DE3227547A1

DE3227547A1 - Navigationsanlage

Info

Publication number: DE3227547A1
Application number: DE19823227547
Authority: DE
Inventors: Paul Dr.rer.nat. 6900 Heidelberg Müller
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1982-07-23
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1984-02-02

Description

Navigationsanlage
Die Erfindung betrifft eine Navigationsanlage für Landfahrzeuge, enthaltend ein Ortungssystem bei dem die von einigen Sendern bekannten Standortes ausgesandten Signale durch Auswertung von laufzeitbedingten Effekten zur Ermittlung des Standorts des Empfängers ausgenutzt werden, wobei empfangsseitig nur ein einfacher Empfänger (z.B. einkanalig) vorhanden ist, der die Signale der Sender nacheinander empfängt.
Unter die oben angesprochenen Ortungsverfahren fallen alle bekannten Hyperbelverfahren. Insbesondere soll sich jedoch das angesprochene Ortungsverfabren auf Ortungsverfahren unter Verwendung von Satelliten als Senderträger und hierbei insbesondere auf das unter dem Namen GPS (Global Positioning System) bekannte Ortungsverfahren beziehen. Dieses ist ausführlich, z.B. in der Broschüre "Global Positioning System"-Papers, published in NAVIGATION, herausgegeben von "The Institute of Navigation", Washington, D.C., Copyright 1980, beschrieben. Zum Beispiel wird im Aufsatz "GPS Receiver Operation" auf Seite 81 ff, ausgeführt, daß bei diesem System auch Einfache Empfänger z.B. Einkanalempfänger, anwendbar sind; diese empfangen die Signale von den im all -gemeinen vier Sendern seriell und werten sie aus. Hierdurch bedingt kann eine Ortsbestimmung verhältnismäßig lange Zeit, z.B. bis zu 100 sec. betragen. Diese Zeit für die Ortsbestimmung kann bei Abschattungen im Gebirge oder in Städten noch größer werden. Ein solcher Zeitabstand ist bei einer Fahrzeugnavigation meist nicht zulässig, bedeutet doch bei einer entsprechenden Geschwindigkeit ein Zeitraum von 100 sec eine Fahrstrecke von z.B. 2 bis 4 km. Der Einsatz von Mehrkanalempfängern ist jedoch andererseits bei Landnavigation zu teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Navigationsanlage für Landfahrzeuge zu schaffen, bei der man sich die Vorteile bekannter elektro-magnetischer Ortungsverfahren, insbesondere z.B. GPS, zunutze machen kann, bei dem sich jedoch der Aufwand in Grenzen hält.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch angegebenen Merkmale.
Das im Anspruch 1 angesprochene autonome Navigationssystem mit geringer Genauigkeit der Meßwertgeber für Weg und Richtung kann so wenig genau gewählt werden, daß es in den doch relativ kurzen Meßabständen des Ortungssystems von z.B.
100 sec den maximal möglichen Meßfehler zustande kommen läßt. Unterstellt man, daß dieser maximale Fehler 50 m sein darf, so ergibt sich für den Richtungssensor ein zulässiger Fehler von z.B. 1,5° pro 100 sec bzw. ca. 50"/h. Dieser Fehler stellt nicht die Summe der möglichen Driftfehler dar, sondern beinhaltet lediglich zufallsbedingte Driften. Die systematische Drift kann mittels der empfangenen Signale automatisch korrigiert werden; die Größe dieses Fehlers spielt dabei - in gewissen Grenzen - keine Rolle. An den benötigten Richtungssensor ist also keine große Anforderung zu stellen. Es genügt z.B. ein träger Massekörper entsprechend DE-OS 29 36 774, der bei Drehbewegungen des Fahrzeugs um die Hochachse seine Anfangsrichtung beibehält und an dem über eine Kodierscheibe die Kursänderung abgegriffen werden kann. Aber auch die Auswertung der Signale der Drehzahlmeßwertgeber an den gelenkten Rädern eines Fahrzeugs, wie sie z.B. bei Antiblockierregelsystemen zum Einsatz kommen, ist möglich. Die Differenz der Signale pro Zeiteinheit und bezogen auf die Geschwindigkeit stellen ein Maß für die Richtungsänderung des Fahrzeugs dar. Die gemittelten Signale pro Zeiteinheit stellen ein Maß für die Fahrstrecke dar. Aus den Richtungsänderungen und der rechnerseitig ermittelten Gesamtrichtung zwischen den einzelnen Standorten ergibt sich die jeweilige Fahrtrichtung des Fahrzeugs, z.B. gegen Nord.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Fig. zeigt ein Blockschaltbild der Navigationsanlage.
Ein Empfänger 1 empfängt im Multiplexverfahren die von den Sendern, beispielsweise von vier Satelliten ausgesandten Signal Diese werden in einem nachgeschalteten Dekodierer umgesetzt und als Standortdaten über Signalleitung 3 einem Rechner 4 zugeführt. Der Rechner überträgt diese Daten an eine Anzeigeeinheit 5 die den jeweils aktuellen Standort anhand einer Ziffernanzeige 5 anzeigt. Natürlich kann der Standort auch über eine analoge Anzeige, beispielsweise mittels eines Kartengerätes wie aus der DE-OS 29 38 483 bekannt, dargestellt werden. Um eine kontinuierliche Standortanzeige zu erhalten, muß während der Zeitspanne, in welcher der Standort anhand der empfangenen Signale ausgewertet wird, eine Kurzzeitreferenz eingerichtet werden. Diese be- steht aus einem Weggeber 6 und einem Richtungssensor 7. Mittels den Signalen dieser Meßeinrichtungen wird ausgehend von den über Signalleitung 3 eingehenden Standortdaten eine Koppelrechnung durchgeführt und zwar bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die nächsten Standortdaten eintreffen. Damit wird erreicht, daß eine kontinuierliche Anzeige der Fahrtroute bzw.
des Standortes gewährleistet ist.
Beim Start des Fahrzeugs wird zur Bezugsbildung des Richtung sensors 7 beispielsweise eine beliebige Strecke während der Zeitspanne zweier Standortdatenübertragungen durchfahren und die daraus berechnete Kursrichtung als Referenzrichtung übernommen. Ist die Ausrichtung des Fahrzeugs von dem Start bekannt, (beispielsweise abgespeichert), kann natürlich auch diese zur Referenzrichtungsbildung herangezogen werden. Eine Korrektur der Referenzrichtung ist nach jedem Eintreffen neuer Standortdaten möglich und kann automatisch erfolgen.

Claims

Patentansprüche 1. Navigationsanlage für Landfahrzeuge, enthaltend ein Ortungssystem bei dem die von einigen Sendern bekannten Standorts ausgesandten Signale durch Auswertung von laufzeitbedingten und/oder phasenbedingten Effekten zur Ermittlung des Standorts des Empfängers ausgenutzt werden, wobei empfangsseitig nur ein einfacher Empfänger (z.B. einkanalig) vorhanden ist, der die Signale der Sender nacheinander empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß im Fahrzeug zusätzlich ein autonomes Navigationssystem vorgesehen ist, daß mittels je eines Meßwertgebers für den zurückgelegten Weg und die Fahrtrichtung die Standortkoordinaten des Fahrzeugs laufend ermittelt, daß die Meßwertgeber von geringer Genauigkeit sind und daß das Ortungssystem mit dem Navigationssystem zwecks Korrektur der von dem Navigationssystem ermittelten Standortkoodinaten gekoppelt ist.
2. Navigationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Meßwertgeber verursachten zufallsbedingten Driften mittels der Signale der Sender fortlaufend kompensiert werden.
3. Navigationsanlage nach Anspruch 1 oder'2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertgeber des autonomen Navigationssystems aus zwei an den Rädern einer Achse des Fahrzeugs angeordneten Drehzahl sensoren besteht und wobei die Richtungsänderung des Fahrzeugs aus der Drehzahl differenz der Räder ermittelt wird.
4. Navigationsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber zur Bestimmung der Fahrtrichtung nach dem Trägheitsprinzip arbeitet.
5. Navigationsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels den von dem Empfänger empfangenen Signalen die Nordrichtung ermittelt wird.
6. Navigationsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Bestimmung der Fahrzeugrichtung durch eine manuelle Grobausrichtung aufgrund bekannter Daten (beispielsweise markanter Geländepunkte) erfolgt.