DE69303530T2

DE69303530T2 - Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE69303530T2
Application number: DE69303530T
Authority: DE
Inventors: Kazuya Morita
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: US5323152A; EP0566390A1; EP0566390B1; DE69303530D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Kraftfahrzeuges und insbesondere bezieht sie sich auf eine Vorrichtung, welche die Position und die Fahrtrichtung des Fahrzeuges erfaßt und korrigiert, um eine präzise Fahrzeugposition zu erhalten.
Beschreibung des Standes der Technik
Es wurden bis jetzt eine große Vielzahl solcher Verfahren vorgeschlagen, von denen jedes mit einem Richtungssensor und einem Entfernungssensor zur Ableitung der Fahrstrecke eines Fahrzeuges bewirkt wird. Das vorstehende Verfahren der Ableitung der Fahrstrecke des Fahrzeuges wird als ein "Gissung-Verfahren" bezeichnet, da die Position des Fahrzeuges durch die auf ihm montierten Richtung- und Entfernungssensoren erfaßt wird. Das Gissung-Verfahren erfordert nicht nur solche Richtung- und Entfernungssensoren, sondern auch eine Datenverarbeitungseinheit zu Verarbeitung der Ausgangssignale, die von den Richtung- und Entfernungssensoren erzeugt werden. Weiterhin erzeugt das Gissung-Verfahren Fahrzeugpositionsdaten auf der Basis einer Entfernung- Veränderungsmenge δL und der Fahrzeugrichtung θ, die während der Fahrt des Fahrzeuges abgeleitet werden. Bspw. werden die Ost-West-Kompon δx (=δL cosθ) und die Nord-Süd-Komponente δy (=δLe sinθ) der Entfernung-Veränderungsmenge δL berechnet und zu den berechneten Positionsdaten (Px', Py') für eine Berechnung von gegenwärtigen Positionsdaten (Px, Py) hinzugefugt. Die Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugposition, die das vorerwähnte Verfahren verwendet, ist an einem Fahrzeug relativ leicht zu montieren, sodaß für äußere Unterstützungshilfen kein Erfordernis besteht. Die Richtung- und Entfernungssensoren ergeben jedoch Fehler in Abhängigkeit von einer Vergrößerung der Fahrtentfernung, sodaß dadurch eine Ansammlung von Fehlern bei der Positionserfassung verursacht wird. Bspw. ergibt ein geomagnetischer Sensor, der als ein Richtungssensor zur Erfassung einer absoluten Richtung eines Fahrzeuges verwendet wird, Fehler im Ausgang des geomagnetischen Sensors. Dies resultiert aus der Tatsache, daß der geomagnetische Sensor eine exzessiv schwache Stärke des geomagnetischen Erdfeldes überwacht, um die absolute Richtung eines fahrenden Körpers, wie bspw. einer Fahrzeugkarosserie, zu berechnen, sodaß sich daraus Fehler im Ausgang des geomagnetischen Sensors ergeben, wenn der sich bewegende Körper, auf welchem der geomagnetische Sensor montiert ist, magnetisiert wird. Um solche bei dem geomagnetischen Sensor verursachten Fehler zu annullieren, wird für den geomagnetischen Sensor ein Initialisierungsprozeß benötigt.
Andererseits ist das Fahrzeug dem Einfluß starker magnetischer Störungen von außerhalb des Fahrzeuges unterworfen zusätzlich zu dem Einfluß der exzessiv schwachen Stärke des geomagnetischen Erdfeldes, wenn das Fahrzeug uber Eisenbahnschienen fährt und Orte mit eingebetteten elektrischen Kabeln, Eisenbrücken, Schnellstraßen mit geräuschsicheren Wänden, Hochhäuser, u.dgl. passiert, sodaß sich der Magnetisierungsgrad des Fahrzeuges verändert und dadurch zusätzliche Fehler im Ausgang des geomagnetischen Sensors erzeugt. Um solche Fehler der geomagnetischen Sensoren zu vermeiden, die durch den Einfluß der exzessiv schwachen Stärke des geomagnetischen Erdfeldes verursacht werden sowie durch die starken Störungen aus den vorerwähnten Strukturen und Gegebenheiten von außerhalb des Fahrzeuges, wurde ein Verfahren der Kartenübereinstimmung vorgeschlagen, das solche Fehler der Positionserfassung verringert, die in der vorerwähnten Art und Weise angesammelt wurden, wobei die Muster zwischen den Straßennetzwerken und den Wegstrecken übereingestimmt werden, die von den Richtung- und Entfernungssensoren abgeleitet werden. Eine solche Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition, die das Verfahren der Kartenübereinstimmung verwendet, ist bspw. in den offengelegten Japanischen Patentanmeldungen No. 63-148115, 63-115004 und 64-53112 beschrieben.
Die vorerwähnte Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition ergibt jedoch die Schwierigkeiten, daß Positionsfehler, die durch das Gissung-Verfahren berechnet wurden, für die Erfassung der präzisen Fahrzeugposition nicht korrigiert werden können, wenn die Daten des Straßennetzwerkes nicht mehr stimmen und ungenau sind und wenn das Straßennetzwerk ein kompliziertes Muster und ein winzig kleines Gitterwerk aufweist. Dies schafft ein weiteres Problem darin, daß der Fahrer eine falsche Straße erkennt anstelle einer korrekten Straße während der Fahrt mit seinem Fahrzeug. Wenn der Fahrer erst einmal die Fahrzeugposition falsch ausgelesen hat, dann wird eine lange Zeit benötigt, um die präzise Position des Fahrzeuges wieder aufzufinden. Aus diesem Grund könnte jemand eine Vergrößerung der Genauigkeit der Straßennetzwerkdaten vorschlagen, jedoch ergibt sich dann eine weitere Schwierigkeit wie bspw. eine abrupte Erhöhung der Arbeitskraft und der Kosten für die Herstellung der Straßennetzwerkdaten. Die Vergrößerung der Zuverlässigkeit des Verfahrens der Kartenübereinstimmung ist eine weitere Aufgabe für die Fachleute auf diesem Gebiet. So ist bspw. eine weitere Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugposition in der offengelegten Japanischen Patentveröffentlichung No. 2-275310 beschrieben. Die vorerwähnte Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugposition ist zur Nutzung eines globalen Positionierungssystems (nachfolgend einfach bezeichnet als "GPS") entworfen für die Erfassung der Fahrzeugposition, um eine geschätzte Fahrzeugposition zu korrigieren, die von den Richtung- und Entfernungssensoren auf der Basis der Fahrzeugposition (nachfolgend angegeben als "genaue Fahrzeugposition") in der Ableitung von dem GPS abgeleitet wird, um dadurch das Verfahren der Kartenübereinstimmung effektiv zu gestalten. Das GPS ist ein System zur Erfassung der genauen Fahrzeugposition auf der Basis von elektrischen Wellen, die von Satelliten übertragen werden, welche von Menschen hergestellt wurden. Die elektrischen Wellen werden speziell von drei oder mehr Satelliten, die auf ihrer vorbestimmten Erdumlaufbahnen kreisen, an einen GPS-Empfänger übertragen, der an dem Fahrzeug montiert ist, um es so zu ermöglichen, daß die fortgeschrittenen Verzögerungszeiten der elektrischen Wellen von den betreffenden Satelliten zu dem GPS-Empfänger des Fahrzeuges für die Messung einer zwei- oder dreidimensionalen Position des Fahrzeuges berechnet werden. Die Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugposition unter Verwendung des GPS stellt eine Vergrößerung der Genauigkeit der Fahrzeugposition sicher, jedoch ist die genaue Fahrzeugposition, die von dem GPS abgeleitet wird, in dem Bereich der Fehler- Verteilung in der Gestaltung einer bestimmten Ellipse angeordnet. Der Bereich der Fehlerverteilung ist häufig größer als derjenige der geschätzten Fahrzeugposition wie vorerwähnt, sodaß es dadurch nicht möglich ist, die Genauigkeit der Fahrzeugposition durch das Verfahren der Kartenübereinstimmung zu vergrößern.
Wenn die genaue Fahrzeugposition durch den elektrischen GPS-Empfänger berechnet wird, wird eine Satellitenkombination, gebildet aus drei oder vier Satelliten, ausgewählt aus einer Vielzahl von Satelliten, die auf ihren Erdumlaufbahnen kreisen. Die Anzahl der Satelliten beträgt jetzt 17, wird jedoch in naher Zukunft auf 24 erhöht. Wie es in der Technik allgemein bekannt ist, ist die Fehlerverteilung der Fahrzeugposition, die an den elektrischen Empfänger geliefert wird, als eine Ellipse gestaltet. Die durch eine bestimmte Satellitenkombination gebildete Ellipsengestaltung unterscheidet sich von der Ellipsengestaltung, die durch eine andere Satellitenkomination gebildet wird. Mit anderen Worten sind die Ellipsengestaltungen voneinander verschieden bei den Satellitenkombinationen. Wird bspw. angenommen, daß die Auswahl aus einer bestimmten Satellitenkombination getroffen wird, welche die Satelliten #1, #2, #3 und #4 in der Nachbarschaft der Nord-Süd-Linie umfaßt, welche durch die Fahrzeugposition hindurchgeht, wie gezeigt in Fig. 10, dann ergibt sich eine Ellipse mit einer Hauptachse, die in der Ost-West-Richtung verläuft, um eine Fehlerverteilung der Fahrzeugposition anzugeben. Wenn eine solche Auswahl andererseits unter einer anderen Satellitenkombination getroffen wird, welche die Satelliten #2, #5, #6 und #7 in der Nachbarschaft der Ost-West-Linie umfaßt, die durch die Fahrzeugposition hindurchgeht, dann wird eine weitere Ellipse mit einer Hauptachse gebildet, die in der Nord-Süd- Richtung verläuft, um eine zusätzliche Fehlerverteilung der Fahrzeugposition anzugeben.
Der GPS-Empfänger wird andererseits benotigt, um die sog. "Dopplerverschiebung" zu messen, die beim Empfang der elektrischen Wellen von dem GPS-Satelliten auftritt, damit die Fahrtrichtung des Fahrzeuges erfaßt wird. Um die Dopplerverschiebung zu messen, ist es erforderlich, daß das Fahrzeug mit relativ hohen Geschwindigkeiten fährt. Die Fahrtrichtung des Fahrzeuges kann daher nur gemessen werden, wenn es über Schnellstraßen fährt, sodaß so das GPS nicht zu allen Zeiten bei der Korrektur der Fahrzeugrichtung verwendet werden konnte.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition bereitzustellen, welche im Hinblick auf die vorerwähnte Gestaltung der Fehlerverteilung der Fahrzeugposition entworfen und gestaltet ist, die von dem GPS-Empfänger abgeleitet wird, um die Genauigkeit der Fahrzeugposition auf einem höheren Niveau zu vergrößern und das herkömmliche Verfahren der Kartenübereinstimmung in einem stabilen Zustand über eine lange Zeitdauer fortgesetzt zu ermöglichen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugposition bereitzustellen, welche die verschiedenen Fehler minimieren kann, die durch verschiedene Sensoren oder Einnrichtungen erfaßt werden, um so die Genauigkeit der Fahrzeugposition auf ein höheres Niveau zu vergrößern.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorstehenden Ziele der vorliegenden Erfindung können erreicht werden durch die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeuges, bestehend aus: einer Richtung-Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Fahrtrichtung des Fahrzeuges, einer Entfernung-Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Fahrstrecke des Fahrzeuges, einer Fahrzeugposition-Schätzeinrichtung zur Einschätzung der Fahrzeugposition auf der Basis der durch die Richtung- Erfassungseinrichtung erfaßten Fahrtrichtung des Fahrzeuges und der durch die Entfernung-Erfassungseinrichtung erfaßten Fahrstrecke des Fahrzeuges, einer Straßenkartendaten-Speichereinrichtung zum Speichern von Straßenkartendaten, die in Abhängigkeit von dem Zielort auszuwählen sind, einer Fahrstraße-Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer gegenwärtigen Fahrstraße des Fahrzeuges durch einen Vergleich der durch die Schätzeinrichtung geschätzten Fahrzeugposition und der durch die Straßenkartendaten-Speichereinrichtung gespeicherten Straßenkartendaten, einer elektrische Wellen empfangenden Einrichtung zum Empfang elektrischer Wellen von einer Vielzahl von Satelliten, die um die Erde kreisen, um Fahrzeugpositionsdaten auf der Basis der empfangenen elektrischen Wellen zu erzeugen, einer Satelliten- Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung von wenigstens drei Satelliten aus der Vielzahl der Satelliten, um eine bestimmte Satellitenkombination zu bilden, einer die genaue Fahrzeugposition berechnenden Einrichtung zur Berechnung der genauen Fahrzeugposition auf der Basis der Fahrzeugpositionsdaten, die von der bestimmten Satellitenkombination geliefert und durch die Empfangseinrichtung empfangen wurden, und einer Position-Korrektureinrichtung zur Korrektur der durch die Schätzeinrichtung geschätzten Fahrzeugposition auf der Basis der genauen Fahrzeugposition, die durch die eine genaue Fahrzeugposition berechnende Einrichtung berechnet wurde. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung dafür angepaßt ist, eine Satellitenkombination in einer solchen Art und Weise auszuwählen, daß die Fahrzeugpositionsdaten, die von der bestimmten Satellitenkombination geliefert werden, einen Minimumfehler in einer Verlaufsrichtung der bestimmten Fahrstraße in der Nähe der genauen Fahrzeugposition einschließen, nachdem die gegenwärtige Fahrstraße des Fahrzeuges durch die Fahrstraße- Bestimmungseinrichtung bestimmt ist.
Die vorstehenden Ziele der vorliegenden Erfindung können weiterhin durch die Bereitstellung einer anderen Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeuges erreicht werden, bestehend aus: einer Richtung-Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Fahrtrichtung des Fahrzeuges, einer Entfernung- Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Fahrstrecke des Fahrzeuges, einer Fahrzeugposition-Schätzeinrichtung zur Einschätzung der Fahrzeugposition auf der Basis der durch die Richtung-Erfassungseinrichtung erfaßten Fahrtrichtung des Fahrzeuges und der durch die Entfernung-Erfassungseinrichtung erfaßten Fahrstrecke des Fahrzeuges, einer Straßenkartendaten-Speichereinrichtung zum Speichern von Straßenkartendaten, die in Abhängigkeit von dem Zielort auszuwählen sind, einer Fahrstraßen-Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer gegenwärtigen Fahrstraße des Fahrzeuges durch einen Vergleich der durch die Schätzeinrichtung geschätzten Fahrzeugposition und der durch die Straßenkartendaten- Speichereinrichtung gespeicherten Straßenkartendaten, einer elektrische Wellen empfangenden Einrichtung zum Empfang elektrischer Wellen von einer Vielzahl von Satelliten, die um die Erde kreisen, um Fahrzeugpositionsdaten auf der Basis der empfangenen elektrischen Wellen zu erzeugen, einer Satelliten-Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung von wenigstens drei Satelliten aus der Vielzahl der Satelliten, um eine bestimmte Satellitenkombination zu bilden, einer die genaue Fahrzeugposition berechnenden Einrichtung zur Berechnung der genauen Fahrzeugposition auf der Basis der Fahrzeugpositionsdaten, die von der bestimmten Satellitenkombination geliefert und die Empfangseinrichtung empfangen wurden, und einer Position-Korrektureinrichtung zur Korrektur der durch die Schätzeinrichtung geschätzten Fahrzeugposition auf der Basis der genauen Fahrzeugposition, die durch die eine genaue Fahrzeugposition berechnende Einrichtung berechnet wurde. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung dafür angepaßt ist, eine Satellitenkombination in einer solchen Art und Weise auszuwählen, daß die von der bestimmten Satellitenkombination gelieferten Fahrzeugpositionsdaten einen Minimumfehler im wesentlichen rechtwinklig zu einer Verlaufsrichtung einer beliebigen Fahrstraße in der Nähe der genauen Fahrzeugposition einschließen, bevor die gegenwärtige Fahrstraße des Fahrzeuges durch die Fahrstraße-Bestimmungseinrichtung bestimmt ist.
Die vorstehenden Ziele der vorliegenden Erfindung können weiter dadurch erreicht werden, daß eine weitere Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeuges bereitsgestellt wird, bestehend aus: einer Richtung-Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Fahrtrichtung des Fahrzeuges, einer Entfernung-Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Fahrstrecke des Fahrzeuges, einer Fahrzeugpositionsdaten-Schätzeinrichtung zur Einschätzung der Fahrzeugpositionsdaten auf der Basis der durch die Richtung-Erfassungseinrichtung erfaßten Fahrtrichtung des Fahrzeuges und der durch die Entfernung-Erfassungseinrichtung erfaßten Fahrstrecke des Fahrzeuges, einer Fahrzeugpositionsdaten-Ableitungseinrichtung zum Ableiten von Fahrzeugpositionsdaten durch den Empfang elektrischer Wellen von einer Vielzahl von Satelliten, die um die Erde kreisen, einer eine erste Richtung berechnenden Einrichtung zum Berechnen einer ersten Fahrtrichtung des Fahrzeuges auf der Basis von zwei zeitverzögerten Fahrzeugpositionsdaten, die von der Fahrzeugpositionsdaten-Ableitungseinrichtung abgeleitet wurden, einer eine zweite Richtung berechnenden Einrichtung zur Berechnung einer zweiten Fahrtrichtung des Fahrzeuges während der Zeit, in welcher die zwei zeitverzögerten Fahrzeugpositionsdaten abgeleitet werden, auf der Basis der geschätzten Fahrzeugpositionsdaten, die von der Fahrzeugpositionsdaten- Schätzeinrichtung geliefert werden, einer Richtung-Korrektureinrichtung zur Korrektur einer absoluten Richtung des Fahrzeuges auf der Basis der ersten berechneten Fahrtrichtung des Fahrzeuges und der zweiten berechneten Fahrtrichtung des Fahrzeuges, wobei die erste Berechnungseinrichtung eine Satelliten-Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung von wenigstens drei Satelliten aus der Vielzahl von Satelliten umfaßt, um eine bestimmte Satellitenkombination zu bilden und die Fahrzeugposition-Ableitungseinrichtung zu befehlen, die Fahrzeugpositionsdaten abzuleiten, die von der bestimmten Satellitenkombination geliefert werden, sowie eine Speichereinrichtung zum Speichern einer Vielzahl von Fahrzeugpositionsdaten, die gleichzeitig von einer Vielzahl von bestimmten Satellitenkombinationen geliefert werden. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste Berechnungseinrichtung die Satelliten-Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer vorläufigen Satellitenkombination befiehlt und eine optimale Satellitenkombination bestimmt, welche Fahrzeugpositionsdaten liefert unter Einschluß eines Minimumfehlers rechtwinklig zu der Fahrtrichtung des Fahrzeuges, die auf der Basis von zwei zeitverzögerten Fahrzeugpositionsdaten berechnet wurde, und die Fahrtrichtung des Fahrzeuges auf der Basis der Fahrzeugpositionsdaten berechnet, die von der optimalen Satellitenkombination geliefert und von der Speichereinrichtung gespeichert sind.

Kurze Beschreibung der zeichnungen

Die Merkmale und Vorteile einer Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition, wie vorgeschlagen durch die vorliegende Erfindung, werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten zeichnungen klarer verstanden, bei welchen
Fig. 1 eine erläuternde Darstellung ist, welche die Beziehung zwischen der Richtung einer Fahrstraße und der Nebenachse einer Fehlerellipse zeigt, die um eine genaue Fahrzeugposition PG herum verläuft, welche durch das GPS abgeleitet wurde;
Fig. 2 ist eine erläuternde Darstellung, welche die Beziehung zwischen den Richtungen von drei Straßen und der Nebenachse einer anderen Fehlerellipse zeigt, die um die genaue Fahrzeugposition PG herum verläuft, welche durch das GPS abgeleitet wurde;
Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches die in Fig. 3 dargestellte Verarbeitungseinheit zeigt;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm des durch die erste Ausführungsform der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition ausgeführten Prozesses;
Fig. 6 ist eine erläuternde Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Wahrscheinlichkeit der Straßenübereinstimmung und dem Positionsfehler zeigt, der von der ersten Ausführungsform der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugposition abgeleitet wird;
Fig. 7 ist eine erläuternde Darstellung einer Fahrzeugfahrstrecke für eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8(a) ist eine erläuternde Darstellung, welche die Beziehung zwischen den Hauptachsen der Fehlerellipsen und der Richtung OP zeigt, die durch die geschätzten Fahrzeugpositionen O und P angegeben wird, wenn die Richtungen der Hauptachsen von der Richtung OP abweichen;
Fig. 8(b) ist eine erläuternde Darstellung, welche eine andere Beziehung ähnlich zu der in Fig. 8(a) gezeigten vorhergehenden Beziehung zeigt;
Fig. 8(c) ist eine erläuternde Darstellung, welche noch eine weitere Beziehung zwischen den Hauptachsen der Fehlerellipsen und der Dichtung OP zeigt, die durch die geschätzten Fahrzeugpositionen O und P angegeben wird, wenn die Richtungen der Hauptachsen mit der Richtung OP übereinstimmen;
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition; und
Fig. 10 ist eine erläuternde Darstellung, die ein Beispiel einer Anordnung der GPS Satelliten zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 der Zeichnungen beschrieben.
Es sollte angemerkt werden, daß der für die gesamte Beschreibung benutzte Ausdruck "Fehlerellipse" die Bedeutung einer elliptischen Fehlerverteilung einer Fahrzeugposition beinhaltet, abgeleitet auf der Basis von GPS-Empfängerdaten von einer bestimmten Satellitenkombination, die durch wenigstens drei von Menschenhand gefertigten Satelliten gebildet wird.
Die Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt und besteht aus einer Konsole 1, einem Displaygerät 2, einem Richtungssensor 3, einem Entfernungssensor 4, einem Straßenkartenspeicher 5, einem Speicherantrieb 6, einem GPS-Empfänger 7, einer Datenverarbeitungseinheit 8, einem Navigationssteuergerät 9 und einem Audioausgabegerät 10. Die Konsole 1 weist eine Tastatur für die Eingabe von Start- und Stoppsignalen an die Datenverarbeitungseinheit 8 auf. Das Displaygerät 2 besteht aus einer Kathodenstrahlröhre (CRT) oder einer Flüssigkristall-Displayeinheit mit einem transparenten Berührungsfeld auf seinem Schirm zur Darstellung eines Menus, das von dem Navigationssteuergerät 9 geliefert wird, sodaß der Fahrer das Berührungsfeld auf dem Displaygerät 2 berühren kann, um verschiedene Arten von Straßenkarten einzugeben sowie den Vergrößerungsmaßstab der Karte, das Ziel, usw. Das Displaygerät 2 dient als ein Interface zwischen dem Fahrer und dem Navigationssteuergerät 9. Der Richtungssensor 3 besteht aus einem geomagnetischen Sensor, einem Kreiselkompaß, einem Wende- bzw. Lenkwinkelgeschwindigkeitssensor u.dgl. zur Erfassung der Veränderung der Fahrtrichtung des Fahrzeuges. Der Lenkwinkelgeschwindigkeitssensor ist zur Erfassung eines Lenkwinkels auf der Basis eines Unterschiedes zwischen den Drehzahlen der rechten und linken Räder ausgelegt. Der Entfernungssensor 4 besteht aus einem Radsensor, einem Raddrehzahlsensor od.dgl. für die Erfassung der Entfernung auf der Basis der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges und der Drehzahl des Rades. Der Straßenkartenspeicher 5 besteht aus einem Speichermedium großer Kapazität, wie bspw. einem CD-ROM (Kompaktdiskette eines Auslesespeichers), einem Magnetband od.dgl. zum Speichern der Kartendaten mit vielen graphisch abgebildeten Karten, die in eine gitterähnliche Form unterteilt sind. Auf dem Displaygerät 2 werden die Kartendaten abgebildet, welche viele Karten einschließen, die in eine Vielzahl von Mascheneinheiten unterteilt sind, von denen jede Straßentypen und Koordinatenpositionen aufweist, die in einer graphish wiederzugebenden Art und Weise dargestellt sind. Der Straßenkartenspeicher 5 speichert Straßennetzwerkdaten für eine Übereinstimmung der Karten an jeder der Mascheneinheiten. Die Straßennetzwerkdaten umfassen Daten, die Straßenknotenpunkte kombinieren, welche für Kreuzungen und Anschlüsse maßgebend sind, Daten, die Straßensegmente angeben, Daten, welche die Entfernungen der Anschlüsse angeben, Daten, welche die Zeitdauer angeben, die für die Fahrt über die vollen Entfernungen der Anschlüsse benötigt werden, Daten, welche die Unterscheidung der Art der Straßen (Schnellstraßen, Sackstraßen, Landstraßen, usw.) angeben, Daten, welche die Straßenbreite angeben, Punktdaten, welche für eine Identifizierung Innenstädte, Städte, Dörfer, berühmte Sehenswürdigkeiten, Gefahrenpunkte bei Eisenbahnen usw. angeben. Die an dem Displaygerät 2 abzubildenden Kartendaten bestehen aus einer Vielzahl von Karten, die sich in einem verkleinerten Maßstab voneinander unterscheiden in Abhängigkeit von den Messungen der unterteilten Mascheneinheiten bei der Straßenkarte. Der Speicherantrieb 6 funktioniert für ein Auslesen der Daten von dem Kartenspeicher 5. Der GPS-Empfänger 7 ist für eine Decodierung von Pseudogeräuschcodes gestaltet, die von einer bestimmten Satellitenkombination, gebildet durch drei oder vier Satelliten, empfangen werden für eine Messung der Verzögerungszeiten der elektrischen Wellen von diesen Satelliten und für eine Berechnung der genauen Fahrzeugposition des Fahrzeuges auf der Erde. Insbesondere enipfangt der GPS-Empfänger 7 radioelektrische Wellen von Satelliten 7a, 7b und 7c, die unter den Satelliten 7a bis 7e ausgewählt und bestimmt sind, welche auf ihren Umlaufbahnen die Erde umkreisen. Das Navigationssteuergerät 9 führt verschiedene Berechnungen und Steuerungen aus, von denen jede eine Berechnung von Führungsbahnen, eine Bezugnahme und ein Auslesen von Strassenkarten in dem vorbestimmten Bereich, die Bereitstellung von Abbildungsdaten, um den Fahrer zu führen, den Betrieb des Displaygerätes 2 und des Audioausgabegerätes 10 sowie die Steuerung der Datenverarbeitungseinheit 8 einschließt. Die Datenverarbeitungseinheit 8 schätzt das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen den Straßen für die Fahrzeuge und die Wahrscheinlichkeit der Fahrzeugexistenz, nämlich ob das Fahrzeug sich möglicherweise auf der Zielstraße befindet, uni die Fahrzeugposition auf der Basis der geschätzten Ergebnisse und der Fahrzeugposition PG zu korrigieren, die von dem GPS berechnet wurde. Wenn die geschätzten Ergebnisse befriedigend sind, dann kann eine Korrektur der Fahrzeugposition auf der Basis der Fahrzeugposition PG nicht durchgeführt werden.
Die Datenverarbeitungseinheit 8 berechnet die von dem Entfernungssensor 4 erfaßte Fahrstrecke und das Ausmaß der durch den Richtungssensor 3 erfaßten Veränderung der Fahrtrichtung des Fahrzeuges und schätzt die Fahrzeugposition auf der Basis des Vergleichs der oben berechneten Daten und der Straßennetzwerkdaten, die durch den Speicherantrieb 6 ausgelesen wurden. Zusätzlich zu den vorerwähnten Funktionen korrigiert die Datenverarbeitungseinheit 8 passend die geschätzte Fahrzeugposition auf der Basis der genauen Fahrzeugposition PG, die von dem GPS abgeleitet wurde, sodaß die finale, reale Fahrzeugposition ausgegeben wird. Die Datenverarbeitungseinheit 8 kann weiterhin den GPS- Empfänger 7 für einen Empfang der elektrischen Wellen befehlen, die von den drei oder vier speziellen Satelliten übermittelt werden, die um die Erde kreisen. Das Navigationssteuergerät 9 funktioniert für einen Empfang der Signale von der Datenverarbeitungseinheit 8, welche die finalen, realen Fahrzeugpositionen angeben, und für eine Abbildung der gegenwärtigen Fahrzeugposition sowie des Zieles auf der Karte in einer sich überdeckenden Art und Weise. Das Navigationssteuergerät 9 besteht speziell aus eineni Mikrocomputer, einem Graphikprozessor und einem Bildverarbeitungsspeicher für die Abbildung eines Menüs, einer Kartenreferenz, einer Maßstabänderung, eines Kartenabrollens, einer gegenwärtigen Position und einer Richtungsangabe des Fahrzeuges, von Ziel- und Gefahrenpunkten und der Entfernung und der Richtung von der gegenwärtigen Fahrzeugposition zu dem Ziel.
Fig. 4 zeigt schematisch die Struktur der Datenverarbeitungseinheit 8.
Die Datenverarbeitungseinheit 8 besteht aus einer administrativen Beurteilungseinrichtung 21, einer Eingabe-Wiederaufbereitungseinrichtung 22, einer Schätzeinrichtung 23 der gegenwartigen Position, einer Schätzeinrichtung 24 der Fahrstraße, einer Positionsrückstelleinrichtung 25 und einer Positionsausgabeeinrichtung 26. Die Eingabe der Aufbereitungseinrichtung 22 empfängt die von dem Richtungssensor 3 gesammelten Richtungsdaten und die von dem Entfernungssensor 4 gesammelten Entfernungsdaten und berechnet eine optimale Schätzrichtung durch eine Kalibrierung oder eine Filterung. Auf der Basis der optimalen Schätzrichtung und der von der Eingabe-Wiederaufbereitungseinrichtung 22 erhaltenen Entfernung berechnet die Schätzeinrichtung 23 für die gegenwärtige Position eine optimal geschätzte Fahrzeugposition durch das Gissungverfahren. Zusätzlich empfängt die Schätzeinrichtung 23 für die gegenwärtige Position eine korrigierte gegenwärtige Position, die von der Positionsrückstelleinrichtung 25 erhalten wird, um die geschätzte Fahrzeugposition zu aktualisieren. Die Schätzeinrichtung 24 für die Fahrstraße berechnet wiederholt das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen den Straßennetzwerkdaten, die von dem Straßenkartenspeicher 5 erhalten werden, und der geschätzten Fahrzeugpositon, um eine geschätzte Position des Fahrzeuges auf der Straße zu erhalten, und sie berechnet auch den Wahrscheinlichkeitsbereich der genauen Fahrzeugposition. Wenn die geschätzte Fahrzeugposition auf der Basis der genauen Fahrzeugposition korrigiert ist, die von dem GPS abgeleitet wurde, dann wird die Positionsrückstelleinrichtung 25 für eine Erneuerung der gegenwärtigen Fahrzeugposition auf der Basis der geschätzten Fahrzeugposition neu eingestellt.
Auf der Basis der genauen Fahrzeugposition PG, die von dem GPS-Empfänger 7 erhalten wurde, und des Wahrscheinlichkeitsbereichs der genauen Fahrzeugposition, der auf der Basis der Anordnung der Satelliten 7a, 7b und 7c bestimmt wird oder des Statussignals, welches einen von den Satelliten empfangenen Zustand von Radiowellen darstellt, sowie auch auf der Basis der geschätzten Fahrzeugposition, die von der Fahrstraße der geschätzten Fahrzeugposition erhalten wurde, die ihrerseits von der Schätzeinrichtung 24 für die Fahrstraße sowie dem Ausmaß der Ähnlichkeit und dem Wahrscheinlichkeitsbereich der geschätzten Fahrzeugposition erhalten wurde, korrigiert die administrative Beurteilungseinrichtung 21 die Einrichtung 23 für eine optimale Schätzung durch den in Fig. 5 gezeigten Algorithnius. Eine neue geschätzte Fahrzeugposition, die von der korrigierten optimalen Schätzposition erhalten wurde, wird an die Positionsausgabeeinrichtung 26 geliefert, die dann die neu geschätzte Fahrzeugposition an das Navigationssteuergerät 9 liefert.
Der für eine Korrektur der optimalen Schätzposition oder der optimalen Fahrzeugposition PG unter Vermittlung der genauen Position des Fahrzeuges, die von dem GPS-Empfänger 7 erhalten wurde, benutzte Algorithmus wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 6 beschrieben.
In Fig. 6 ergibt die Horizontalachse einen Positionsfehler zwischen der optimalen Schätzposition, die von der Schätzeinrichtung 23 für die gegenwärtige Position durch das Gissung-Verfahren erhalten wurde, und der realen Position des Fahrzeuges, und die Vertikalachse ergibt die Wahrscheinlichkeit einer Übereinstimmung zwischen einer realen Straße und der optimalen Schätzposition, die durch eine Berechnung der optimalen Schätzposition und der Netzwerkdaten erhalten wurde.
Der Positionsfehler zwischen der optimalen Schätzposition, die von der Schätzeinrichtung 23 für die gegenwärtige Position durch das Gissung-Verfahren erhalten wurde, und der realen Position des Fahrzeuges wird zuerst berechnet. Das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen der vorbeschriebenen optimalen Schätzposition und den Straßennetzwerkdaten wird dann berechnet, um eine Wahrscheinlichkeit der Übereinstimmung mit einer realen Straße zu erhalten. Es wird folglich die Beziehung zwischen dem Positionsfehler und der Wahrscheinlichkeit der Straßenübereinstimmung (Ausmaß der Ähnlichkeit) erhalten, wie gezeigt in Fig. 6. Wenn der Positionsfehler klein ist, dann kann sicher die optimale Fahrzeugposition auf einer Straße erhalten werden, während das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen der optimalen Schätzposition und dem Straßenmuster während der Fahrt des Fahrzeuges wiederholt berechnet wird. Die Fahrzeugposition kann also mit anderen Worten für eine spezielle Straße spezifiziert werden. Wenn andererseits der Positionsfehler bis zu einem Grenzniveau vergrößert ist, dann wird die Wahrscheinlichkeit der Übereinstimmung stark reduziert, selbst wenn das Ausmaß der Ähnlichkeit mit dem Straßenmuster berechnet wird. Wenn der Positionsfehler den in Fig. 6 gezeigten Punkt em übertrifft, dann ist das Verfahren der Kartenübereinstimmung nicht länger anwendbar, selbst wenn das Ausmaß der Ähnlichkeit wiederholt berechnet wird. In diesem Fall muß die optimale Schätzposition, die von der die gegenwärtige Position schätzenden Einrichtung 23 durch das Gissung-Verfahren erhalten wird, durch andere geeignete Verfahren korrigiert werden, da die Fahrzeugposition nicht für eine spezielle Straße spezifiziert werden kann.
Selbst wenn die Fahrzeugposition dafür aufgefunden werden kann, daß sie auf einer Straße ist, sollte dann die Fahrzeugposition präziser für die Straße spezifiziert werden. Wenn bspw. das Fahrzeug an einer Kreuzung wendet, worauf die Richtung des Fahrzeuges abrupt gewechselt wird, so kann dann die Fahrzeugposition für die Straße spezifiziert werden, falls sich für die Straße eine Kreuzung befindet, die in dem Straßennetzwerkmuster nahe dem Fahrzeug angegeben ist. Die Fahrzeugposition kann jedoch nicht für die Straße spezifiziert werden, wenn sich das Fahrzeug auf der Straße in einem einfachen Straßennetzwerkmuster bewegt, wie bspw. auf einer Schnellstraße oder einer Autobahn, sodaß sich der Positionsfehler hier allmählich vergrößert. In diesem Fall muß die Fahrzeugposition durch andere Verfahren für die Straße spezifiziert werden.
Um die optimale geschätzte Fahrzeugposition zu korrigieren, korrigiert daher die administrative Beurteilungseinrichtung 21 die Fahrzeugposition mittels der Schätzposition, die von dem GPS-Empfänger 7 unter einer bestimmten Bedingung erhalten wurde, und sie liefert die korrigierte Position zurück an die Einrichtung 23 zur Schätzung der gegenwärtigen Position.
In einer in Fig. 5 gezeigten Stufe S1 berechnet zuerst die eine Fahrstraße schätzende Einrichtung 24 wiederholt über eine bestimmte Fahrstrecke (bspw. von mehr als 2 km) das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen den Straßennetzwerkdaten, die von dem Straßenkartenspeicher 5 erhalten werden, und der optimalen Schätzposition, die von der die gegenwärtige Position schätzenden Einrichtung 23 durch das Gissung-Verfahren erhalten wurde, und sie bestimmt, ob eine optimale Fahrzeugposition mittels des berechneten Ausmaßes der Ähnlichkeit erhalten wurde. Wenn die Fahrzeugposition in der Stufe S1 mit einer befriedigenden Wahrscheinlichkeit berechnet ist, dann wird die Auswahl "JA" getroffen, damit diese Stufe auf "ZURÜCK" zurückkehrt Wenn die Fahrzeugposition in der Stufe S1 nicht mit einer befriedigenden Wahrscheinlichkeit berechnet wird, dann wird die Auswahl "NEIN" getroffen, sodaß die Stufe S1 auf die Stufe S2 weitergeht. In der Stufe S2 erfolgt die Bestimmung, ob sich das Fahrzeug über die vorbestimmte Entfernung Lo bewegt hat oder nicht, nachdem die Fahrzeugposition zuvor korrigiert wurde. Falls sich das Fahrzeug nicht über die vorerwähnte vorbestimmte Entfernung Lo bewegt hat, wird die Auswahl "NEIN" getroffen, sodaß die Stufe S2 nach "ZURÜCK" zurückkehrt, uni die häufige Korrektur zu vermeiden, die durch die administrative Beurteilungseinrichtung 21 ausgeführt wird. Wenn das Fahrzeug über die vorerwähnte vorbestimmte Entfernung Lo mit einer Strecke L gefahren ist, dann wird die Auswahl "JA" getroffen, wodurch die Stufe S2 auf eine Stufe S3 weitergeht. In der Stufe S3 wird bestimmt, ob die mit dem Fahrzeug zu befahrende Straße spezifiziert ist oder nicht. Wenn die durch das Fahrzeug zu befahrende Straße spezifiziert ist, dann wählt die Datenverarbeitungseinrichtung 8 eine Satellitenkombination A aus, bei welcher die Hauptachse einer Fehlerellipse im wesentlichen rechtwinklig zu der Richtung der durch das Fahrzeug zu befahrenden Straße verläuft, sodaß in einer Stufe S4 die genaue Fahrzeugpositon PG berechnet wird. Es ist daher zu verstehen, daß die Fahrzeugposition auf einer Straße mit hoher Wahrscheinlichkeit für einen relativ engen Bereich spezifiziert wird. Wenn die von dem Fahrzeug zu befahrende Straße nicht spezifiziert wird, dann wählt die Datenverarbeitungseinheit eine andere Satellitenkombination B aus, bei welcher die Hauptachse einer Fehlerellipse im wesentlichen parallel zu der Richtung der Straße verläuft, die von dem Fahrzeug zu befahren ist, uni die genaue Fahrzeugposition PG in einer Stufe S5 zu berechnen. Es sollte daher angemerkt werden, daß die von dem Fahrzeug zu befahrende Straße leicht von anderen Straßen in der unmittelbaren Nachbarschaft der oben erwähnten Straße unterschieden werden kann, sodaß es dadurch möglich gemacht wird, die von dem Fahrzeug zu befahrende Straße zu spezifizieren. Die Fahrzeugposition wird auf der Basis der genauen Fahrzeugposition bestimmt, die durch die Datenverarbeitungseinheit 8 berechnet wurde auf der Basis der elektrischen Wellen, die von dem GPS Empfänger 7 aus einer beliebigen Satellitenkombination A oder B in einer Stufe 6 erhalten wurden. Auf diese Weise kann die Fahrzeugposition mit einer befriedigenden Wahrscheinlichkeit korrigiert werden anstelle einer nicht ausreichenden Wahrscheinlichkeit, die durch das Verfahren der Kartenübereinstimmung erhalten wird. Die so korrigierte Fahrzeugposition wird dann als eine anfängliche Fahrzeugposition erkannt, die nachfolgend für eine Berechnung einer anderen Fahrzeugposition mittels des Verfahrens der Kartenübereinstimmung verwendet wird.
Wie es aus der vorstehenden Beschreibung zu verstehen ist, kann die genaue Fahrzeugposition durch die Auswahl einer Satellitenkombination in einer solchen Art und Weise berechnet werden, daß die Fehlerellipse für die genaue Fahrzeugposition, die von dem GPS-Empfänger erhalten wird, einen Minimalfehler in Bezug auf die Richtung aufweist, die zu der durch das Fahrzeug zu befahrenden Straße führt, wenn die Straße während der Erfassung der Fahrzeugposition durch das Verfahren der Kartenübereinstimmung spezifiziert wird, sodaß die Fahrzeugposition für eine Spezifizierung innerhalb des relativ engen Bereichs korrigiert wird, um dadurch eine relativ hohe Wahrscheinlichkeit für die Bestimmung der Fahrzeugposition zu ergeben. In dem Fall, daß eine Vielzahl von Straßen vorhanden ist, die entlang der durch das Fahrzeug zu befahrenden Straße verläuft, wird die genaue Fahrzeugposition durch eine solche Auswahl einer Satellitenkombination berechnet, daß die Fehlerellipse für die genaue Fahrzeugposition, die von dem GPS-Empfänger erhalten wird, einen Minimalfehler in Bezug auf die Richtung aufweist, die rechtwinklig zu der Straße verläuft, die durch das Fahrzeug zu befahren ist, sodaß die durch das Fahrzeug zu befahrende Straße unmittelbar zu unterscheiden ist von anderen Straßen in der Nähe der vorerwähnten Straße und es dadurch ermöglicht wird, die durch das Fahrzeug zu befahrende Straße leicht zu spezifizieren. Bei der Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugposition gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Genauigkeit der Erfassung der Fahrzeugposition auf ein hohes Niveau vergrößert, sodaß es so ermöglicht wird, daß das Verfahren der Kartenübereinstimmung über eine lange Zeitdauer stabil fortgesetzt wird. Die Genauigkeit der Erfassung ist dabei selbst dann gesichert, wenn die Straßenkarten nicht mehr aktuell und daher etwas ungenau sind.
Eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 der zeichnungen beschrieben.
Zuerst wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 das Prinzip der weiteren Ausführungsform erläutert.
Wenn die eine Fahrzeugposition ableitende Einrichtung zuerst die Daten der Fahrzeugposition ableitet, dann hat die eine Fahrzeugposition schätzende Einrichtung die Fahrzeugposition geschätzt, die mit dem Bezugspunkt O angegeben ist. Wenn die eine Fahrzeugposition ableitende Einrichtung die Daten einer zweiten Fahrzeugposition ableitet, dann hat die eine Fahrzeugposition schätzende Einrichtung die Fahrzeugposition geschätzt, die mit dem Bezugspunkt P angegeben ist. Die Fahrzeugpositionen O und P werden nachfolgend als "geschätzte Fahrzeugpositionen" angegeben und sind über eine Fahrentfernung miteinander verbunden, die mit der Bezugsziffer L angegeben ist. Weiterhin sind die Fahrzeugpositionen, die auf der Basis der Fahrzeugpositionsdaten berechnet werden, welche durch die Einrichtung zur Ableitung der Fahrzeugposition abgeleitet werden, nachfolgend als "genaue Fahrzeugpositionen" angegeben. Zwei genaue Fahrzeugpositionen werden auf der Basis der ersten und zweiten Fahrzeugpositionsdaten berechnet, die von einer vorläufigen Satellitenkombination abgeleitet sind, welche durch wenigstens drei Satelliten gebildet wird, und diese sind mit den Bezugspunkten O1 und P1 angegeben.
Die genaue Fahrzeugposition O1 und die geschätzte Fahrzeugposition O sind manchmal zueinander versetzt oder treffen miteinander zusammen. Die genaue Fahrzeugposition O1 trifft mit der geschätzten Fahrzeugposition O in dem Fall zusammen, daß die genaue Fahrzeugposition O1, die von der eine Fahrzeugposition ableitenden Einrichtung abgeleitet wird, als eine Anfangsposition des Fahrzeuges benutzt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform mit der Aufgabe, die Fahrtrichtung eines Fahrzeuges zu korrigieren, ist es nicht immer erforderlich, daß die Positionen O1 und O miteinander zusammentreffen. Die Positionen O1 und O sind jedoch in Fig. 7 überlappt, sodaß dadurch die Erläuterung einfacher wird.
Es wird nun angenommen, daß die Koordinate der geschätzten Fahrzeugposition P (x, y) ist, während die Koordinate der genauen Fahrzeugposition P1 (x1, y1) ist. Es wird ebenfalls angenommen, daß bei der Erfassung der geschätzten Fahrzeugposition P die eine Fahrzeugposition schätzende Einrichtung eine anfängliche Richtung θο an dem Ursprung O der Koordinatenachsen verwendet.
Andererseits kann auf der Basis der Koordinate (x1, y1) der genauen Fahrzeugposition P1 die Richtung α eines Vektors OP1 an dem Ursprung O durch die folgende Gleichung (a) berechnet werden:
α = tan - 1 (y1/x1) (a)
Es sollte nunmehr ein Fehler der genauen Fahrzeugposition erörtert werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung sollte ableitbar sein, daß die durch eine bestimmte Satellitenkombination gebildete Gestaltung einer Ellipse verschieden ist von der Gestaltung einer Ellipse, die durch eine andere Satellitenkombination gebildet wird. Wenn eine bestimmte Satellitenkonibination ausgewählt wird, die aus den Satelliten #1, #2, #3 und #4 in der Nachbarschaft der Nord-Süd-Linie besteht, die durch die Fahrzeugposition hindurchgeht, wie gezeigt in Fig. 10, dann wird eine Ellipse gebildet, deren Hauptachse in der Ost-West-Richtung verläuft, um eine Fehlerverteilung der Fahrzeugposition anzugeben. Wenn eine solche Auswahl andererseits auf der Basis einer anderen Satellitenkombination getroffen wird, die aus den Satelliten #2, #5, #6 und #7 in der Nachbarschaft der Ost-West-Linie besteht, die durch die Fahrzeugposition hindurchgeht, dann wird eine zusätzliche Ellipse gebildet, deren Hauptachse in der Nord-Süd-Richtung verläuft, um so eine weitere Fehlerverteilung der Fahrzeugposition anzugeben.
Die Beziehungen zwischen der Hauptachse der Ellipse und der Richtung OP1 sind in den Fig. 8(a), 8(b) und 8(c) gezeigt. Fig. 8(a) und 8(b) zeigen die Beispiele, bei denen die Hauptachse der Ellipse nicht mit der Richtung OP1 übereinstimmt. Fig. 8(c) zeigt das Beispiel, daß die Richtung OP1 gegen die Hauptachse der Ellipse verläuft. Die wahre genaue Fahrzeugposition P1, die von der ausgewählten Satellitenkombination abgeleitet wird, wird für eine Anordnung innerhalb der Ellipse berücksichtigt. Dies bedeutet, daß die Richtungskomponente des Fehlers, die auf die Hauptachse der Ellipse ausgerichtet ist, relativ groß ist als Folge des großen Winkels zwischen den Linien, die ein Ende der Hauptachse der Ellipse mit dem Ursprung O verbinden und die das andere Ende der Hauptachse der Ellipse ebenfalls mit dem Ursprung O in Fig. 8(a) und 8(b) verbinden, und daß die Richtungskomponente des Fehlers, der auf die Nebenachse der Ellipse ausgerichtet ist, relativ klein ist als Folge des kleinen Winkels zwischen den Linien, die ein Ende der Nebenachse der Ellipse mit dem Urspung O in Fig. 8(c) verbinden. Mit anderen Worten ist die Richtungskomponente des Fehlers, wie gezeigt in Fig. 8(c), kleiner als die Richtungskomponente des Fehlers, wie gezeigt in Fig. 8(a) und 8(b) in der Richtung OP1. Dies resultiert in der Tatsache, daß der Fehler, der in der Fahrtrichtung des Fahrzeuges erscheint, klein wird, wenn eine Satellitenkombination mit einer solchen Fehlerellipse wie gezeigt in Fig. 8(c) unter all denjenigen Satelliten ausgewählt wird, welche die Erde umkreisen. Es sollte daher angemerkt werden, daß der Richtungsfehler der genauen Fahrzeugposition P1 kleiner sein kann als der Richtungsfehler der geschätzten Fahrzeugposition P, wenn eine passende Satellitenkombination mit einer solchen Fehlerellipse wie gezeigt in Fig. 8(c) ausgewählt wird.
Wenn daher die Satellitenkombination, die zur Erfassung des Ursprungs O ausgewählt wurde, identisch mit der Satellitenkombination beibehalten wird, die zur Erfassung der genauen Fahrzeugposition P1 ausgewählt worden ist, dann werden die versetzten Ausmaße zwischen den wahren genauen Fahrzeugpositionen und den genauen Fahrzeugpositionen, die an dem Ursprung O erfaßt werden, sowie die genaue Fahrzeugposition P1 konstant beibehalten. Dies macht es möglich, die Genauigkeit der Richtung OP1 zu vergrößern, da dieselben versetzten Ausmaße in derselben Richtung solange erscheinen, wie die Satellitenkombination nicht gewechselt wird. Aus den genauen Daten der Fahrzeugposition, die in der Speichereinrichtung gespeichert wurden, wird die Auswahl für die Satellitenkombination getroffen, wie gezeigt in Fig. 8(c), welche eine Ellipse aufweist, bei der die Nebenachse in der Richtung OP1 am kürzesten ist, im Vergleich zu den anderen Ellipsen, die von den anderen Satellitenkombinationen abgeleitet sind. Die Satellitenkombination wird solange unverändert beibehalten, bis eine Reihe von Korrekturprozessen der Fahrzeugposition beendet worden ist. Auf diese Art und Weise wird die genaue Fahrzeugposition, die von der Satellitenkombination abgeleitet wurde, wie gezeigt in Fig. 8(c), berechnet, um eine Richtung "α" abzuleiten, welche eine Verbindung mit der genauen Fahrzeugposition und mit dem Ursprung O ergibt, wobei die Position durch die Koordinaten (x1, y1) definiert wird. Die Richtung wird durch die vorerwähnte Gleichung (a) berechnet und kann so als eine wahre Fahrtrichtung des Fahrzeuges betrachtet werden.
Auf der Basis der Koordinaten (x, y) der geschätzten Fahrzeugposition P wird zusätzlich die Richtung β eines Vektors OP an dem Ursprung O durch die folgende Gleichung (b) als bekannt vorausgesetzt:
β = tan-1 (y/x) (b)
Wenn daher angenommen wird, daß der Unterschied (α-β) zwischen der Richtung β und der Richtung α die Größe δθ hat, dann kann die absolute Richtung θ des Fahrzeuges unter Verwendung von δθ korrigiert werden. Wenn nämlich "x" ein Vektorprodukt darstellt und " " ein skalares Produkt darstellt, dann gelten die folgenden Gleichungen:
tan δθ = tan(α-β)
= sin (α-β)/cos(α-β)
= OPxOP1 / OP OP1
= (x y1-x1 y)/(x x1+y y1)
Daher kann δθ wie folgt berechnet werden:
δθ = tan-1(x y1-x1 y)/(x x1+y y1) (c)
dann
θ + δθ = θ' (d)
Durch die Gleichung (d) kann die Richtung θ' als eine neue absolute Richtung des Fahrzeuges erhalten werden.
Wenn die anfängliche Richtung θο korrigiert ist, dann kann eine korrigierte Richtung durch die folgende Gleichung erhalten werden:
θο + δθ = θο' (e)
Auf der Basis der korrigierten Richtung θο' kann wieder der von dem Ursprung O zurückgelegte Weg berechnet werden. In diesem Fall kann eine genauere Fahrstrecke L' erhalten werden.
Fig. 9 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition weist Geschwindigkeitssensoren 101a und 101b auf, welche die Umdrehungen der linken und rechten Räder eines Fahrzeuges erfassen, einen Kreiselkompaß 102 zur Erfassung einer Wende- oder Lenkwinkelgeschwindigkeit, einen geomagnetischen Sensor 103 zur Erfassung einer absoluten Richtung eines Fahrzeuges auf der Basis des Geomagnetismus und einen GPS-Empfänger 104. Der Kreiselkompaß 102 wird ausgewählt unter einem Kreiselkompaß bzw. einem Kreiselwendeanzeiger mit einer optischen Faser, der eine Wendeoder Lenkwinkelgeschwindigkeit als ein Phasenwechsel des Interferenzlichts ausliest, einem Vibration-Kreiselkompaß, der eine Wende- oder Lenkwinkelgeschwindigkeit mittels der Vibrationstechnik eines Auslegers bei einem piezoelektrischen Element erfaßt, und einem Kreiselkompaß des mechanischen Typs. Eine Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung ist mit den Sensoren 101a und 101b für die Radgeschwindigkeit verbunden. Eine Richtung-Schätzeinheit 105 ist mit dem Kreiselkompaß 102, dem Magnetsensor 103 und der Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung verbunden und schätzt die gegenwärtige Richtung eines Fahrzeuges auf der Basis einer anfänglichen Richtung, die von dem Magnetsensor 103 oder von der Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung eingegeben wurde, sowie der Daten für das Ausmaß eines Richtungswechsels, der durch den Kreiselkompaß 107 erfaßt wird. Eine Einheit 106 für die Positionserfassung berechnet die Daten für die Entfernung, die von einer anfänglichen Position (welche durch eine Tastatur 10 eingestellt oder von dem GPS-Empfänger 104 eingegeben wird) zurückgelegt wurde auf der Basis der Umdrehungen der Räder, die von den Sensoren 101a und 101b der Radgeschwindigkeit erfaßt werden. Die Einheit 106 zur Positionserfassung liest auch die Richtungsdaten aus, die von der die Richtung schätzenden Einheit 105 ausgegeben werden, und sie berechnet dann eine Fahrstrecke, bei welcher sich die anfängliche Position als der Startpunkt durch das Gissung-Verfahren ergibt. Die durch die Einheit 106 für die Positionserfassung berechnete Fahrstrecke wird an ein Navigationssteuergerät 108 eingegeben. Ein Displaygerät 109 ist für die Abbildung der Fahrzeugposition vorgesehen sowie die Richtung und die Fahrstrecke zusammen mit der Straßenkarte, die in einem Straßenkartenspeicher 111 gespeichert ist.
Der Straßenkartenspeicher 111 verwendet ein Speichermedium, wie bspw. einen Haibleiterspeicher, ein Kassettenband, ein CD-ROM, einen IC Speicher und ein DAT, und er speichert die Daten über ein Straßennetzwerk in einem vorbestimmten Bereich, über Kreuzungen, über ein Eisenbahnnetzwerk u.dgl., in der Ausbildung der Kombination eines Knotenpunktes und eines Anschlusses.
Das vorbeschriebene Navigationssteuergerät 108 ist mit einem Figurenprozessor, einem Bildverarbeitungsspeicher od.dgl. ausgebildet und führt die Freigabe einer Karte aus, die auf dem Displaygerät 109 abgebildet wird, sowie die Eingabe einer anfänglichen Position, einen Wechsel des Maßstabes, ein Abrollen der Karten, usw.
Die Satellitenkombination wird anfänglich durch die Korrektureinheit 111 der anfänglichen Richtung bestimmt, um die elektrischen Wellen an den GPS-Empfänger 104 für die Erfassung der genauen Fahrzeugposition zu übermitteln.
Auf der Basis von zwei Positionsdaten, die von dem GPS- Empfänger 104 empfangen wurden, berechnet die Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung die Fahrtrichtung α(Fig. 7) des Fahrzeuges während der zwei Empfänge. Ebenfalls auf der Basis der Fahrzeugpositionsdaten, die von der Einheit 106 für die Positionserfassung ausgegeben wurden, berechnet die Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung die Fahrtrichtung β (Fig. 7) des Fahrzeuges während der beiden vorbeschriebenen Empfänge. Es wird dann auf der Basis der Differenz δθ zwischen den Fahrtrichtungen α und β die absolute Richtung des Fahrzeuges korrigiert.
Der Betrieb der Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugposition wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Vor dem Beginn der Fahrt wählt der Fahrer des Fahrzeuges aus dem Straßenkartenspeicher 111 die Straßenkarte eines vorbestimmten Bereichs aus, welcher die gegenwärtige Position des Fahrzeuges abdeckt, wozu die Tastatur 110 bedient wird. Die ausgewählte Straßenkarte wird auf dem Displaygerät 109 abgebildet. Als nächstes wird die anfängliche Position des Fahrzeuges durch eine Bedienung der Tastatur 110 eingestellt. Diese Einstellung wird durchgeführt durch die Bewegung eines Cursors, der die Fahrzeugposition auf der Straßenkarte angibt. An diesem Punkt wird die anfängliche Richtung des Fahrzeuges durch ein Auslesen der Ausgabe des Magnetsensors 103 eingestellt. Auf diese Weise werden die Daten, welche die anfängliche Position und die anfängliche Richtung des Fahrzeuges angeben, an die Schätzeinheit 105 für die Richtung und an die Einheit 106 für die Positionserfassung geliefert.
Nach der vorbeschriebenen Initialisierung wird das Fahrzeug bewegt und werden in der Einheit 106 für die Positionserfassung die Daten über die Entfernung berechnet, die von der anfänglichen Position zurückgelegt wurde, und zwar auf der Basis der Drehzahlsignale der Räder von den Radgeschwindigkeitssensoren 101a und 101b. Weiterhin wird in der Schätz einheit 105 für die Richtung die gegenwärtige Richtung des Fahrzeuges integriert auf der Basis der Daten über die Winkelgeschwindigkeit von dem Kreiselkompaß 102. Es werden dann die Daten über die Fahrstrecke in der Einheit 106 für die Positionserfassung berechnet auf der Basis der Daten der Wegstrecke und der Daten der gegenwärtigen Richtung, und diese werden an das Navigationssteuergerät 108 geliefert.
Das Navigationssteuergerät 108 bildet die Fahrzeugposition, die Richtung und die Wegstrecke auf dem Bildschirm des Displaygerätes 109 ab, zusammen mit der Straßenkarte.
Die gegenwärtigen Positionen der GPS-Satelliten werden aus einer bekannten Tabelle u.dgl. durch die Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung erfaßt, damit die Einheit 107 die Satellitenkombination mit einer Fehlerellipse bestimmen kann, deren Hauptachse mit der Richtung des Fahrzeuges übereinstimmt, welche auf der Basis der genauen Fahrzeugposition berechnet wurde, abgeleitet aus der vorläufigen Satellitenkombination. Der GPS-Empfänger 104 wird ebenfalls durch die Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung bestimmt, um die Daten der Fahrzeugposition auszugeben, die mit der Satellitenkombination zusammenhängen.
Die Korrektur der anfänglichen Richtung in der Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung wird wie folgt ausgeführt.
Wenn die ersten Fahrzeugpositionsdaten (Xο, Yο) von dem GPS- Empfänger 104 während der Fahrt des Fahrzeuges eingegeben werden, dann leitet die Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung eine Richtung θο von der Schätzeinheit 105 für die Richtung ab und speichert die Richtung θο in deren Speicher zusammen mit den Fahrzeugpositionsdaten (Xο, Yο) Die Fahrzeugpositionsdaten (Xο, Yο) werden ebenfalls an die Positionserfassungseinheit 106 als die Daten über eine anfängliche Position eingegeben. Die Positionserfassungseinheit 106 stellt dann wieder die gegenwärtige Position auf (Xο, Yο) ein und berechnet die Fahrzeugpositionen auf der Basis dieser gegenwärtigen Position (Xο, Yο), die als der Startpunkt erkannt wird. Die mit der anderen Satellitenkombination in Beziehung stehenden Daten der Fahrzeugposition werden in der Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung gespeichert.
Wenn die zweiten Fahrzeugpositionsdaten (X1, Y1), die mit der vorläufigen Satellitenkombination in Beziehung stehen, von den GPS-Empfänger 104 eingegeben werden, dann leitet danach die Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung die gegenwärtigen Richtungsdaten θ von der die Richtung schätzenden Einheit 105 ab sowie auch die geschätzten Fahrzeugpositionsdaten (X, Y) von der Positionserfassungseinheit 106. Auf der Basis dieser Daten wird dann die geschätzte Bewegungsstrecke des Fahrzeuges während dieser zwei Empfänge durch den GPS-Empfänger wie folgt berechnet:
(x, y) = (X, Y) - (Xο, Yο)
Ebenfalls auf der Basis der GPS-Empfangsdaten wird die Bewegungsstrecke des Fahrzeuges während der beiden vorbeschriebenen Empfänge wie folgt berechnet:
(x1, y1) = (X1, Y1) - (Xο, Yο)
Die Satellitenkombination wird durch die Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung so bestimmt, daß sich eine Fehlerellipse mit einer Hauptachse ergibt, die am nächsten zu der Richtung (x1, y1) liegt, sodaß die ersten und zweiten Fahrzeugpositionsdaten, die mit der bestimmten Satellitenkombination in Beziehung stehen, aus dem Speicher in der Korrektureinheit 107 für die anfängliche Richtung abgeleitet werden. Es wird dann ein geschätzter Fehler δθ der Richtung mit der vorbeschriebenen Gleichung (c) berechnet und wird zu der anfänglichen Richtung θο addiert, um die anfängliche Richtung zu korrigieren.
Die so korrigierte anfängliche Richtung θο' wird dann an die Schätzeinheit 105 für die Richtung angeliefert, welche die Richtungsdaten des Fahrzeuges wieder auf der Basis dieser anfänglichen Richtung θο' berechnet, und die Positionserfassungseinheit 106 berechnet wieder die Daten der Fahrstrecke auf der Basis der wieder berechneten Richtungsdaten. Diese Berechnungen werden mittels der Richtungsdaten und der Fahrstreckendaten ausgeführt, wie erfaßt von dem Kreiselkompaß 107 und den Radgeschwindigkeitssensoren 101a, und sie werden in einem vorbestimmten Speicher gespeichert.
Die so wieder durch die Positionserfassungseinheit 106 berechneten Daten der Fahrstrecke werden an das Navigationssteuergerät 108 eingegeben und auf dem Displaygerät 109 abgebildet. Es wird daher die auf dem Displaygerät 109 abgebildete Strecke zu einem genauen Weg korrigiert, immer dann, wenn die Positionsdaten von dem GPS-Empfänger 104 empfangen wurden.
Für die Fachleute auf dem vorliegenden Gebiet ist es verständlich, daß die vorstehende Beschreibung für eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgedrückt ist, wobei verschiedene Änderungen und Modifizierungen durchgeführt werden können, ohne daß von dem Geist und dem Schutzumfang der Erfindung, wie angegeben in dem beigefügten Ansprüchen, abgewichen wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeuges, bestehend aus:

einer Richtung-Erfassungseinrichtung (3) zur Erfassung der Fahrtrichtung des Fahrzeuges;

einer Entfernung-Erfassungseinrichtung (4) zur Erfassung der Fahrstrecke des Fahrzeuges;

einer Fahrzeugposition-Schätzeinrichtung (8) zur Einschätzung der Fahrzeugposition auf der Basis der durch die Richtung-Erfassungseinrichtung (3) erfaßten Fahrtrichtung des Fahrzeuges und der durch die Entfernung- Erfassungseinrichtung (4) erfaßten Fahrstrecke des Fahrzeuges;

einer Straßenkartendaten-Speichereinrichtung (5) zum Speichern von Straßenkartendaten, die in Abhängigkeit von dem Zielort auszuwahlen sind; einer Fahrstraßen-Bestimmungseinrichtung (8) zur Bestimmung einer gegenwartigen Fahrstraße des Fahrzeuges durch einen Vergleich der durch die Schätzeinrichtung (8) geschätzten Fahrzeugposition und der durch die Straßenkartendaten-Speichereinrichtung (5) gespeicherten Straßenkartendaten;

einer elektrische Wellen empfangenden Einrichtung (10) zum Empfang elektrischer Wellen von einer Vielzahl von Satelliten (7a bis 7e), die um die Erde kreisen, um Fahrzeugpositionsdaten auf der Basis der empfangenen elektrischen Wellen zu erzeugen;

einer Satelliten-Bestimmungseinrichtung (8) zur Bestimmung von wenigstens drei Satelliten aus der Vielzahl der Satelliten (7a bis 7e), um eine bestimmte Satellitenkombination zu bilden;

einer die genaue Fahrzeugposition berechnenden Einrichtung (8) zur Berechnung der genauen Fahrzeugposition auf der Basis der Fahrzeugpositionsdaten, die von der bestimmten Satellitenkombination geliefert und durch die Empfangseinrichtung (7) empfangen wurden; und

einer Position-Korrektureinrichtung (8) zur Korrektur der durch die Schätzeinrichtung (8) geschätzten Fahrzeugposition auf der Basis der genauen Fahrzeugposition, die durch die eine genaue Fahrzeugposition berechnende Einrichtung (8) berechnet wurde; dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung (8) dafür angepaßt ist, eine Satellitenkombination in einer solchen Art und Weise auszuwählen, daß die Fahrzeugpositionsdaten, die von der bestimmten Satellitenkombination geliefert werden, einen Minimumfehler in einer Verlaufsrichtung der bestimmten Fahrstraße in der Nähe der genauen Fahrzeugposition einschließen, nachdem die gegenwärtige Fahrstraße des Fahrzeuges durch die Fahrstraße-Bestimmungseinrichtung (8) bestimmt ist.

2. Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Fahrzeuges, bestehend aus:

einer Straßenkartendaten-Speichereinrichtung (5) zum Speichern von Straßenkartendaten, die in Abhängigkeit von dem Zielort auszuwählen sind; einer Fahrstraßen-Bestimmungseinrichtung (8) zur Bestimmung einer gegenwärtigen Fahrstraße des Fahrzeuges durch einen Vergleich der durch die Schätzeinrichtung (8) geschätzten Fahrzeugposition und der durch die Straßenkartendaten-Speichereinrichtung (5) gespeicherten Straßenkartendaten;

einer Position-Korrektureinrichtung (8) zur Korrektur der durch die Schätzeinrichtung (8) geschätzten Fahrzeugposition auf der Basis der genauen Fahrzeugposition, die durch die eine genaue Fahrzeugposition berechnende Einrichtung (8) berechnet wurde;

dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung (8) dafür angepaßt ist, eine Satellitenkombination in einer solchen Art und Weise auszuwählen, daß die von der bestimmten Satellitenkombination gelieferten Fahrzeugpositionsdaten einen Minimumfehler im wesentlichen rechtwinklig zu einer Verlaufsrichtung einer beliebigen Fahrstraße in der Nähe der genauen Fahrzeugposition einschließen, bevor die gegenwärtige Fahrstraße des Fahrzeuges durch die Fahrstraße-Bestimmungseinrichtung bestimmt ist.

3. Vorrichtung zur zur Erfassung der Position eines Fahrzeuges, bestehend aus:

einer Richtung-Erfassungseinrichtung(102, 103) zur Erfassung der Fahrtrichtung des Fahrzeuges;

einer Entfernung-Erfassungseinrichtung (101a, 101b) zur Erfassung der Fahrstrecke des Fahrzeuges;

einer Fahrzeugpositionsdaten-Schätzeinrichtung (105, 106) zur Einschätzung der Fahrzeugpositionsdaten auf der Basis der durch die Richtung-Erfassungseinrichtung (102, 103) erfaßten Fahrtrichtung des Fahrzeuges und der durch die Entfernung-Erfassungseinrichtung (101a, 101b) erfaßten Fahrstrecke des Fahrzeuges;

einer Fahrzeugpositionsdaten-Ableitungseinrichtung (104) zum Ableiten von Fahrzeugpositionsdaten durch den Empfang elektrischer Wellen von einer Vielzahl von Satelliten, die um die Erde kreisen;

einer eine erste Richtung berechnenden Einrichtung (107) zum Berechnen einer ersten Fahrtrichtung des Fahrzeuges auf der Basis von zwei zeitverzögerten Fahrzeugpositionsdaten, die von der Fahrzeugpositionsdaten-Ableitungseinrichtung (104) abgeleitet wurden;

einer eine zweite Richtung berechnenden Einrichtung (105) zur Berechnung einer zweiten Fahrtrichtung des Fahrzeuges während der Zeit, in welcher die zwei zeitverzögerten Fahrzeugpositionsdaten abgeleitet werden, auf der Basis der geschätzten Fahrzeugpositionsdaten, die von der Fahrzeugpositionsdaten-Schätzeinrichtung (106) geliefert werden;

einer Richtung-Korrektureinrichtung (107) zur Korrektur einer absoluten Richtung des Fahrzeuges auf der Basis der ersten berechneten Fahrtrichtung des Fahrzeuges und der zweiten berechneten Fahrtrichtung des Fahrzeuges; wobei

die erste Berechnungseinrichtung (107) eine Satelliten- Bestimmungseinrichtung (107) zur Bestimmung von wenigstens drei Satelliten aus der Vielzahl von Satelliten umfaßt, um eine bestimmte Satellitenkombination zu bilden und die Fahrzeugposition-Ableitungseinrichtung (104) zu befehlen, die Fahrzeugpositionsdaten abzuleiten, die von der bestimmten Satellitenkombination geliefert werden, sowie eine Speichereinrichtung (107) zum Speichern einer Vielzahl von Fahrzeugpositionsdaten, die gleichzeitig von einer Vielzahl von bestimmten Satellitenkombinationen geliefert werden,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Berechnungseinrichtung (107) die Satelliten-Bestimmungseinrichtung (107) zur Bestimmung einer vorläufigen Satellitenkombination befiehlt und eine optimale Satellitenkombination bestimmt, welche Fahrzeugpositionsdaten liefert unter Einschluß eines Minimumfehlers rechtwinklig zu der Fahrtrichtung des Fahrzeuges, die auf der Basis von zwei zeitverzögerten Fahrzeugpositionsdaten berechnet wurde, und die Fahrtrichtung des Fahrzeuges auf der Basis der Fahrzeugpositionsdaten berechnet, die von der optimalen Satellitenkombination geliefert und von der Speichereinrichtung (107) gespeichert sind.