DE2341162C2 - Verfahren und Einrichtung zur Überwachung des jeweiligen Standorts mindestens eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

a) ein zuletzt bekannter Standort des Fahrzeugs in Form von Koordinaten X₁It, Y₁I, gespeichert wird;

b) ein Streckenabschnitt AD gemessen wird, den das Fahrzeug von dem zuletzt bekannten Stacdort weggefahren äst:

c) der Fahrtrichtungswinkel des Fahrzeugs gemessen wird, wenn es uim die Strecken AD fährt;

d) ein neuer Standort für das Fahrzeug in Form von Koordinaten X_BCU, Υ_παι entsprechend den Beziehungen

Xncu=Xiit+AD[cos (Fahrtrichtung)] und Υπό,= Ym+AD[Un (Fahrtrichtung)] periodisch

berechnet wird und die Koordinaten X_nem Y_mu als Koordinaten X₁I,, Y_ai, gespeichert werden;

e) die Koordinaten X₁/,, ί ^₁ mit einer Aufstellung von Koordinaten X₁₁, Y_s, verglichen werden, die den befahrbaren Flächt 1 in dem Bezirk entsprechen;

f) wenn die Koordinaten X₁I,, Y₁/, nicht irgendwelchen Koordinaten X₅₁, Y₅, in der Aufstellung entsprechen, diese durchsucht werden, um Koordinaten X₅₁, Y₅, zu finden, die sehr nahe bei den Koordinaten X₁I,, Y„_it liegen; und

g) die Koordinaten X₅₁, Y₅₁ als Koordinaten X₁,,, Y₁I, gespeichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufstellung in einer Richtung senkrecht zu der zuletzt gemessenen Fahrtrichtung durchsucht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte e)-g) in periodischen Intervallen wiederholt werden.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an jedem Fahrzeug ein Entfernungssensor, ein Fahrtrichtungssensor und eine Sendeeinrichtung vorgesehen sind, um einer einen Empfänger und einen Rechner enthaltenden Zentralstation Signale zuzuführen und das Ergebnis einer Fahrt aufgrund zurückgelegter Fahrstrecken und vorgenommener Richtungsänderungen auszuwerten, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentralstation eine erste Speichereinrichtung zur Speicherung der zuletzt ermittelten Fahrzeug-Koordinaten (X,_lh Y₃/,), sowie eine zweite Speichereinrichtung vorgesehen ist, in der Straßennetz-Koordinaten (X.„, Y₅₁) des befahrbaren Straßennetzes gespeichert sind, und daß in Abhängigkeit von einem Vergleich der gemessenen Fahrzeug-Koordinaten mit den gespeicherten Straßennetz-Koordinaten bei Feststellung einer Abweichung eine Korrektur der gemessenen Fahrzeug-Koordinaten auf die nächstliegenden Straßennetz-Koordinaten durchführbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß ein Multipiex-Nachrichtenübertragungssystem vorgesehen ist, das in der Zentralstation einen Haupttaktgeber (48) enthält, an den eine Einrichtung zur periodischen Erzeugung eines Synchronisierimpulses für einen Abfragezyklus angeschlossen ist, daß die Taktimpulse und die Synchronisierimpulse einem Demultiplexer zuführbar sind, um eine Anzahl aufeinanderfolgender Abfrageintervalle bei jedem Abfragezyklus zur Erkennung der Ausgangssignale der Entfernungs- und Fahrtrichtungssensoren von jedem Fahrzeug zu bilden, und daß ein Multiplexer (24) in jedem Fahrzeug-Übertragungssystem vorgesehen ist das auf dan Synchronisierimpuls zur Übertragung der Ausgangssignale der Entfernungs- und Fahrtrichtungssensoren an die Zentralstation während der AbfrageintervaUe anspricht

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Rechner ein programmgesteuerter Digitalrechner ist der als zweite Speichereinrichtung eine Speicheranordnung mit einer Anzahl von Speicherstelleü aufweist von welchen jede einer Koordinatenstelle in dem betreffenden Bezirk zugeordnet ist und daß ein Datenbit in einer der Speicherstellen nur dann enthalten ist wenn die zugeordneten Koordinaten der Speicherstelle mit den Koordinaten einer befahrbaren Fläche in "dem Bezirk übereinstimmen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist welche diejenigen Speicherstellen in der Speicheranordnung untersucht die an eine Speicherstelle mit ihr zugeordneten Standortkoordinaten angrenzen, die dem zuletzt ermittelten, ic. der ersten Speichereinrichtung für jedes der Fahrzeuge gespeicherten Fahrzeug-Koordinaten entspricht, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die auf die Feststellung eines Datenbits in einer der benachbarten Speicherstellen anspricht, um die zuletzt ermittelten Fahrzeug-Koordinaten in der ersten Speichereinrichtung so zu ändern, daß sie den Fahrzeug-Koordinaten in der angrenzenden Speicherstelle der Speicheranordnung entsprechen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellen in der Speicheranordnung gesucht werden, welche senkrecht zu der in dem Zwischenspeicher gespeicherten Fahrzeug-Fahrtrichtung liegen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des jeweiligen Standorts mindestens eines Fahrzeugs in einem vorbestimmten Bezirk eines Straßennetzes entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einem bekannten Meßverfahren dieser Art (Wireless World 1970, Seiten 435 bis 440), bei dem die aufeinanderfolgend zurückgelegten Wegstücke aneinandergesetzt werden (Koppeln), besteht der Nachteil, daß sich die bei aufeinanderfolgenden Messungen gegebenenfalls vorkommenden Fehler addieren, so daß der

Gesamtfehler bei der Standortangabe ständig größer wird. Um bei einer derartigen Koppelnavigation eine laufende Korrektur der Standortinformation durchzuführen, ist es bei derartigen Einrichtungen bereits bekannt, an gewissen Stellen des Straßennetzes ortsfeste Sender oder sonstige Einrichtungen vorzusehen, mit deren Hilfe eine genaue Standortermittlung durchführbar ist. Neben dem verhältnismäßig großen Kostenaufwand für derartige stationäre Einrichtungen wird dabei als nachteilig angesehen, daß bei einem Ausfall der stationären Einrichtungen oder in denjenigen Fällen eine geeignete Standortbestimmung nicht durchführbar ist, wenn das betreffende Fahrzeug nicht an einer stationären Einrichtung dieser Art vorbeifahren kann.

Es wurde ferner bereit«; eine Anordnung zur Lokalisierung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, die ohne an der Fahrtroute installierte Zusatzeinrichtungen auskommt (DE-PS 23 01 054), bei welcher Anordnung jedoch die Abstände zwischen den Knotenpunkten des Straßen-F i g. 7 eine Stadtplankopie desselben Bezirks mit derselben von dem Fahrzeug zurückgelegten Route, wobei aber die mit dem Besteckrechen-Verfahren erhaltene Standortinformation mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend korrigiert und entsprechend dem neuesten Stand geändert ist;

Fig.8 eine aufgelöste, perspektivische Darstellung eines in der Erfindung verwendeten Streckensensors; Fig.8A eine perspektivische Darstellung eines bevorzugten Streckensensors; und

F i g. 9 einen in der Erfindung verwendeten Fahrtrichtungssensor.

Vor der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dürfte es zweckmäßig sein, aufzuzeigen, wie ein Standort mit Hilfe des sogenannten Besteckrechen-Verfahrens bestimmt werden kann. Hierbei muß erstens der Anfangsstandort bzw. die Ausgangsstelle des Beobachters mit einer für die nachfolgende Bestimmung ausreichenden Genauigkeit bekannt sein. Wenn sich dann

netzes gespeichert werden, so daß nur beim Erreichen 20 der Beobachter von diesem Ant^ngsstandpunkt enteines Knotenpunkts ein Steuersignal erze-igt wsrden fernt, muß die Strecke, die er zurücklegt, sowie die Richkann, um in Abhängigkeit von einem Fahrtrichtungsän- tung, in welcher er sich bewegt, gemessen werden. Die derungssignal einen neuen Streckenabschnitt zu ermit- Bewegungsrichtung wird üblicherweise durch den Winteln und den zugehörigen gespeicherten Abstandswert kel definiert, den sie bezüglich der Erd-Nord-Süd-Achse für den Vergleich auszuwählen. Wenn sich dann jedoch 25 hat Im speziellen Fall eines Stadtbezirkes kann die ein Fahrzeug zwischen Knotenpunkten hin- und herbe- Fahrtrichtung beliebig als der Winkel definiert sein, den

sie mit einer in dem jeweiligen Bereich vorgesehenen y-Achse bildet, die der magnetischen Erdachse entsprechen kann oder nicht. Die y-Achse kann zweckmäßigerweise so festgelegt sein, daß sie mit einer vertikalen Achse in einem Plan des jeweiligen Bezirks überein-

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wegt, oder wenn der Abstand zwischen Knotenpunkten verhältnismäßig groß ist, können sich insbesondere beim Befahren von Schnellstraßen ebenfalls verhältnismäßig große Gesamtfehler ergeben.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahre;) der eingangs genannten Art unter möglichst weitgehender Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten derart zu verbessern, daß eine Addition von gegebenenfalls auftretenden Meßfehlern möglichst weitgehend vermieden werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprü- 40 Gleichung 1: ehe.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer beweglichen Einheit des erfindungsgemäßen Systems zcx Überwachung des Standortes von Fahrzeugen;

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer zentralen Station des Systems;

Fig.3 ein Ablaufdiüsramm, in welchem dargestellt

ist, wie das System den Fahrzeugstandort und andere 50 chende Streckeninkrement ist.
Informationen zeitlich nacheinander ausnutzt; Fehler bei der Bestimmung des neuen Standorts des

Fig.4 ein Flußdiagramm, in welchem ein Rechnerprogramm zur Steuerung eines Digitalrechners in dem System in On-line-Betrieb dargestellt ist, um die Standorte der beweglichen Einheiten des Systems zu bestimmen und die jeweiligen Standorte entsprechend dem neuesten Stand zu ändern, um sich angehäuft habende Fehler auszugleichen;

F i g. 5 eine Kopie einer vom Rechner ausgegebenen

Vorlage, in welcher eine im Rechner gespeicherte Ma- 60 ter Verwendung der vorher bestimmten Koordinaten trix dargestellt ist, welche den bekannten Haupt-, Ne- X_neu, Y_neu als Koordinaten X_a„, Y_a„ in der; Gleichungen I benstraßen und Gassen eines üblichen Stadtbezirks ent- und II durchgeführt werden; das heißt die Fehler bei der spricht; ersten Standortbestimmung werden zu den Fehlern bei

F i g. 6 eine Stadtplankopie eines Stadtbezirks, in wel- der zweiten Standortbestimmung und die Gesamtfehler chcm ein X- K-Kurvenschreiber die Route eines Fahr- 65 bei der zweiten Standortbestimmung werden zu denen zeugs aufgezeichnet h\', dessen Standort mit Hilfe des der dritten Standortbestimmung, usw. hinzuaddiert, so Besteckrechenverfahrens ohne Kompensierung der sich daß der gesamte Standortfelfiler, nachdem der Beobachangehäuft habenden Fehler berechnet ist: ter eine bestimmte Strecke zurückzelest hat. die voree-

stimmt; die X-Achse wird dann im allgemeinen senkrecht hierzu gewählt

Wenn der Anfangsstandort des Beobachters durch die Koordinaten X₁I₁=Xo; und K_a/,= Y₀ gekennzeichnet ist, kann der Standort des Beobachters, nachdem er sich zu den Koordinaten X„_cu, Y_ncu begeben hat, folgendermaßen berechnet werden:

Xneu — Xiii + ^iD[cos (Bewegungsrichtung)]; Gleichung II:

Yneu = Υ,ΐι + AD[s\n (Bewegungsrichtung)];

wobei AD der in einer vorgegebenen Bewegungsrichtung zurückgelegte Streckenabschnitt bzw. das entspre-

Beobachters können sich aufgrund einer Anzahl von Ursachen ergeben. Erstens werden die Entfernungs- und Fahrtrichtunssmessungen mit einem gewissen Fehler durchgeführt. Obwohl diese Feh'er für die erste Standortbestimmung durchaus innerhalb eines vorgeschriebenen Genauigkeitsbereichs gehalten werden können, addiere "J sie sich im allgemeinen, wenn die zweiten und nachfolgenden Standortbestimmungen un-

schriebene Genauigkeit übersteigt. Zweitens sind die Gleichungen I und II nur gültig, wenn die zurückgelegte Strecke JD in einer konstanten Bewegungsrichtung erfolgt. Praktisch ändert sich aber die Bewegungsrichtung des Beobachters ständig geringfügig und gelegentlich auch in größerem Maß. Wenn die vorbeschriebenen Berechnungen nicht für jede Bewegungsrichtungsänderung durchgeführt werden, kommt ein zusätzlicher Fehler hinzu, der sich ebenfalls zu den übrigen addiert.

Wenn das sogenannte Besteckrechen-Verfahren zur Bestimmung und Durchgabe des Standortes einer Anzahl Fahrzeuge in dem erfindungsgemäßen System verwendet wird, nehmen die vorbeschriebenen Fehler der zweiten Art wahrscheinlich zu, da jedes Fahrzeug wahrscheinlich nicht ständig mit einer einzigen zentralen Stelle in Verbindung stehen kann.

Nunmehr wird ein System zur ständigen Überwachung der Standorte von Fahrzeugen beschrieben, in weichem die vorerwähnten Fehler ausgeglichen u:id eine zuverlässige und fortlaufende Standortdurchgabe geschaffen ist.

in Fig. 1 werden die Entfernungsmessungen mittels eines Drehdetektors 10 geschaffen, welcher seinen Eingang von einem Drehmechanismus des Fahrzeugs erhält, weicher sich entsprechend der Fahrzeugbewegung, beispielsweise der Fahrzeugtachometerwelle oder dessen Antriebswelle dreht.

In F i g. 8 weist eine Ausführungsform des Drehdetektors 10 zum Fühlen der Umdrehungen der Fahrzeug-Tachometerwelle ein Gehäuse 103 mit einem Anschlußteil 102 für die Tachometerwelle auf. Ein Kabel 100 von dem Fahrzeug-Differential oder -getriebe für den Fahrzeugtachometer ist mittels eines Kabelanschlusses 101 an das Anschlußteil 102 angekoppelt. Infolgedessen dreht sich eine Welle 104 entsprechend der Fahrzeugbewegung mit dem Detektor. Die Welle 104 trägt eine Unicrbrcchungs- bzw. Zerhackerscheibe 1Ö5 mit einem Einschnitt 106. Eine Lichtquelle 107, welche mittels einer Gleichspannungsbatterie 108 erregt wird, ist auf einer Seite der Zerhackscheibe 105 und ein photoelektrischer Detektor 109 auf der anderen Seite der Scheibe angeordnet; dieser Detektor gibt ein Ausgangssignal am eine Leitung 11 bei jeder Umdrehung der Welle 104 ab. Der Ausgangsanschluß an dem Fahrzeugtachometer weist ein Anschlußteil 110, einen Kabelanschluß 111 und ein Tachometerwellenkabel 112 auf.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Drehdetektors 10, welcher nicht für Fehler anfällig ist, die sich bei einem Durchdrehen der Räder ergeben, wenn das Fahrzeug fest sitzt oder wenn es auf einer glatten schlüpfrigen Straße fährt, ist in F i g. 8A dargestellt Eine Achse 113, beispielsweise eine Fahrzeug-Vorderachse, trägt ein nichtangetriebenes sich frei drehendes Rad 114, welches einem Vorderrad bei den meisten in Amerika verwendeten Fahrzeugen entsprechen kann. Eine Scheibe 115 ist auf der Achse 113 drehbar an dem Rad 114 angebracht, und weist an ihrem Umfang eine Anzahl im gleichen Abstand voneinander angeordneter zahnförmiger Vorsprünge bzw. Ansätze 115A auf. Vorzugsweise besteht die Scheibe 115 aus einem magnetisch permeablen Material, so daß die Vorsprünge oder Ansätze 115a auf einen in unmittelbarer Nähe fest angebrachten, magnetischen Sensor 116 einwirken, um bei jedem Durchgang eines Vorsprungs oder Ansatzes 115Λ ein Ausgangssignai auf der Leitung 11 zu erzeugen.

Jeder Impuls auf der Leitung 111 entspricht einem vorbestimmten, von dem Fahrzeug zurückgelegten Streckenabschnitt bzw. -inkrement Die Impulse werden mittels eines Teilers 16 rückwärts gezählt, so daß seine Ausgangsimpulse auf einer Leitung 17 größeren, für die Systemgenauigkeit ausreichenden, zurückgelegten Streckenabschnitten entsprechen. Beispielsweise können die Impulse auf der Leitung 17 abgegeben werden, wenn jeweils etwa 13 m zurückgelegt sind. Diese Impulse werden in einem rückstdlbaren Zähler 18 gespeichert, welcher einen Ausgang an die Leitung 19 abgibt, wie nachfolgend noch zu beschreiben ist. In dem be schriebenen Ausführungsbeispiel kann der Zähler 18 ein zweistufiger Zähler sein, der durch einen auf einer Leitung 36/4 anliegenden Impuls zurückgestellt wird.

Fahrtrichtungsmessungen können mittels des Ausgangs eines Fahrtrichtungsdetektors 12 durchgeführt werden, welcher einen Kompaß oder ein anderes richtungsempfindliches, am Fahrzeug angebrachtes Element aufweist; zum Beispiel kann ein den Fluß steuernder oder Magnet-Kompaß verwendet werHnn. Rinp Ausführungsform eines Fahrtrichtungsdetektors 12 ist in F i g. 9 dargestellt; er weist eine Kompaßscheibe 120 auf, welche von Lagerstiften 121,121,4 getragen ist, damit sie sich mit dem magnetischen Erdfeld dreht. Eine Lichtquelle 123, welche von einer Gleichspannungsbatterie 124 versorgt wird, ist unmittelbar über der Kom- paßscheibe 120 angeordnet. Ein Sektor 122 ist aus der Scheibe 120 entfernt so daß Licht jeweils auf bestimmte Elemente einer Anzahl photoelektrischer Elemente 125 auftreffen kann, welche entlang dem Umfang der Scheibe 120 angeordnet sind. Die Winkel zwischen den pho- toelektrischen Elementen 125 sind jeweils gleich, und jeder Winkel ist seinerseits gleich dem eingeschlossenen Winkel des Sektors 122. Infolgedessen werden Ausgangssignale von den photoelektrischen Elementen 125 erhalten, welche mit Licht von der Lichtquelle 123 über den Sektor 122 beaufschlagt werden. Die Ausgangssignale zeigen die relative Ausrichtung des Fahrzeugs bezüglich der magnetischen Erdachse an. Die in F i g. 1 insgesamt mit 13 bezeichneten Ausgangsleitungen von den photoelektrischen Elementen 125 sind an den Ein gang einer Kodiermatrix, welche irgendeine der be kannten Ausführungsformen sein kann, angekoppelt, um die an ihr anliegenden Ausgangssignale in einen Ausgangsimpuls oder Impulszug zur Steuerung von Taktimpulsen auf einer Leitung 21 umzuwandeln.

Beispielsweise kann der von dem Sektor 122 eingeschlossene Winkel 22,5" einschließen, wobei dann der Winkel zwischen den einzelnen photoelektrischen F.lementen 125 ebenfalls 22,5° beträgt und mit 16 photoelektrischen Elementen 125 versehen sind.

Das System zur Überwachung des Standortes von Fahrzeugen kann auch eine Einrichtung zur Übertragung der bekannten »Zehner«-Kodes aufweisen. In diesem Fall weist das System ein Tastenfeld 14 auf, das wenigstens 10 nicht-dargestellte Drucktastenschalter besitzt, so daß eine Bedienungsperson den entsprechenden Kode in digitaler Form eingeben kann. Die in F i g. 1 insgesamt mit 15 bezeichneten Ausgangsleitungen der Schalter in dem Tastfeld 14 sind an eine Kodiermatrix 22 angekoppelt die, gesteuert durch die Taktimpulse auf der Leitung 35, einen dem gewählten Kode entsprechenden Impulsausgang schafft Beispielsweise können die Signale auf der Leitung 23 in dem bekannten binär kodierten Dezimalkode (BCD) vorliegen.

Die Leitungen 19,21 und 23 sind an den Eingang eines

Multiplexers 24 angeschlossen, welcher einen Ausgangsimpulszug auf der Leitung 25 schafft welcher gleichzeitig eine Entfernungs-, Fahrtrichtungs- und eine »Zehner«-Kodeinformation erhält: der MultiDlexer

wird durch ein Steuersignal auf einer Leitung 36/4 gesteuert, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Der Impulszug auf der Leitung 25 wird in einem HF-Sender 26 auf einen entsprechenden HF-Träger moduliert. Das HF-Signal liegt an der Leitung 27 an und ist über eine Koppeleinrichtung 28 an eine Antenne 2SA angekoppelt.

In i'i g. 2, in welcher die Teile des in einer zentralen Station angeordneten Systems dargestellt sind, wird das gesendete HF-Signal mittels einer Antenne 40 empfangen und über eine Koppeleinrichtung 42 und eine Leitung 43 an den Eingang eines Empfängers 50 angekoppelt. Der HF-Träger wird indem Empfänger 50 entfernt, und der modulierte Impulszug wird über eine Ausgangslcitung 51 einem Datenumsetzer 52 zugeführt, welcher den Impulszug in ein Format umsetzt, welches dem einen Digitalrechner 54 entspricht. Die umgesetzten Daten werden über eine Leitung 53 an einen Demultiplexer 54/4 übertragen, wo sie entsprechend umgesetzt werden, und werden dann an einen Teil eines ein Steuerprogramm betreibenden Rechners 54 angelegt, wie im einzelnen nachfolgend noch beschrieben wird.

Zur Steuerung der Datenübertragung von einer Vielzahl von Fahrzeugen, die jeweils ein System aufweisen, das dem anhand von Fig. I beschriebenen System ähnlich ist, arbeitet der Rechner 54 mit einem Taktgeber 48 und einen Demultiplexer 54,4 für einen Zeit-Multiplexbetrieb zusammen. Der Taktgeber 48 erzeugt eine Anzahl Taktimpulse, die über eine Leitung 49C an dem Rechner 54 und dem Demultiplexer 54Λ anliegen, um eine Zeitbasis für das System zu schaffen. In dem Taktgeber 48 ist ein Zähler 49A vorgesehen, welcher die Taktimpulse zählt und einen Ausgangs-Synchronisierimpuls von bestimmter Dauer auf einer Leitung 49ß jeweils bei einer vorbestimmten Anzahl von Taktimpulsen schafft. Der Synchronisierimpuls wird zur Ausbildung eines Abfragezyklus des Systems verwendet Die Impulsfrequenz kann beispielsweise 1 Hz sein. Der Taktgeber 48 weist auch eine nicht dargestellte Schaltung auf, um aus dem Synchronisierimpuls einen Steuerbzw. Freigabeimpuls abzuleiten, welcher auf einer Leitung 49 an dem Empfänger 50 zur Steuerung seines Betriebs vorgesehen ist.

Jeder Synchronisierimpuls auf der Leitung 49ß wird an den Rechner 54 und den Demultiplexer 54/4 für Synchronisier-, Demultiplex- und Lesevorgänge sowie an einen Signatur- bzw. Zeichengenerator 46 angelegt, welcher in einem HF-Sender 44 vorgesehen ist. Der HF-Signalausgang des Senders wird über eine Leitung 45 und die Koppeleinrichtung 42 an die Antenne 40 angekoppelt. Der Signatur- bzw. Zeichengenerator 46 kann einen Oszillator aufweisen, der eine Reihe niederfrequenter Impulse für die Dauer des Synchronisierimpulses auf der Leitung 49ß schafft Diese Impulse oder die »Signatur« werden mittels des Senders 44 auf einen HF-Träger moduliert und jeweils an die beweglichen Einheiten des Systems übertragen. Die Signalturimpulse werden zum Synchronisieren der Zeit-Multiplexvorgänge der beweglichen Einheiten zusammen mit der in F i g. 2 dargestellten Basis-Station verwendet

In F i g. 1 werden die HF-Signale, weiche mittels der Antenne 2SA empfangen werden, über die Koppeleinrichtung 28 und eine Leitung 29 an den Eingang eines H F-Empfängers 30 angekoppelt Der HF-Träger wird in dem Empfänger 30 entfernt und der demodulierte Ausgang liegt auf einer Leitung 31 an. Ein Signatur-Detektor 32 stelit niederfrequente Signalimpulse auf der Leitung 31 fest und schafft einen Synchronisierimpuls auf einer Leitung 33, über der Empfänger 30 angesteuert wird und welche zusätzlich einen lokalen Taktgeber 34 steuert und synchronisiert. Die Taklimpulse von dem lokalen Taktgeber 34 steuern die Schaffung der Datensignale und die zeitliche Mehrfachausnutzung dieser Datensignale in der beweglichen Einheit. Vorzugsweise ist die Impulsfolgefrequenz der Taktimpulse mit der des Haupttaktgebers 48 identisch.

Eine Leitung 35 ist mit einer Kodiermatrix 20, der

ίο Kodiermatrix 22, dem Multiplexer 24 und einem Zähler 36 verbunden. Für jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Taktimpulsen auf der Leitung 35 gibt der Zähler 36 an eine Leitung 36/4 einen Ausgangsimpuls ab. Der Zähler 36 ist so ausgelegt, daß ein Ausgangsimpuls bei jedem Abfragezyklus vorhanden ist Schließlich wird der Empfänger 30 zusätzlich noch mittels eines Steuerimpulses von dem Multiplexer 24 auf einer Leitung 24A gesteuert.
Weitere Einzelheiten des Auibaus sowie Funktionsmerkmale werden anhand der Fig. 1 und 2 in Verbindung mit dem in Fig.3 dargestellten Taktsteuerdiagramm beschrieben.

Der Haupttaktgeber 48 soll in Betrieb sein und der ihm zugeordnete Zähler 49/4 soll anfangs zurückgestellt sein. Am Ende einer vorbestimmten Anzahl von Taktimpulsen gibt der Zähler 49/4 ein Ausgangssignal ab, wodurch der Synchronisierimpuls, wie in Fig. 3(a) dargestellt, auf der Leitung 495 erzeugt wird. Die Vorderflanke des Synchnronisierimpulses löst den Signaturgenerator 46 aus, welcher einen niederfrequenten Impulszug schafft, bis er durch die Rückflanke des Synchronisierimpulses abgeschaltet wird, wie in Fig. 3(b) dargestellt. Die Signatur kann beispielsweise fünf Ausgangsimpulse bei einer Frequenz von 1 KHz aufweisen.

Die Rückflanke des Synchronisierimpulses setzt auch einen Zähler und eine nicht dargestellte logische Ein-

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mittels einer nicht dargestellten Schaltung in dem Haupttaktgeber 48 dazu verwendet, den Auslöseimpuls auf der Leitung 49 zu schaffen, welcher den Empfänger 50 in der Basis-Station, wie am besten aus F i g. 3(d) zu ersehen ist, zum Empfang der Multiplex-Daten von der Anzahl in dem System verwendeten beweglichen Einrichtungen anschaltet. Nach Rückstellung durch den Synchronisierimpuls gibt der Zähler und die logische Einrichtung in dem Demultiplexer 54A einen Satz aus Taktimpulsen abgeleiteten Ausgangssignalen an die Leitung 49C, weiche die nachfolgenden Abfrageintervalie oder »Fenster bzw. Zwischenräume« in jedem Abfragezyklus schafft, um die Daten zu erkennen, die von jec"em der η beweglichen Einrichtungen während des zugeordneten Abfrageintervalls gesendet werden, wie am besten aus F i g. 3(e) zu ersehen ist Jedes Intervall kann beispielsweise 5 ms lang sein.

Der Rechner 54 ist so programmiert, daß er die empfangenen Demultiplex-Daten an die der jeweiligen beweglichen Einheit entsprechenden Speicherstellen überträgt Am Ende des n-ten Abfrageintervalls gibt der Demultiplexer 54/4 einen Rückstellimpuls über die Leitung 57 an den Haupttaktgeber 48 ab, welcher seinerseits den Zähler 49Λ zurückstellt. Zu diesem Zeitpunkt liegt dann der Auslöseimpuls nicht mehr an der Leitung 49 an, so daß der Empfänger 50 zeitweilig abgeschaltet wird. Kurz danach liegt wieder ein Synchronisierimpuls von dem Zähler 49<4 auf der Leitung 49S an, um den Abfragezyklus zu wiederholen.

Es sei nun vorausgesetzt, daß der Empfänger 30 in einer bestimmten beweglichen Einheit angeschaltet ist

Wenn die Signaturimpulse auf der Leitung 31 anliegen, liegt am Ausgang des Signatur-Detektors 32 des Synchronisierimpuls auf der Leitung 33 an, welcher dem in F i g. 3(a) dargestellten Synchroriisierimpuls in der Basis-Station ähnlich ist. Die Rückflanike dieses Synchronisierimpulses setzt den lokalen Taktgeber 34 in Gang und schaltet Hen Empfänger 30 ab, wie aus F i g. 3(c) zu ersehen ist. Die Taktimpulse auf der Leitung 35 werden zur Schaffung von Ausgangssignalen auf den Leitungen 21 und 23 verwendet, welche der augenblicklichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, und, wenn er überhaupt erforderlich ist, einem »Zehner«-Kode entsprechen.

Nach einer vorbestimmten Anzahl von Taktimpulsen auf der Leitung 35 gibt der Zähler 36 einen Ausgangsimpuls an die Leitung 36A ab, dessen Vorderflanke den Beginn eines bestimmten, der beweglichen Einheit zugeteilten Abfrageintervalls kennzeichnet. Das Abfrageintervall der beweglichen Einheit stimmt wegen der mittels der Signatur-Impulse durchgeführten Synchronisierung mit einem der Abfrageintervalle in der Basis-Station überein. Entsprechend den T.aktimpulsen auf der Leitung 35 und dem Impuls auf der Leitung 36Λ schafft der Multiplexer 24 aus den auf dem Leitungen 19,21 und 23 vorhandenen Ausgangssignalen einen Ausgangsimpulszug oder ein Informationswort. Ein Beispiel für einen derartigen Impulszug ist in F i g. 3(f) widergegeben; er weist die Serienübertragung der Fahrtrichtung, eines Streckenabschnittes AD, eines Notzustandes, des Lärmschutzes und von zwei einem geforderten »Zehner«-Kode entsprechenden BCD-Znhlen auf.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß nur zwei Bit-Stellen in dem Impulszug für die AD- Daten erforderlich sind. Wenn die Frequenz des Abfragezyklus 1 Hz ist und eine Abfragung einmal pro Zyklus durchgeführt wird, dann findet die Datenübertragung: in Intervallen von einer Sekunde statt. Wenn ein Ausgangsimpuls auf der Leitung i/ von dem Teiler ib jeweils bei einer Fahrtstrecke des Fahrzeugs von etwa 13 m (44 feet) geschaffen wird, dann erhält der Zähler 18 die Daten »00«; wenn das Fahrzeug steht oder wenn es langsamer als 13 m/sek (44 feet/sec) während des Abfragezyklusses fährt; er erhält Daten »01«; wenn das Fahrzeug schneller als 13 m/sek fährt; er erhält die Daten »10«, wenn das Fahrzeug schneller als 26 m/sek (88 feet/sec) fährt, oder er erhält die Daten »11«, wenn das Fahrzeug schneller als etwa 40 m/sek (132 feet/sec) und langsamer als 63 m/ sek (176 feet/sec) fährt Infolgedessen können mit einem Zwei-Bitkode Fahrzeuggeschwindigkeiten bis 63 m/sek (176 feet/sec) oder bis zu etwa 190km/sec (120 mph) beherrscht werden.

An der Rückflanke des Impulses auf der Leitung 36Λ wird der Zähler 18 zurückgestellt um während des nächsten Abfragezyklus Impulse auf der Leitung 17 zu speichern. Am Ende des /j-ten-Abfrageintervalls gibt der Multiplexer 24 einen Steuerimpuls an die Leitung 24.4 ab, um den Empfänger 30 zum Empfang von Signaturimpulsen auszulösen, um dadurch einen neuen Abfragezyklus zu starten.

Wenn die Daten von einer Anzahl Fahrzeuge an der Basis- bzw. Zentralstation empfangen werden, ändert der Datenumsetzer 52 das Datenformat von dem Rechner 54 von Serien- in Parallelbetrieb um. Die Daten werden dann mittels des Demultiplexers 54Λ demultiplex verarbeitet, wie vorher beschrieben ist, und werden dann an entsprechende Speicherstellen in dem Rechner 54 übertragen. Die »Zehner«-Kodedaten können dann an eine entsprechende, nicht dargestellte Anzeigeeinrichtung übertragen werden, weiche keinen Teil der vorliegenden flrfindung bildet. Um den Fahrzeugstandort aus den Fahrtrichtungs- und ^D-Daten zu berechnen und diese Berechnungen von den sich gehäuft habenden Fehlern zu reinigen bzw. sie entsprechend zu korrigieren, wird der Rechner 54 mittels eines Programms gesteuert, dessen Flußlaufdiagram in Fig.4 dargestellt ist.

In dem Rechner 54 ist eine erste Speicheranordnung zur Speicherung der berechneten X- und V-Koordinaten jeder beweglichen Einheit in dem System vorgesehen. Der Anfangsstandort mit den Koordinaten Xo, Vo jedes Fahrzeugs wird in diese erste Speicheranordnung etwa dann eingegeben, wenn das Fahrzeug einen bekannten Standort, beispielsweise die Polizeigarage, verläßt. Während jedes Abfragezyklus werden die AD- und die Fahrtrichtungsdaten für die beweglichen Einheiten gesteuert von dem Haupttaktgeber 48/4 wie vorstehend ausgeführt, in den Rechner 54 eingegeben.

Die X- und V-Koordinaten in der ersten Speicheran-Ordnung werden dann für jede bewegliche Einheit vorzugsweise einmal in jedem Abfragezyklus geändert, indem mit den eingangs angegebenen Gleichungen I und II die neuen Koordinaten Xneu, Y„_eu berechnet werden, wobei die vorherigen X- und V-Koordinaten in der ersten Speicheranordnung und die AD und die Fahrtrichtungswerte für jede bewegliche Einheit verwendet werden und die Daten Xneu, Yneu in der ersten Speicheranordnung gespeichert werden.
Die Koordinaten X„_eu, Y_neu werden mittels des Rechners 54 über die Leitung 55 an die Anzeigeeinrichtung 56 übertragen, welche keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, welche aber eine Kathodenstrahlröhre zur Anzeige des jeweiligen Fahrzeugstandortes auf einer (Stadt)-Plankopie aufweisen kann. Ein Steuerabschnitt 58 in der Anzeigeeinrichtung 56 erzeugt Signale auf der Leitung 59, um zu bestimmen, ob alle oder nur ausgewählte Fahrzeugstandorte angezeigt werden sollen.
Um sich häufende Fehler zu korrigieren, schaltet ein Taktgeber 545 im Rechner 54 in regelmäßigen Abständen, beispielsweise in der Größenordnung von jeweils 5 Sekunden auf ein Änderungsunterprogramm durch. Der Taktgeber 545 kann asynchron zu dem Haupttaktgeber 58 sein. Die Standortkorrektur in dem Änderungsunterprogramm basiert auf einem Vergleich des berechneten, in der ersten Speicheranordnung enthaltenen Fahrzeugstandorts mit der Standortinformation in Form der Koordinaten Xst, Ya in einer zweiten Speicheranordnung in dem Rechner 54, welche den bekannten, befahrbaren Flächen des Bereichs einschließlich Haupt-, Nebenstraßen und Gassen entspricht

Beispielsweise kann ein Plan eines Stadtbezirks mit einem Gitternetz mit regelmäßigen Gitterabständen darübergelegt werden, wobei die X- und y-Achsen mit denen identisch sind, die zur Standortabfrage verwendet werden. Die X- und ^-Koordinaten jedes Gitterschnittpunktes sind bestimmten Stellen in der zweiten Speicheranordnung zugeordnet Wenn der Gitterschnittpunkt mit einer Haupt-, Nebenstraße oder einer Gasse übereinstimmt, wird eine logische »1« an der den X- y-Koordinaten des Gitterschnittpunkts entsprechenden Stelle in der zweiten Speicheranordnung gespeichert Wenn der Gitterschnittpunkt nicht über einer Haupt-, Nebenstraße oder Gasse liegt wird eine logisehe »0« in der entsprechenden Stelle der zweiten Speicheranordnung gespeichert

Eine simulierte Rechnerausgabe der Information, welche in der zweiten Speicheranordnung für einen Teil

eines vorgegebenen Stadtbezirks gespeichert ist. ist in Γ·' i g. 5 dargestellt, in welcher die Punkte den logischen Linsen und die leeren Zwischenräume den logischen Nullen der Anordnung entsprechen. Der in F i g. 5 dargestellte Teil entspricht dem oberen Teil der S'adiplanwicdcrgabe in den F i g. 6 und 7, welcher den Bereich /wischen den Straßen 80 und 82 aufweist. An den Stellen 84 und 86 beispielsweise ist die Lage der Straße in der zweiten Anordnung verschoben worden, damit sie den tatsächlichen Gitterschnittpunkten entspricht, da das Gitternetz nicht ohne weiteres an befahrbare Flächen angepaßt werden, die ständig unter einem anderen Winkel parallel zu den Gitterlinien oder unter 45° hierzu verlaufen, und noch dazu die erforderliche Genauigkeit erhalten l-.ann. An der Stelle 88 ist bespielsweise die gekrümmte Straße in der zweiten Speicheranordnung nur an jedem zweiten Gitterschnittpunkt dargestellt.

Kumulative Fehler können korrigiert werden, indem gefordert wird, daß das Fahrzeug auf einer befahrbaren Fläche das heiß« Straße verbleibt, deren Lage X₁,, Y₅, in der zweiten Speicherordnung gespeichert ist, und daß sich der durchgegebene Standort X₃/,, Y₃/, eines Fahrzeugs auf einer angrenzenden befahrbaren Fläche X₅₁-, Vw bewegt, wenn zwei Standorte nicht übereinstimmen.

Hierbei wird zuerst die zweite Speicheranordnung an der Stelle abgefragt, welche den zuletzt eingegebenen X- und V-Koordinaten X],/,, Y_ai, des Fahrzeugs entspricht. Wenn die Speicherstelle einer logischen »1« entspricht, ist der Fahrzeugstandort genau bezeichnet, da er einer bekannten, befahrbaren Fläche entspricht und es braucht keine Korrektur durchgeführt zu werden.

Wenn aber die Speicherstelle keine logische »1« enthält, werden die Stellen in der zweiten Speicheranordnung abgefragt, die senkrecht zu der Fahrzeugfahrtrichtung und unmittelbar neben der vorher abgefragten Speicherstelle liegen. Wenn eine dieser Speicherstellen eine logische »1« enthält, werden die X-V-Koordinaten Xa//. Vi/, in der ersten Speicheranordnung so geändert, daß sie diesen Koordinaten X_s.·, V₅,-einer neuen Stelle in der zweiten Speicheranordnung entsprechen; der Fahrzeugstandort ist dann ebenfalls genau gekennzeichnet, da er einer bekannten, befahrbaren Fläche entspricht. Wenn bei dieser Suche keine logische »1« gefunden wird, wird die zweite Speicheranordnung in einer Richtung senkrecht zu der Fahrzeugfahrtrichtung zwei Gittcrstcllen von der berechneten Stelle und der zuerst abgefragten Speicherstelle entfernt untersucht. Wenn eine dieser Gitterstellen eine logische »1« enthält, werden die X- Y-Koordinaten X₃/,, V₃/, in der ersten Speicheranordnung so geändert, daß sie diesen Koordinaten X,,·, V₅,- einer der neuen Stellen in der zweiten Speicheranordnung entsprechen.

Der Vorteil der Änderung durch Beseitigen kumulativer Fehler gegenübei den Standortbestimmungen nach dem sogenannten Besteck-Rechnen kann aus einem Vergleich der Diagramme in den F i g. 6 und 7 ersehen werden. Die F i g. 6 wurde dadurch hergestellt, daß dem Ausgang eines als Anzeigeeinrichtung 56 dienenden X-V-Kurvenschreibers auf einem Plan des Stadtbezirks gefolgt wurde. Die tatsächliche Route, die ein Fahrzeug entlang einer vorgeschriebenen Bahn zu und von einem Ausgangsstandort mit den Koordinater. Xo, V₀ gefahren ist, ist durch Pfeile dargestellt Der berechnete Standort des Fahrzeugs ist, ohne daß kumulative Fehler korrigiert sind, durch eine stark ausgezogene Linie dargestellt. Am Anfang der Route fährt das Fahrzeug in einer konstanten Fahrtrichtung 100. An der Stelle 101 aber, wo die Route ihre Richtung um 90° ändert, haben die berechneten Strecken- und Fahrtrichtungsfehler zur Folge, daß der berechnete Standort von der tatsächlichen Kurve und von einer befahrbaren Fläche abweicht. Dieser Standortfehler summiert sich im folgenden, bis an der Stelle 102 ein Standort des Fahrzeugs abgefragt wird, welcher um einen vollen Block von der tatsächlichen Route entfernt liegt. Am Ende der Route wird der Standort des Fahrzeugs an der Stelle 104 durchgegeben, welche etwa um einen vollen (Häuser-)Block von de-Koordinaten Xo, Vo abweicht.

In Fig. 7 ist der Fahrzeugstandort gemäß der Erfindung bezüglich der kumulativen Fehler korrigiert. Die Fahrzeugbewegung wird wieder in einer konstanten Fahrtrichtung 100' abgefragt. An der Stelle 101' weicht der durchgegebene Standort, wie in F i g. 6, von der tatsächlichen Route ab. Mittels des Änderungsuntemrogramms in dem Rechner 54 wird der durchgegebene Standort jedoch unmittelbar auf die Fahrtroute zurückgeführt.

Mit Hilfe des Änderungsunterprogramms bleibt der durchgegebene Fahrzeugstandort für den restlichen Teil der Fahrt auf der tatsächlich gefahrenen Route oder dieser sehr nahe. Beispielsweise entsprechen die Stellen 102' und 104' genau dem Straßenverlauf und dem Ausgangs- und Endpunkt X₀, V₀.

Ein Abstand der Gitterlinien von 33 m (110 feet) hat sich für die meisten Stadtbezirke als ausreichend herausgestellt, insbesondere da der übliche (Häuser)-Block in einer Stadt 100 bis 200 m (330 bis 660 feet) lang ist. Bei

.to einem Gitterabstand von 33 m beträgt der maximale Fehler bei der Standortdurchgabe bei diesem System ± 16,5 bis 17 m (± 55 feet). Wie aus F i g. 6 zu ersehen ist. kann der Fehler der bei einer einfachen Fahrt ohne irgendeine Änderung erhalten wird, ein ganzer Häuserblock oder 200 m (660 feet), insbesondere beispielsweise an der Stelle 102 sein.

Wenn der abgefragte und durchgegebene Fahrzeugstandort und die sich auf befahrbare Flächen beziehende Information auch nach der zweiten Untersuchung nicht in Zusammenhang gebracht werden kann, wird keine Korrektur durchgeführt und die Stadtortdurchgabe, wird wie vorher, mit den nichtdusgeglichenen X- Y-Koordinaten festgesetzt, die zur Berechnung dfr neuen Fahrzeugstandorte verwendet werden. Ein dei-artiger Fall kann vorkommen, wenn sich das Fahrzeug in einem Bereich befinden, in welchem die Straßen sehr weit voneinander getrennt sind. Es ist aber sehr wahrscheinlich, daß die tatsächliche Fahrtroute durch die Änderung bestimmt werden kann; da das Fahrzeug auch in dichtere Bereiche zurückkehrt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung des jeweiligen Standorts mindestens eines Fahrzeugs in einem vorherbestimmten Bezirk eines Straßennetzes, bei dem die Entfernung und die jeweilige Fahrtrichtung des betreffenden Fahrzeugs ausgehend von einem anfänglichen Standort gemessen werden, um einer Zentralstation Signale zuzuführen und das Ergebnis einer Fahrt aufgrund zurückgelegter Fahrstrecken und vorgenommener Richtungsänderungen auszuwerten, dadurchgeke η η zeichnet, daß