DE3307123C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein autonomes Orientierungssystem für Landfahrzeuge mit einem Bewegungsmelder, der die zurückgelegte Wegstrecke und die Richtung des Fahrzeuges registriert und der die Ist-Position des Fahrzeugs darstellt, mit einem Display zur Fahrtrichtungsanzeige und mit einer Informationsquelle im Fahrbahnbereich, die die tatsächliche Position dem Fahrzeug übermittelt, um die Ist-Position im Fahrzeug zu korrigieren (DE-OS 29 25 656).The invention relates to an autonomous orientation system for land vehicles with a motion detector that the distance traveled and the direction of the vehicle registered and the the actual position of the vehicle with a display to show the direction of travel and with an information source in the lane area, which transmits the actual position to the vehicle, to correct the actual position in the vehicle (DE-OS 29 25 656).
Aus der DE-OS 29 25 656 ist ein autonomes Orientierungssystem für Landfahrzeuge bekannt, bei dem die im Fahrzeug ermittelten Positionsdaten (Koppelnavigation) durch externe Stützpunkte korrigierbar sind.DE-OS 29 25 656 is an autonomous orientation system known for land vehicles, in which the in Vehicle data determined (dead reckoning) can be corrected by external bases.
Aus der US-PS 30 44 043 sind Landmarkierungen bekannt, die Fahrtrichtungen repräsentieren und die beim Überfahren von den Fahrzeugen eingelesen werden.Land markings are known from US Pat. No. 30 44 043, represent the directions of travel and those when driving over be read by the vehicles.
In der Kraftfahrzeugtechnik befaßt man sich seit einiger Zeit mit Orientierungssystemen, die die jeweilige Fahrzeugposition sowie die Richtung angeben, in der ein Kraftfahrer fahren muß, um ein vorgegebenes Ziel zu erreichen. Bei den Orientierungssystemen unterscheidet man zwischen zentralgesteuerten und autonomen Orientierungssystemen. Zentralgeführte Orientierungssysteme wie z. B. LISA sind relativ teuer, da eine komplizierte Infrastruktur wie z. B. Induktionsschleifen an Kreuzungen sowie zentrale Computersysteme benötigt werden. Dagegen können autonome Orientierungssysteme preisgünstig realisiert werden.In automotive engineering, there has been some concern Time with orientation systems that the respective Specify vehicle position as well as the direction in which a Motorists must drive to reach a predetermined destination. Differentiates in the orientation systems one between centrally controlled and autonomous orientation systems. Central guidance systems such as e.g. B. LISA are relatively expensive because of a complicated infrastructure such as B. Induction loops at intersections as well as central computer systems are needed. On the other hand can implement autonomous orientation systems at low cost will.
Ein autonomes Orientierungssystem ermittelt im wesentlichen zwei Meßgrößen, und zwar die zurückgelegte Wegstrecke sowie die momentane Fahrtrichtung. Die zurückgelegte Wegstrecke läßt sich in einem Fahrzeug relativ leicht durch Zählen der Umdrehungen der Fahrzeugräder ermitteln. Die Wegmessung durch Ermitteln der Radumdrehungen hat allerdings nur dann eine ausreichende Genauigkeit, wenn ein konstanter Reifendruck stets eingehalten wird und wenn die Reifenqualität stets einwandfrei ist. Eine Bestimmung der momentanen Fahrtrichtung läßt sich auf verschiedene Weise realisieren. So kann die Fahrtrichtung eines Fahrzeuges beispielsweise durch Messen der Umdrehungsdifferenz zwischen kurveninneren und kurvenäußeren Rädern, durch Messen des Lenkwinkels, mittels eines mechanischen Kreiselgerätes, mittels eines Faserkreisels (bei dem die Meßgröße Drehgeschwindigkeit durch Integration auf die gesuchte Fahrtrichtung umgerechnet werden muß), mit Hilfe einer möglichst reibungsfrei gelagerten trägen Masse oder mittels Kompaß ermittelt werden. Bei bekanntem Ausgangspunkt läßt sich mit Hilfe der beiden Meßgrößen zu jedem beliebigen Zeitpunkt der augenblickliche Standort des Fahrzeugs bestimmen.An autonomous orientation system essentially determines two parameters, namely the distance traveled Distance and the current direction of travel. The covered Distance can be relative in a vehicle easily by counting the revolutions of the vehicle wheels determine. The distance measurement by determining the However, wheel turns only have a sufficient number Accuracy when a constant tire pressure is always adhered to and if the tire quality is always flawless. A determination of the current Driving direction can be realized in different ways. For example, the direction of travel of a vehicle by measuring the revolution difference between inside and outside wheels, through Measuring the steering angle using a mechanical Gyro device, by means of a fiber gyroscope (in which the measured variable rotation speed by integration the direction of travel sought must be converted) with Help of sluggishly stored sluggishly Mass or be determined using a compass. At known starting point can be with the help of the two Measured variables at any time of the day Determine the current location of the vehicle.
Ein gewisses Problem stellt jedoch die Fahrtrichtungsbestimmung dar. Die aufgeführten Meßverfahren zur Ermittlung der Fahrtrichtung sind nämlich entweder zu teuer (Kreiselgeräte) oder nicht genau genug. Schließt man die zu teuren Meßmethoden aus und behilft man sich mit den ungenaueren Verfahren, dann sind in jedem Fall Stützungsmaßnahmen zur Korrektur aufgetretener Meßfehler in bestimmten Zeit- oder Wegabständen erforderlich.However, determining the direction of travel poses a certain problem The listed measuring methods for the determination the direction of travel are either too expensive (gyroscopes) or not precise enough. Closes you take out the too expensive measuring methods and help yourself with the less precise procedures, then in any case Support measures to correct measurement errors that have occurred required at certain time or distance.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein autonomes Orientierungssystem anzugeben, welches in relativ einfacher Weise eine genaue Ermittlung der Fahrzeugposition sowie der Fahrtrichtung ermöglicht und die Möglichkeit bietet, auf andere Weise ermittelte Positions- und Fahrzeugrichtungswerte zu stützen bzw. zu korrigieren.The invention is based, an autonomous task Orientation system to specify which is relatively simple Way an accurate determination of the vehicle position as well as the direction of travel and the possibility offers position determined in a different way and to support or correct vehicle direction values.
Diese Aufgabe wird durch ein autonomes Orientierungssystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is accomplished through an autonomous orientation system solved with the characterizing features of claim 1.
Beim Strichcode repräsentiert beispielsweise jeder Strich ein Bit. Durch den Strichcode sind vorzugsweise die Nord-Süd-Koordinate und die Ost-West-Koordinate sowie der Fahrtrichtungswinkel (Richtung der Fahrbahn) an der Meßstelle codiert. For example, in the barcode, everyone represents Dash a bit. By the barcode are preferred the north-south coordinate and the east-west coordinate and the direction of travel (direction of the road) coded at the measuring point.
Die Fahrbahnmarkierung ist beispielsweise mittels Farbe auf die Straßenoberfläche aufgebracht oder in Streifenform in die Fahrbahnoberfläche eingelassen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Fahrbahnmarkierung aus ausgelegten oder in die Fahrbahnoberfläche eingelassen, elektrisch leitenden und/oder ferromagnetischen Drähten, Streifen oder Bändern besteht.The road marking is, for example, by means of color applied to the road surface or in strip form embedded in the road surface. Another Possibility is that the lane marking from laid out or embedded in the road surface, electrically conductive and / or ferromagnetic Wires, strips or tapes.
Das Ablesen des Codes beim Überfahren der Markierung erfolgt beispielsweise mittels optischer oder elektronischer Mittel. Zum Ablesen des Codes eignet sich beispielsweise das Prinzip der Reflexschranke. Das Ablesen des Codes kann beispielsweise auch mittels einer kapazitiven oder induktiven Sonde, mittels eines Differentialtransformators oder mittels eines Näherungsschalters erfolgen.Reading the code when crossing the mark takes place for example by means of optical or electronic Medium. For example, it is suitable for reading the code the principle of the reflex barrier. Reading the code can, for example, also use a capacitive or inductive probe, by means of a Differential transformer or by means of a proximity switch respectively.
Entspricht der Winkel, der beim Passieren des Strichcodes eingelesen wird, nur dann der Fahrtrichtung, wenn das Fahrzeug parallel zur Fahrbahnachse fährt, so kann mittels einer Doppeleinlesung - beispielsweise mittels zweier Sensoren - aus dem zeitlichen Verzug der beiden Signale auf die Winkelabweichung von der Fahrbahnachse geschlossen und die wahre Fahrtrichtung ermittelt werden.Corresponds to the angle when passing the barcode is only read in the direction of travel if the vehicle runs parallel to the lane axis, so by means of a double reading - for example by means of two sensors - from the time delay of the two Signals on the angular deviation from the road axis closed and the true direction of travel can be determined.
Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is based on exemplary embodiments explained in more detail.
Die Fig. 1 zeigt eine Fahrbahn 1, die gemäß der Erfindung eine Fahrbahnmarkierung 2 aufweist. Die Fahrbahnmarkierung besteht im Ausführungsbeispiel aus einem Strichcode, bei dem senkrecht zur Fahrtrichtung geradlinige Fahrbahnmarkierungen angebracht sind. Jeder Strich repräsentiert ein Bit. Mit Hilfe des Strichcodes werden - und zwar unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit - Informationen über die kartesischen Koordinaten der Fahrzeugposition (Standort) in bezug auf eine entsprechend eingeteilte Landkarte (vorzugsweise in Nord-Süd- bzw. Ost-West-Richtung ausgerichtet) sowie die augenblickliche Fahrtrichtung (Fahrtrichtungswinkel d in Fig. 1) übertragen. In diesem Fall müssen durch den Strichcode somit die Nord-Süd-Koordinate, die Ost-West-Koordinate und der Fahrbahn-Fahrtrichtungswinkel codiert sein. Die beiden Koordinaten sollten mit einer Auflösung bzw. Genauigkeit von ca. ±10 m und der Fahrtrichtungswinkel mit einer Genauigkeit von ca. ±0,5° codiert sein. Fig. 1 shows a road 1, which comprises a road marking 2 of the invention. In the exemplary embodiment, the lane marking consists of a bar code in which straight lane markings are applied perpendicular to the direction of travel. Each dash represents a bit. With the help of the bar code - regardless of the vehicle speed - information about the Cartesian coordinates of the vehicle position (location) in relation to a correspondingly divided map (preferably oriented in a north-south or east-west direction) and the current direction of travel (Direction of travel angle d in Fig. 1) transferred. In this case, the bar-code must therefore encode the north-south coordinate, the east-west coordinate and the lane direction of travel. The two coordinates should be coded with a resolution or accuracy of approx. ± 10 m and the direction of travel angle with an accuracy of approx. ± 0.5 °.
Bezogen auf die Bundesrepublik Deutschland mit einer Nord-Süd-Erstreckung von ca. 1' m und einer Ost-West-Erstreckung von ca. 0'5 m werden beispielsweise 45 Bit für die angegebenen Genauigkeiten bzw. Auflösungen benötigt. Diese ergeben sich wie folgt:In relation to the Federal Republic of Germany with a North-south extension of about 1 'm and an east-west extension of about 0'5 m, for example, 45 bits for the specified accuracies or resolutions needed. These result as follows:
17 Bit-131 072 (=2¹⁷)×10 m=1'31072 m
16 Bit- 65 563 (=2¹⁶)×10 m=0'65563 m
10 Bit- 1 024, d. h. 1 Bit=0,35156°
2 Bit für Kontrollzwecke.17 bit 131 072 (= 2¹⁷) × 10 m = 1'31072 m
16 bit 65 563 (= 2¹⁶) × 10 m = 0'65563 m
10 bit- 024, ie 1 bit = 0.35156 °
2 bits for control purposes.
Bei einem Rastermaß von 10 cm für die Codestriche kommt man so zu einer codierten Wegstrecke von 4,5 m. Die Landmarken werden beispielsweise auf geraden Straßenstücken in Abständen von ca. 10 bis 50 km angebracht. With a grid of 10 cm for the code lines to a coded distance of 4.5 m. The Landmarks are, for example, on straight sections of road installed at intervals of approx. 10 to 50 km.
In Ballungs- und Stadtgebieten wird die Markierung entsprechend enger angebracht.The marking is used in metropolitan and urban areas accordingly more closely attached.
Mit Hilfe der Erfindung ist eine laufende Standortbestimmung eines Fahrzeugs ohne Zutun des Fahrers möglich. Gibt der Fahrer außerdem die Koordinaten seines Zielortes ein, so ist es ohne weiteres möglich, durch ein Display (z. B. LCD-Display), beispielsweise einen Richtungspfeil zur Anzeige zu bringen, der dem Fahrer zeigt, in welcher Richtung und in welcher Entfernung sein Zielort sich befindet. Dazu ist es nicht erforderlich, Landkarten oder Stadtpläne in das autonome Orientierungssysteme einzugeben.With the help of the invention is an ongoing location of a vehicle without driver intervention possible. The driver also gives the coordinates of his Destination, so it is easily possible through a display (e.g. LCD display), for example one Directional arrow to indicate the driver shows in which direction and at what distance his destination is located. It is not necessary Maps or city maps in the autonomous Enter orientation systems.
Mittels des autonomen Orientierungssystems nach der Erfindung ist es auch möglich, eine permanente Selbstkorrektur von im Fahrzeug befindlichen Meßsystemen, die unabhängig vom autonomen Orientierungssystem nach der Erfindung die Fahrzeugposition und Fahrtrichtung ermitteln, vorzunehmen. Zu diesem Zweck werden die nach der Erfindung beim Überfahren der Markierung ermittelten sehr genaue Fahrzeugpositions- und Richtungswerte mit den über gesonderte Wegstrecken- und Fahrtrichtungsmessungen ermittelten Werten verglichen. Ergibt dieser Vergleich die Notwendigkeit einer Korrektur, so wird eine entsprechende Korrektur der nicht korrekten Meßwerte vorgenommen. Weicht beispielsweise die aus den Radumdrehungen durch Zählen ermittelte Wegstrecke ständig um einen bestimmten Prozentsatz ab, dann wird eine Radumdrehung mit einer um denselben Prozentsatz gekürzten oder verlängerten Wegstrecke interpretiert. Analoges gilt für die Fahrtrichtungsmessung. Using the autonomous orientation system according to the Invention, it is also possible to permanent self-correction of in-vehicle measuring systems that regardless of the autonomous orientation system according to the Invention the vehicle position and direction of travel determine, carry out. For this purpose, the following of the invention determined when crossing the mark very precise vehicle position and direction values via separate route and direction measurements determined values compared. This results Compare the need for a correction, so it will a corresponding correction of the incorrect measurement values performed. For example, dodges the Wheel revolutions by counting distance constantly decreases by a certain percentage, then a wheel revolution with the same percentage shortened or extended route interpreted. The same applies to the measurement of the direction of travel.
Die Fig. 2 befaßt sich mit dem Fall, daß der Fahrtrichtungswinkel, der beim Passieren des Strichcodes eingelesen wird, nur dann der Fahrtrichtung entspricht, wenn das Fahrzeug 4 parallel zur Fahrbahnachse 3 fährt. Um auch dann eine genaue Fahrtrichtung des Fahrzeugs 4 zu erhalten, wenn das Fahrzeug nicht parallel zur Fahrbahnachse 3 fährt, sind gemäß der Fig. 2 zur Erzielung einer Doppeleinlesung zwei Sensoren 5 und 6 vorgesehen, die zwei seitlich verzögerte Signale liefern. Aus dem zeitlichen Verzug der beiden Signale kann auf die Winkelabweichung des Fahrzeugs 4 von der Fahrbahnachse 3 geschlossen und die wahre Fahrtrichtung α =ρ +ϕ des Fahrzeugs ermittelt werden. Wie bereits aus den vorangegangenen Ausführungen hervorgeht, ist α die wahre Fahrtrichtung des Fahrzeugs, ϕ die Winkelabweichung der Fahrbahnachse 3 von einer bestimmten Bezugskoordinate und p die Winkelabweichung des Fahrzeugs 4 von der Fahrbahn 3. Fig. 2 deals with the case that the direction of travel angle, which is read in when passing the bar code, corresponds to the direction of travel only when the vehicle 4 is running parallel to the lane axis 3 . In order to obtain an exact direction of travel of the vehicle 4 even when the vehicle is not running parallel to the lane axis 3 , two sensors 5 and 6 are provided according to FIG. 2 to provide a double reading, which deliver two laterally delayed signals. From the time delay of the two signals, the angular deviation of the vehicle 4 from the lane axis 3 can be concluded and the true direction of travel α = ρ + ϕ of the vehicle can be determined. As can already be seen from the preceding explanations, α is the true direction of travel of the vehicle, ϕ the angular deviation of the lane axis 3 from a specific reference coordinate and p the angular deviation of the vehicle 4 from the lane 3 .
Die Fig. 3 zeigt die zeitlich verzögerten Signale, die von den beiden Sensoren 5 und 6 geliefert werden. Fig. 3 shows the time-delayed signals supplied by the two sensors 5 and 6.
Claims (10)
mit einem Display zur Fahrtrichtungsanzeige und
mit einer Informationsquelle im Fahrbahnbereich, die die tatsächliche Position dem Fahrzeug übermittelt, um die Ist-Position im Fahrzeug zu korrigieren,
dadurch gekennzeichnet, daß als Informationsquelle auf der Fahrbahn ein Strichcode vorgesehen ist.1. Autonomous orientation system for land vehicles with a motion detector, which registers the distance traveled and the direction of the vehicle and which represents the actual position of the vehicle.
with a display to show the direction of travel and
with an information source in the lane area, which transmits the actual position to the vehicle in order to correct the actual position in the vehicle,
characterized in that a bar code is provided as the source of information on the road.
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Also Published As
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|---|---|
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