DE4142403A1 - Schwundminderndes globales positionsbestimmungssystem fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein globales bzw. erdumspannendes Positionierungs- bzw. Positionsbestimmungs­ system (das nachfolgend mit GPS bezeichnet wird) für Kraft­ fahrzeuge, das Radio- bzw. Hochfrequenzsignale von künstli­ chen Satelliten (die nachfolgend der Einfachheit halber le­ diglich als Satelliten bezeichnet werden) empfängt.

Ein herkömmliches GPS ist mit einer einzigen Antenne ausge­ rüstet, um Hochfrequenzsignale von Satelliten zu empfangen.

Da die Antenne an der Außenseite eines Fahrzeugs, wie bei­ spielsweise an einer Außenwand eines Dachs des Fahrzeugs, befestigt ist, liegt ein Nachteil eines herkömmlichen GPS darin, daß das äußere Erscheinungsbild des betreffenden Fahrzeugs verunstaltet wird. Wenn die Antenne demgegenüber im Inneren des Fahrzeugs angeordnet wird, wird durch die An­ tenne zwar nicht das äußere Erscheinungsbild des Fahrzeugs verschlechtert, jedoch beeinträchtigen das Dach und die Sei­ tenflächen des Fahrzeugs die Ausbreitung bzw. den Empfang der Hochfrequenzsignale erheblich. Somit können Hochfre­ quenzsignale, die außerhalb des Fahrzeugs gewöhnlich pro­ blemlos empfangen werden können, innerhalb des Fahrzeugs nicht mit ausreichender Genauigkeit empfangen werden, wenn nur eine einzige Antenne verwendet wird.

In den japanischen Offenlegungsschriften 62-2 67 899, 1-3 14 982 und 1-3 18 982 sind jeweils globale Positionsbestimmungssy­ steme des sogenannten schwundmindernden Typs beschrieben, bei denen innerhalb des Fahrzeugs zwei Antennen vorgesehen sind. Bei einem derartigen schwundmindernden GPS wird zur selben Zeit jeweils nur eine der Antennen selektiv verwen­ det. Dieses System funktioniert folglich im wesentlichen auf die gleiche Weise wie ein System mit einer einzigen, außer­ halb des Fahrzeugs angeordneten Antenne, so daß aus der Ver­ wendung zweier Antennen kein zusätzlicher Vorteil erzielt wird.

Da bei einem derartigen GPS die Hochfrequenzsignale von drei oder vier im Weltraum befindlichen Satelliten empfangen wer­ den, um die augenblickliche Position des betreffenden Fahr­ zeugs zu bestimmen, ist es notwendig, die Hochfrequenzsi­ gnale aus diesen Satelliten sehr schnell einzufangen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein schwund­ minderndes GPS, das zum Empfang von Hochfrequenzsignalen aus einer Vielzahl von Satelliten eingerichtet ist, derart wei­ terzubilden, daß der Empfang bzw. das Einfangen der Hochfre­ quenzsignale schneller von statten geht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 an­ gegebenen Maßnahmen gelöst.

Ein erfindungsgemäßes schwundminderndes GPS weist demzufolge eine erste und eine zweite Antenne auf, die innerhalb des betreffenden Fahrzeugs angeordnet sind, wobei die über die erste und zweite Antenne empfangenen Hochfrequenzsignale se­ lektiv einem ersten und zweiten Demodulator zugeführt wer­ den, so daß die Hochfrequenzsignale aus einem entsprechenden ersten und zweiten Satelliten mittels des ersten bzw. zwei­ ten Demodulators gleichzeitig eingefangen werden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 anhand eines allgemeinen Blockdiagramms den prinzipiellen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels eines Signalempfangssystems des erfindungsgemäßen GPS;

Fig. 2 anhand einer schematischen Skizze eine mögliche Anordnung der beiden Antennen;

Fig. 3 anhand eines Flußdiagramms einen Steuerungsab­ lauf in einer Rechen- und Steuereinheit zur Satellitenwahl;

Fig. 4 anhand eines Flußdiagramms einen Haupt-Steue­ rungsablauf der Rechen- und Steuereinheit;

Fig. 5 anhand eines Flußdiagramms Einzelheiten einer in Fig. 4 gezeigten Initialisierungs-Einstellungsverarbeitung;

Fig. 6 anhand eines Flußdiagramms Einzelheiten einer in Fig. 4 gezeigten Suchbetriebsart-Verarbeitung;

Fig. 7 anhand eines Flußdiagramms eine Zeitgeber-Unter­ brechungsverarbeitung in der Rechen- und Steuereinheit;

Fig. 8 anhand eines Flußdiagramms Einzelheiten einer in Fig. 4 gezeigten Daten-Demodulationsverarbeitung;

Fig. 9 eine zur Erläuterung der Betriebsweise des er­ sten Ausführungsbeispiels dienende Zeittafel;

Fig. 10 eine zur Erläuterung eines zweiten Ausführungs­ beispiels der Erfindung dienende schematische Darstellung;

Fig. 11 anhand eines Flußdiagramms einen Teil des Ab­ laufs einer Modellverarbeitung bei dem zweiten Ausführungs­ beispiel; und

Fig. 12 anhand eines allgemeinen Blockdiagramms den prinzipiellen Aufbau eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 sind Antennen A1 und A2 im Innenraum eines Kraftfahrzeugs an einem Armaturenbrett bzw. an einer hinteren Ablage desselben befestigt bzw. angeordnet und zum Empfang von Hochfrequenzsignalen aus Satelliten S1, S2, S3 usw. eingerichtet. Gemäß Fig. 1 werden die auf diese Weise von den Antennen A1 und A2 empfangenen Hochfrequenzsi­ gnale von einem ersten und zweiten Hochfrequenzverstärker B1 bzw. B2 verstärkt und daraufhin über einen Antennenwechsler bzw. Antennenwähler 1 einem SS- bzw. Einseitenband-Demodula­ tor 2 zugeführt. Der Antennenwähler 1 besteht aus Analog­ schaltern 1a bis 1d, bei denen es sich beispielsweise um Halbleiterschalter handelt, wobei die Schalter 1a und 1b bzw. 1c und 1d zueinander umgekehrt bzw. gegensinnig arbei­ ten. Die Analogschalter 1a und 1b werden von einem ersten und einem zweiten Antennen-Wählbefehl aus einer Rechen- und Steuereinheit 3 angesteuert, um das entweder über die An­ tenne A1 oder die Antenne A2 jeweils empfangene Signal einem ersten SS-Demodulator 2a zuzuführen, während die Analog­ schalter 1c und 1d das entweder über die Antenne A1 oder die Antenne A2 jeweils empfangene Signal einem zweiten SS-Demo­ dulator 2b zuführen.

Der erste und zweite SS-Demodulator 2a bzw. 2b haben jeweils einen identischen Aufbau und besitzen ein PN-Codesignal, das durch jeden Satelliten vorherbestimmt wird. Wenn aus der Re­ chen- und Steuereinheit 3 ein Such- bzw. Wählbefehl für einen bestimmten Satelliten empfangen wurde, wird das System unter Verwendung des PN-Codesignals für den betreffenden Sa­ telliten mit einem über die Antenne A1 oder A2 empfangenen Hochfrequenzsignal korreliert bzw. in Wechselbeziehung ge­ bracht. Unter der Annahme, daß der jeweilige Satellit ausge­ sucht bzw. ausgewählt wurde, wird bei dieser Korrelation der Rechen- und Steuereinheit 3 das Such- bzw. Wählsignal zuge­ führt und gleichzeitig das Hochfrequenzsignal von diesem Sa­ telliten demoduliert, worauf der Rechen- und Steuereinheit 3 aufeinanderfolgend Demodulationsdaten bzw. durch die Demodu­ lation erhaltene Daten zugeführt werden.

Die Rechen- und Steuereinheit 3 führt daraufhin eine später beschriebene arithmetische Verarbeitung durch, führt dem SS- Demodulator 2 einen Befehl zum Auswählen eines bestimmten Satelliten zu und führt gleichzeitig die Wechsel- bzw. die Umschaltungs-Ansteuerung für die Antennen A1 und A2 durch, um den betreffenden Satelliten auszuwählen. Wenn mindestens drei Satelliten ausgewählt wurden, wird die augenblickliche Position des betreffenden Fahrzeugs in Übereinstimmung mit der jeweiligen Entfernung von diesem Satelliten berechnet, so daß ein die augenblickliche Position angebendes Signal einem Navigationscomputer 4 zugeführt werden kann.

Die Aufgabe des Navigationscomputers 4 besteht darin, auf einer Anzeigeeinheit, wie beispielsweise einer Kathoden­ strahlröhre, in Übereinstimmung mit einer in einem Speicher­ medium (beispielsweise einer optischen Speicherplatte) ge­ speicherten Straßenkarten-Information eine Straßenkarte an­ zuzeigen sowie das die augenblickliche Position angebende Signal aus der Rechen- und Steuereinheit 3 und andere Hoch­ frequenzsignale aus verschiedenen, in der Zeichnung nicht gezeigten Sensoren aufzunehmen (bei denen es sich beispiels­ weise um einen Erdmagnetfeld-Sensor, einen Kreiselkompaß, einen Radgeschwindigkeitssensor, einen Fahrtrichtungssensor oder dergleichen handelt). Der Navigationscomputer 4 berech­ net anhand dieser Eingangssignale den optimalen Wert für die augenblickliche Position und zeigt auf der Anzeigeeinheit 5 die augenblickliche Position des betreffenden Fahrzeugs in der Straßenkarte an.

Ein Signalempfangsabschnitt des GPS umfaßt den ersten und zweiten Hochfrequenzverstärker B1 bzw. B2, den Antennenwäh­ ler 1, den SS-Demodulator 2 sowie die Rechen- und Steuerein­ heit 3. Die Betriebsweise des Signalempfangsabschnitts der GPS wird nachfolgend näher erläutert.

Gemäß Fig. 3 beginnt die Rechen- und Steuereinheit 3 die Verarbeitung in einem Schritt 101 mit der Suche nach der je­ weiligen Position aller Satelliten. Genauer gesagt wird die augenblickliche Position jedes Satelliten anhand einer Be­ ziehung zwischen sogenannten Almanach- bzw. Kalenderdaten, die für jeden Satelliten voreingestellt sind, und der augen­ blicklichen Zeit gesucht. Anhand der zuvor gemessenen und gespeicherten, ungefähren Augenblicksposition des betreffen­ den Fahrzeugs wird in einem Folgeschritt 102 ein Höhen- bzw. Elevationswinkel zu jedem Satelliten bestimmt. In einem nachfolgenden Schritt 103 werden in Übereinstimmung mit den auf diese Weise erhaltenen Elevationsdaten diejenigen Satel­ liten als sichtbare Satelliten ausgewählt, deren Elevations­ winkel gleich oder größer als ein bestimmter Winkel sind. In einem Schritt 104 wird diejenige Kombination aus den gewähl­ ten sichtbaren Satelliten bestimmt, die den besten Index des Präzisionsverlusts der Position liefert, wobei dieser Index nachfolgend mit PDOP bezeichnet wird und den optimalen Grad der geometrischen Anordnung von vier wählbaren Kombinationen sichtbarer Satelliten angibt. Durch diese Satellitenwahl un­ ter Verwendung des PDOP werden bis zu sieben Satelliten ge­ wählt, die vier Satelliten sowie drei vorbereitete bzw. Er­ satzsatelliten beinhalten. Die Anzahl der auf diese Weise gewählten Satelliten wird nachfolgend durch das Zeichen n ausgedrückt, so daß die Satelliten nachfolgend mit den Zif­ fern 1-n bezeichnet werden.

Daraufhin wird die in Fig. 4 gezeigte Verarbeitung durchge­ führt. Im Laufe dieser Verarbeitung wird in einem Schritt 202 eine Initialisierung bzw. Anfangseinstellung durchge­ führt (einschließlich der Einstellung von i = 1, ch1, ch2- Leerbetriebsart, n = 0, t_n1 und t_n2 auf 5, zum Beispiel auf einen Wert von 5 Sekunden, und des Rücksetzens einer Daten­ korrektur-Endekennung). In einem Folgeschritt 203 wird die Variable e entweder auf den Wert 1 oder 2 gesetzt. Wenn der Schritt 203 zum ersten Mal ausgeführt wird, wird die Va­ riable e auf den Wert 1 gesetzt. In einem Schritt 204 wird darüber entschieden, ob die Variable ch i eine Anfangs-Ein­ stellungsbetriebsart, eine Suchbetriebsart oder eine Daten- Demodulationsbetriebsart angibt. Bei der ersten Durchführung dieses Schritts gilt 1 = 1 und ch1 = Anfangs-Einstellungsbe­ triebsart, weshalb der Ablauf zu einem Schritt 300 zur Durchführung der Anfangs-Einstellungsbetriebsart fortschrei­ tet. Mit "ch1" ist eine Suchverarbeitung durch den ersten SS-Demodulator 2a bezeichnet, während mit "ch2" eine Such­ verarbeitung durch den zweiten SS-Demodulator 2b angegeben ist.

Die Einzelheiten des zur Durchführung der Anfangs-Einstel­ lungsbetriebsart vorgesehenen Schrittes 300 sind in Fig. 5 dargestellt. Demzufolge wird in einem Anfangsschritt 301 der Wert der Variable n um 1 erhöht, so daß diese Variable beim ersten Durchlauf den Wert 1 hat, da sie bei der Initialisie­ rung mit dem Wert 0 belegt wurde. Daraufhin werden in einem Schritt 302 die Variablen t_n1 und t_n2 ausgelesen (wobei beide beim ersten Durchlauf den Wert 5 haben), worauf in ei­ nem Folgeschritt 303 ein Vergleich zwischen t_n1 und t_n2 durchgeführt wird. Die Variable t_n1 bezeichnet dabei eine Suchzeit für die Antenne A1, während die Variable t_n2 eine Suchzeit für die Antenne A2 bezeichnet. Beim ersten Durch­ lauf gilt t_n1 = t_n2, so daß die Entscheidung im Schritt 303 "ja" lautet. In einem Folgeschritt 304 wird dem ersten SS- Demodulator 2a ein Suchbefehl zum Suchen des Satelliten S1 zugeführt und den Analogschaltern 1a und 1b des Antennenwäh­ lers 1 wird ein Befehl zur Wahl der Antenne A1 zugeführt. Der erste SS-Demodulator 2a führt daher eine Suchoperation zum Heraussuchen des Satelliten S1 in Übereinstimmung mit dem über die Antenne A1 empfangenen Hochfrequenzsignal durch. Bei dieser Suchoperation ändert sich die Mittenfre­ quenz des empfangenen Hochfrequenzsignals mit einer Doppler- Verschiebung, die auf die Bewegung des Satelliten zurückzu­ führen ist. Da das empfangene Hochfrequenzsignal darüber­ hinaus durch das PN-Codesignal moduliert wird, werden die Empfangsfrequenz des Empfängers und die Phase des intern er­ zeugten PN-Codesignals mittels eines vorgeschriebenen Ab­ laufs geändert, wodurch Hochfrequenzsignale aus den Satelli­ ten ausgesucht werden. Wenn während dieses Suchvorgangs das Hochfrequenzsignal aus einem auszusuchenden Satelliten von der Antenne empfangen wurde, ist es möglich, das Hochfre­ quenzsignal innerhalb von 10 bis 30 Sekunden zu empfangen, wenn der Satellit nach Inbetriebnahme der Stromversorgung zum ersten Mal ausgesucht wird, und innerhalb ungefähr einer Sekunde im Anschluß daran.

Wenn in den Schritten 304 und 305 gilt i = 1, wird dem er­ sten SS-Demodulator 2a ein Suchbefehl zugeführt, während dieser Suchbefehl entsprechend dem zweiten SS-Demodulator 2b zugeführt wird, wenn gilt, i = 2. Weiterhin wird in einem Schritt 306 die Variable ch1 auf die Suchbetriebsart einge­ stellt.

Gemäß Fig. 4 schreitet der Ablauf anschließend zu einem Schritt 205 weiter, bei dem auf "nein" entschieden wird, da gilt i = 1.

Da die Variable ch2 bei der Initialisierung anfänglich eben­ falls auf die Anfangs-Einstellungsbetriebsart eingestellt ist, wird für diese Variable ebenfalls zum Schritt 300 zur Durchführung der vorstehend erläuterten Anfangs-Einstel­ lungsbetriebsart verzweigt. Da die im Schritt 301 durchge­ führte Addition in diesem Fall dazu führt, daß n den Wert 2 hat, wird nunmehr dem zweiten SS-Demodulator 2b ein Suchbe­ fehl für den Satelliten S2 zum Zwecke des Heraussuchens des Satelliten S2 zugeführt, wobei ferner den Analogschaltern 1a und 1b des Antennenwählers 1 ein Befehl zur Wahl der Antenne A1 zugeführt wird. Der zweite SS-Demodulator 2b sucht folg­ lich den Satelliten S2 in Übereinstimmung mit dem über die Antenne A1 jeweils empfangenen Hochfrequenzsignal heraus. Im Schritt 306 wird die Variable ch2 entsprechend auf die Such­ betriebsart eingestellt.

Da die Variable i im Schritt 205 nunmehr den Wert 2 hat, wird auf "ja" entschieden, so daß der Ablauf zum Schritt 206 verzweigt. Da zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht minde­ stens drei Satelliten ausgewählt wurden, wird im Schritt 206 auf "nein" entschieden, so daß der Ablauf zum Schritt 203 zurückkehrt, von dem aus der Ablauf nach Einstellung der Va­ riablen i auf 1 zum Schritt 204 verzweigt. Da ch1 auf die Suchbetriebsart eingestellt wurde, verzweigt der Ablauf vom Schritt 204 zu einem Schritt 400 zur Durchführung der Such­ betriebsart.

Zur Durchführung der anhand der Fig. 6 näher erläuterten Suchbetriebsart wird in einem Anfangsschritt 401 entschie­ den, welche der Antennen A1 und A2 nach Maßgabe der Vari­ ablen ch i (in diesem Falle ch1) verwendet wird, um die Such­ verarbeitung durchzuführen. Diese Entscheidung wird unter Verwendung eines gespeicherten Antennen-Wählbefehls getrof­ fen, der von der Rechen- und Steuereinheit 3 erzeugt wurde. Da die Suche zu diesem Zeitpunkt infolge des Werts ch1 mit­ tels der Antenne A1 durchgeführt wird, schreitet der Ablauf zu einem Schritt 402, bei dem darüber entschieden wird, ob von dem ersten SS-Demodulator 2a ein Suchsignal erzeugt wurde oder nicht. Falls unmittelbar nach Beginn des Suchvor­ gangs kein Suchsignal erzeugt wurde, wird auf "nein" ent­ schieden. Dementsprechend wird in einem Schritt 406 darüber entschieden, ob die der Variablen t_n1 entsprechende Zeit­ dauer (von fünf Sekunden in diesem Fall) verstrichen ist. Wenn die t_n1 entsprechende Zeit noch nicht verstrichen ist, wird auf "nein" entschieden.

Wenn demgegenüber die Variable i im Schritt 203 auf den Wert 2 eingestellt wird, wird infolge der im Schritt 205 getrof­ fenen Entscheidung die dem Wert ch2 entsprechende Suchbe­ triebsart-Verarbeitung auf ähnliche Weise, wie zuvor be­ schrieben, durchgeführt. Daraufhin wird die vorstehend be­ schriebene, ähnliche Verarbeitung abwechselnd für ch1 und ch2 durchgeführt. Falls die der Variablen t_n1 entsprechende Zeitdauer abgelaufen ist, ohne daß beispielsweise der Satel­ lit S1 durch die Antenne A1 ausgesucht wurde, wird bei der anschließenden Abarbeitung des in Fig. 6 gezeigten Schritts 406 auf "ja" entschieden, woraufhin zu einem Schritt 407 verzweigt wird, bei dem von der Antenne A1 auf die Antenne A2 umgeschaltet wird, um die Suche nach dem Satelliten S1 fortzusetzen. Demgemäß wird den Analogschaltern 1c und 1d des Antennenwählers 1 ein Befehl zum Wählen der Antenne A2 zugeführt, wodurch der erste SS-Demodulator 2a so betrieben wird, daß er die Suche nach dem Satelliten S1 in Überein­ stimmung mit dem jeweiligen Ausgangssignal der Antenne A2 durchführt. In ähnlicher Weise wird beim Vorliegen des Werts ch2 ebenfalls die Antenne A2 zum Finden des Satelliten S2 in einem Schritt 407 verwendet, wenn die t_n1 entspre­ chende Zeitspanne abgelaufen ist, ohne daß der Satellit S2 mittels der Antenne A1 gefunden werden konnte. Wenn demge­ genüber bei dem in Fig. 6 dargestellten Schritt 401 ent­ schieden wird, daß der Suchvorgang über die Antenne A2 be­ gonnen wurde, wird die Verarbeitung mit einem Schritt 408 fortgesetzt.

Wenn im Anschluß daran die Suche nach den Satelliten S1 selbst nach Ablauf einer dem Wert t_n1 + t_n2 entsprechenden Zeitspanne erfolglos war, wird beim Übergang vom Schritt 408 auf einen Schritt 412 auf "ja" entschieden, worauf der Ab­ lauf zu einem Schritt 413 fortschreitet, bei dem die Va­ riable ch1 auf die Anfangs-Einstellbetriebsart eingestellt wird. Dies bedeutet, daß im Entscheidungsschritt 204 für das nachfolgende ch1 auf die Anfangs-Einstellbetriebsart ent­ schieden wird, so daß die dem Block 300 entsprechende, in Fig. 5 gezeigte Verarbeitung der Anfangs-Einstellbetriebsart durchgeführt wird. Da bei dieser Verarbeitung der Anfangs- Einstellbetriebsart die Variable n im Additionsschritt 301 aktualisiert wird, wird die Variable n von dem Wert 2 auf den Wert 3 erhöht. In der nachfolgenden Verarbeitung wird mittels des ersten Demodulators 2a folglich nach dem Satel­ liten S3 gesucht. Wenn bei Vorliegen des Werts ch2 die Suche nach dem Satelliten S2 gescheitert ist, wird der Wert von n infolge der Additionsverarbeitung des in Fig. 5 gezeigten Schritts 301 auf 4 erhöht; infolgedessen wird von dem zwei­ ten Demodulator 2b die Suche nach dem Satelliten S4 durchge­ führt. Wenn der Wert der Variablen n als Folge dieser Auf­ stufung den der gewählten Anzahl von Satelliten entsprechen­ den Wert überschreitet, wird die Variable n auf 1 zurückge­ setzt.

Wenn im Anschluß daran zum Beispiel mittels des ersten SS- Demodulators 2a der Satellit S3 erfolgreich herausgefunden wird und von dem ersten SS-Demodulator 2a ein Suchsignal er­ zeugt wird, wird bei der Abarbeitung des in Fig. 6 gezeigten Schritts 402 auf "ja" entschieden, worauf der Ablauf zum Schritt 403 verzweigt, bei dem ch1 auf eine Daten-Demodula­ tionsbetriebsart eingestellt wird. Daraufhin verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 404, bei dem entschieden wird, ob t_n1 den Wert 9 hat oder nicht. Da t_n1 zu diesem Zeitpunkt den Wert 5 hat, wird auf "ja" entschieden; im Anschluß hieran wird ein Schritt 405 ausgeführt, bei dem t_n1 auf t_n1+1 und t_n2 auf t_n2-1 geändert wird. Ein erfolgreiches Auffinden eines bestimmten Satelliten mittels der Antenne A1 bedeutet, daß die Antenne A1 auch bei nachfolgenden Suchvor­ gängen wirksam ist, so daß unter diesem Gesichtspunkt die Verlängerung der mittels der Antenne A1 zum Auffinden des Satelliten benötigten Zeit entsprechend gewichtet wird. Zur Erleichterung der nachfolgenden Zeiteinstellung werden die aktualisierten Werte von t_n1 und t_n2 gespeichert. Im Schritt 404 wird t_n1 auf den Wert 9 beschränkt, um zu erreichen, daß das maximale Verhältnis von t_n1 zu t_n2 den Wert 9 : 1 nicht überschreitet.

In der Rechen- und Steuereinheit 3 werden von einem 1-msek.- Zeitgeber erzeugte Interrupts bzw. Unterbrechungen gemäß der in Fig. 7 gezeigten Behandlungsroutine bearbeitet. In der Zeitgeber-Behandlungsroutine wird in einem Schritt 601 über­ prüft, ob die Daten-Demodulationsbetriebsart eingestellt ist oder nicht. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Daten-Demodulati­ onsbetriebsart eingestellt ist, wird auf "ja" entschieden, worauf das Sammeln bzw. die Eingabe zur Speicherung der De­ modulationsdaten aus dem ersten Demodulator 2a in Bezug zu dem Satelliten Sn (in diesem Fall zum Satelliten S3) begon­ nen wird. Bei diesem Sammeln von Demodulationsdaten werden eine Satellitenpositionsinformation und eine Übertragungsz­ eitinformation für eine Zeitdauer von ungefähr einer Minute nach dem Einschalten der Stromversorgung des Senders bzw. Empfängers und im Anschluß daran jeweils jede Stunde gesam­ melt. Ebenso wird eine Empfangszeit (genauer gesagt die Phase des im Empfänger erzeugten PN-Codesignals) für eine Zeitdauer von ungefähr einer Sekunde pro Zeit gesammelt. Wenn dieses Sammeln bzw. Abtasten beendet ist, wird eine Da­ tensammlungs-Endekennung gesetzt. In der Unterbrechungsbear­ beitung der Schritte 601 und 602 wird die Bearbeitung in Ab­ hängigkeit von chi durchgeführt, so daß die Unterbrechungs­ verarbeitung selbst dann durchgeführt werden kann, wenn ch1 und ch2 gleichzeitig in die Demodulationsbetriebsart einge­ treten sind.

Als Ergebnis des Setzens der Daten-Demodulationsbetriebsart in ch1 verzweigt der Ablauf beim Erreichen des Schritts 204 für die ch1-Verarbeitung zur Durchführung derjenigen Daten- Demodulationsbetriebsart, für die entschieden wurde. Gemäß dem in Fig. 8 gezeigten Flußdiagramm wird die Durchführung der Daten-Demodulationsbetriebsart in einem Schritt 501 be­ gonnen, bei dem entschieden wird, ob die Datensammlungs-En­ dekennung gesetzt wurde oder nicht. Wenn die Datensammlung zu diesem Zeitpunkt noch nicht beendet ist, wird auf "nein" entschieden.

Wenn demgegenüber aufgrund der in Fig. 7 gezeigten Unterbre­ chungsverarbeitung die Sammlung der Demodulationsdaten für den Satelliten S1 beendet und demgemäß die Datensammlungs- Endekennung gesetzt ist, wird im Schritt 501 der Fig. 8 auf "ja" entschieden, so daß der Ablauf zu einem Schritt 502 verzweigt, um ch1 auf eine Anfangs-Einstellungsbetriebsart einzustellen. Dies bedeutet, daß die Variable n gemäß der vorstehenden Beschreibung in der in Fig. 5 gezeigten Durch­ führung der Anfangs-Einstellungsbetriebsart entsprechend ch1 um 1 inkrementiert und somit aktualisiert wird, wodurch ein Suchvorgang für die nächsten Satelliten Sn durchgeführt wird. In einem Schritt 502 wird die zuvor gesetzte Daten­ sammlungs-Endekennung zurückgesetzt.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf das in Fig. 9 gezeigte Zeitdiagramm die Betriebsweise der beiden vorstehend be­ schriebenen Demodulatoren 2a und 2b näher erläutert. Im Falle des Demodulator 2a wird mittels der Antennen A1 und A2, die zueinander umgeschaltet werden, eine Suche nach dem Satelliten S1 durchgeführt, während im Falle des Demodula­ tors 2b mittels der Antennen A1 und A2, die ebenfalls zuein­ ander umgeschaltet bzw. gewechselt werden, zu gleicher Zeit eine ähnliche nach dem Satelliten S2 durchgeführt wird. Nach Ablauf der Zeitdauer t_n1+t_n2 wird in jedem Fall eine Suche nach dem nächsten Satelliten durchgeführt, d. h. nach den Sa­ telliten S3 und S4, und zwar unter Verwendung der Antenne A1 und daraufhin der Antenne A2. Wenn die Suche nach dem Satel­ liten S3 gemäß der vorstehenden Beschreibung erfolgreich ab­ geschlossen wurde, wird die Sammlung bzw. das Einlesen der entsprechenden Demodulationsdaten begonnen. Nach Beendigung dieser Datensammlung schreitet der Ablauf zur Suche nach dem nächsten Satelliten weiter.

In der vorstehenden Beschreibung wurde bereits angedeutet, daß immer dann, wenn der betreffende Satellit mittels der Antenne 1 heraus gesucht bzw. gefunden werden konnte, der Wert von t_n1 im Schritt 405 durch Addition von 1 aktuali­ siert wird. Wenn der betreffende Satellit demgegenüber mit­ tels der Antenne A2 gefunden wurde, schreitet der Ablauf vom Schritt 409 über den Schritt 410 zum Schritt 411, wodurch der Wert von t_n2 durch Addition von 1 aktualisiert wird. In der in den Schritten 405 und 411 durchgeführten Verarbeitung werden folglich die Werte von t_n1 und t_n2 aktualisiert. Der Grund hierfür liegt darin, daß eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, daß der nächste Satellit unter Verwendung derjenigen Antenne gesucht bzw. gefunden werden kann, die bei einem vorhergehenden Suchvorgang nach einem Satelliten wirksam bzw. erfolgreich war. Mit einer derartigen Änderung der jeweiligen Suchzeit wird gemäß der Darstellung in Fig. 9 eine Änderung im Verhältnis zur jeweiligen Verwendung der Antennen A1 und A2 für die Suche nach allen Satelliten be­ wirkt. Ebenso wird die Reihenfolge der Verwendung der Anten­ nen A1 und A2 für die Suche nach einem neuen Satelliten Sn in Übereinstimmung mit den jeweiligen Werten von t_n1 und t_n2 geändert. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Schritt 303 wird dem­ zufolge dann auf "nein" entschieden, wenn der Wert von t_n2 größer als der Wert von t_n1 ist, so daß der Ablauf zum Schritt 305 verzweigt, bei dem die Suche nach den Satelliten mit der Antenne A2 beginnt.

Wenn durch eine Reihe der vorstehend beschriebenen Prozeßab­ läufe drei oder mehr Satelliten erfolgreich gesucht bzw. ge­ funden werden konnten, wird bei dem in Fig. 4 gezeigten Schritt 206 auf "ja" entschieden, worauf zum Schritt 207 verzweigt wird, bei dem eine Pseudo-Entfernung zu den auf diese Weise ausgesuchten Satelliten berechnet wird. Wenn mehr als vier Satelliten ausgesucht wurden, werden die vier optimal geeigneten Satelliten ausgesucht, um die Pseudo-Ent­ fernung zu diesen Satelliten zu berechnen. Die betreffende Pseudo-Entfernung kann berechnet werden, indem eine Zeitdif­ ferenz zwischen der Signalübertragungszeit des betreffenden Satelliten und der Zeit des Signalempfangs berechnet bzw. ermittelt wird. Nach Abschluß der Berechnung der Pseudo-Ent­ fernungen wird in einem Schritt 208 eine Berechnung zur Mes­ sung der Position durchgeführt, um unter Zugrundelegung der Pseudo-Entfernungen und der Satellitenpositionen durch Lö­ sung bekannter Simultangleichungen die augenblickliche Posi­ tion des betreffenden Fahrzeugs herauszufinden. Die berech­ neten Werte werden dem Navigationscomputer 4 zugeführt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Bedeutung bzw. die Gewichtung der Verwendung der Anten­ nen A1 und A2 sowie die Reihenfolge der Verwendung dieser Antennen durch Änderung der Werte der Parameter t_n1 und t_n2 festgelegt, jedoch ist es auch möglich, diese Festlegung an­ hand einer Beziehung zwischen den relativen Azimutwinkeln der Satelliten bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs und dem Elevationswinkel der Satelliten zu treffen. Nachfolgend wird ein entsprechendes Ausführungsbeispiel näher erläutert. Gemäß der Darstellung in Fig. 10 speichert in diesem Fall die Rechen- und Steuereinheit 3 (in einem Festwertspeicher bzw. ROM) in Form einer Karte das Verhältnis von t_n1 zu t_n2 für einen Bereich, der durch die Beziehung zwischen den re­ lativen Azimutwinkeln der Satelliten bezogen auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs und den Elevationswinkeln der Satelliten bestimmt wird. Zu diesem Zweck werden der Rechen- und Steuereinheit 3 Signale von einem (nicht gezeigten) Erd­ magnetfeld-Sensor zugeführt, der die Fahrtrichtung des Fahr­ zeugs erfaßt. Darüberhinaus ist in der Rechen- und Steuereinheit 3 die in Fig. 5 gezeigte Durchführung der An­ fangs-Einstellungsbetriebsart teilweise geändert. Nunmehr wird nämlich im Schritt 307 ein jeweiliges Richtungssignal aus dem Erdmagnetfeld-Sensor aufgenommen, worauf im Schritt 308 die betreffenden Werte von t_n1 und t_n2 unter Verwendung der in Fig. 10 gezeigten Karte aus der Beziehung zwischen jeweiligen Azimutdaten und den anhand des in Fig. 3 gezeig­ ten Schritts 101 zu bestimmenden Orten bzw. Positionen der Satelliten gesetzt werden. Die anschließende Verarbeitung kann auf ähnliche Weise, wie zuvor beschrieben, durchgeführt werden, jedoch werden die in Fig. 6 gezeigten, zur Änderung von t_n1 und t_n2 vorgesehenen Schritte 404, 405, 410 und 411 nicht erläutert bzw. ausgeführt, da die Werte von t_n1 und t_n2 unter Zugrundelegung der Karte bestimmt werden.

Welche der beiden Antennen A1 und A2 zuerst verwendet wird, hängt gemäß vorstehender Beschreibung von dem jeweiligen Wert von t_n1 und t_n2 ab, jedoch ist es auch möglich, eine der Antennen grundsätzlich als erste zu verwenden.

Bezüglich der SS-Demodulatoren ist anzumerken, daß bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen zwei SS-Demodulatoren 2a und 2b verwendet wurden. Gemäß dem in Fig. 12 dargestell­ ten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es jedoch auch möglich, eine Zahl von n Demodulatoren vorzusehen, um ent­ sprechend viele Satelliten gleichzeitig suchen zu können, wodurch es möglich ist, die Zeit zwischen dem Einschalten der Stromversorgung des Empfängers bis zum Vorliegen der Be­ rechnung der augenblicklichen Position deutlich zu verkürzen sowie die Rate der während der Fahrt durchführbaren Positi­ onsmessungen zu verbessern.

Obgleich die Hochfrequenzverstärker B1 und B2 in den Ausfüh­ rungsbeispielen zwischen der zugeordneten Antenne und den Analogschaltern angeordnet sind, ist es gleichwohl auch mög­ lich, diese zwischen den Analogschaltern und den SS-Demodu­ latoren anzuordnen.

Bezüglich weiterer, nicht näher erläuterter Vorteile und Einzelheiten der Erfindung wird ausdrücklich auf die Zeich­ nung, insbesondere deren Ablaufpläne, verwiesen.

Claims (11)

1. Schwundminderndes globales Positionsbestimmungssystem für ein Fahrzeug zur Berechnung einer Position des Fahrzeugs auf der Basis von aus einer Vielzahl von Satelliten empfan­ genen Hochfrequenzsignalen, mit:
einer ersten (A1) und zweiten Antenne (A2), die im Ab­ stand zueinander am Fahrzeug befestigt und zum Empfang von Hochfrequenzsignalen aus einer Vielzahl von Satelliten (S1, ..., Sn) eingerichtet sind; und
einer Signalempfangseinrichtung zum Demodulieren der Hochfrequenzsignale aus den Satelliten auf der Basis von über die erste und zweite Antenne (A1, A2) empfangenen Sig­ nalen und zum Berechnen einer Position des Fahrzeugs auf der Basis entsprechender Demodulationsdaten, wobei die Signalempfangseinrichtung aufweist:
einen ersten (2a) und zweiten Demodulator (2b), die je­ weils im Ansprechen auf einen Suchbefehl für einen bestimm­ ten Satelliten in Übereinstimmung mit den über eine gewählte der beiden Antennen (A1, A2) empfangenen Signale einen Sa­ telliten-Suchvorgang durchführen und die empfangenen Signale demodulieren, wenn der Suchvorgang abgeschlossen ist;
eine Schalteinrichtung (1), mittels der die über die erste und zweite Antenne (A1, A2) empfangenen Signale selek­ tiv dem ersten und zweiten Demodulator (2a, 2b) zuführbar sind; und
eine Steuereinrichtung (3), die dem ersten Demodulator (2a) den Suchbefehl für einen ersten Satelliten (S1) und dem zweiten Demodulator (2b) den Suchbefehl für einen zweiten Satelliten (S2) zuführt,
wobei der erste und zweite Satelliten-Suchvorgang mit­ tels des ersten und zweiten Demodulators (2a, 2b) durchführ­ bar sind.

2. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung (3), welche die Schaltein­ richtung (1) während des Suchvorgangs nach dem ersten Satel­ liten (S1) durch den ersten Demodulator (2a) derart ansteu­ ert, daß die mit dem ersten Demodulator (2a) momentan ver­ bundene Antenne (A1) auf die andere Antenne (A2) umgeschal­ tet wird.

3. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1 oder 2, ge­ kennzeichnet durch eine Einrichtung (3), welche die Schalt­ einrichtung (1) während des Suchvorgangs nach dem zweiten Satelliten (S2) durch den zweiten Demodulator (2b) derart ansteuert, daß die momentan mit dem zweiten Demodulator (2b) verbundene Antenne (A1) durch die andere Antenne (A2) er­ setzt wird.

4. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (1) eine erste Schalteinrichtung (1a, 1b), mittels der ein über die erste Antenne (A1) empfangenes Signal selektiv dem er­ sten oder zweiten Demodulator (2a, 2b) zuführbar ist, und eine zweite Schalteinrichtung (1c, 1d) aufweist, mittels der ein über die zweite Antenne (A2) empfangenes Signal selektiv dem ersten oder zweiten Demodulator (2a, 2b) zuführbar ist.

5. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung (3) aufweist, die der ersten und zweiten Schalteinrichtung (1a bis 1d) einen Antennen-Wählbefehl zuführt, um die Eingabe der über die erste und zweite Antenne (A1, A2) empfangenen Signale zu dem ersten und zweiten Demodulator (2a, 2b) fest­ zulegen, wenn dem betreffenden ersten bzw. zweiten Demodula­ tor (2a, 2b) ein Suchbefehl zugeführt wird.

6. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 4 oder 5 da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Ein­ richtung (3), welche die erste bzw. zweite Schalteinrichtung (1a bis 1d) während des jeweiligen Suchvorgangs des ersten und zweiten Demodulators (2a, 2b) derart ansteuert, daß von der jeweils gewählten Antenne (A1) auf die jeweils andere Antenne (A2) umgeschaltet wird, sowie eine Einrichtung (3) zum Fortsetzen des Suchvorgangs unter Verwendung der über die auf diese Weise gewählten Antenne (A2) empfangenen Sig­ nale aufweist.

7. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung (3) aufweist, welche die Zeitdauer beim Um­ schalten der Antennen (A1, A2) ändert, um die Rate der Ver­ wendung derjenigen Antenne zu verbessern, die bei einem vor­ hergehenden Suchvorgang wirksam war, wenn der gleiche Satel­ lit gesucht wird.

8. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (3) eine Einrichtung (t_n1, t_n2), um auf der Basis der relativen Azimutwerte der Satelliten bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs das Ausmaß der Verwendung der ersten und zweiten Antenne (A1, A2) angebende Daten zu speichern, eine Einrich­ tung zum Erfassen des relativen Azimuts des betreffenden Sa­ telliten sowie eine Einrichtung zum Ändern der Umschalt- Zeitsteuerung der Antennen (A1, A2) auf der Basis des er­ faßten relativen Azimuts aufweist.

9. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Schalteinrichtung jeweils Analogschalter (1a bis 1d) aufwei­ sen.

10. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten und zweiten Demodulator (2a, 2b) eine Anzahl weiterer Demodulatoren par­ allelgeschaltet ist und daß eine entsprechende Anzahl weite­ rer Schalteinrichtungen vorgesehen ist, um den weiteren De­ modulatoren die über die erste und zweite Antenne (A1, A2) empfangenen Signale selektiv zuzuführen (Fig. 12).

11. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch Hochfrequenz-Verstärkungsein­ richtungen (B1, B2), die zwischen der ersten bzw. zweiten Antenne (A1, A2) und der zugeordneten Schalteinrichtung (1) angeordnet sind und zur Verstärkung der über die erste bzw. zweite Antenne (A1, A2) empfangenen Signale dienen.