FI78567C - Foerfarande foer lokalisering av en roerlig station, samt roerlig station och stoedstation foer utfoerande av foerfarandet. - Google Patents

Description

, 78567

Menetelmä liikkuvan aseman paikantamiseksi sekä liikkuva asema ja tukiasema menetelmän suorittamista varten

Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä liikkuvan, esimerkiksi ajoneuvossa olevan aseman paikantamiseksi. Keksintö koskee myöskin menetelmän suorittamiseksi tarkoitettua liikuteltavaa radio-puhelinasemaa sekä radiopuhelinjärjestelmän tukiasemaa.

Tämän tapaisia paikantamismenetelmiä tunnetaan ennestään esimerkiksi julkaisuista EP-100 324 ja DE-36 33 557.

Joskin keksintöä voidaan soveltaa minkä tahansa liikkuvan ra-diopuhelinaseman paikantamisessa, on sen ensisijaiseksi sovellutukseksi ajateltu ajoneuvossa olevaa radiopuhelinasemaa ja keksintöä tullaan myöskin seuraavassa selostamaan tämän sovellutuksen yhteydessä.

Tulevaisuudessa tullaan yhä enemmän kiinnittämään huomiota ajoneuvojen paikan määritykseen elektronisin keinoin. Paikantaminen mahdollistaa liikenteen ohjauksen entistä joustavammin esimerkiksi ruuhkien ja tilapäisten tie-esteiden välttämiseksi. On jo hahmoteltu järjestelmiä, joissa auton paikka voidaan määrätä esimerkiksi tietä pitkin sovitetun erityisen kaapelin tai erikseen rakennettujen lähetinasemien avulla. Tällöin voi ajoneuvossa olevaan asemaan myös olla liitettynä karttanäyttö, jossa osoitetaan ajoneuvon senhetkistä sijaintia.

On kuitenkin selvää, että tällainen erikseen rakennettu järjestelmä aiheuttaa huomattavia kustannuksia ja että sellaisen rakentaminen kovin suuria alueita kattavaksi on taloudellisesti erittäin epäedullista.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on sen vuoksi luoda paikantamisjärjestelmä, joka ei vaadi kohtuuttomia investoin 78567 2 teja ja joka silti pystyy riittävään paikantamistarkkuuteen suunnilleen kaikkialla. Keksinnön ajatus on siinä, että käytetään hyväksi jo olemassa olevaa autopuhelinverkkoa, joka varsin kohtuullisin lisäyksin on täydennettävissä niin, että se voi palvella myöskin kyseistä paikantamistarkoitusta.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että käytetään radiopuhelinverkkoa siten, että kiinteät asemat pidetään tarkasti samassa kelloajassa ja että ne sovitetaan lähettämään identiteettiään ilmoittavan viestin ohella tarkka aikapulssi, jolloin aikapulssien lähetysajat voivat esiintyä vain ennakolta määrätyin aikavälein, esimerkiksi 1 sekunnin välein, että liikkuvassa asemassa otetaan vastaan sekä iden-titeettiviesti että aikapulssi, rekisteröidään tarkasti aika-pulssin saapumisajankohta ja että laskuissa eliminoidaan ennakolta määrätyn aikavälin kokonaiskerrannaiset, jotka ovat eri kokoluokkaa kuin aikapulssien kulkuaikaerot.

Menetelmän soveltamiseksi tarkoitetun liikuteltavan radiopu-helinaseman samoin kuin radiopuhelinjärjestelmän tukiaseman tunnusmerkit selviävät vastaavasti patenttivaatimuksista 7 ja 9.

Olennaista keksinnössä on siis se, että toisaalta pidetään kaikki tukiasemat eli kiinteät asemat sisäisesti erittäin . . tarkasti samassa ajassa ja että mahdollistetaan aikapulssin lähettäminen kustakin asemasta vain aivan tiettyinä ajankohtina, esimerkiksi juuri 1 sekunnin välein, jolloin eri vastaanottoaikoja verrattaessa voidaan helposti eliminoida yhden tai useamman sekunnin suuruusluokkaa olevat hyppäykset.

Kun tiedetään, että tänä päivänä kyetään tahdistamaan kelloja sekä lähettämään pulsseja erittäin suurella tarkkuudella, esimerkiksi muutamien kymmenien nanosekuntien tarkkuudella, 3 78567 ja kun sähkömagneettinen aalto etenee kymmenessä nanosekunnissa noin 3 metriä, on selvää, että tällaisella mittausjärjestelmällä päästään riittävään paikantamistarkkuuteen. Jotta järjestelmä toimisi, on luonnollisesti olennaista, että kaikki tukiasemat ovat tarkalleen samassa ajassa, joten näiden asemien tahdistamisessa on otettava huomioon kunkin aseman etäisyys tahdistavaan asemaan. Kiinteiden asemien tahdistus voidaan järjestää usealla sinänsä tunnetulla tavalla, esimerkiksi radiomajakoiden signaaleja (esimerkiksi omega-järjestelmä) vastaanottamalla, tai tunnettuihin satelliittisignaa-leihin tahdistamalla. Kiinteä asema voi lähettää identiteetti-viestinsä, joka samalla sisältää myöskin paikkakoordinaatit, sekä kyseisen aikapulssin aina kun tulee paikantamiskysely liikkuvasta asemasta, tai voidaan myöskin järjestää niin, että kiinteät asemat lähettävät paikantamisviesteja ilman kyselyjä määrävälein, esimerkiksi 1 sekunnin välein.

Identiteettiviestin ei tarvitse välttämättä sisältää mitään koordinaatteja, mikäli liikkuvan aseman muistiin on rekisteröity kunkin kyseeseen tulevan kiinteän aseman koordinaatit.

Viestit voidaan lähettää esimerkiksi radiopuhelinjärjestelmän apukantoaallolla tai ortogonaalisella modulaatiomenetelmällä, jolloin ne eivät häiritse muuta liikennettä.

Keksintöä ja sen muita piirteitä ja etuja selostetaan seuraa-vassa lähemmin esimerkin muodossa ja viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaaviomaisesti yhtä liikkuvaa asemaa ja viisi kiinteää asemaa, kuvio 2 esittää lohkokaavion muodossa radiopuhelinjärjestelmän tukiasemaa ja kuvio 3 esittää vastaavasti lohkokaavion muodossa liikkuvaa asemaa.

78567 4

Liikkuva asema, joka on kuviossa 1 merkitty viitteellä A, on esimerkkitapauksessa autossa sijaitseva radiopuhelin. Alueella, jossa ajoneuvo liikkuu, on useita esimerkiksi koko maan kattavaan radiopuhelinjärjestelmään kuuluvia tukiasemia. Kuviossa 1 on kiinteitä tukiasemia merkitty viitteillä S1...S5, ja näiden asemien etäisyydet asemasta A ovat vastaavasti sl...s5.

Kuviossa 2 tarkoittaa viitenumero 1 radiopuhelinjärjestelmän tukiaseman perusosaa. Siihen on liitetty numerolla 2 merkitty paikantamiskyselyn detektori, numerolla 3 merkitty identi-teettiviestin PA sekä aikapulssin P muodostaja, numerolla 4 merkitty koordinaattimuisti sekä numerolla 5 merkitty aika-pulssigeneraattori. Aikapulssigeneraattori voi olla varustettuna omalla tahdistussignaalin vastaanottimella.

Kuviossa 3 esitetty liikkuva asema sisältää ensiksikin normaalin radiopuhelimen perusosan 6 sekä tämän lisäksi siihen liitetyn paikantamiskyselygeneraattorin 7, vastaanotettujen koordinaattien tai identiteetin muistin 8, mikroprosessorin 9, lukumuistin 10 sekä näyttöyksikön 11.

Edellä kuvatulla järjestelmällä tapahtuu paikantaminen seuraavasti: ensin oletetaan, että kaikki kiinteät asemat S1-S5 tai ainakin niiden aikapulssigeneraattorit 5 ovat tahdistetut erittäin tarkasti samaan tahtiin. Kun nyt liikkuvasta asemasta käsin lähetetään paikantamiskysely PR ensimmäiselle kiin-teälie asemalle, esimerkiksi SI, saadaan tältä asemalta vastauksena identiteettiviesti PA sekä tarkka aikapulasi P. Heti, kun liikkuva asema on vastaanottanut tämän ensimmäisen aikapulssin, lähettää se vastaavan kyselyn PR seuraavalle asemalle, esimerkiksi S2. Tällä tavalla käydään läpi kaikki tai tarpeellinen määrä, kuitenkin vähintään kolme alueella kuuluvaa asemaa. Jos nyt merkitään eri asemilta S1-S5 vastaanotettujen aikapulssien saapumishetket T1-T5, saadaan 5 78567

Tl = To + nl . T + tl c T2 = To + n2 . T + t2 c jne . jossa

To on jokin valittu alkuhetki, josta aloitetaan paikannus-kysely ja ajan laskeminen, nl-n5 ovat kokonaislukuja, T on aikapulssien kiinteä lähetysväli, esim. 1 s ja c tl-t5 ovat aikapulssien kulkuajat asemilta S1-S5 liikkuvalle asemalle A.

Tästä saadaan esimerkiksi kulkuaikaero t2-tl = T2 - Tl + (nl-n2).T .

c

Koska tiedetään, että T on paljon isompi kuin t2-tl, ts.

c että (nl-n2).T on hyvin lähellä T2-T1, voidaan helposti c laskea, mikä on kokonaisluku nl-n2.

Kun liikkuvassa asemassa on tarkasti mitattu erotus T2-T1, saadaan tämän jälkeen lasketuksi t2-tl, ts. radioaaltojen kulkuaikaerot aseman SI ja aseman A ja vastaavasti aseman S2 ja aseman A välillä.

Kun mainittu kulkuaikaero tunnetaan, voidaan tietokoneella 9 laskea niiden koordinaattipisteiden ura, joille kyseinen kulkuaikaero eli matkaero toteutuu. Tämän jälkeen lasketaan vastaavasti esimerkiksi t3-tl, jolloin saadaan uusi koordinaattipisteiden ura, jonka leikkauspiste ensimmäisen uran kanssa jo määrää auton sijainnin.

Kuten jo edellä selostettiin, voidaan vastaus eli identiteet-tiviesti PA ja aikapulssi P laukaista liikkuvasta asemasta lähetettävällä kyselyllä PR. Vaihtoehtoisesti voidaan identi- teettiviestejä PA ja aikapulsseja P lähettää eri kiinteistä asemista jatkuvasti ilman eri kyselyä.

. 78567

O

Ajanlasku liikkuvassa asemassa voidaan esimerkiksi toteuttaa siten, että ensimmäinen vastaanotettu aikapulasi P laukaisee tarkan pulssigeneraattorin, ja pulssinlaskijalla lasketaan aikaero seuraaviin vastaanotettuihin aikapulsseihin.

Liikkuvan aseman muisti 10 voi sisältää esimerkiksi erilaisia tiekartastoja, niin että nämä voidaan näyttää näyttöruudussa 11 yhdessä auton sijainnin kanssa. Lisäksi voi muistiin 10 olla tallennettu eri kiinteiden asemien paikkakoordinaatit niin, että identiteettiviestin PA ei tarvitse sisältää muuta kuin aseman identifioimiseksi tarpeelliset koodatut tiedot.

Il

Claims (10)

1. Menetelmä liikkuvan, esimerkiksi ajoneuvossa olevan aseman (A) paikantamiseksi, jossa menetelmässä liikkuva asema vastaanottaa aikapulsseja ainakin kolmesta, sijainniltaan tunnetusta kiinteästä asemasta (S1...S5), lasketaan eri kiinteistä asemista tulevien aikapulssien saapumisajankohtien perusteella kiinteiden asemien etäisyyserot ja lasketaan liikkuvan aseman sijainti etäisyyserojen perusteella, tunnettu siitä, että käytetään radiopuhelinverkkoa siten, että kiinteät asemat (S1...S5) pidetään tarkasti samassa kelloajassa ja että ne sovitetaan lähettämään identiteettiään ilmoittavan viestin ohella tarkka aikapulssi (P), jolloin aikapulssien lähetysajat voivat esiintyä vain ennakolta määrätyin aikavälein, esimerkiksi 1 sekunnin välein, että liikkuvassa asemassa otetaan vastaan sekä identiteettiviesti (PA) että aikapulssi (P), rekisteröidään tarkasti aikapulssien saapumisajankohta, ja että laskuissa eliminoidaan ennakolta määrätyn aikavälin kokonais-kerrannaiset, jotka ovat eri kokoluokkaa kuin aikapulssien (P) kulkuaikaerot.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiinteässä asemassa (S1...S5) laukaistaan iden-titeettiviestin (PA) ja aikapulssin (P) lähetys liikkuvasta asemasta käsin lähetetyllä paikantamiskyselyllä (PR).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiinteät asemat lähettävät ilman kyselyä määrävälein identiteettiviestejä (PA) ja aikapulsseja (P).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että identiteettiviesti (PA) käsittää koodatussa muodossa kiinteän aseman paikkakoordinaatit.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että identiteettiviesti (PA) käsittää vain kiinteän aseman identifiointikoodin, mutta ei koordinaatteja, ja että β 78567 kiinteiden asemien koordinaattitiedot on tallennettu liikkuvassa asemassa olevaan muistiin (10).

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viestit lähetetään radiopuhelin järjestelmän apukantoaallolla tai päälähetteeseen nähden ortogonaalisella modulaatiomenetelmällä.

7. Liikuteltava radiopuhelinasema, jonka asema on tarkoitettu paikannettavaksi ainakin kolmen, sijainniltaan tunnetun kiinteän aseman (S1...S5) avulla, joilta liikuteltava asema (A) vastaanottaa aikapulsseja, jolloin liikuteltava asema käsittää mikroprosessorin (9), jonka avulla lasketaan kiinteistä asemista tulevien aikapulssien saapumisajankohtien perusteella kiinteiden asemien etäisyyserot ja etäisyyserojen perusteella liikkuvan aseman sijainti, tunnettu siitä, että se käsittää vastaanotinosaan liitetyt kytkentäelimet (8) kiinteän aseman lähettämän identiteettiviestin (PA) sekä tarkan aikapulssin (P) vastaanottamiseksi.

7 78567

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen radiopuhelinasema, tunnettu siitä, että mikroprosessoriin (9) on liitetty näyttöelimet (11) paikan ilmoittamiseksi numerotietona tai karttanäyttönä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen radiopuhelinasema, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi lähetinosaan liitetyt kytkentäelimet (7) koodatussa binäärimuodossa olevan paikantamiskyselyn (PR) lähettämiseksi.

10. Radiopuhelinjärjestelmän tukiasema, liikkuvan aseman (A) paikantamiseksi, jolloin liikkuva asema vastaanottaa ai-kapulsseja ainakin kolmesta, sijainniltaan tunnetusta kiinteästä tukiasemasta (S1...S5), ja liikkuvan aseman mikroprosessori (9) on sovitettu laskemaan kiinteistä asemista tulevien aikapulssien saapumisajankohtien perusteella kiinteiden asemien etäisyyserot ja liikkuvan aseman sijainti etäsyysero- II 9 78567 jen perusteella, tunnettu siitä, että se käsittää kytkentä-elimet (3, 4, 5) asemaa identifioivan viestin (PA) lähettämiseksi sekä tarkan aikapulssin (P) lähettämiseksi niin, että pulssin lähetyshetki esiintyy vain ennakolta määrätyin aikavälein, esimerkiksi 1 sekunnin välein, jolloin kaikki järjestelmän tukiasemat (S1...S5) on sidottu mainittuihin aika-pulssien esiintymishetkiin.