JP3664681B2 - 位置特定手段を有する車両データバスシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，位置特定演算部，および，関連するＧＰＳアンテナを有する少なくとも１つのＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）受信機とジャイロデータ取得手段とを含む位置特定センサシステムを備えた位置特定手段を有するとともに，複数の接続されたバスユーザが相互にデータ伝送するためのデータバスを有する車両データバスシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＰ ７８９ ３４３ Ａ１公報は，位置特定手段と複数の接続されたバスユーザとを有する一般的なタイプの車両データバスシステムについて開示している。ＧＰＳ受信機，ジャイロデータ決定手段，車輪速度決定手段，タコメータ，オドメータ，および加速度センサが，位置特定センサシステムとして使用可能である。位置特定演算部は，この位置特定センサシステムのデータを使用して，データバスに出力できる位置データを決定する。
出願人のたとえばＳクラスの自動車では，ＧＰＳに基づいて動作する位置特定手段が多く利用され，またこれらは，必要に応じて，特にジャイロスコープおよびオドメータを具備可能な複合的ナビゲーションのための他の位置決定手段によってサポートされる。さらに，ローカルな車載制御機能を実行するために真っ先に取り上げられる制御装置である，以下にバスユーザと呼ばれる複数の車載構成部品が，データバスネットワーク全体の一部を構成するデータバスによって互いに頻繁に接続される。最近，テレマティックスサービス部も，このような車両データバスユーザとして重要になってきている。このテレマティックスサービスユーザは，一方では，車両データバスを介して「車両世界」との通信接続を有し，他方では，たとえば緊急電話，泥棒の追跡，サンプル車両による交通状況データの判定等の機能を実行するために，１または２以上の無線伝送チャンネルを介して車両外部のリモート局との通信接続を有する。
【０００３】
初期のこのタイプの自動車では，一方で位置特定手段が，他方で接続された車両制御装置を有するデータバスが，互いに別々の車両サブシステムを形成し，また，これら２つのうちの１つだけが実装されることが多かった。この位置特定手段は，比較的多数の個別部品から構成されることが多かった。米国特許第５，６４４，３１７号は，たとえば，複数の個別の位置特定センサ部と，様々な位置特定センサ部の出力信号を受信する位置特定演算部とから構成される位置特定センサシステムを車両内に設けた車両位置自動特定システムを開示している。この位置特定演算部は，取得した車両位置および車両状況に関するデータを，無線通信チャンネルを介して外部装置に出力し，伝送された位置および状況データを外部装置に通知する。
【０００４】
米国特許第５，７４０，０４９号に開示された車両位置決定システムは，車両速度センサおよびジャイロスコープの出力信号を参照して第１の仮位置情報項目を決定し，保存されたルートデータと調整することによって第２の仮位置情報項目を導き出すことにより第１の仮位置情報項目を補正し，ＧＰＳ受信機の出力信号から第３の仮位置情報項目を得る。これらの仮位置情報項目の評価または調整を行うことにより，最終的な車両位置が決定され，道路地図の形で画面に表示される。
【０００５】
この位置特定手段は，車両ナビゲーション部に一体化された構成要素であることが多い。あるいは，この位置決定手段は，ナビゲーションに必要な，たとえば方向等の空間における車両の位置および状況に関するデータを提供する目的，および，当該車両の決定された位置または状況を視覚的に表示する目的の双方またはいずれか一方のためだけに，車両ナビゲーション部の上流側に接続される。たとえば，公開公報ＥＰ ０６７５ ３４１ Ａ１号およびＷＯ ９８／３６２８８ Ａ１号等を参照されたい。
【０００６】
国際公開された国際出願ＷＯ ９８／１０２４６ Ａ１号は，構成により，たとえば携帯型装置または車両内据置型装置であると判別でき，また位置決定手段だけでなく，画像記録用のビデオカメラをも有する地理データ記録用装置を開示している。コンピュータ部は，位置決定手段およびビデオカメラから出力されたデータを受信し，この地理データ記録用装置に対する画像の方向，または，カメラにより感知された対象物に関する地理データが判別できるようにデータを評価する。この地理データ記録用装置は，無線通信チャンネルを介してリモート局，たとえばリモート局の中央処理装置と通信することができる。
【０００７】
公開公報第ＤＥ １９６ ４０ ７３５ Ａ１号には，自動車用のテレマティックス装置が開示されている。このテレマティックス装置は，ＲＤＳモジュール付きカーラジオ，ＧＰＳモジュール付き内蔵位置特定システム，ＧＳＭモジュール付き無線電話，メモリ，および表示装置を有する。このＲＤＳモジュール，ＧＰＳモジュール，およびＧＳＭモジュールは，音声部およびカーラジオとともにテレマティックス装置のハウジング内に取り付けられる。このハウジングは，カーラジオ，ＧＳＭモジュール，およびＧＰＳモジュール用の少なくともアンテナ端子と，少なくとも１つのＣＡＮバスおよび他のデータバスの双方または一方のインタフェースと，少なくとも１つのスピーカおよびマイクロホンの双方または一方のインタフェースとを備えている。また，たとえば車輪センサ，方向センサ，またはＧＰＳモジュールのような走行センサによって，車両の位置が接続され，視覚表示装置のデジタル地図上に出力できる。コントロールセンタ，テレマティックス装置に組み込まれたナビゲーションシステム，またはＣＡＮバスもしくは他のデータバスによって接続可能なナビゲーションジュールと通信することによって，所望の走行ルートを計算し，走行ルートを視覚表示装置上に表示することができる。ＣＡＮバスおよび他のデータバスの双方または一方を介して，テレマティックス装置は，別のバスユーザを形成するエンジン制御部に影響を与えることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，比較的柔軟に使用でき，十分に標準化可能な便利な位置特定機能を備えた，冒頭に述べたタイプの車両データバスシステムを利用可能にするという技術的課題に基づいている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は，請求項１の特徴を有する車両データバスシステムを利用可能にすることによってこの問題を解決する。この請求項では，位置特定手段が，データバスに接続されたバスユーザの１つとして具体的な形で具現される位置特定モジュールを含んでいることを特徴とする。また，この位置特定モジュールでは，車両の位置を特定するために使用される構成要素が，主として１つの構造のユニット内に一体化された形で含まれる。関連する位置特定センサシステムは，少なくとも部分的に位置特定モジュールに一体化され，また，データバスに接続される。これにより，位置特定モジュールは，必要な位置特定センサデータを少なくとも部分的には内部で取得し，また，データバスを介して受信する。特に，位置特定モジュールは，計算による位置決定を実行する位置特定演算ユニットと，ＧＰＳ受信機とを含んでいる。さらに，走行動力性能／牽引（Travel dynamics/traction）制御システムが，たとえば従来の走行動力性能制御システムと同様に，各ジャイロデータ取得センサシステムを備えているならば，位置特定モジュールは，ジャイロスコープ，または，走行動力性能／牽引制御システムからデータバスを介して対応するジャイロデータを受信するための手段を有する。
【００１０】
モジュールの組み合わせと位置特定手段のデータバス接続とにより，異なる車両に対しても，異なる国においても，これらは広範囲に亘って適応処置を講ずることなく，標準化された形で使用することができ，また必要に応じて柔軟にデータバス上で適切な位置特定情報を利用可能にできる。さらに，車両に搭載された他のバスユーザは，データバスからこの情報を呼び出すことができる。ここで，利用可能にされた位置特定情報は，特に車両位置データ，走行方向角度データ，走行速度データ，および高度位置データ，つまり車両の瞬間海抜位置（ＮＮ）に関するデータを有する。計算された位置データの不信頼性を示す識別子の形をした位置特定精度分類（locating precision classification）（位置特定品質：locating quality）は，位置データに対して指定されることが好ましい。この位置特定情報を決定するために，位置特定モジュールは，ジャイロデータおよびＧＰＳデータだけでなく，車輪速度データと，車両が所与の時刻に前方または後方のいずれの方向に走行しているかを示すデータ，すなわち前方／後方走行方向データを利用する。これらのデータはデータバスから得られる。この位置特定情報は，このような情報を利用し，またコンビネーションインストルメントなどの表示装置によってまたは特殊な補助情報ディスプレイによって，またさらにはデータバスを介して車載構成要素とまた無線通信チャンネルを介して車両外部のリモート構成要素と通信する通信ユニットによって，走行動力性能制御，アンチロックブレーキ制御，牽引制御，エンジン制御，およびギアボックス制御などの様々な車両関連機能を有する車両制御部用に特に利用できる。
【００１１】
請求項４による車両データバスシステムでは，位置特定モジュールを表す構造部は，一体化されたＧＰＳアンテナをさらに含む。これにより，ＧＰＳアンテナを車両に搭載したり，ＧＰＳアンテナを位置特定モジュールに接続したりする必要がない。
【００１２】
請求項５による車両データバスシステムでは，位置特定モジュールから位置データを受信するナビゲーション部が，別のバスユーザとして設けられる。この位置データが，記憶された走行ネットワークデータと比較される従来のマップマッチング処理によって，ナビゲーション部は，新しい場所位置分類（位置特定品質）を有する改善された位置情報を得る。このナビゲーション部は，対応する位置補正データを，データバスを介して位置特定モジュールにフィードバックし，位置特定モジュールは，精度改善する補正調整のためにこのデータを使用できる。
【００１３】
請求項８による車両データバスシステムでは，１または２以上のテレマティックスサービス部が他のバスユーザとして設けられる。このテレマティックス部は，位置特定モジュールから得た位置到底データを，緊急電話機能，泥棒の追跡，またはサンプル車両による交通状況の判定（浮遊車両データ（Floating Car Data）方法と呼ばれる）のために使用する。
【００１４】
請求項９による車両データバスシステムでは，エンジンまたはギアボックスの制御部が，それぞれ別のバスユーザとして設けられる。エンジンまたはギアボックスの制御部は，位置特定モジュールにより利用可能にされた高度位置データを読み込むために，データバスを利用する。その結果，このタイプの近代的なユニットに従来から存在する高度センサをなくすことが可能となる。
【００１５】
請求項１０による車両データバスシステムでは，位置特定モジュールが，別のバスユーザの一部であり，位置特定演算ユニットが，このバスユーザによって追加タスクに使用される。
【００１６】
本発明の有利な実施の形態は図面に示され，以下の発明の実施の形態において説明される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は，車両データバスシステムの特定の関心のある構成部品だけで示している。この車両データバスシステムは，複数のバスユーザが接続されるデータバス１を含んでいる。このバスユーザとして，位置特定モジュール２およびテレマティックスサービス部３が図示されている。たとえば緊急電話，泥棒の追跡，およびサンプル車両による交通状況の判断に対応する機能のための１または２以上のテレマティックスサービス部は，簡略化のため上述のテレマティックサービス部３内に組み合わされている。均一に構築可能な構成部品として実現される位置特定モジュール２は，この例では，位置演算部２ａ，ＧＰＳ受信機２ｂ，およびジャイロスコープ２ｃを一体化した形で含んでいる。
【００１８】
車両の適切な箇所に搭載される外部ＧＰＳアンテナ４は，ＧＰＳ受信機２ｂに接続される。位置特定モジュール２は，対応するバスインタフェースによってデータバス１に接続され，このデータバスから車輪速度データおよび前方／後方走行方向データを読み込む。車輪速度データは，走行動力性能／牽引制御システムから，単位時間当たりの回転速度センサのパルスの形で供給することができる。また，走行動力性能／牽引制御システムは，本来知られているように，それ自身が使用するためにこのデータを収集する。ここでは，走行動力性能／牽引制御システムは，たとえば，アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）または出願人がＥＳＰ（Electronic Stability Program：電子安定プログラム）という略語で使用する走行動力性能制御システムであってもよい。前方／後方走行方向データは，その車両がある時点において前方に走行しているのか後方に走行しているのかを示すものであり，たとえば，バックギアが係合しているかどうかを判別するバックギア検出手段から得ることができる。
【００１９】
位置特定モジュール２が位置特定に必要なデータをデータバス１から収集しない場合に，このデータは，内蔵された位置特定センサ部によって供給され，具体的には，ＧＰＳ受信機２ｂからのＧＰＳデータおよびジャイロスコープ２ｃからジャイロデータとして供給される。続いて，位置特定演算部２ａは，実際の計算による位置特定処理を実行する。ここで，「位置特定」という用語は，車両の位置と，車両の高度位置および空間内の方向との双方を包含する広い意味で使用される。
【００２０】
したがって，位置特定演算部２ａは，ある時点において，その位置特定精度分類（位置特定品質）を有する車両位置データ，走行方向角度データ，走行速度データ，および車両の海抜高度（ＮＮ）を示す高度位置データを決定する。また，位置特定演算部２ａは，電波時計に対応する高精度な時間情報を提供する時刻決定手段を含んでいる。各国における正当な時刻は，グリニッジ標準時（ＧＭＴ）または協定世界時（ＵＴＣ）標準にしたがって世界中に与えられるので，利用者はこの目的のために複雑なメニュー設定を行う必要はない。走行方向角度データは，実際の角度情報だけでなく，オフセット，ドリフト，および倍率情報も含んでいる。
【００２１】
位置特定演算部２ａは，決定され条件設定されたこの位置データをデータバス１に送出し，これにより，このデータは，たとえばテレマティックスサービス部３やデータバス１に接続された図示しない車両制御部に利用可能となる。ここで，図示しない車両制御部は，たとえばエンジンやギアボックスの制御部である。接続されたエンジンまたはギアボックスの制御部は，特にデータバス１上で位置特定モジュール２によって利用可能にされた高度位置情報を受け付けることができ，これにより，この制御部は，それ自身の高度センサを必要としない。システムが起動されると，現在の高度位置データが再度利用可能になるまで，車両がオフにされたときに最後にそれぞれ存在した高度値が便宜上使用される。
【００２２】
上記の説明から明らかなように，位置特定モジュール２は，複数の並列に入力される情報項目，具体的には，内部で得られたＧＰＳデータ，内部で得られたジャイロデータ，およびデータバス１から受信される車輪速度データを使用して，位置特定処理を実行する。また，データバス１は，オドメータの機能も実行するために位置特定モジュール２により使用される。
【００２３】
図２は，車両データバスシステムを，ここで特に関心のあるその構成部品により示しており，この車両データバスシステムは，基本的に，図１のものとほぼ同様である。図２の車両データバスシステムがバスユーザとして新たにナビゲーション部５を含む点を除いて，図１の構成要素と機能的に同一の構成要素には，同一の参照記号が使用されている。ナビゲーション部５は，位置特定モジュール２から供給される様々な位置特定データ項目を，データバス１を介して受信する。そして，ナビゲーション部５は，特に，受信した位置データに対して，従来のマップマッチング処理を施す。このマップマッチング処理において，位置特定モジュール２により決定された車両位置は，デジタルデータとして記憶された走行ネットワークマップのデータと調整される。この処理によって，ナビゲーション部５は，適切な場合には新しい位置特定精度分類（位置特定品質）により補正された正確な車両位置を決定し，この車両位置および各地域や道路の名前のような付随する走行ネットワーク情報をデータバス１に出力する。続いて，データバス１に接続されたバスユーザは，車両位置データが必要であるならば，ナビゲーション部５により利用可能にされた正確な車両位置データをこの目的に使用することができる。これは，特に，テレマティックスサービス部３にも適用される。
【００２４】
また，ナビゲーション部５は，位置特定モジュール２によって決定された車両位置と自ら決定した正確な車両位置とのずれを表わす位置補正データをデータバス１に出力する。位置特定モジュール２は，このフィードバックされた位置補正データまたはこれらの補正パラメータをデータバス１から取得し，それらを，位置決定処理の精度を向上させるために自ら決定する位置の補正に使用することができる。
【００２５】
図３は，車両データバスシステムを部分概略図で示しており，この車両データバスシステムは，図２のものとほぼ同様である。図３の車両データバスシステムでは，位置特定演算部２ａおよびＧＰＳ受信機２ｂのみを含み，ジャイロスコープを含まない変形型の位置特定モジュール２’が使用されることを除いて，機能的に同一の構成要素には，図２の対応する構成要素の参照記号が使用される。この図３では，位置特定モジュール２’は，たとえばＥＳＰコントローラによる走行動力性能／牽引制御システムのジャイロデータをバス側で受信し評価するための手段を含んでいる。これは，走行動力性能／牽引制御システムのジャイロセンサ手段が十分なレベルの精度または効率および信頼性を有する場合に，満足すべき結果をもたらす。この走行動力性能／牽引制御システムは，測定されたジャイロデータをデータバス１上で利用可能にし，これにより，位置特定モジュール２’がそれを呼び出すことができる。
【００２６】
図４の部分概略図に示した車両データバスシステムは，図２のものとほぼ同様であり，一体化されたＧＰＳアンテナ４ａを含む変形型の位置特定モジュール２”が使用される以外は，機能的に同一の構成要素に対して同一の参照記号が使用される。その結果，車両に別に実装され，位置特定モジュールに接続されるＧＰＳアンテナは不要となる。
【００２７】
上記の例示的な実施の形態から明らかな通り，本発明は，次のような車両データバスシステムを実現する。すなわち，この車両データバスシステムでは，たとえば独立したボックスまたはプラグインモジュールの形態のスタンドアロン構造のユニットとして実現された位置特定モジュールが，バスユーザとしてバスシステムに組み込まれ，位置の決定に使用されるすべての構成要素を含み，この目的のために必要な入力情報をデータバスを介して受信する。この位置特定モジュールは，広範囲に亘って適応させる処置を行うことなく，様々な車両で小型標準ボックスとして世界中で使用することができる。ナビゲーション機能または緊急電話機能が実現されなくても，位置特定モジュールから供給される位置特定データによって，泥棒の追跡やサンプル車両による交通状況の判定のような位置に関連したサービスを利用することができる。この位置特定モジュールによって利用可能となる位置特定データを利用することにより，システムは，電話機など，使用される通信装置の製造メーカから独立したものとなる。位置特定モジュールの位置特定データを利用して，コンパス方位または現在の車両位置の緯度と経度を表示することができ，これは，たとえば故障情報に役立てることができる。さらに，世界各国で現在有効な時刻を表示する高精度時計が，利用者の複雑なメニュー設定なしに実装できる。時刻は，たとえばコンビネーションインストルメントまたは補助ヒーティングモジュールに表示できるので，時計チップを別途設ける必要がない。エンジンまたはギアボックスの電子システムによる位置特定モジュールの高度位置情報を利用することにより，高度センサを別個に設ける必要性を回避できる。標準化された形式で位置特定モジュールによって利用可能にされ，また位置，位置特定分類（位置特定品質），走行方向角度，回転方向，高度位置，車両の傾きなどに関する位置特定情報は，たとえば緊急電話，タクシーの呼出し，ナビゲーション，すぐ前方のカーブを警告する装置，サンプル車両による交通状況の判定，走行動力性能制御システム，アンチロックブレーキシステム，トラクションコントローラ，ギアボックス，エンジン電子システム，コンビネーションインストルメントと補助情報など，位置特定情報を利用する様々なシステムがデータバスによってフレキシブルに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一体化されたジャイロスコープを有する位置特定モジュールと，外部ＧＰＳアンテナとを有する車両データバスシステムの部分概略図である。
【図２】 図１とほぼ同様の図であるが，ナビゲーション部が追加された変形型のデータバスシステムを示す。
【図３】 図２とほぼ同様の図であるが，ジャイロスコープを持たず，バスからジャイロデータを受信する位置特定モジュールを有する変形型のデータバスシステムを示す。
【図４】 図２とほぼ同様の図であるが，位置特定モジュール内にＧＰＳアンテナが内蔵された変形型のデータバスシステムを示す。
【符号の説明】
１ データバス
２，２’，２” 位置特定モジュール
２ａ 位置特定演算部
２ｂ ＧＰＳ受信機
２ｃ ジャイロスコープ
３ テレマティックスサービス部
４，４ａ ＧＰＳアンテナ
５ ナビゲーション部

Claims (10)

1. 複数の接続されたバスユーザが相互にデータ伝送するためのデータバス（１）と，
   前記バスユーザの１つとして接続され，車輪速度データを受信し，車両位置データ，走行方向角度データ，および走行速度データを得て，該得られたデータを前記データバスに出力し，かつ，この目的のために位置特定演算部（２ａ）および位置特定センサシステムを有する位置特定モジュール（２）を備えた位置特定手段と，
   を有し，
   前記位置特定センサシステムは，少なくとも，関連したＧＰＳアンテナ（４）を備えたＧＰＳ受信機（２ｂ）と，ジャイロデータ決定手段とを有する，
   車両データバスシステムにおいて，
   前記位置特定モジュール（２）は，前記データバス（１）を介して前方または後方の走行方向データを受信し，高度位置データを得て，該得た高度位置データを前記データバス（１）に出力し，
   前記ジャイロデータ決定手段は，ジャイロスコープ（２ｃ）の形態のジャイロデータ感知手段（２ｃ），または，走行動力性能もしくは牽引制御システムのジャイロデータをバス側で受信し評価するための手段により構成可能である，
   ことを特徴とする車両データバスシステム。
2. 請求項１において，
   計算された位置データの不信頼性を示す位置特定精度分類が，前記位置データについて指定される，ことを特徴とする車両データバスシステム。
3. 請求項２において，
   前記位置特定精度分類が，前記データバス（１）に出力される，ことを特徴とする車両データバスシステム。
4. 請求項１，２，または３において，
   前記位置特定モジュール（２”）が，一体化されたＧＰＳアンテナ（４ａ）を含むことを特徴とする，車両データバスシステム。
5. 請求項１から４のいずれか１項において，
   別のバスユーザがナビゲーション部（５）によって形成され，
   前記ナビゲーション部は，前記データバス（１）を介して前記位置特定モジュール（２）から前記車両位置データを受信し，前記データバスに入力する位置補正データをマップマッチング処理により得て，前記位置特定モジュールにフィードバックする，
   ことを特徴とする車両データバスシステム。
6. 請求項５において，
   前記ナビゲーション部（５）は，新たな位置特定精度分類を有する補正された正確な車両位置を決定し，これを前記データバス（１）に出力する，
   ことを特徴とする車両データバスシステム。
7. 請求項５または６において，
   前記ナビゲーション部（５）は，付随する走行ネットワーク情報を決定し，該走行ネットワーク情報を前記データバス（１）に出力する，
   ことを特徴とする車両データバスシステム。
8. 請求項１から７のいずれか１項において，
   １または２以上のテレマティックスサービス部（３）が，前記位置特定モジュール（２）または前記ナビゲーション部（５）から得られるデータを使用する他のバスユーザとして設けられる，
   ことを特徴とする車両データバスシステム。
9. 請求項１から８のいずれか1項において，
   前記位置特定モジュール（２）から得られた高度位置データを利用するエンジンまたはギアボックスの制御部が，それぞれ別のバスユーザとして設けられる，
   ことを特徴とする車両データバスシステム。
10. 請求項１から９のいずれか1項において，
    前記位置特定モジュール（２）は別のバスユーザの一部であり，前記位置特定演算部（２ａ）は追加タスクのために該バスユーザによって使用される，
    ことを特徴とする車両データバスシステム。

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