DE2446264B2

DE2446264B2 - System zur lokalisierung eines fahrzeuges

Info

Publication number: DE2446264B2
Application number: DE19742446264
Authority: DE
Inventors: Ronald Arthur Chelmsford Essex Tyler (Grossbritannien)
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1974-06-08
Filing date: 1974-09-27
Publication date: 1977-05-26
Also published as: NL7506739A; GB1470694A; US3984806A; FR2274094A1; DE2446264A1

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Lokalisierung eines Fahrzeuges auf einem vorgegebenen, durch feste Knotenpunkte in einzelne Streckenabschnitte unterteilten Streckennetz, mit einer im Fahrzeug milgeführten Bordstation und einer ortsfesten, die von der Bordstalion bereitgestellten Informationen über eine Übertraeunescinnehtung abfragenden Überwachungsstation,

wobei in der Bordstation ein Streckenmesser zur Ermittlung der zurückgelegten Strecke und ein Fahrtrichtungsänderungsdetektor vorgeshen sind, und das System weiterhin ein Steuergerät umfaßt, daß durch Vergleich der vom Streckenmesser gelieferten Streckeninformation mit einem ausgewählten, von einer Speicheranordnung für die Knotenpunktabstände bereitgestellten Abstandswert ein das Erreichen eines Knotenpunktes anzeigendes Steuersignal liefert, sowie ein Knotenpunktidentifizierungsspeicher, der in Abhängigkeit von der bei Auftreten des Steuersignals zugeführten Fahrtrichtungsänderungsinformation den nächsten, angesteuerten Knotenpunkt identifiziert und aus der Speicheranordnung den zugehörigen Abstandswert für den Vergleich auswählt.

Systeme zur Lokalisierung von Fahrzeugen sind bereits in der Zeitschrift »Wireless World«, September 1970, Seiten 435 bis 440, allgemein beschrieben. Insbesondere wird dabei die Lokalisierung eines Fahrzeuges in einem vorgegebenen, auf feste Routen beschränkten Streckennetz betrachtet, wobei die Knotenpunkte des Netzes, d. h. die Straßenkreuzungen, als feste Bezugspunkte verwendet werden, um jeweils von diesen Punkten ausgehend den weiteren Weg des Fahrzeugs zu ermitteln. Wenn das Fahrzeug mit einem Streckenmesser versehen ist und eine ortsfeste Leitstation über eine genaue Kenntnis der Geographie des Streckennetzes verfügt, kann man herausfinden, wann das Fahrzeug jeweils an einem bestimmten Knotenpunkt ankommt. Dazu werden zwei Möglichkeiten genannt, wie eine Information darüber abgeleitet werden kann, auf welchem Weg das Fahrzeug den Knotenpunkt wieder verläßt. Die erste Möglichkeit besteht darin, diese Information anhand der vorgenommenen Fahrtrichtungsänderung abzuleiten. Die zweite Möglichkeit besteht darin, an den Einmündungsstellen der verschiedenen Wege oder Streckenabschnitte am Knotenpunkt jeweils Baken aufzustellen, die eine Kennung der einzelnen Wege liefern. In beiden Fällen muß die Information über den neueingeschlagenen Weg (Fahrtrichtungsänderung oder Bakenkennung) an die ortsfeste Leitstation übermittelt werden, da vorausgesetzt ist, daß die Daten über die Geographie des Wegenetzes in dieser Station vorliegen.

Gemäß dem Aufsatz in der genannten Zeitschrift wird nur die zweite der beiden genannten Möglichkeiten als praktikabel ins Auge gefaßt und ausführlich behandelt. Die erste Möglichkeit, die über die Messung von Fahrtrichtungsänderungen geht, wird nicht für durchführbar gehalten, da befürchtet wird, daß solche Messungen mit vertretbarem Aufwand nicht genau genug erfolgen können. Daher sind auch keinerlei Angaben über die technischen Mittel zur Verarbeitung des Ergebnisses der Fahrtrichtungsänderungsmessung und der vom Streckenmesser abgeleiteten Information zur Bestimmung der Position des Fahrzeuges gemacht.

Nach dem älteren deutschen Patent Nr. 23 01 054 wurde bereits ein System der eingangs genannten Art vorgeschlagen. Dabei ist in der Bordstation des Fahrzeuges ein Streckenmesser zur Ermittlung der zurückgelegten Strecke und ein Fahrtrichtungsänderungsdetektor, sowie eine Übertragungseinrichtung vorgesehen, über die eine ortsfeste I Jberwachungsstation die von den beiden Meßgeräten ermittelte Information abfragen kann. In der Überwachungsstation werden die vom Fahrzeug gelieferten Informationen über die zurückgelegte Wegstrecke und die Fahrtrichtungsänderung mit den in einem Knoten-

punkt-Identifizierungsspeicher und einer Speichereinrichtung für die einzelnen Knotenpunktabstände vorliegenden Kentnisse über die Topographie des Wegenetzes verknüpft und daraus Angaben über die jeweilige Position des Fahrzeuges abgeleitet Die vom Fahrzeug bereitgestellten Informationen werden von der Überwachungsstation in gewissen Zeitabi tänden periodisch abgefragt und der jeweils zuletzt abgefragte Wert zur Bestimmung der Position des Fahrzeuges verwendet Bei jeder Abfrage wird in einem Steuergerät, das anfangs beim Verlassen eines Knotenpunktes mit dem Abstandswv-it zum als nächsten angesteuerten Knotenpunkt gespeist wurde, die gegenüber der letzten Abfrage jeweils zurückgelegte Wegstrecke von dem verbleibenden Abstandswert abgezogen, bis dieser Wert schrittweise auf Null abgesunken ist, das Fahrzeug folglich am nächsten Knotenpunkt anglangt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird auch die letztfolgend abgefragte Riehtungsänderungsinformation verwertet; sie wird dem Knotenpunktidentifizierungsspeich'ir zugeleitet und dient dazu, den als nächstes Fahrziel angesteuerten Knotenpunkt zu identifizieren.

Nachteilig ist hierbei, daß die zurückgelegte Wegstrecke entsprechend den Abfrageintervallen schrittweise bei der Ermittlung des verbleibenden Abstandes zum angezielten Knotenpunkt verwertet wird. Die Position des Fahrzeuges läßt sich also prinzipiell nicht kontinuierlich sondern nur schrittweise feststellen. Darüber hinaus birgt aber diese schrittweise Abfrage auch die Gefahr, daß der Zeitpunkt des Erreichens des Knotenpunktes in ein Abfrageintervall fällt, daP also diese Information nicht oder nur verspätet registriert wird. Dabei geht dann die Information über die am Knotenpunkt vorgenommene Fahrtrichtungsänderung unwiederbringlich verloren. Diese Fahrtrichtungsänderungsinformation ist aber von entscheidender Bedeutung für die Bestimmung des nächsten Fahrzieles. Wenn sie verloren geht, ^se' ^es wegen der schrittweisen Abfrage oder durch einen jederzeit möglichen Übertragungsfehle!·, dann kann die Position des Fahrzeuges nicht mehr bestimmt werden. Wenn also die Überwachungsstation die Information über die Fahrtrichlungsänderung nur ein einziges Mal nicht richtig empfängt, dann ist das Fahrzeug für alle folgende Zeit unauffindbar verloren.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, ein System der eingang; genannten Gattung zu schaffen, bei dem in der Überwachungsstation die Position des Fahrzeuges jederzeit mit Sicherheit ermittelt werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Steuergerät, die Speicheranordnung und der Knotenpunktidentifizierungsspeicher in der Bordstation des Fahrzeuges angeordnet sind und daß der Streckenmesser zum kontinuierlichen Vergleich der Streckeninformation mit dein ausgewählten Abstandswert an das Steuergerät angeschlossen ist.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, die Position des Fahrzeuges unter Berücksichtigung der Topographie des Streckennet/es bereits im Fahrzeug festzustellen und diese Information jederzeit auf Abruf durch die ortsfeste Überwachungsstation bereitzuhalten. Gemäß der Erfindung genügt es also nicht, das Steuergerät, die Speicheranordnung und den Knotenpunktidcntifizierungsspeichcr im Fahrzeug vorzusehen, es muß vielmehr auch dafür Sorge getragen werden, daß die vom Streckenmesser gelieferte Information kontinuierlich von dem im Steuergerät eingespeisten Abstandswert abgezogen wird, so daß jederzeit die verbleibende Entfernung vom nächsten Knotenpunkt zur Verfugung steht. Nur dadurch wird gewährleistet, daß die Überwachungsstation einen zeitlich beliebigen Zugriff zu der im Fahrzeug bereitgestellten Information übirdie Position hat.

Einerseits erreicht man dadurch, daß das Fahrzeug im Streckennetz niemals »verlorengehen« kann, andererseits ergibt sich aber auch eine bedeutend genauere Ermittlung der Position, da die Streckenmessung kontinuierlich verarbeitet wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines einfachen Streckennetzes und

Fig.2 ein Blockschaltbild der Bordstation für ein Fahrzeug.

Gemäß F i g. 1 besieht das Streckennetz aus mehreren Wegen, die zwischen Knotenpunkten N 1 bis N 5 verlaufen, an denen sich zwei oder mehr Wege treffen. S ist ein willkürlich gewählter Ausgangspunkt, von dem aus ein mit dem Gerät nach F i g. 2 versehenes Fahrzeug geführt werden soli. S kann (muß aber nicht) der Standort einer festen Station sein, die das an Bord des Fahrzeugs befindliche Gerät überwacht.

Gemäß Fig. 2 wird die Information über die vom Fahrzeug zurückgelegte Weglänge von einem digitalen Streckenmesser 1 erhalten, der, wie mit dem Pfeil 2 angedeutet, synchron mit den Rädern des Fahrzeugs (falls es sich um ein Radfahrzeug handelt) angetrieben wird. Informationen über Fahrtrichtungsänderungen werden von einem Fahrtrichtungsänderungsdetektor 3 erhalten, der im einfachsten Fall mit dem Lenkgetriebe des Fahrzeugs verbunden sein kann und den Sinn (links oder rechts) einer Fahrtrichtungsänderung und das Ausmaß der Richtungsänderung in Graden anzeigt. Der Ausgang des Fahrtrichtungsänderungsdetektors 3 ist über eine normalerweise gesperrte Torschaltung 4 mit einem programmierten Knotenpunktidentifizierungsspeicher 5 verbunden, dessen Natur erkennbar sein wird.

Die Ausgangssignale vom digitalen Streckenmesser 1 werden einem Steuergerät 6 zugeführt, um einen Zählwert in diesem Speicher zu vermindern. Der anfängliche Zählwert im Steuergerät 6 ist ein Maß für die Entfernung von einem vom Fahrzeug zuletzt überfahrenen Knotenpunkt zu dem vom Fahrzeug angesteuerten Knotenpunkt. Wenn der Zählerstand im Steuergerät 6 den Wert 0 erreicht, dann liefert dieses Steuergerät ein Ausgangssignal, welches die Torschaltung 4 öffnet.

Der in dem Steuergerät 6 anfänglich eingeschriebene Zählwert wird aus einem ve η mehreren Dauerspeichern 7 bis 11 über UND-Glieder 12 — 16 entnommen, wenn diese Glieder unter Steuerung durch den programmierten Knotenptinktidendifizierungsspeicher 5 geöffnet werden. Der Dauerspeicher 7 enthält die Entfernung /wischen dem Ausgangspunkt 5 und dem ersten Knotenpunkt /VI₁ eier Speicher 8 enthält die Entfernung /wischen dem Knotenpunkt N 1 und dem Knotenpunkt N 2. der Speicher 9 enthält die Entfernung zwischen den Knotenpunkten /Vl und N 3, der Speicher 10 enthält die Entfernung zwischen den Knotenpunkten N3 und Λ/4 und der Speicher 11 enthält die Entfernung zwischen den Knotenpunkten N 2 und /V 5.

Der Knotenpunktidentifizierungsspeicher 5 ist so programmiert, daß er bei Abfahrt vom Ausgangspunkt S und Ansteuerung des Knotenpunkts /Vl das UND-Glied 12 öffnet, um in das Steuergerät 6 einen Zählwert einzuschreiben, der der Entfernung zwischen dem Ausgangspunkt 5 und dem Knotenpunkt /Vl entspricht. Gleichzeitig wird sichtbar auf einem Indikator 17 angezeigt, daß es sich bei dem vom Fahrzeug angesteuerten Knotenpunkt um den Punkt Λ' 1 handelt. Nach Empfang einer Fahrtrichtungsänderungsinformation vom Detektor 3 über die Torschaltung 4 ermittelt der programmierte Knotenpunktidentifizierungsspeicher 5 den Knotenpunkt, auf den das Fahrzeug nunmehr zusteuert (z. B. den Knotenpunkt N2) und öffnet das zugeordnete UND-Glied (in diesem Fall das UND-Glied 13), um in das Steuergerät 6 einen Zählwert einzugeben, welcher der Entfernung zwischen den Knotenpunkten Λ/l und Λ/2 entspricht. Gleichzei tig wird durch Ausschalten des Indikators 17 und Einschalten des Indikators 18 angezeigt, daß sich der vom Fahrzeug angesteuerte Knotenpunkt von N1 auf /V 2 geändert hat. Für die übrigen Knotenpunkte sind andere Indikatoren 19, 20 und 21 vorgesehen, um jeweils ein Ansteuern dieser Knotenpunkte durch das Fahrzeug anzuzeigen.

Die Torschaltung 4 wird nur dann geöffnet, wenn der Zählerstand in dem Steuergerät 6 auf 0 vermindert ist. Hiermit wird gleichsam ein Entfernungstor erhalten, um sicherzustellen, daß die dem programmierten Knotenpunktidentifizierungsspeicher 5 zugeführte Farhtrichtungsänderungsinformation auch tatsächlich ein Manöver des Fahrzeugs am Knotenpunkt betrifft. In der Praxis wird die am i -hrzeug abgeleitete Fahrtrichtungsänderungsinformaiion über eine Weglänge integriert, so daß die an die feste Station gesendete Fahrtrichtungsänderungsinformation das Endergebnis des Fahrmanövers anzeigt, d.h. irgendwelche unvermeidbaren Änderungen der Lenkrichtung während des Manövers werden ignoriert.

Somit liefern die vom programmierten Knotenpunktidentifizierungsspeicher 5 gesteuerten Indikatoren 17 — 21 jederzeit eine Anzeige des vom Fahrzeug angesteuerten Knotenpunkts, während der Zählwert in dem Steuergerät 6 die Weglänge anzeigt, die das Fahrzeug bis zum Erreichen des angesteuerten Knotenpunkts zurückzulegen hat.

Um den Standort des mit dem Gerät nach F i g. 2 versehenen Fahrzeugs in einer festen Station überwachen zu können, werden die jeweiligen Ausgangssignale des programmierten Knotenpunktidentifizierungsspei-

40 chers 5 nicht nur dazu herangezogen, den jeweils betreffenden der Indikatoren 17 bis 21 zu erregen, sondern sie werden auch dazu verwendet, jeweils den richtigen von mehreren Digitalcodierern 22 bis 26 anzusteuern. Die Ausgangssignale der Codierer 22 bis 26 werden gemeinsam mit einem Signal, welches den Zählwert in dem Steuergerät 6 angibt, einem reihenweise ordnenden Codierer 27 zugeführt. Dieser Codierer 27 liefert ein Ausgangssignal, welches dem Jaufenden Standort des das Bordgerät enthaltenden Fahrzeugs entspricht. Der Ausgang des Codierers 27 wird auf einen Sender 28 gegeben, der von einem Empfänger 29 getriggert wird, wenn letzterer ein Abfragesignal von der festen Überwachungsstation empfängt.

Wenn, wie es in der Praxis normalerweise der Fall sein wird, eine Vielzahl von Fahrzeugen von einer Überwachungsstation über ein gegebenes Streckennetz zu führen bzw. zu verfolgen ist, kann ein Rundfrage- und Antwortverfahren gemäß dem älteren deutschen Patent 23 01 054 angewendet werden, wobei alle Fahrzeuge der Reihe nach abgefragt werden. In einem solchen Fall kann der Empfänger in jedem Fahrzeug mit einem Detektor versehen sein, der ein von der festen Station gesendetes codiertes Signal entschlüsseln kann, welches bedeutet, daß die feste Station das betreffende Fahrzeug abzufragen wünscht.

Für den digitalen Streckenmesser 1 in F i g. 2 kann in der Praxis eine Codierscheibe verwendet werden, die für jeweils 8 km 1024 Maßsprünge liefert, so daß die Entfernungsanzeige mit einer Auflösung von ungefähr 8 m je Maßsprung (d. h. für eine Änderung des niedrigsten Stellenwerts um eine Einheit) erfolgt. Um die von einem einzelnen Fahrzeug beanspruchte Datenübertragungszeit zu verkürzen, kann die Änderung der Fahrzeugrichtung während des Manövers als Treppenfunktion betrachtet werden. In manchen Fällen kann es ausreichend sein, neben dem Sinn der Fahrtrichtungsänderung (links oder rechts) das Maß der Richtungsänderung in Schritten von 22,5° oder sogar 45° anzugeben, damit der programmierte Knotenpunktidentifizierungsspeicher 5 in der Lage ist, den nach einem Manöver vom Fahrzeug angesteuerten Knotenpunkt zu ermitteln. Wie vorstehend beschrieben, kann der Fahrtrichtungsänderungsdetektor 3 direkt vom Lenkmechanismus des Fahrzeugs angetrieben werden, gemäß einer anderen Methode kann jedoch auch die bei Kurvenfahrt eines Fahrzeugs auftretende Drehzahldifferenz zwischen einem inneren und einem äußeren Rad dazu herangezogen werden, das Maß einer Fahrtrichtungsänderung zu bestimmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. System zur Lokalisierung eines Fahrzeuges auf einem vorgegebenen, durch feste Knotenpunkte in einzelne Streckenabschnitte unterteilten Streckennetz, mit einer im Fahrzeug mitgeführten Bordstation und einer ortsfesten, die von der Bordstation bereitgestellten Informationen über eine Übertragungseinrichtung abfragenden Überwachungsstation, wobei in der Bordstation ein Streckenmesser zur Ermittlung der zurückgelegten Strecke und ein Fahrtrichtungsänderungsdetektor vorgesehen sind, und das System weiterhin ein Steuergerät umfaßt, das durch Vergleich der vom Streckenmesser gelieferten Streckeninformation mit einem ausgewählten, von einer Speicheranordnung für die Knotenpunktabstände bereitgestellten Abstandswert ein das Erreichen eines Knotenpunkts anzeigendes Steuersignal liefert, sowie ein Knotenpunktidentifizierungsspeicher, der in Abhängigkeit von der bei Auftreten des Steuersignals zugeführten Fahrtrichtungsänderungsinformation den nächsten, angesteuerten Knotenpunkt identifiziert und aus der Speicheranordnung den zugehörigen Abstandswert für den Vergleich auswählt, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (6), die Speicheranordnung (7—11) und der Knotenpunktidentifizierungsspeicher (5) in der Bordstation des Fahrzeugs angeordnet sind und daß der Streckenmesser (1) zum kontinuierlichen Vergleich der Streckeninformation mit dem ausgewählten Abstandswert an das Steuergerät (6) angeschlossen ist.

2. System nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Streckenmesser (1) die Streckeninformation in digitaler Form an das digital die jeweilige Differenz zwischen dem ausgewählten Abstandswert und der Streckeninformation bildende Steuergerät (6) liefert.

3. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrtrichtungsänderungsdetektor (3) über eine vom Steuersignal des Steuergerätes (6) gesteuerte Torschaltung (4) mit dem Knotenpunktidentifizierungsspeicher (5) verbunden ist.

4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheranordnung (7 — 11) für jeden Knotenpunkt einen den Abstand zwischen diesem und dem vorangegangenen Knotenpunkt (Ni-/V5, S) als Digitalinformation enthaltenden Festwertspeicher aufweist.

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Knotenpunktidentifizierungsspeicher (5) mit einer An-Zeigeeinrichtung (17—21) zur Angabe des angesteuerten Knotenpunktes verbunden ist.