EP0998657A1 - Ortungsgerät für landfahrzeuge - Google Patents

Ortungsgerät für landfahrzeuge

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Publication number
EP0998657A1
EP0998657A1 EP98939476A EP98939476A EP0998657A1 EP 0998657 A1 EP0998657 A1 EP 0998657A1 EP 98939476 A EP98939476 A EP 98939476A EP 98939476 A EP98939476 A EP 98939476A EP 0998657 A1 EP0998657 A1 EP 0998657A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
locating device
sensors
vehicle
locating
Prior art date
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Ceased
Application number
EP98939476A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter NOETZEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Ceased legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00Details of instruments
    • G01P1/02Housings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/183Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects
    • G01C21/185Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects for gravity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
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    • GPHYSICS
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    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses

Definitions

  • the invention relates to a locating device for land vehicles with a receptacle to be installed in the land vehicle, for sensors for detecting movement components of the land vehicle for the purpose of determining the location.
  • Locating devices for land vehicles which are intended to support navigation on roads in particular by means of visual and / or acoustic signals, must enable reliable location determination. Stand for a rough location
  • Satellite navigation methods are available, which however do not allow the required accuracy.
  • the movement of the land vehicle can take place with the aid of the ABS sensors present in modern motor vehicles.
  • the present invention is based on the problem of reducing the variety of types for the locating devices to be installed in different types of land vehicles and of improving the position determination using the locating devices.
  • a locating device of the type mentioned at the outset in which at least one sensor is movably mounted in the receptacle and can be tracked into a measuring position of the sensor.
  • the inventive movable mounting of the sensor in the receptacle offers greater freedom for the installation of the locating device, which can be part of a navigation device, in a land vehicle, since - at least to a certain extent - the sensor is independent of that provided by a housing or an assembly platform formed recording can be brought into a measuring position that enables reliable results.
  • the sensor can be automatically adjusted to the measurement position if the sensor is mounted with at least one degree of freedom to form a stable balance under the influence of the
  • Gravity is realized because the sensor always brings itself into the appropriate measuring position due to its weight. It is it is possible to compensate for a required inclined installation of the locating device, for example in a dashboard which is arranged at an angle to the direction of travel, by being suspended on an essentially horizontal axis of rotation. For more complicated installation positions, a gimbal with several degrees of freedom can be useful.
  • the tracking can be carried out with a controllable bearing, wherein a gravitational acceleration sensor can preferably be provided as part of a regulation for the bearing of the sensor.
  • the invention is particularly suitable for locating devices with a rotation rate sensor and / or an acceleration sensor for determining movement components of the land vehicle.
  • FIG. 1 shows a suspension of the sensor of a locating device that enables the sensor to be automatically aligned in a measuring position
  • Figure 2 an embodiment for a sensor-controlled tracking of the measuring position of the sensor.
  • a sensor S x is shown, which is used to determine a movement component of a land vehicle.
  • the schematically represented sensor S x can be an acceleration sensor, a rotation rate sensor, a combination of both, or a combination of several acceleration sensors and several rotation rate sensors.
  • the sensor S x is mounted on a mounting platform M serving as a receptacle with U-shaped legs, which in turn is mounted on corresponding legs of a vehicle-mounted holder F in the form of an inverted U with the aid of an axis of rotation A.
  • the vehicle-mounted holder F which is part of a (not shown) housing of the navigation device, is such that the axis of rotation A is perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle, but possibly also obliquely in this orientation, so that the sensor S x automatically adjusts to a horizontal position due to its weight.
  • dynamic damping D is provided, for example in the form of an eddy current brake or with the aid of a highly viscous liquid.
  • the mounting platform M is rotatably mounted on a corner L on a bearing.
  • the mounting with actuator ren AI and A2 adjustable in height, so that there is a three-point bearing, with which the horizontal for the assembly platform M is adjustable.
  • the position of the mounting platform M on which the sensor S x is located is determined by a gravitational acceleration sensor S1, the output signal of which is at a maximum when the mounting platform M is aligned horizontally.
  • the output signal of the sensor S1 reaches a controller R, which controls the actuators AI and A2 accordingly.
  • the sensor S x is thus given a horizontal reference plane by the assembly platform M.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 2 enables any inclined installation of the housing.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 1 would have to be modified while maintaining the self-adjusting principle, which realizes a gimbal that enables adjustment in several degrees of freedom.

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Abstract

Zur Ermöglichung verschiedener Einbaulagen eines Ortungsgeräts für Landfahrzeuge mit einer in das Landfahrzeug einzubauenden Aufnahme (M) für Sensoren (Sx) zur Erfassung von Bewegungskomponenten des Lanfahrzeugs zum Zweck der Standorbestimmung angeordnet sind, und zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Standortbestimmung durch die Sensoren (Sx) ist wenigstens ein Sensor (Sx) beweglich in der Aufnahme (M) gelagert und in eine Meßlage des Sensors (Sx) nachführbar.

Description

Ortungsgerät für Landfahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein Ortungsgerät für Landfahrzeuge mit einer in das Landfahrzeug einzubauenden Aufnahme, für Sensoren zur Erfassung von Bewegungskomponenten des Landfahrzeugs zum Zwecke der Standortbestimmung.
Ortungsgeräte für Landfahrzeuge, die insbesondere die Navigation auf Straßen durch optische und/oder akustische Hinweise unterstützen sollen, müssen eine zuverlässige Standortbestim- mung ermöglichen. Für eine grobe Standortbestimmung stehen
Satelliten-Navigationsverfahren zur Verfügung, die jedoch die benötigte Genauigkeit nicht ermöglichen. Für eine genauere Ortsbestimmung ausgehend von einem bekannten Ausgangspunkt ist es bekannt, die Bewegung des Fahrzeugs zu sensieren und hier- aus jeweils einen neuen Standort zu errechnen. Die Bewegung des Landfahrzeugε kann mit Hilfe der in moderneren Kraftfahrzeugen vorhandenen ABS-Sensoren erfolgen. Dies ist aber nur sinnvoll, wenn eine Ortungseinrichtung für das Kraftfahrzeug mit der Erstausrüstung erstellt wird, da eine nachträgliche Ausrüstung einen aufwendigen Eingriff in die Elektronik des Kraftfahrzeugs erfordert, wenn die vorhandenen ABS-Sensoren für die Ortsbestimmung ausgenutzt werden sollen.
Es ist daher bekannt, Ortungsgeräte, die Teil eines Naviga- tionsgeräts sein können, als autarke Geräte mit eigenen Sensoren herzustellen und in das Landfahrzeug einzubauen. Dabei ergibt sich allerdings das Problem, daß das Gerät in unterschiedlichen Kraftf hrzeugtypen in unterschiedlicher Weise eingebaut werden muß. Die in den Ortungsgeräten üblicherweise vorhandenen Sensoren, wie Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren, benötigen jedoch eine definierte Ausrichtung relativ zur Horizontalen, da der Beschleunigungssensor möglichst genau die Horizontalkomponente der Bewegung des Kraftfahrzeugs erfassen muß und der Drehratensensor die Drehbewegung um die lotrechte Achse erfassen soll. Dies führt dazu, daß Ortungsgeräte, die in verschiedenen Kraftfahrzeugtypen eingebaut werden sollen, in entsprechenden unterschiedlichen Gerätetypen hergestellt werden müssen, um eine möglichst an den Idealzustand angenäherte Ausrichtung der Sensoren beim Einbau zu gewährleisten. Lageungenauigkeiten beim Einbau des Gehäuses des Ortungsgeräts können dabei zu systemmatischen Fehlern bei der Standortbestimmung durch die Sensorsignale führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Typenvielfalt für die in verschiedene Landfahrzeugtypen einzubauenden Ortungsgeräte zu verringern und die Standortbestimmung mit den Ortungsgeräten zu verbessern.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit einem Ortungsgerät der eingangs erwähnten Art gelöst, bei dem wenigstens ein Sensor beweglich in der Aufnahme gelagert und in eine Meßlage des Sensors nachführbar ist.
Durch die erfindungsgemäße bewegliche Lagerung des Sensors in der Aufnahme besteht eine größere Freiheit für den Einbau des Ortungsgeräts, das Teil eines Navigationsgeräts sein kann, in ein Landfahrzeug, da - zumindest in einem gewissen Rahmen - der Sensor unabhängig von der durch ein Gehäuse oder eine Montageplattform gebildeten Aufnahme in eine zuverlässige Ergebnisse ermöglichende Meßlage bringbar ist. Die Nachführung des Sensors in die Meßlage kann selbsttätig erfolgen, wenn die Lagerung des Sensors mit wenigstens einem Freiheitsgrad zur Ausbildung eines stabilen Gleichgewichts unter Einfluß der
Erdanziehung realisiert ist, da sich der Sensor aufgrund seines Gewichtes immer in die geeignete Meßlage bringt. Dabei ist es möglich, einen erforderlichen Schrägeinbau des Ortungsgeräts, beispielsweise in einem senkrecht zur Fahrtrichtung abgeschrägt angeordneten Armaturenbrett, durch Aufhängung an einer im wesentlichen horizontalen Drehachse auszugleichen. Bei komplizierteren Einbaulagen kann eine kardanische Aufhängung mit mehreren Freiheitsgraden zweckmäßig sein.
Alternativ zur selbsttätigen Ausrichtung des Sensors kann die Nachführung mit einer regelbaren Lagerung vorgenommen werden, wobei vorzugsweise ein Erdbeschleunigungssensor als Teil einer Regelung für die Lagerung des Sensors vorgesehen werden kann.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für Ortungsgeräte mit einem Drehratensensor und/oder einem Beschleunigungssensor für die Ermittlung von Bewegungskomponenten des Landfahrzeugs .
Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 - eine die selbsttätige Ausrichtung des Sensors in einer Meßlage ermöglichenden Aufhängung des Sensors eines Ortungsgeräts,
Figur 2 - ein Ausführungsbeispiel für eine sensorgesteu- erte Nachführung der Meßlage des Sensors .
In der Zeichnung ist ein Sensor Sx dargestellt, der zur Bestimmung einer Bewegungskomponente eines Landfahrzeugs dient. Der schematisch dargestellte Sensor Sx kann ein Beschleunigungssen- sor, ein Drehratensensor, eine Kombination von beiden oder auch eine Kombination von mehreren Beschleunigungssensoren und mehreren Drehratensensoren sein. Der Sensor Sx ist auf einer als Aufnahme dienenden Montageplattform M mit U-förmigen Schenkeln gelagert, die ihrerseits an entsprechenden Schenkeln einer fahrzeugfesten Halterung F in Form eines umgekehrten U mit Hilfe einer Drehachse A gelagert ist. Für dieses Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß die fahrzeugfeste Halterung F, die Teil eines (nicht dargestellten) Gehäuses des Navigationsgeräts ist so erfolgt, daß die Drehachse A senk- recht zur Fahrzeuglängsachse liegt, aber möglicherweise in diese Ausrichtung im übrigen schräg erfolgt, so daß sich der Sensor Sx aufgrund seines Gewichtes in eine waagerechte Lage selbsttätig einstellt.
Zur Vermeidung von Schaukelbewegungen durch die Fahrzeugbewegung ist eine dynamische Dämpfung D, beispielsweise in Form einer Wirbelstrombremse oder mit Hilfe einer hochviskosen Flüssigkeit vorgesehen.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Montageplattform M an einer Ecke auf einem Lager L drehbar gelagert. An zwei anderen Ecken ist die Lagerung mit Aktuato- ren AI und A2 höhenverstellbar, so daß eine Dreipunktlagerung gegeben ist, mit der die Waagerechte für die Montageplattform M einstellbar ist. Die Lage der Montageplattform M, auf der sich der Sensor Sx befindet, wird durch einen Erdbeschleuni- gungssensor Sl bestimmt, dessen Ausgangssignal maximal ist, wenn die Montageplattform M in der Waagerechten ausgerichtet ist. Das Ausgangssignal des Sensor Sl gelangt auf einen Regler R, der die Aktuatoren AI und A2 entsprechend steuert. Der Sensor Sx erhält somit durch die Montageplattform M eine horizon- tale Bezugsebene.
Es ist ohne weiteres erkennbar, daß das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 einen beliebigen Schrägeinbau des Gehäuses ermöglicht. Für einen Schrägeinbau bezüglich mehrerer Achsen müßte das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 unter Beibehaltung des selbstjustierenden Prinzips dahingegen modifiziert werden, das eine kardanische Aufhängung realisiert wird, die eine Justierung in mehreren Freiheitsgraden ermöglicht.

Claims

Patentansprüche
1. Ortungsgerät für Landfahrzeuge mit einer in das Landfahrzeug einzubauenden Aufnahme (M) für Sensoren (Sx) zur Erfassung von Bewegungskomponenten des Landfahrzeugs zum Zweck der StandortbeStimmung, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Sensor (Sx) beweglich in der Aufnahme (M) gelagert und in eine Meßlage des Sensors (Sx) nachführbar ist.
2. Ortungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachführung des Sensors (Sx) die Lagerung (L, AI, A2 ) regelbar ausgebildet ist.
3. Ortungsgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Erdbeschleunigungssensor (Sl) als Teil einer Regelung (R) für die Lagerung des Sensors (Sx).
4. Ortungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lagerung (A) mit wenigstens einem Freiheitsgrad zur Aus- bildung eines stabilen Gleichgewichts unter Einfluß der Erdanziehung.
5. Ortungsgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Aufhängung des Sensors (Sx) an einer im wesentlichen horizontalen Drehachse (A) .
6. Ortungsgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine kardanische Aufhängung des Sensors (Sx).
7. Ortungsgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch ein dynamisches Dämpfungselement (D) für die Bewegung des Sensors (Sx) .
8. Ortungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der beweglich gelagerte Sensor (Sx) ein Drehratensensor und/oder Beschleunigungssensor ist.
EP98939476A 1997-07-22 1998-06-17 Ortungsgerät für landfahrzeuge Ceased EP0998657A1 (de)

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DE19731360A DE19731360A1 (de) 1997-07-22 1997-07-22 Ortungsgerät für Landfahrzeuge
PCT/DE1998/001642 WO1999005474A1 (de) 1997-07-22 1998-06-17 Ortungsgerät für landfahrzeuge

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JP2001511512A (ja) 2001-08-14
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