DE2938373A1 - Verfahren zur bestimmung von fehlern eines sonsors - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemaß Ober-
• begriff des ersten Patentanspruchs. Es ist hinlänglich bekannt, die Position eines Fahrzeugs mittels einer Navigationsanlage, enthaltend einen Navigationsrechner nach dem Koppelnavigationsverfahren zu bestimmen. Derartige Anlagen enthalten Sensoren zur Erfassung der jeweils zurück gelegten Fahrstrecke oder auch der Geschwindigkeit sowie Richtungsgeber, insbesondere Kurskreisel oder auf das Erdmagnetfeld ansprechende Sonden zur Erfassung des jeweiligen Fahrzeugkurses. Die jeweilige Fahrzeugposition wird zweckmäßig mittels eines Kartengerätes angezeigt, welches über die vom Rechner gelieferten Navigationsdaten angesteuert wird. Es hat sich gezeigt, daß durch Fehler der genannten Sensoren, die Navigationsdaten nicht unerheblich verfälscht werden und somit auch die berechnete Fahrzeugposition von der tatsächlichen Position abweicht. Hierbei bereiten die Sensorfehler, welche von der Geschwindigkeit bzw. der Beschleunigung des Fahrzeugs abhängen, erhebliche Schwierigkeiten.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren anzugeben, mit welchem Fehler von Weg- oder Geschwindigkeitssensoren einer Navigationsanlage zuverlässig bestimmt und/oder zumindest näherungsweise korrigiert werden.
• Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des ersten Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ohne besondere Schwierigkeiten zumindest näherungsweise eine zuverlässige Bestimmung und Korrektur der von der Geschwindigkeit bzw.
• Beschleunigung abhängigen Fehler des Sensors. Hierzu wird lediglich auf wenigstens zwei Fahrstrecken zwischen bekannten Positionen zusätzlich zu der normalen Koppelrechnung eine weitere Koppelrechnung mit einem vorgegebenen Pseudofehler durchgeführt. Als den mittels des Navigationsrechners berechneten Positionen sowie den bekannten Positionen bzw.
• deren Koordinaten werden mittels des Navigationsrechners die Fehler sehr genau ermittelt. Ein besonderer Aufwand im Rechner oder auch im Hinblick auf die Bedienung der Navigationsanlage ist nicht erforderlich. Zur Navigation eines Fahrzeuges ist es sowieso erforderlich, in bestimmten Zeitabständen, wenn das Fahrzeug eine bekannte Position erreicht, diese zur Stützung in die Navigationsanlage einzugeben, um inzwischen aufgelaufene Navigationsfehler zu kompensieren.
• Sind durch das angegebene Verfahren die geschwindigkeits-oder beschleunigungsabhängigen Fehler zumindest näherungsweise bekannt und entsprechend berücksichtigt, so werden auch die Navigationsfehler geringer und die Intervalle zur Stützung der Navigationsanlage können erheblich vergrößert werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteranspruchen sowie der nachfolgenden Beschreibung des Verfahrens.
• Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß das Fehlerverhalten eines Sensors, mit welchem Signale entsprechend dem zurückgelegten Weg oder 4er Geschwindigkeit erzeugt werden, grundsätzlich durch einen proportionalen sowie durch einen von der Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung des Fahrzeuges abhängigen Anteil beschrieben werden kann. Legt das Fahrzeug, ausgehend von der Anfangsposition PO, in dem Zeitintervall von t0 bis t1 eine Wegstrecke zurück und zwar mit der Geschwindigkeit v und Beschleunigung b und werden die Fehlerkomponenten mit f und f bezeichnet, so läßt sich allgemein der Wegfehler A s in folgender Form darstellen: Berücksichtigt man ferner noch weitere Fehler, insbesondere die des Richtungsgebers, so ist ersichtlich, daß mittels des Navigationsrechners durch die Koppelrechnung nicht die tatsächliche Position P1, sondern eine entsprechend verfälschte Position P2 ermittelt wird. Eine Aussage über die Größe des geschwindigkeits- bzw. beschleunigungsabhängigen Fehlers kann zunächst nicht getroffen werden. Die Koordinaten der Anfangsposition PO sowie der tatsächlichen Position P1 werden in bekannter Weise in den Rechner eingegeben. Hierzu eignet sich besonders ein von den Navigationsdaten angesteuertes Kartengerät mit welchem sowohl die jeweiligen Positionen darstellbar sind, als auch die Koordinaten der Positionen in den Rechner eingegeben werden können.
• Wird jedoch erfindungsgemäß zusätzlich zur ersten Koppelrechnung wenigstens eine weitere Koppelrechnung mit einem angenommenen Pseudofehler durchgeführt, so bestimmt der Navigationsrechner eine weitere Position P3. Es ist ersichtlich, daß der Abstand r2 im wesentlichen durch den geschwindigkeits- bzw. beschleunigungsabhängigen Pseudofehler bedingt ist, da der Abstand r1 zwischen Position P1 und P2 durch den zu ermittelnden Fehler und der Abstand zwischen P1 und P3 durch die beiden Fehler bedingt ist. Zur Trennung der Fehler des Richtungsgebers von den Fehlern des Sensors wird weiterhin davon ausgegangen, daß der Wegfehler \ s sowie der durch den Pseudofehler verursachte Fehler sb in der gleichen Richtung liegt wie die durch die Fahrstrecke r0 zwischen den Positionen PO und P1 angegebene Richtung. Für den Wegfehler a s gilt somit folgende Gleichung: O ns (t0, t1) fv s (t0, tl) + fb 5b (t0, tt wobei mit s die zurückgelegte Fahrstrecke zwischen PO und Pl bezeichnet ist. Berücksichtigt man ferner die Winkelbeziehungen gemäß Zeichnung, sc läßt sich für die Gleichung schreiben: O Irit. cos (α1 - α0) = fv # |r0| + fb # |r2| # cos (α2 - α0).
• Aus dieser Gleichung sind sämtliche Größen mit Ausnahme des geschwindigkeitsabhängigen Fehlers f und des beschleunigungsabhängigen Fehlers fb bekannt. Die bekannten Größen lassen sich ohne weiteres aus den Nord- und Ost-Koordinaten der Positionen bestimmen. So gilt beispielsweise für r1 bzw.
• α1 Hat das Fahrzeug die bekannte Position P1 erreicht und sind die oben erläuterten Berechnungen durchgeführt, und im Rechner abgespeichert, so kann die Stützung der Navigationsanlage in bekannter Weise erfolgen, so daß nunmehr nicht mit dem Positionswert P2, sondern mit der tatsächlichen Fahrzeugposition P weiter gerechnet wird. Während des nächsten Zeitintervalls von t1 bis t2 legt das Fahrzeug wiederum eine Wegstrecke r0' zurück, bis eine weitere bekannte Position 21 erreicht wird. hierbei werden die oben beschriebenen Operationen entsprechend durchgeführt, so daß für den neuen Wegfehler #s die Gleichung gilt: 4 #s (t1, t2) = fv # s (t1, t2) + fb # Sb ( t1, t2).
• Aus Gründen der Einfachheit sei hierbei auf die Zeichnung verwiesen, wobei die Größen mit r1', r2' usw. bezeichnet werden, welche selbstverständlich nicht mit den dargestellten Größen übereinst-mmen. Es wird somit folgende Gleichung erhalten: 5 |r1'| # cos (bL 1 - = fv |r0'| + fb # |r2'| # cos (α2' - X0' Mittels des Rechners werden nunmehr aus den Gleichungen 3 und 5 die Fehler fv und fb bestimmt. Die somit bestimmten Fehler werden bei den nachfolgenden Fahrstrecken entsprechend berücksichtigt, so daß auch die nunmehr durch die Koppelrechnungen erhaltenen Navigationsdaten der jeweiligen Fahrzeugposition wesentlich besser entsprecnen.
• Es hat sich darüber hinaus als sehr zweckmäßig erwiesen, nach jeder Stützung die Fehler f und fb neu zu bestimmen und die zuvor bestimmten Fehler entsprechend zu korrigieren. Mit anderen Worten: Aus mehreren in der angegebenen Weise bestimmten Fehlern wird ein Mittelwert gebildet, wobei die jeweils zuvor bestimmten Fehler allmählich an Gewicht verlieren und die neu bestimmten Fehler nur anteilig bewertet werden. Mit den derart gebildeten Mittelwerten werden die Koppelrechnungen für die nächstfolgende Fahrstrecke durchgeführt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Bestimmung von Fehlern eines Sensors Patentanspriche 1. Verfahren zur 3bestimmung von Fehlern eines Sensors, mit welchem Signale entsprechend dem zurückgelegten eg oder der Geschwindigke-t eines Fahrzeuges erzeugt werden, wobei mittels einer Navigationsanlage insbesondern aus den Signalen des Sensors sowie eines Richtungsgebers in einem Rechner über Koppelrechnung die jeweilige Fahrzeugposition bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der ersten Koppelrechnung, mit welcher eine von der tatsächlichen Position (P1) abweichende Position (P2) bestimmt wird, wenigstens eine weitere Koppelrechnung mit einem vorgegebenen geschwindigkeits- bzw. beschleunigungsabhängigen Pseudofehler durchgeführt und eine entsprechend verfälschte Position (P3) bestimmt wird, daß die genannten Koppelrechnungen auf wenigstens zwei Fahrstrekken zwischen bekannten Positionen (Pg, P1 und P1') durchgeführt werden, und daß aus den Koordinaten der genannten Positionen die Fehler (fv, fb) des Sensors zumindest näherungsweise bestimmt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der bekannten Position (P1) die durch die Koppelrechnungen bestimmten Positionen (P2, F3) in einen Speicher des Rechners gespeichert werden, daß die Stützung der Navigationsanlage mit der bekannten Position (P1) durchgeführt wird, daß anschließend bei Erreichen der nächsten bekannten Position (P1') die durch die weiteren Koppelrechnungen bestimmten Positionen (P2', P3') ebenfalls gespeichert werden und daß nunmehr aus den Koordinaten der genannten Positionen unter Berücksichtigung der Anfangsposition PO die Fehler (fv, fb) des Sensors zumindest näherungsweise bestimmt werden.
3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jeweils zwei vorzugsweise aufeinander folgenden Zeitintervallen tn bis tn+1, wobei n eine ganze Zahl ist, die Wegfehler #s entsprechend der Gleichung @s (tn, tn+1) = fv # s (tn, tn+1) + fb Sb(tn> tn+i) bestimmt werden, wobei mit s die Wegstrecke zwischen zwei bekannten Positionen bezeichnet ist und sb vom Abstand zwischen den durch die erste und zusätzliche Koppelrechnung bestimmten Positionen abhängt, und daß aus den Wegfehlern die Fehler fv und fb bestimmt werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung des Sensorfehlers, insbesondere vom Richtungsgeberfehler sowohl die Abstände (rO, r1, r2) zwischen den Positionen (PO, P1, P2, P3), als auch die insbesondere auf die Nordrichtung bezogenen Winkel (α0, α1, α2) berücksichtigt werden und zwar nach den Gleichungen #s = |r1| # cos (α1 - α0) sb = |r2| # cos (α2 - α0).
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den jeweils neu be-Stimmten Fehlern (fv, fb) und zuvor bestimmten Fehlern Mittelwerte gebildet werden, wobei die neu bestimmten Fehler anteilig mit einem Faktor kleiner eins und die zuvor bestimmten Fehler entsprechend geringer bewertet werden.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils bestimmten Fehler bei der nachfolgenden Fahrt in der Navigationsanlage zur Korrektur der Wegsensorsignale berücksichtigt werden.