab, wenn beispielsweise Impulsdaten vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor gemeinsam durch z. B. eine ABS-ECU (Antiblockier-Bremssystem-Steuereinheit) und andere Fahrzeug-ECUs verwendet werden. Wenn die Genauigkeit des Impulssignales zu hoch gehalten wird, wird die Prozeßbelastung zur Abarbeitung derartiger hochgenauer Impulssignale hoch, was zu einem Kostenanstieg führt. Weiterhin benötigt eine ABS-ECU keinen Eingang von Impulsdaten bei weniger als 1 km/h. Hieraus ergibt sich, daß in der Praxis die Genauigkeit der Impulsdaten bei geringen Geschwindigkeiten absinkt.
Wenn jedoch die Genauigkeit auf diese Art und Weise sinkt, sammeln sich Fehler während einer Multiplikation der Fahrstrecke zur Erkennung des aktuellen Standortes. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß ein Fahrzeug an einem Punkt B in 2A beispielsweise aufgrund einer roten Ampel, eines Verkehrszeichens, eines Staus oder dergleichen auf einer Strecke oder Route vom Punkt A zum Punkt C anhält, sinkt aufgrund des Anhaltens am Punkt B die Fahrzeuggeschwindigkeit an einem Punkt A unmittelbar vor dem Punkt B und an einem Punkt C' unmittelbar nach dem Punkt B auf weniger als 3,2 km/h. Im Falle einer Fahrt mit derart geringer Geschwindigkeit werden Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 nicht ausgegeben (fehlende Impulse) und die auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse berechnete Fahrstrecke wird als null angenommen oder geschätzt. Von daher wird gemäß 2B die auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse berechnete Fahrstrecke um einen Abstandsbetrag zwischen dem Punkt A' und dem Punkt B' in 2A kürzer angenommen.
Obgleich die Fahrstrecke während eines fehlenden Impulses oder fehlender Impulse pro einem Anhalten und Wiederanfahren zumeist annähernd nur einige Meter beträgt, wird die Fahrstrecke länger als einige -zig Meter, wenn das Paar aus Anhalten und Wiederanfahren einige zehn Male wiederholt wird. Somit wird die Fahrstrecke fehlerhafterweise um einige -zig Meter kürzer als die tatsächliche Fahrstrecke angenommen, wenn sich die Fahrstrecken während der fehlenden Impulse durch wiederholtes Anhalten und Anfahren beispielsweise in einem Stau oder dergleichen ansammeln oder addieren. Wenn in diesem Fall das Fahrzeug auf einer Straße fährt, welche netzartig von einer Mehrzahl von Straßen im kurzen Abstand gekreuzt wird und wenn dann das Fahrzeug an einer derartigen Kreuzung abbiegt, wird fälschlicherweise erkannt, daß das Fahrzeug an einer anderen Kreuzung vor der tatsächlichen Kreuzung abbiegt, und zwar aufgrund einer fehlerhaften Kartenanpassung aufgrund der fehlenden Impulse.
Dieser Nachteil kann umgangen werden, wenn ein zusätzlicher Abstandssensor für die Navigations-ECU vorgesehen wird; hieraus ergibt sich jedoch in nachteiliger Weise eine erhöhte Anzahl von Sensoren und der zugehörigen Sensorverkabelungen im Fahrzeug. In einem Grundkonzept für eine Fahrzeugelektronik kann das Anwachsen der Sensoren und der zugehörigen Verkabelungen dadurch verhindert werden, daß eine Mehrzahl von ECUs mit einem Fahrzeug-LAN (Local Area Network) verbunden wird und ein Datenaustausch von speziellen Sensoren zwischen den ECUs stattfindet, um zu verhindern, daß der Verdrahtungsaufwand kompliziert wird und um zu verhindern, daß die Kosten anwachsen. Von daher ist es wünschenswert, die Genauigkeit der Fahrstreckenberechnung und die Genauigkeit der Erkennung des aktuellen Standortes zu verbessern, auch dann, wenn die Genauigkeit der Impulsdaten vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 relativ gering ist.
Von daher führt das Navigationssystem 1 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die nachfolgende Koppelkurs-Navigationsberechnung durch. Mit anderen Worten, wenn das Impulssignal vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 trotz eines fahrenden Fahrzeuges nicht ausgegeben wird (fehlende Impulse), korrigiert das Navigationssystem 1 die Fahrstrecke, welche auf der Grundlage des Ausgangswertes vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 berechnet wurde, indem eine Distanz oder eine Strecke hinzuaddiert wird, von der angenommen wird, daß sie das Fahrzeug während des Auftretens der fehlenden Impulse durchfahren hat. Weiterhin führt das Navigationssystem 1 die Koppelkurs-Navigationsberechnung auf der Grundlage der korrigierten Fahrstrecke durch.
Wenn beispielsweise erkannt wird, daß sich die Anzahl der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse (nachfolgend Geschwindigkeitsimpulsanzahl) SPN von SPN > 1 zu SPN = 0 auf der Grundlage der Geschwindigkeitsimpulsanzahl SPN, welche vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 ausgegeben wird, jedesmal zu einer bestimmten Zeit in der Vergangenheit ändert, läßt sich eine Zeitdauer fehlender Impulse von der Änderungszeit ab erkennen. Auf ähnliche Weise kann, wenn erkannt wird, daß die Geschwindigkeitsimpulsanzahl SPN sich von SPN = 4 zu SPN > 1 ändert, erkannt werden, daß sie zur Änderungszeit die Zeitdauer der fehlenden Impulse endet. Sodann schätzt das Navigationssystem 1 die Fahrstrecke (geschätzte Fahrstrecke) während der Zeitdauer der fehlenden Impulse und berechnet eine korrigierte Fahrstrecke durch Hinzuaddieren der geschätzten Fahrstrecke zur Fahrstrecke, welche auf der Grundlage des Ausgangs vom Fahrzeugsgeschwindigkeitssensor 62 berechnet wurde.
Durch Korrektur auf diese Art und Weise lassen sich sehr genaue Fahrstreckendaten erhalten und somit wird die Erkennungsgenauigkeit des aktuellen Standortes unter Verwendung der sehr genauen Fahrstrecke wesentlich verbessert.
Wenn die Genauigkeit des berechneten aktuellen Standortes durch die Koppelkurs-Navigationsberechnung hoch ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn der aktuelle Standort durch eine Kartenanpassungsfunktion korrigiert wird, da sich hierdurch eine fehlerhafte Kartenanpassung verhindern läßt. Wie oben beschrieben kann, wenn die Fahrstrecke auf der Grundlage lediglich der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulsdaten ohne Berücksichtigung fehlender Impulse berechnet wird, wobei dann der aktuelle Standort auf der Grundlage einer derartigen Fahrstrecke berechnet wird, sich die Fahrstrecke um einige -zig Meter im Vergleich zum tatsächlichen Standpunkt oder aktuellen Standort verkürzen und eine fehlerhafte Kartenanpassung, bei der erkannt wird, daß das Fahrzeug an einer benachbarten Kreuzung vor einer Kreuzung, an der das Fahrzeug tatsächlich abgebogen ist, kann auftreten. Wenn im Gegensatz hierzu die Fahrstrecke korrekt berechnet werden kann, läßt sich das Auftreten einer fehlerhaften Kartenanpassung verhindern und es erfolgt ein Korrektureffekt in der Kartenanpassung, so daß die Erkennungsgenauigkeit des aktuellen Standortes wesentlich verbessert wird.
Hierbei läßt sich ein Verfahren zum Erhalt von ”einer geschätzten Fahrstrecke während der Zeitdauer der fehlenden – Impulse” annehmen, bei dem im wesentlichen zwei Verfahren anwendbar sind, nämlich [1] ein Verfahren, bei welchem die Fahrstrecke jedesmal dann geschätzt wird, wenn der Zeitpunkt der fehlenden Impulse auftritt; und [2] ein Verfahren, bei welchem die Fahrstrecke vorab gespeichert wird. Diese Verfahren werden nachfolgend näher erläutert.
[1] Verfahren, welches eine Schätzungsberechnung verwendet:
3 zeigt das Konzept einer Schätzungsberechnung. Genauer gesagt, wenn das Fahrzeug verzögert, wird eine Beschleunigung (Verzögerung) während einer Fahrsituation mit geringer Geschwindigkeit unterhalb einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vmin, bei der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse nicht mehr ausgegeben werden als gleich einer Beschleunigung (Verzögerung) unmittelbar vor dem Zeitpunkt angenommen, zu dem die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als Vmin geworden ist. Somit entspricht der gestrichelte Bereich in der linken Seite von 3 einer ”geschätzten Fahrstrecke Dist_down bei der Verzögerung”. Auf ähnliche Weise, wenn das Fahrzeug beschleunigt, wird eine Beschleunigung während einer Fahrsituation mit geringer Geschwindigkeit kleiner als die Fahrzeuggeschwindigkeit Vmin, bei der die Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse nicht ausgegeben werden, als gleich einer Beschleunigung angenommen, unmittelbar bevor die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer als Vmin wird. Somit entspricht der gestrichelte Bereich auf der rechten Seite von 3 der ”geschätzten Fahrstrecke Dist_up bei der Beschleunigung”.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der 4 bis 7 ein Ablauf in der Berechnung des aktuellen Standortes des Fahrzeuges näher beschrieben, bei dem die geschätzten Fahrstrecken Dist_down und Dist_up bei Verzögerung und Beschleunigung berechnet werden und zu der Fahrstrecke Dist hinzuaddiert werden, die auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse berechnet wurde. Hierbei wird dieser Prozeß wiederholt mit einem konstanten Zyklus oder Takt durchgeführt oder initialisiert. 4 zeigt den Hauptablauf oder Hauptprozeß bei der Berechnung des aktuellen Standortes des Fahrzeuges.
Gemäß 4 werden in einem Schritt S100 Berechnungen eines Azimut-Änderungsbetrages (ACA) und einer Fahrstrecke (Dist) durchgeführt.
Dieser Ablauf wird im Detail unter Bezugnahme auf 5 näher beschrieben. Im Schritt S110 wird der Azimut-Änderungsbetrag ACA dadurch berechnet, daß eine vom Kreiselkompaß ausgegebene Winkelgeschwindigkeit, welche von dem Kreiselkompaß 60 erkannt wird und ein Startzyklus von T Sekunden des Hauptprozeßes miteinander multipliziert werden. im folgenden Schritt S120 erfolgt eine Offset-Korrektur des Azimut-Änderungsbetrages ACA durch Subtrahieren eines Wertes bestehend aus einem vorherbestimmten Offset-Korrekturbetrag multipliziert mit dem Start-Zyklus Von T Sekunden des Hauptprozeßes von dem Azimut-Änderungsbetrag ACA aus dem Schritt S110. Im folgenden Schritt S130 wird eine Verstärkungskorrektur des Azimut-Änderungsbetrages ACA dadurch durchgeführt, daß der Azimut-Änderungsbetrag ACA (Offsetkorrigiert im Schritt S120) und ein Verstärkungskorrektur betrag miteinander multipliziert werden. Danach wird im Schritt 140 die Fahrstrecke Dist berechnet.
Der Ablauf der Berechnung der Fahrstrecke Dist im Schritt S140 wird nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Genauer gesagt, im Schritt S141 wird die ”Geschwindigkeitsimpulsanzahl SPN”, welche eine Ausgangsimpulsanzahl vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 während einer Periode, zu der dieser Ablauf das letzte Mal initialisiert wurde bis zum Zeitpunkt zu dem dieser Ablauf jetzt initialisiert wurde (d. h. während des Startzyklus mit T Sekunden) entspricht, erkannt. In folgendem Schritt S142 wird eine Beschleunigung alle T Sekunden berechnet.
Im Schritt S143 wird die Fahrstrecke Dist dadurch berechnet, daß die Geschwindigkeitsimpulsanzahl SPN und ein Abstandskoeffizient miteinander multipliziert werden. Der Abstandskoeffizient ist eine Fahrstrecke entsprechend dem Intervall der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse, welche vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 ausgegeben werden und beträgt in dieser Ausführungsform 0,4 Meter.
Die auf diese Weise berechnete Fahrstrecke Dist ist annähernd gleich der tatsächlichen Fahrstrecke, wenn die fehlenden Impulse während der Fahrtsituation mit geringer Geschwindigkeit gemäß obiger Beschreibung nicht auftreten. Wenn jedoch die fehlenden Impulse auftreten, verkürzt sich die Fahrstrecke. Von daher wird in einem folgenden Schritt S144 erkannt, ob die Zeitdauer oder Periode fehlender Impulse auftritt oder nicht. Bei dieser Erkennung wird die Geschwindigkeitsimpulsanzahl SPN, welche aus dem Schritt S141 zuletzt erhalten wurde, abgespeichert. Wenn sich die Geschwindigkeitsimpulsanzahl SPN von SPN > 1 nach SPN = 0 ändert und sich danach SPN von SPN = 0 nach SPN > 1 ändert, wird erkannt, daß die Zeitdauer fehlender Impulse auftritt.
Wenn die Zeitdauer fehlender Impulse nicht auftritt (Entscheidung NEIN in Schritt S144), wird der Hauptprozeß unterbrochen. Mit anderen Worten, in den nachfolgenden Schritten wird die Fahrstrecke Dist, wie sie in Schritt S143 berechnet wurde, weiterverwendet.
Wenn die Zeitdauer fehlender Impulse auftritt (JA in Schritt S144), folgt ein Prozeß der Addition einer geschätzten Distanz oder Strecke, welche das Fahrzeug während dieser Zeitdauer durchfährt.
Zunächst wird im Schritt S145 die geschätzte Fahrstrecke von dem Punkt, zu welchem der Fahrtzustand des Fahrzeuges eine niedrige Geschwindigkeit geringer als Vmin einnimmt bis zum Punkt des Anhaltens des Fahrzeuges bestimmt. Dies ist die ”geschätzte Fahrstrecke Dist_down bei Verzögerung” in 3 und wird durch die folgende Gleichung (1) berechnet: Dist_down = (ΔS_down)²/2Δa_down (1)
Hierbei ist ΔS_down eine Fahrzeuggeschwindigkeit am Änderungspunkt zwischen einer Situation, bei der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse ausgegeben werden, und einer Situation, zu der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse nicht ausgegeben werden, und entspricht Vmin in 3 (linke Seite).
Δa_down ist eine Beschleunigung (in diesem Fall eine Verzögerung) unmittelbar bevor die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ΔS_down = Vmin wird. Von daher kann die ”geschätzte Fahrstrecke Dist_down bei Verzögerung” von 3 erhalten werden.
Auf ähnliche Weise wird im Schritt S146 die geschätzte Fahrstrecke berechnet von der Stoppsituation zu der Situation, zu der die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder mehr als Vmin wird. Dies ist die ”geschätzte Fahrstrecke Dist_up bei Beschleunigung” gemäß 3 und wird durch die folgende Gleichung (2) berechnet: Dist_up = (ΔS_up)²/2Δa_up (2)
Hierbei ist ΔS_up eine Fahrzeuggeschwindigkeit am Änderungspunkt von der Situation, zu der die Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse nicht ausgegeben werden, zu der Situation, zu der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse ausgegeben werden, und entspricht Vmin in 3 (rechte Seite). Δa_up ist eine Beschleunigung unmittelbar nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder mehr als ΔS_up (= Vmin) geworden ist. Somit läßt sich die ”geschätzte Fahrstrecke Distup bei Beschleunigung” von 3 erhalten. Im Schritt S147 wird gemäß Gleichung (3) die Fahrstrecke Dist durch Addition der geschätzten Fahrstrecken Dist_down und Distup korrigiert, welche in den Schritten S145 und S146 berechnet wurden; addiert werden diese geschätzten Fahrstrecken zu der im Schritt S143 berechneten Fahrstrecke Dist: Dist = Dist + Dist_down+ Dist_up (3)
Nach Schritt S147 wird dieser Ablauf unterbrochen oder beendet.
Somit wird die im Schritt S147 berechnete korrigierte Fahrstrecke Dist in den nachfolgenden Abläufen verwendet.
Zurückkehrend zu 5, so wird nach dem dortigen Schritt S140 dieser Ablauf ebenfalls beendet und dann wird der Schritt S200 in 4 durchgeführt.
Im Schritt S200 erfolgt eine Berechnung des relativen Fahr- oder Bewegungspunktes. Dieser Ablauf wird im Detail unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
Zunächst wird im Schritt S210 ein relativer Azimutwert RA durch Addition des Azimutänderungsbetrages ACA, berechnet im Schritt S130, zu einem vorher berechneten relativen Azimutwert RA erneuert.
Im Schritt S220 werden Koordinaten des Relativstandortes auf der Grundlage des aktualisierten Relativ-Azimutwertes RA und der Fahrstrecke Dist aus dem Schritt S140 erneuert. Genauer gesagt, eine Relativkoordinate rel.x, welche eine Nord/Süd-Richtung als x-Koordinatenachse festlegt, wird anhand von Gleichung (4) erneuert und eine Relativkoordinate rel.y, welche eine Ost/West-Richtung als y-Koordinatenachse festlegt, wird auf der Grundlage von Gleichung (5) erneuert. Hierbei ist θ der im Schritt S210 berechnete relative Azimutwert RA: rel.x ← rel.x + Dist × cos θ (4) rel.y ← rel.y + Dist × sin θ (5)
Diese erneuerten Daten oder Werte werden dadurch erhalten, daß x- und y-Komponenten des relativen Azimut-Wertes RA für die Fahrstrecke Dist zu den vorher berechneten relativen Standortkoordinaten hinzuaddiert werden. Diese relativen Standortkoordinaten werden zur Berechnung des relativen Fahr- oder Bewegungspunktes berechnet und in der Kartenanpassung gemäß nachfolgender Beschreibung verwendet.
Nach dem Schritt S220 wird in 4 der Schritt S300 durchgeführt.
Im Schritt S300 wird ein geschätzter aktueller Standort dadurch bestimmt, daß der Kartenanpassungs- oder Kartenüberlagerungsprozeß unter Verwendung eines Berechnungsergebnisses des Standort-Berechnungsablaufes mittels der Koppelkursnavigation gemäß obiger Beschreibung durchgeführt wird, sowie anhand von Straßendaten aus den Kartendaten, welche von der Kartendaten-Eingabevorrichtung 56 gelesen werden. Dieser Kartenanpassungsprozeß wird beispielsweise durch den nachfolgenden Ablauf durchgeführt; Eine Straße, welche eine Straßenform (Straßenverlauf) hat, deren Genauigkeitsrate (Annäherungsrate) gegenüber dem Fahr- oder Bewegungspunkt des Fahrzeuges (berechnet durch den Standortberechnungsprozeß) innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, wird gesucht. Wenn eine Straße oder Straßen vorhanden ist (sind), wo die Abhängigkeits- oder Übereinstimmungsrate innerhalb des bestimmten Bereiches liegt, wird aus den abgesuchten Straßen diejenige Straße ausgesucht, bei der diese Rate gegenüber dem Fahr- oder Bewegungspunkt am höchsten ist. Ein Standort, der dem neuesten aktuellen Standort am nächsten ist, der durch den Standortberechnungsprozeß berechnet wurde, wird dann als aktueller Standort bestimmt. Wenn es keine Straße gibt, deren Übereinstimmungsrate innerhalb des bestimmten Bereiches liegt, wird der neueste aktuelle Standort, der durch den Standortberechnungsprozeß berechnet wurde, als momentaner oder aktueller Standort bestimmt.
Weiterhin werden im Schritt S300 bestimmte Abstandsdaten des Fahr- oder Bewegungspunktes des Fahrzeuges in einem nicht gezeigten RAM gespeichert und durch sukzessives Sammeln des aktuellen Standortes des Fahrzeuges, der durch das oben erwähnte Verfahren bestimmt wurde, erneuert.
Gemäß der voranstehenden Beschreibung wurde gemäß 3 ein Verfahren zum Abschätzen eines Fahrzeugverhaltens während der fehlenden Impulse auf der Grundlage unmittelbar vor und unmittelbar nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse beschrieben; die Fahrstrecke während der Zeitdauer der fehlenden Impulse kann jedoch auch auf der Grundlage von Übergängen (Transitionen) der Fahrbeschleunigungen des Fahrzeuges abgeschätzt werden, welche vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse erzeugt werden. Diese Abschätzung basiert auf der Tatsache, daß die Fahrverhalten des Fahrzeuges bei dessen Verzögerung sich abhängig von der Fahrsituation und dem Fahrstil des Fahrers unterscheiden. Beispielsweise kann im Falle einer Verzögerung ein Fahrer zunächst stark verzögern und dann nach und nach die Verzögerungsrate zurücknehmen oder er kann zunächst leicht verzögern und dann nach und nach die Verzögerungsrate erhöhen. Derartige Unterschiede ergeben sich bei einer Verzögerung ohne weiteres. Von daher kann das Fahrverhalten des Fahrzeuges während der Zeitdauer der fehlenden Impulse auf der Grundlage von Übergängen der Fahrzeugbeschleunigung (Verzögerung) adäquat geschätzt werden.
Beispielsweise zeigt im Fall von 8 die Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung bei der Verzögerung das nachfolgende Verhalten: das Fahrzeug verzögert zunächst leicht und dann wird allmählich die Verzögerungsrate erhöht. Im Falle dieses Verhaltens kann die geschätzte Fahrstrecke relativ kurz lediglich auf der Grundlage der Beschleunigung (Verzögerung) unmittelbar vor der Zeitdauer der fehlenden Impulse aufsummiert werden. Von daher kann die geschätzte Fahrstrecke gegenüber dem tatsächlichen Fahrzeugverhalten dadurch genau berechnet werden, daß die geschätzte Fahrstrecke unter der Annahme berechnet wird, daß das Verhalten, d. h. die allmähliche Verstärkung der Verzögerungsrate fortgesetzt wird.
Wie oben beschrieben wird bei der Berechnung des aktuellen Standortes des Fahrzeuges ein Verfahren angewendet, bei welchem die geschätzten Fahrstrecken Dist_down und Distup bei Verzögerung und Beschleunigung berechnet werden und dann zu der Fahrstrecke Dist hinzuaddiert werden, welche auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse berechnet worden ist.
[2] Verfahren, welches gespeicherte Daten verwendet
(Teil I)
Bei dem oben beschriebenen Verfahren [1] wird die Fahrstrecke während der Zeitdauer der fehlenden Impulse auf der Grundlage von Übergängen der Fahrzeugbeschleunigungen gesetzt, welche vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse erzeugt werden. Beim Verfahren [2] wird eine nachfolgende Beziehung gespeichert, nachdem sie beispielsweise in Tabellenform umgewandelt worden ist: Die Fahrzeugbeschleunigung oder deren Übergang geschätzt vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse und der geschätzten Fahrstrecke während der Zeitdauer der fehlenden Impulse auf der Grundlage einer Mehrzahl von Fahrzeugverhalten des Fahrzeuges. Wenn die Fahrzeugbeschleunigung oder deren Übergang – erzeugt vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse – als Index gesetzt wird, werden abgesuchte Daten von der Beziehungstabelle als geschätzte Fahrstrecke während der fehlenden Impulse verwendet.
Beispielsweise werden gemäß 9A die geschätzten Fahrstrecken Dist_down1, Dist_down2, Dist_down3, ..., welche vorab berechnet wurden und einer Mehrzahl von Verzögerungen Δa_down1, Δa_down2, Δa_down, ... entsprechen, in Tabellenform gespeichert. Auf ähnliche Weise werden gemäß 4A geschätzte Fahrstrecken Dist_up1, Dist_up2, Dist_up3, welche vorab gespeichert wurden und einer Mehrzahl von Beschleunigungen Δa_up1, Δa_up2, Δa_up3, ... entsprechen, in Tabellenform gespeichert. Weiterhin werden in Schritten S145 und S146 des Berechnungsprozesses für die Fahrstrecke Dist gemäß 6 die geschätzten Fahrstrecken Dist_down und Dist_up unmittelbar vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse durch Bezugnahme auf die Beziehungstabelle erhaltbar.
Da in diesem Falle eine Berechnung nicht notwendig ist, nimmt die Arbeitsbelastung in dem Navigationssteuerteil des Fahrzeuges ab. Da insbesondere der Gegenstand der vorliegenden Erfindung auf das Fahrzeugnavigationssystem anwendbar ist, ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung dahingehend wirksam, die Prozeßbelastung oder Rechnerbelastung zu verringern.
Hierbei ist die Beziehungstabelle eine Tabelle zur Durchsuchung unter Verwendung der Beschleunigung unmittelbar vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse als Suchindex; die Beziehungstabelle kann jedoch auf den Fall angewendet werden, wo Übergänge in der Beschleunigung stattfinden, wie im Falle von 8. Beispielsweise werden geschätzte Fahrstrecken entsprechend jeweils einer Mehrzahl von Verzögerungs-Verhaltensmuster bestimmt. Da in der Praxis das bestimmte Verzögerungs-Verhaltensmuster kaum mit dem tatsächlichen Muster übereinstimmt, wird das am nächsten liegende Muster ausgewählt.
[3] Verfahren, welches gespeicherte Daten verwendet
(Teil II)
Beim obigen Verfahren [2] wird die Beziehung zwischen der Fahrzeugbeschleunigung oder deren Übergang vor und nach deren Zeitdauer der fehlenden Impulse und der geschätzten Fahrstrecke während der Zeitdauer der fehlenden Impulse, auf der Grundlage einer Mehrzahl von Fahrverhalten des Fahrzeuges, bestimmt und gespeichert. Wenn es weiterhin wünschenswert ist, die Prozeß- oder Rechnerlast zu verringern, läßt sich das folgende Verfahren anwenden. Genauer gesagt, die Fahrstrecke während der Zeitdauer der fehlenden Impulse wird durch eine Simulation entsprechend einer Mehrzahl von Fahrzeugfahrverhalten erhalten, welche -vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse erzeugt werden. Danach wird eine Mehrzahl von repräsentativen Daten, welche auf der Grundlage der Fahrstrecke entsprechend den erhaltenen Fahrzeugfahrverhalten bestimmt werden, abgespeichert. Die abgespeicherten repräsentativen Daten werden während der Zeitdauer der fehlenden Impulse als geschätzte Fahrstrecke verwendet.
Im Falle vom Verfahren [2] muß die Fahrzeugbeschleunigung oder deren Übergang vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse erkannt werden, beim Verfahren [3] wird die geschätzte Fahrstrecke unter Verwendung festgelegter repräsentativer Daten erhalten. Somit ist es nicht notwendig, die geschätzten Fahrstrecken für die fehlenden Impulse bei Verzögerung und bei Beschleunigung individuell abzuspeichern, sondern nur einen repräsentativen Datensatz, der sowohl Verzögerung als auch Beschleunigung berücksichtigt. Von daher nimmt die Rechnerlast erheblich ab, da die abgespeicherten repräsentativen Daten lediglich gleichförmig addiert werden, wenn das Auftreten einer Zeitdauer fehlender Impulse erkannt wird.
Wenn ein repräsentativer Datensatz festgelegt worden ist, ist es wünschenswert, bzw. vorteilhaft, statistische repräsentative Daten, beispielsweise Modus, Mittelwert oder Medianwert auf der Grundlage eines gemessenen Wertes anzuwenden, wobei eine Messung durchgeführt wird, bei der eine Vielzahl von Beschleunigungs-Verzögerungsverhalten angenommen wird.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung läßt sich auch auf andere Ausführungsformen und Anwendungsbeispiele als das beschriebene Ausführungsbeispiel anwenden.
Beispielsweise ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung in der obigen Ausführungsform dem Navigationssystem 1 zugeordnet; die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf andere Systeme angewendet werden, welche andere Abläufe oder Berechnungen unter Verwendung der erkannten aktuellen Position oder des aktuellen Standortes durchführen. Weiterhin wird in der obigen Ausführungsform der aktuelle Standort des Fahrzeuges oder die Fahrtrichtung auf der Grundlage von Ausgängen vom GPS-Empfänger 64 sowie vom Kreiselkompaß 60 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 berechnet; aktueller Standort und Fahrtrichtung können jedoch auch auf der Grundlage von zumindest Ausgängen des Kreiselkompasses 60 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 62 alleine berechnet werden. Hierbei ist eine Korrektur unter Verwendung der Kartenanpassung nicht wesentlich.
Weiterhin ist der Kreiselkompaß lediglich ein Beispiel für einen Azimut-Sensor. Die Azimut-Daten können auch beispielsweise unter Erfassung des Erdmagnetfeldes oder durch Aufaddieren oder Sammeln eines Lenkwinkels des Fahrzeuges erhalten werden, wobei dieser Winkel von einer Drehdifferenz eines Lenkrades erhaltbar ist.
Die Erkennung des aktuellen Standortes gemäß obiger Beschreibung kann beispielsweise durch ein Programm realisiert werden, welches von einem Computersystem gelesen und durchgeführt wird. In einem derartigen Fall ist das Programm lesbar auf einem Aufzeichnungsmedium, beispielsweise einer Floppydisk, einer magneto-optischen Disk, CD-ROM, einer Festplatte etc. aufgezeichnet und wird in das Computersystem geladen und hierin initialisiert. Weiterhin kann das Programm in einem ROM, einem Backup-RAM etc. als Aufzeichnungsmedium gespeichert sein und vom Computersystem lesbar sein und kann dann durch Anordnen des ROM oder des Backup-RAM im Computersystem abgerufen und durchgeführt werden.
Beschrieben wurde somit unter anderem ein Navigationssystem, welches die Genauigkeit der Berechnung einer Fahrstrecke und die Genauigkeit der Bestimmung des aktuellen Standortes verbessern kann, falls die Genauigkeit von Impulsdaten von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor relativ gering ist. Das Navigationssystem beinhaltet einen Kreiselkompaß, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und einen Navigations-Steuerabschnitt. Der Navigations-Steuerabschnitt berechnet eine Fahrstrecke Dist auf der Grundlage von Ausgangssignalen vom Kreiselkompaß und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor. Wenn das Fahrzeug verzögert, wird eine Beschleunigung während einer niedrigen Geschwindigkeit unter Vmin, bei der die Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse nicht mehr ausgegeben werden, als gleich einer Beschleunigung angenommen, welche unmittelbar vor dem Absinken der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Vmin auftritt. Wenn das Fahrzeug beschleunigt, wird die Beschleunigung während einer niedrigen Geschwindigkeit unter Vmin, zu der die Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse nicht mehr ausgegeben werden, als gleich einer Beschleunigung angenommen, unmittelbar bevor die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer als Vmin wird. Der aktuelle Standort des Fahrzeuges wird durch Schätzen von Fahrstrecken Dist_down und Dist_up berechnet, welche während der Fahrt einer Zeitdauer mit fehlendes Impulsen bei Verzögerung und Beschleunigung geschätzt werden, wobei dann diese geschätzten Werte der Fahrstrecke Dist hinzuaddiert werden, welche auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor berechnet wurde.

Claims

Vorrichtung zur Erkennung des aktuellen Standortes eines Fahrzeuges, mit: einem Azimut-Sensor (60), der ein Azimut-Signal entsprechend einem Azimut-Änderungsbetrag des Fahrzeuges ausgibt; einem Geschwindigkeitssensor (62), der Impulssignale mit einem Intervall entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges ausgibt; Beschleunigungs-Berechnungsvorrichtungen (50, S144–S147) zur Berechnung einer Fahrbeschleunigung des Fahrzeuges auf der Grundlage der Impulssignale vom Geschwindigkeitssensor; und Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort (50, S144–S147) zur Berechnung eines aktuellen Standortes des Fahrzeuges durch eine Koppelkurs-Navigationsberechnung unter Verwendung des Azimut-Änderungsbetrages, der auf der Grundlage des Azimut-Signales vom Azimut-Sensor berechnet wurde, und einer Fahrstrecke, welche auf der Grundlage der Impulssignale vom Geschwindigkeitssensor berechnet wurde, wobei die Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort die Koppelkurs-Navigationsberechnung auf der Grundlage einer korrigierten Fahrstrecke durchführen, welche die Fahrstrecke ist, die auf der Grundlage der Impulssignale vom Geschwindigkeitssensor berechnet wurde und durch Zuaddieren einer geschätzten Fahrstrecke (Dist) während einer Zeitdauer fehlender Impulse, während der die Impulssignale nicht vom Geschwindigkeitssensor ausgegeben werden, wenn das Fahrzeug fährt, korrigiert wurde, wobei die Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort die geschätzte Fahrstrecke auf der Grundlage von Fahrbeschleunigungen (Δa_down, Δa_up) vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse schätzen; und eine Beziehungs-Speichervorrichtung vorgesehen ist zur Speicherung einer Beziehung zwischen einer Fahrbeschleunigung oder einem Wechsel der Fahrbeschleunigung entsprechend einer Mehrzahl von Fahrzeugfahrverhalten, welche vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse auftretend geschätzt werden, und der geschätzten Fahrstrecke während der Zeitdauer der fehlenden Impulse; und wobei die Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort die geschätzte Fahrstrecke auf der Grundlage von ausgesuchten Daten aus der Beziehungs-Speichervorrichtung schätzen, indem eine Fahrbeschleunigung oder ein Wechsel in der Fahrbeschleunigung als Index verwendet wird, welcher vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse aufgetreten ist (S145, S146).
Vorrichtung zur Erkennung des aktuellen Standortes eines Fahrzeuges, mit: einem Azimut-Sensor (60), der ein Azimut-Signal entsprechend einem Azimut-Änderungsbetrag des Fahrzeuges ausgibt; einem Geschwindigkeitssensor (62), der Impulssignale mit einem Intervall entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges ausgibt; Beschleunigungs-Berechnungsvorrichtungen (50, S141–S143) zur Berechnung einer Fahrbeschleunigung des Fahrzeuges auf der Grundlage der Impulssignale vom Geschwindigkeitssensor; und Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort (50, S144–S147) zur Berechnung eines aktuellen Standortes des Fahrzeuges durch eine Koppelkurs-Navigationsberechnung unter Verwendung des Azimut-Änderungsbetrages, der auf der Grundlage des Azimut-Signales vom Azimut-Sensor berechnet wurde, und einer Fahrstrecke, welche auf der Grundlage der Impulssignale vom Geschwindigkeitssensor berechnet wurde, wobei die Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort die Koppelkurs-Navigationsberechnung auf der Grundlage einer korrigierten Fahrstrecke durchführen, welche die Fahrstrecke ist, die auf der Grundlage der Impulssignale vom Geschwindigkeitssensor berechnet wurde und durch Zuaddieren einer geschätzten Fahrstrecke (Dist) während einer Zeitdauer fehlender Impulse, während der die Impulssignale nicht vom Geschwindigkeitssensor ausgegeben werden, wenn das Fahrzeug fährt, korrigiert wurde, wobei die Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort die geschätzte Fahrstrecke auf der Grundlage von Fahrbeschleunigungen (Δa_down, Δa_up) vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse schätzen; und eine Speichervorrichtung zum Speichern repräsentativer Daten vorgesehen ist, welche auf der Grundlage einer Fahrstrecke bezüglich einer Mehrzahl von Fahrzeugfahrverhalten festgelegt wurden, wobei die Fahrstrecke durch eine Simulation bezüglich einer Mehrzahl von Fahrzeugfahrverhalten bestimmt wird, welche vor und nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse auftretend geschätzt wurden; und wobei die Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort die in der Speichervorrichtung gespeicherten repräsentativen Daten als geschätzte Fahrstrecke während der Zeitdauer der fehlenden Impulse verwenden.
Vorrichtung zur Erkennung des aktuellen Standorts eines Fahrzeuges nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort die geschätzte Fahrstrecke auf der Grundlage von Fahrbeschleunigungen (Δa_down, Δa_up) unmittelbar vor und unmittelbar nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse schätzen.
Vorrichtung zur Erkennung des aktuellen Standorts eines Fahrzeuges nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fahrbeschleunigung unmittelbar vor der Zeitdauer der fehlenden Impulse (Δa_down) eine Verzögerung unmittelbar vor der Zeitdauer der fehlenden Impulse ist und die Fahrbeschleunigung unmittelbar nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse (Δa_up) eine Beschleunigung unmittelbar nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse ist.
Vorrichtung zur Erkennung des aktuellen Standortes nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort die geschätzte Fahrstrecke auf der Grundlage von Wechseln der Fahrbeschleunigung unmittelbar vor und unmittelbar nach der Zeitdauer der fehlenden Impulse schätzen.
Vorrichtung zur Erkennung des aktuellen Standortes eines Fahrzeuges nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Berechnungsvorrichtungen für den aktuellen Standort beinhalten: eine Bewegungspunkt-Erzeugungsvorrichtung (S200) zur Erzeugung eines Bewegungspunktes; und eine Kartenanpassungs-Korrekturvorrichtung zur Korrektur des aktuellen Standortes des Fahrzeuges unter Verwendung eines Kartenanpassungsprozesses, der den von der Bewegungspunkt-Erzeugungsvorrichtung erzeugten Bewegungspunkt mit Straßendaten auf der Grundlage der Kartendaten vergleicht.