DE3781466T2 - Strassenrandbakensystem. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Straßenrandleitbakensystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere auf ein neues Straßenrandleitbakensystem, welches für die Datenübertragung zwischen einem Fahrzeug und einer Straßenrandantenne verwendet wird und, falls notwendig, für die Kalibration der Fahrzeugposition in einem Navigationssystem in dem, nachdem die Positionsdaten auf einen Abfahrtspunkt initialisiert worden sind, wenigstens Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten und Richtungsdaten erfaßt werden und die Position des Fahrzeugs unter Verwendung der Daten berechnet wird, um die gegenwärtige Fahrzeugposition anzeigen zu können.
• Ein Navigationssystem ist aus dem Stand der Technik bekannt, in welchem ein kleiner Computer und eine Anzeigeeinheit in einem Fahrzeug installiert sind. In einem Navigationssystem werden z. B. Straßenkartendaten aus einer Speichereinheit ausgelesen, welche eine CD-Platte enthalten und auf der Anzeigeeinheit zur Darstellung gebracht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung werden von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und einem Richtungssensor entsprechend erfaßt, um die gegenwärtige Position und die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu bestimmen. Gemäß diesen so bestimmten Daten wird ein Symbol, das das Fahrzeug repräsentiert, an der entsprechenden Stelle der Straßenkarte auf der Anzeigeeinheit zur Darstellung gebracht.
• Die Verwendung des Navigationssystems erlaubt dem Bediener des Fahrzeugs visuell die gegenwärtige Position und die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu bestimmen, so daß er das Fahrzeug direkt in die gewünschte Richtung fahren kann, ohne dabei vom Weg abzukommen.
• Jedoch ist diese Art des Navigationssystems in den folgenden Punkten nachteilig. In dem Navigationssystem akkumulieren sich Fehler, welche dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und dem Richtungssensor innewohnen, wenn das Fahrzeug sich ohne Fehlerkorrekturen bewegt. Wenn das Fahrzeug sich über eine bestimmte Distanz bewegt hat (welche nicht immer konstant ist und gemäß den in dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und dem Richtungssensor enthaltenen Fehler und den Schwankungen der umgebenden Bedingungen für diese Sensoren bestimmt wird), wird die Fahrzeugposition, welche auf der Anzeigeeinheit zur Darstellung gebracht wird, sehr unterschiedlich von der wahren Position des Fahrzeugs. Mit anderen Worten, das System arbeitet nicht zufriedenstellend und dementsprechend kann der Bediener vom Weg abkommen.
• Um die obenbeschriebenen Schwierigkeiten zu überwinden ist aus dem Stand der Technik ein Straßenrandleitbakensystem bekannt. In dem Straßenrandleitbakensystem, das aus der EP 021060 bekannt ist, sind Straßenrandantennen entlang eines Straßennetzes in Abständen installiert, welche geringer als der Abstand sind, bei dem die obenbeschriebene Abkumulation von Fehlern einen bestimmten Wert erreicht. Jede der so installierten Antennen wird verwendet, um ein Signal auszusenden, welches nur einen schmalen Bereich der Straße abdeckt. Das so übertragene Signal, welches Positionsdaten der Antenne oder des Korrekturortes enthält, wird von einer mobilen Antenne, die auf dem Fahrzeug installiert ist, empfangen und von einem Computer verarbeitet, so daß die Position und die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs gemäß dem so empfangenen Signal kalibriert werden.
• Mit dem Straßenrandleitbakensystem kann die Position und die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs genau angezeigt werden, wobei die Akkumulation der Fehler unter einem vorbestimmten Wert gehalten wird und das Navigationssystem zufriedenstellend arbeitet. Weiterhin ist das Straßenrandleitbakensystem vorteilhaft insofern, daß in dem Fall, daß die Straßenrandantennen an Positionen in der Nähe von Schienenwegen oder Schienenwegkreuzungen installiert sind, wo der Richtungssensor aufgrund des starken, von den Schienenwegen hervorgerufenen magnetischen Feldes, fehlerhaft arbeitet, die Fehler, welche durch externe Faktoren zugefügt werden, wirksam korrigiert werden können.
• In dem obenbeschriebenen Straßenrandleitbakensystem wird das Signal einschließlich der Positionsdaten und der Straßenrichtungsdaten von jeder der Straßenrandantennen ausgesandt, welche eine beachtlich hohe Richtfähigkeit besitzen. Daher empfängt das Fahrzeug das Signal nur dann, wenn es durch das Gebiet fährt, das von dem Signal abgedeckt wird, so daß die notwendige Kalibration gemäß dem so empfangenen Signal durchgeführt wird. Wenn infolgedessen der von dem Signal abgedeckte Bereich größer gemacht wird, um es Fahrzeugen zu ermöglichen, mehr erforderliche Daten zu empfangen, dann ist der Spitzenwert der Feldstärke der von der Straßenrandantenne ausgesendeten Funkwelle so weit reduziert, daß es schwierig wird, die Position richtig zu erfassen, wenn das Fahrzeug sich den Straßenrandantennen annähert. Das bedeutet, daß das herkömmliche Straßenrandleitbakensystem den Nachteil erleidet, daß, wenn der Datenkommunikationsbereich erweitert wird, die Signal-Empfangsposition bezüglich der Straßenrandantenne so weit verschoben werden kann, daß ein befriedigender Kalibrationseffekt nicht erhalten werden kann.
• Die grundliegende Aufgabe des Straßenrandleitbakensystems ist es, das Signal einschließlich der Positionsdaten und der Straßenrichtungsdaten an das Fahrzeug mit dem Navigationssystem zu übertragen. Um jedoch die Nützlichkeit des Straßenrandleitbakensystems zu verbessern, ist es für das System wünschenswert, die folgenden Funktionen aufzuweisen:
• 1. Verkehrsdaten über die Verkehrssituation, Bauarbeiten oder andere Straßenverkehrsbedingungen in der Nähe der Straßenrandantennen werden zusätzlich ausgesandt, um dem Fahrer zu einer ruhigen Fahrt zu verhelfen.
• 2. Detaillierte Kartendaten, welche Häuser (mit Namen) in der Nähe der Straßenrandantennen enthalten, werden hinzugefügt, um so dem Fahrzeug die Ankunft an einem bestimmten Ziel zu erleichtern.
• 3. Ein relativ breiter Bereich der Straßenkartendaten, welche Bereiche einschließen, in denen die Straßenrandantennen installiert sind, werden zusätzlich in das Navigationssystem eingegeben, um die Straßenkarten auf der Anzeigeeinheit zu erneuern, wobei es dem Fahrzeug ermöglicht wird, schnell zu einem entfernten Ziel zu gelangen; und
• 4. Geräte für die bi-direktionale Nachrichtenübertragung zwischen Fahrzeugen und dem Straßenrandantennensystem sind erforderlich, um stabile Impulsdatenübertragungen auszuführen.
• Aus diesem Grunde ist es wichtig, die Bandbreite des von den Straßenrandantennen ausgestrahlten Signals auf zuweiten und den von dem Signal abgedeckten Bereich zu verbreitern. Jedoch verursacht das Aufweiten der Bandbreite des Signals und das Verbreitern des von dem Signal abgedeckten Bereichs eine andere Schwierigkeit dahingehend, daß die erfaßte Fahrzeugposition bezüglich der Position der Straßenrandantennen stark abweicht und die Kalibration der Fahrzeugposition, welche die ursprüngliche Aufgabe des Systems ist, dadurch fehlerhaft wird, da sie von der Abweichung von der erfaßten Position beeinflußt wird.
• Angesichts der vorbeschriebenen Nachteile ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Straßenrandleitbakensystem bereitzustellen, in dem eine Vielzahl von Funktionen einfach ausgeführt werden können, einschließlich der Bereitstellung eines breiten Nachrichtenübertragungsbereichs und daß dennoch die Position des Fahrzeugs mit einer hohen Genauigkeit kalibriert werden kann gemäß seiner ursprünglichen Funktion.
• Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung eines Straßenrandleitbakensystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• In dem so aufgebauten Straßenrandleitbakensystem werden die Straßenrandantennen oder Antennen mit gespaltener Ausstrahlcharakteristik an vorbestimmten Positionen in einem Netzwerk von Straßen installiert und übertragen verschiedene Daten einschließlich wenigstens Positionsdaten an das Fahrzeug.
• Das Navigationsgerät, welches auf dem Fahrzeug installiert ist, empfängt die von den Straßenrandantennen ausgestrahlten Daten und verwendet einige von diesen (nämlich die Positionsdaten), um dadurch die Fahrzeugpositionsdaten zu kalibrieren und diese anzuzeigen. In dem Navigationsgerät erkennt die Positionsbestimmungseinrichtung, wenn die Feldstärke niedriger als ein vorbestimmter Pegel wird, z. B. wenn das Fahrzeug vor der Straßenrandantenne vorbeifährt, und gibt das Positionserkennungssignal aus.
• Daher kann die Kalibrationseinrichtung wenigstens die Fahrzeugposition gemäß dem Positionserkennungssignal und den empfangenen Daten kalibrieren.
• Da die Antennen mit gespaltener Strahlcharakteristik entlang der Straße installiert sind, wird die Feldstärke vor den Antennen abrupt erniedrigt. Das Navigationsgerät erkennt diesen Punkt, an dem sich die Feldstärke abrupt erniedrigt, um die Fahrzeugposition mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.
• Die Positionsbestimmungseinrichtung kann sowohl die Bereichsidentifikationseinrichtung zum Bestimmen, ob sich das Fahrzeug sich in dem Datenübertragungsbereich der Straßenrandantenne befindet, als auch die Feldstärkebestimmungseinrichtung enthalten zum Bestimmen, ob die Feldstärke einen vorbestimmten Pegel überschreitet oder darunterliegt. In diesem Fall kann die Bereichsidentifikationseinrichtung feststellen, ob das Fahrzeug sich außerhalb des Nachrichtenübertragungsbereichs der Straßenrandantenne befindet oder im Inneren dieses Bereichs. Folglich kann die Feldstärkebestimmungseinrichtung den abrupten Abfall der Feldstärke erkennen, wenn das Fahrzeug vor der Straßenrandantenne vorbeifährt, um so die Fahrzeugposition zu ermitteln.
• In einem Fall umfaßt die Bereichsidentifikationseinrichtung die Pegelentscheidungseinrichtung zum Ausgeben des Pegelentscheidungssignals, wann immer die Feldstärke den vorbestimmten Pegel überschreitet, und die Flip-Flop-Schaltung zum Empfang des Pegelentscheidungssignals von der Pegelentscheidungseinrichtung. Ebenso umfaßt in diesem Fall die Feldstärkebestimmungseinrichtung die Gatterschaltung, welche von dem Ausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung geöffnet wird, und die Feldstärkebestimmungseinrichtung, welche den abrupten Abfall der Stärke des Signals, welches durch die Gatterschaltung empfangen wird, erkennt. In diesem Fall ist das Ergebnis, wenn sich das Fahrzeug der Straßenrandantenne annähert, daß die Pegelentscheidungseinrichtung das Pegelentscheidungssignal ausgibt, was bedeutet, daß die Feldstärke den vorbestimmten Pegel überschreitet, um die Flip-Flop-Schaltung zu setzen, wodurch die Gatterschaltung geöffnet wird, so daß das empfangene Signal der Feldstärkebestimmungseinrichtung zugeführt wird. Folglich kann die Fahrzeugposition bestimmt werden durch das Bestimmen der abrupten Erniedrigung der Feldstärke. Wenn die Feldstärke danach erhöht wird, wird die Flip-Flop-Schaltung durch das von der Pegelentscheidungseinrichtung erzeugte Entscheidungssignal zurückgesetzt, so daß die Gatterschaltung geschlossen wird, wodurch das Zuführen des Signals zu der Feldstärkebestimmungseinrichtung ausgesetzt wird.
• In einem weiteren Fall, wie oben beschrieben, umfaßt die Bereichsidentifikationseinrichtung die Pegelentscheidungseinrichtung zur Ausgabe des Pegelentscheidungssignals wann immer die Feldstärke den vorbestimmten Pegel überschreitet, die Gatterschaltung, welche von dem Ausgangssignal der Pegelentscheidungsschaltung geöffnet wird und die Halteschaltung, welche das Ausgangssignal der Gatterschaltung empfängt, um die Gatterschaltung offen zu halten. Ebenso umfaßt in diesem weiteren Fall, wie oben beschrieben wurde, die Feldstärkebestimmungseinrichtung die Stärkebestimmungseinrichtung zum Erkennen des abrupten Abfalls der Stärke des durch die Gatterschaltung empfangenen Signals und die Datenentscheidungseinrichtung zur Bestimmung, ob die Daten vor und nach dem abrupten Abfall der Signalstärke miteinander übereinstimmen, andernfalls wird keine Datenübertragung durchgeführt. Die Datenentscheidungseinrichtung gibt bei der Übereinstimmung der übertragenen Daten das Signal aus, welches die Tatsache repräsentiert, daß die Signalstärke kurz vor der Straßenrandantenne abfällt und gibt danach das Signal zum Zurücksetzen der Halteschaltung aus. Folglich wird in diesem weiteren Fall, wenn die Pegelentscheidungseinrichtung bestimmt, daß die Feldstärke den vorbestimmten Pegel überschritten hat, die Gatterschaltung geöffnet, um die Daten zu empfangen. Danach arbeitet die Halteschaltung, um die Gatterschaltung offenzuhalten, so daß die Übertragungsdaten der Feldstärkeerkennungseinrichtung zugeführt werden. Danach bestimmt die Datenentscheidungseinrichtung, ob die Übertragungsdaten, welche vor und nach der Signalstärkeerniedrigung bereitgestellt werden, miteinander übereinstimmen. Wenn bestimmt wird, daß die Übertragungsdaten miteinander übereinstimmen, wird das Signal ausgegeben, welches die Tatsache repräsentiert, daß der Signalstärkeabfallpunkt der Position der Straßenrandantenne entspricht. Danach wird das Signal zum Rücksetzen der Halteschaltung ausgegeben, so daß das System wieder in den Anfangszustand versetzt wird.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben.
• Fig. 1 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Straßenkarte zeigt, die auf einer Anzeigeeinheit in einem Straßenrand-Leitbakensystem zur Darstellung gebracht wird.
• Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Straßenrand-Leitbakensystem zeigt;
• Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche den Aufbau einer Straßenrandantenne in dem Straßenrand-Leitbakensystem zeigt;
• Fig. 4A und 4B sind Diagramme, welche die Ausstrahlrichtungen der Straßenrandantennen zeigt
• Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, welches ein erstes Beispiel eines Straßenrand-Leitbakensystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die eine Verteilung der elektrischen Feldstärke zeigt;
• Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, welches ein zweites Beispiel des Straßenrand-Leitbakensystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
• Fig. 1 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Straßenkarte zeigt, die auf einer Anzeigeeinheit zur Darstellung gebracht wird. In Fig. 1 werden die gegenwärtige Position und die Bewegungsrichtung eines Fahrzeugs durch den Pfeil A gekennzeichnet und die Straßenrandantennen P&sub1;, P&sub2;, ... und Pn sind an verschiedenen Positionen gekennzeichnet, wo sie installiert worden sind. Die Straßenrandantennen P&sub1; bis Pn können auf der angezeigten Karte auch weggelassen werden. Weiterhin sind in der Straßenkarte der Fig. 1 große Strukturen, wie z. B. Gebäude, eingezeichnet.
• Fig. 2 ist ein erläuterndes Diagramm für die Beschreibung eines Straßenrand-Leitbakensystems. Wie in Fig. 2 gezeigt, stellt ein Sender 2a ein Signal, welches Positionsdaten und Straßenrichtungsdaten enthält, einer Straßenrandantenne 2 bereit. Die Straßenrandantenne ist in der Nähe der Straße 1 installiert und strahlt dieses Signal in der Umgebung der Straße aus. Eine mobile Antenne 4, welche das vorangehend beschriebene Signal empfängt, ist in einer vorbestimmten Position auf einem Fahrzeug 3 installiert, welches sich entlang der Straße 1 bewegt. Das empfangene Signal wird einem Navigationsgerät (nicht gezeigt) zugeführt. Die Straßenrandantenne 2 enthält, wie in Fig. 3 gezeigt ist, zwei Reflektionsflächen 21, welche einen Winkel von 2Δo einschließen und welche nach unten unter einem Winkel von o gebogen sind. Eine Dipolantenne 22 ist an einer vorgewählten Position an jeder der Reflektionsflächen 21 installiert. Die Dipolantennen 22 werden gegenphasig angeregt.
• Die Installation und die Ausrichtung der Dipolantennen 22 wird im folgenden ausführlicher beschrieben. Unter der Annahme, daß 2 o < 90º, daß der Abstand d zwischen jeder Dipolantenne 22 und den Reflektionsflächen 21 50 mm beträgt (d = 50 mm), daß der Abstand D zwischen jeder Dipolantenne 22 und der Verbindungslinie der beiden Reflektionsflächen 21 100 mm beträgt (D = 100 mm), daß die Lange L jeder Dipolantenne 22 120 mm beträgt (L = 120 mm), und daß die Signalfrequenz 1,5 GHz beträgt, nimmt die horizontale Ausstrahlcharakteristik die in Fig. 4A gezeigte Form an. Das heißt, daß die elektrische Feldstärke in der Zentrumsrichtung extrem niedrig ist (oder der Nullpunkt befindet sich in der Zentrumsrichtung), aber die Feldstärke abrupt ansteigt, wenn die Richtung von der Zentrumslinie abweicht. Mit anderen Worten, die Feldstärke ist über einen weiten Bereich der horizontalen Richtungen groß. Unter den gleichen Bedingungen nimmt die vertikale Ausstrahlcharakteristik die in Fig. 4B gezeigte Form an. Das bedeutet, die vertikale Ausstrahlcharakteristik ist beachtlich hoch.
• Die mobile Antenne 4 ist eine Antenne, welche in der horizontalen Richtung keine Richtungskomponente besitzt.
• Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel eines Straßenrandleitbakensystems der vorliegenden Erfindung zeigt, zur Beschreibung des Aufbaus eines mobilen Signalempfängers, welcher auf einem Fahrzeug installiert ist.
• Das Signal (proportional zur Feldstärkeverteilung, welche in Fig. 6 gezeigt ist), welches von der mobilen Antenne 4 empfangen wird, wird von einem Verstärker 5 verstärkt und von einer Detektorschaltung 6 erfaßt. Das Ausgangssignal der Detektorschaltung 6 wird an einen Tiefpaßfilter 7 angelegt, wo Hochfrequenzkomponenten von diesem entfernt werden, so daß ein stabiles Ausgangssignal durch den Tiefpaßfilter 7 bereitgestellt wird. Das Ausgangssignal des Filters 7 wird sowohl einer Pegelentscheidungsschaltung 8 als auch einer ersten Gatterschaltung 9 zugeführt. Ein von der Pegelentscheidungsschaltung 8 ausgegebenes Entscheidungssignal wird einer Flip-Flop-Schaltung 10 und einer zweiten Gatterschaltung 11 zugeführt. Die oben beschriebene erste Gatterschaltung 9 wird von einem Signal geöffnet, welches von der Flip-Flop-Schaltung 10 ausgegeben wird. Das von dem Tiefpaßfilter 7 stabilisierte Signal, d. h. das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 7, wird über die erste Gatterschaltung 9 einem Pegelentscheidungsschaltkreis für die Positionserfassung 12 zugeführt. Ein von diesem Pegelentscheidungsschaltkreis 12 ausgegebenes Entscheidungssignal wird als ein Kalibrationssteuersignal einer Navigationseinrichtung 13 zugeführt. Das von dem Verstärker 5 verstärkte Signal wird über die zweite Gatterschaltung 11 einem Speicher 14 zugeführt. Daten werden zwischen dem Speicher 14 und der Navigationseinrichtung 13 übertragen. Der Speicher 14 überträgt Daten an einen Datenübertragungsanschluß, welcher mit einer Kathodenstrahlröhre 22 für die Anzeige der in Fig. l gezeigten Karte verbunden ist.
• In den oben erwähnten Pegelentscheidungsschaltungen 8 und 12 werden die Referenzentscheidungspegel auf L1 und entsprechend L2 eingestellt. Die Flip-Flop-Schaltung 10 dient als Spannungsversorgung für den Pegelentscheidungsschaltkreis 12 für die Positionserfassung.
• Das von den Straßenrandantennen 2 ausgestrahlte Signal ist z. B. phasenmoduliert mit den Übertragungsdaten. Seine horizontale Ausstrahlcharakteristik ist in Fig. 4A gezeigt.
• Das oben beschriebene Signal wird von der mobilen Antenne 4 empfangen und von dem Verstärker 5 verstärkt. Es wird dann der Detektorschaltung 6 und der zweiten Gatterschaltung 11 zugeführt. Das von der Detektorschaltung 6 erfaßte Signal wird, nachdem es von dem Tiefpaßfilter 7 stabilisiert worden ist, dem Pegelentscheidungsschaltkreis 8 zugeführt, wo bestimmt wird, ob der Pegel des Signals höher als der Referenzpegel L1 ist. Wenn der Signalpegel höher als der Referenzpegel L1 ist, gibt die Pegelentscheidungsschaltung 8 ein Signal von einem hohen Pegel aus, so daß die zweite Gatterschaltung 11 geöffnet wird, um das verstärkte Signal in dem Speicher 14 zu speichern.
• Im Fall, daß das Fahrzeug, welches sich der Straße 1 bewegt, wesentlich von der Straßenrandantenne 2 entfernt ist, ist zunächst der Pegel des von der Mobilantenne 4 empfangenen Signals im wesentlichen Null. Das bedeutet, daß der Pegel des Signals, welches proportional zur durchschnittlichen Feldverteilungsfunktion ist, im wesentlichen den Wert Null besitzt. Daher wird ein Signal, dessen Pegel niedriger als der Referenzpegel L1 ist, an die Pegelentscheidungsschaltung 8 angelegt. Daher wird ein Signal mit einem niedrigen Pegel von der Flip-Flop-Schaltung 10 bereitgestellt, als Ergebnis davon wird die erste Gatterschaltung 9 geschlossen gehalten und keine Datenübertragung an den Speicher 14 ausgeführt.
• Wenn sich das Fahrzeug an die Straßenrandantenne 2 annähert, erhöht sich graduell der Pegel des Signals, welches proportional zur durchschnittlichen Feldstärkeverteilungsfunktion ist. Wenn der Pegel des Signals größer als der Referenzpegel L1 wird, gibt die Flip-Flop-Schaltung ein Signal mit hohem Pegel aus, so daß die erste Gatterschaltung 9 geöffnet wird. Daher wird das durch den Tiefpaßfilter 7 stabilisierte Signal dem Pegelentscheidungsschaltkreis 12 für die Positionserfassung zugeführt.
• In der obenbeschriebenen Arbeitsweise, wenn keine Daten an die Navigationseinrichtung 13 über den Speicher 14 übertragen werden, berechnet und bestimmt die Navigationseinrichtung 13 die gegenwärtige Position und Bewegungsrichtung des Fahrzeugs gemäß den Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten, die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (nicht gezeigt) ausgegeben werden, den Bewegungsrichtungsdaten, die von einem Richtungssensor (nicht gezeigt) bereitgestellt werden und der vorangehenden Kalibration. Die so bestimmten gegenwärtige Positions- und Bewegungsrichtungen werden zusammen mit der Straßenkarte auf der Anzeigeeinheit (nicht gezeigt) zur Darstellung gebracht. Wenn jedoch der Signalpegel höher als der Referenzpegel L1 wird, wird die zweite Gatterschaltung 11 geöffnet, so daß das von dem Verstärker 5 verstärkte Signal in dem Speicher 14 gespeichert werden kann.
• Wenn das Fahrzeug die Straßenrandantenne 2 erreicht (streng genommen kommt es vor die Antenne), erniedrigt sich abrupt der Pegel des Signals, welches proportional zur durchschnittlichen Feldverteilungsfunktion ist. Wenn der Pegel des Signals, welches dem Pegelentscheidungsschaltkreis 12 für die Positionserfassung zugeführt wird, niedriger als der Entscheidungsreferenzpegel L2 wird, wird das von dem Pegelentscheidungsschaltkreis 12 ausgegebene Pegelentscheidungssigna 1 ebenso wie das Kalibrationssteuersignal der Navigationseinrichtung 13 zu dem Zeitpunkt T&sub1;, wie in Fig. 6 gezeigt, bereitgestellt. Daher werden nach der Bereitstellung des Pegelentscheidungssignals die in dem Speicher 14 gespeicherten Daten der Navigationseinrichtung 13 zugeführt, so daß die gegenwärtige Position in der Einrichtung kalibriert wird. Als Ergebnis davon werden die Positionsdaten und die Bewegungsrichtungsdaten kalibriert, so daß die korrekte gegenwärtige Position und Bewegungsrichtung auf der Anzeigeeinheit zur Darstellung gebracht werden. Bei der oben beschriebenen Operationsweise wird der Signalpegel niedriger als der Referenzpegel L1, so daß der Pegelentscheidungsschaltkreis 8 das Signal mit einem niedrigen Pegel ausgibt, um die zweite Gatterschaltung 11 zu schließen. In diesem Fall jedoch wird der Zustand der Flip-Flop-Schaltung 10 unverändert aufrechterhalten und folglich wird die erste Gatterschaltung 9 offengehalten, wodurch die Pegelentscheidungsschaltung 12 zur Positionserfassung eine Positionserfassungsoperation ausführt.
• Mit der Position und Bewegungsrichtung, welche so als Referenzwerte gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors und den Bewegungsrichtungsdaten von dem Richtungssensor kalibriert worden sind, kann die Position und die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 3 zusammen mit der Straßenkarte mit dem Pfeil A auf der Anzeigeeinheit jederzeit zur Anzeige gebracht werden.
• Nachdem das Fahrzeug 3 sich unmittelbar vor der Straßenrandantenne 2 vorbeibewegt hat, überschreitet der Signalpegel den Referenzwert L1 und der Pegelentscheidungsschaltkreis 8 gibt erneut ein Signal mit hohem Pegel aus. Daher gibt die Flip-Flop-Schaltung 10 das Signal mit niedrigem Pegel aus, um die erste Gatterschaltung 9 zu schließen. Dementsprechend wird die Positionserfassungsoperation solange nicht ausgeführt, bis sich das Fahrzeug an die folgende Straßenrandantenne 2 annähert.
• Wann immer das Fahrzeug durch den Bereich durchfährt, welcher von der von der Straßenrandantenne 2 ausgestrahlten Signal abgedeckt wird, verändert sich der Pegel des Ausgangssignals des Pegelentscheidungsschaltkreises 8 in der angegebenen Reihenfolge "niedrig", "hoch", "niedrig", "hoch" und "niedrig". Dementsprechend können durch das Erfassen des Erniedrigen des Signalpegels, welches geschieht, wenn sich das Fahrzeug an die Straßenrandantenne 2 annähert, die Positionsdaten genau kalibriert werden. Wie aus der Fig. 6 ersichtlich ist, welche die Feldstärkeverteilung entlang der Straße zeigt, erniedrigt sich der empfangene Signalpegel abrupt. Folglich kann die Positionserfassung mit bemerkenswerter hoher Genauigkeit erreicht werden, sogar wenn der Referenzpegel L2 des Pegelentscheidungsschaltkreises 12 für die Positionserfassung Schwankungen unterworfen ist, oder wenn der Pegelentscheidungsschaltkreis 12 für die Positionserfassung aufgrund von Herstellungsabweichungen variable Kennlinien aufweist. Weiterhin wird die Positionserfassung ausgeführt unter Verwendung des abrupten Abfalls des empfangenen Signalpegels und nach Maßgabe des von dem Tiefpaßfilter 7 stabilisierten Signal, wie oben beschrieben. Wenn der Entscheidungsreferenzpegel L2 auf einen Wert eingestellt ist, welcher wesentlich niedriger als der Wert ist, welcher während des Schwindens des Signals auch "Fading" genannt, erreicht werden kann, so kann die Positionserfassung stabil und mit Genauigkeit ausgeführt werden, ohne von einem Schwinden des Signals bei einer Mehrfachweg-Übertragung beeinflußt zu werden.
• Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist der Datenübertragungsbereich vergrößert. Das heißt, der Datenübertragungsbereich ist mehr als fünf mal größer als im Falle, wenn eine ein-direktinale Antenne verwendet wird.
• Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, welches ein zweites Beispiel des Straßenrand-Leitbakensystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Das zweite Beispiel der Fig. 7 unterscheidet sich von dem ersten Beispiel der Fig. 1 in den folgenden Punkten. Die Flip-Flop-Schaltung 10 ist eliminiert. Statt dessen ist ein selbsthaltender Halte-Schaltkreis 16 mit der ersten Gatterschaltung 9 verbunden, so daß, wenn einmal die erste Gatterschaltung 9 geöffnet ist, sie offen gehalten wird. Eine Datenvergleichsschaltung 15 ist zwischen dem Speicher 14 und der Navigationseinrichtung 13 verbunden. Die Datenvergleichsschaltung 15 erzeugt ein Signal, welches die Übereinstimmung der Daten, welche vor und nachdem der Pegelentscheidungsschaltkreis das Ausgangssignal erzeugt hat, bereitgestellt werden. Das von der Datenvergleichsschaltung 15 bereitgestellte Signal wird als ein Rücksetzsignal dem Halteschaltkreis 16 zugeführt. Als Ergebnis wird die erste Gatterschaltung 19 geschlossen und die Spannungsversorgung für die Pegelentscheidungsschaltung 12 zur Positionsbestimmung unterbrochen. In diesen Punkten unterscheidet sich der Schaltkreis der Fig. 7 von demjenigen der Fig. 5. Die Datenvergleichsschaltung 15 besteht aus einer Vergleichsschaltung zum Vergleichen der Dateninhalte, welche vor und nachdem der Pegelentscheidungsschaltkreis das Entscheidungssignal ausgegeben hat, bereitgestellt werden, und aus einer Schaltung zum Bestimmen der An- oder Abwesenheit von Daten. Als Ergebnis werden die erste Gatterschaltung 9 und die zweite Gatterschaltung 12 zurückgesetzt, wenn das Fahrzeug durch den Datenübertragungsbereich gefahren ist, wobei die Übertragung der in dem Speicher 14 gespeicherten Daten ausgesetzt worden ist.
• Die Operationsweise des zweiten Ausführungsbeispiels des so aufgebauten Straßenrand-Leitbakensystems wird nunmehr beschrieben.
• Ebenso wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, welches in der Fig. 5 gezeigt ist, gibt die Pegelentscheidungsschaltung 8 ein Entscheidungssignal von hohem Pegel aus, wenn festgestellt worden ist, daß der empfangene Signalpegel größer als der Referenzpegel L1 ist, so daß das von dem Tiefpaßfilter 7 stabilisierte Signal der Pegelentscheidungsschaltung 12 für die Positionserfassung zugeführt wird, während das von dem Verstärker 5 verstärkte Signal an den Speicher 14 angelegt wird. Der Halteschaltkreis 16 wird von dem Ausgangssignal der ersten Gatterschaltung 9 gesetzt, wodurch die erste Gatterschaltung 9 offengehalten wird. Das Anlegen des Signals an die Pegelentscheidungsschaltung 12 für die Positionserfassung kann fortlaufend durchgeführt werden, ohne dabei von dem empfangenen Signalpegel beeinflußt zu werden.
• Dieselben, über die Straßenrandantenne 2 übertragenen Daten sind in dem Speicher 14 mehrere Male gespeichert worden.
• Daher werden die Inhalte der bereitgestellten Daten, bevor und nachdem das Positionserfassungssignal ausgegeben wurde, in der Vergleichsschaltung 15 verglichen, wenn der empfangene Signalpegel geringer als der Referenzpegel L2 wird und der Pegelentscheidungsschaltkreis 12 für die Positionserfassung das Positionserfassungssignal ausgibt. Wenn die Daten miteinander übereinstimmen, führt die Datenvergleichsschaltung 15 das Rücksetzsignal dem Halteschaltkreis 16 zu, so daß das Ausgangssignal des Pegelentscheidungsschaltkreises 12 für die Positionserfassung ausgesetzt wird. Wenn dann der Pegel des Entscheidungssignals, welcher von der Pegelentscheidungsschaltung 8 ausgegeben wird, einen niedrigen Wert annimmt, wird die erste Gatterschaltung 9 geschlossen, so daß die Positionserfassungsoperation ausgesetzt wird. Wenn in diesem Zusammenhang der Referenzpegel L2 auf einen wesentlich niedrigeren Wert als ein Wert, welcher während des Fading erreicht werden kann, gesetzt wird, dann kann die Positionserfassungsoperation stabil und mit großer Genauigkeit erreicht werden, ohne durch das Fading beeinflußt zu werden.
• Wenn die Übereinstimmung der Daten von der Vergleichsschaltung bestätigt worden ist, werden Daten, welche in dem Speicher 14 gespeichert wurden, von dem Speicher 14 über die Datenvergleichsschaltung 15 an die Navigationseinrichtung 13 angelegt, so daß die gegenwärtig in dem Gerät gespeicherte Position kalibriert wird. Die Positionsdaten und die Bewegungsrichtungsdaten werden mit der so kalibrierten gegenwärtigen Position in Übereinstimmung gebracht, so daß die richtige gegenwärtige Position und Bewegungsrichtung des Fahrzeugs auf der Anzeigeeinheit zur Darstellung gebracht werden.
• Im Fall, daß die Nichtübereinstimmung der Daten von der Vergleichsschaltung 15 festgestellt wird, obwohl der Pegelentscheidungsschaltkreis 12 für die Positionserfassung das Positionserfassungssignal ausgibt, wird bestimmt, daß das so ausgegebene Positionserfassungssigna 1 nicht richtig ist. Das heißt, der Halteschaltkreis 16 wird veranlaßt, das Signal mit hohem Pegel weiterhin auszugeben. Daher wird die Zuführung der gespeicherten Daten von dem Speicher 14 in die Navigationseinrichtung 13 ausgesetzt, so daß die nicht korrekte Kalibration sicher verhindert wird.
• Wann immer das Fahrzeug bei einer Straßenrandantenne 2 vorbeifährt, werden die obenbeschriebenen Operationen wiederholt, so daß die Navigation des Fahrzeugs mit Genauigkeit und unabhängig von der Reiseentfernung erreicht wird.
• Während bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben worden sind, ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt. Zum Beispiel ist in den obenbeschriebenen Ausführungsbeispielen der Effekt des Fading-Phänomens durch die Verwendung des Tiefpaßfilters 7 vermindert. Wenn jedoch ein amplitudernoduliertes Signal mit einem genügend hohen Frequenzsignal von der Straßenrandantenne ausgesandt und in dem mobilen Signalempfänger demoduliert wird, dann kann der Effekt des Fading-Phänomens von dem empfangenen Signal eliminiert werden. Darüberhinaus, wenn die Mobilantenne in einer solchen Art installiert ist, daß sie nach oben geneigt ist, dann kann nur das Signal, welches nicht durch das Fading beeinflußt wird, empfangen werden. Ebenso ist es für den Fachmann klar, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen in den obenbeschriebenen Ausführungsbeispielen gemacht werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen.
• In dem Straßenrand-Leitbakensystem der vorliegenden Erfindung werden Antennen mit gespaltener Strahlcharakteristik als Straßenrandantennen verwendet und die Positionserfassungsoperation wird durch die Erfassung des abrupten Abfalls des empfangenen Signalpegels ausgeführt. Daher kann die Positionserfassungsoperation mit großer Genauigkeit, und im wesentlichen ohne von einer Schwankung des Entscheidungsreferenzpegels oder Schwankungen in den Kennlinien der Pegelentscheidungseinrichtung für die Positionserfassung beeinflußt zu werden, ausgeführt werden und die Anzahl der übertragenen Daten kann erhöht werden. Weiterhin kann gemäß der vorliegenden Erfindung auch ein breiter Datenübertragungsbereich erreicht werden.

Claims (5)

1. Straßenrand-Leitbakensystem zur Übertragung von Daten, mit einer Straßenrandantenneneinrichtung (2), welche entlang einer Straße installiert ist und einer Navigationseinrichtung (13), welche von einem Fahrzeug getragen ist, welches eine Einrichtung (4) zum Empfang der von der Antenneneinrichtung ausgestrahlten Signale, dadurch gekennzeichnet, daß

die Straßenrandantenneneinrichtung (2) eine Antenne mit gespaltener Ausstrahlcharakteristik besitzt, derart, daß die Feldstärke der Signale abrupt vor der Antenne erniedrigt wird, und daß die Navigationseinrichtung umfaßt:

eine Positionserfassungseinrichtung zur Ausgabe eines Positionssignals, wenn die Feldstärke des empfangenen Signals niedriger als ein erster vorbestimmter Pegel (L2) wird, und

eine Kalibrationseinrichtung zur Kalibration der Navigationseinrichtung (13) nach Maßgabe des Positionssignals und der in dem ausgestrahlten Signal enthaltenen Positionsdaten.

2. Straßenrand-Leitbakensystem nach Anspruch 1, worin die Positionserfassungseinrichtung umfaßt:

eine Bereichs-Identifikationseinrichtung zur Bestimmung, ob das Fahrzeug sich innerhalb eines Datenübertragungsbereichs der Straßenrandantenneneinrichtung (2) befindet; und

eine Feldstärkebestimmungseinrichtung zur Bestimmung, wenn die Feldstärke des empfangenen Signals niedriger als der erste vorbestimmte Pegel (L2) ist.

3. Straßenrand-Leitbakensystem nach Anspruch 2, worin die Bereichs-Identifikationseinrichtung umfaßt:

eine erste Pegelbestimmungseinrichtung (8) zur Ausgabe eines Entscheidungssignals, wenn die Feldstärke des empfangenen Signals einen zweiten vorbestimmten Pegel (L1) überschreitet, welcher größer als der erste vorbestimmte Pegel (L2) ist, und eine Flip-Flop-Schaltung (10) zum Empfang des Entscheidungssignals von der Pegelbestimmungseinrichtung (8); und

worin die Feldstärkebestimmungseinrichtung umfaßt:

eine Gatterschaltung (9), welche von einem Ausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung (10) geöffnet wird und selektiv wenigstens einen Teil des empfangenen Signals überträgt, und eine zweite Pegelbestimmungseinrichtung (12) zur Bestimmung, wenn das durch die Gatterschaltung (9) übertragene Signal unter den ersten vorbestimmten Pegel (L2) fällt.

4. Straßenrand-Leitbakensystem nach Anspruch 2, worin die Bereichs-Identifikationseinrichtung umfaßt:

eine erste Pegelbestimmungseinrichtung (8) zur Ausgabe eines Entscheidungssignals, wenn die Feldstärke des empfangenen Signals einen zweiten vorbestimmten Pegel (L1) überschreitet,

eine Gatterschaltung (9), welche von einem Ausgangssignal der ersten Pegelerfassungseinrichtung (8) geöffnet wird und selektiv wenigstens einen Teil des empfangenen Signals überträgt; und

worin die Feldstärkebestimmungseinrichtung umfaßt:

eine zweite Pegelbestimmungseinrichtung (12) zum Bestimmen, wenn ein Pegel des durch den Schaltkreis übertragenen Signals unter den ersten vorbestimmten Pegel (L2) fällt, worauf hin die Einrichtung ein Unterbrechungssignal ausgibt,

eine Datenvergleichseinrichtung (15) zur Bestimmung, daß die in dem empfangenen Signal enthaltenen Positionsdaten vor und nach dem Unterbrechungssignal miteinander übereinstimmen, worauf hin die Einrichtung ein Übereinstimmungssignal ausgibt,

einen Halteschaltkreis (16), welcher mit der Gatterschaltung (9) verbunden ist, um diese im Ansprechen auf ein Ausgangssignal dieses Schaltkreises offenzuhalten, und

eine Einrichtung zum Rücksetzen des Halteschaltkreises (16) im Ansprechen auf das Übereinstimmungssignal.

5. Straßenrand-Leitbakensystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend eine Einrichtung zur Anzeige einer Fahrzeugposition und Informationen auf der Grundlage der ausgestrahlten Signale.