JP3793227B2 - 衛星支援付き位置測定−及びナビゲーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、メインクレームの上位概念に記載された衛星支援付き位置測定−及びナビゲーション装置に関する。既に種々の衛星支援付き位置測定−及びナビゲーション装置が公知であり、該衛星支援付き位置測定−及びナビゲーション装置では実際の車両位置が指示装置の道路地図上に表示され、当該位置は絶えず結合されて生成される。その種の装置は例えば、Bosch Technische Berichte（ボッシュ社テクニカルリポート）第８巻 １９８６、第１／２冊、“EVA-einautarkes Ortungs-und Navigationsystem fuer Landfahrzeuge”、第７−１４頁から公知である。更に、ＧＰＳ（Global Position System）−システムなる名称の衛星ナビゲーション−システムが公知であり、該衛星ナビゲーション−システムは天空における少なくとも３つ又は４つの衛星から受信された位置データに基づき、地上の位置を算出する。ＧＰＳ−システムによる位置決定では一般に開放された適用に対してほぼ１００ｍの位置測定精度のみしか得られない。さらに、当該精度は高さ位置及び受信された衛星の数にも依存する。従って所望の衛星受信が必ずしも確保されない市街区域では位置決定は必ずしも可能でない。他方では“Travelpilot”の場合、車両の磁界の影響又は強い妨害磁界により磁界センサが障害を受けることが起こり得る。デジタル化されてない地域を走行の際、ないしはフェリーまたは鉄道で車両輸送の際、位置測定の機能が発揮されなくなる。ナビゲーション装置は再び新たに再スタートされねばならない。上記装置の機能は少数のキー操作で、実施可能であるが、自動的には行われない。それによりユーザ利用性は制限されている。
発明の利点
これに対して本発明の位置測定−及びナビゲーション装置は次のような利点を有する、即ち、指示装置の道路地図上にて直ちに識別できる位置測定機能が発揮できない場合又は位置測定にエラーのある場合、衛星ナビゲーション装置を用いて、位置の自動的補正が実施可能であるという利点が得られる。特に有利にはナビゲーション装置の再スタート、換言すれば瞬時の位置の初期化が衛星−ナビゲーション装置により自動的に、且つ運転者の付加的操作なしで行われる。それにより運転者は交通の状況に注意を外らされないようになる。
サブクレームに記載された手段により、メインクレームに規定された位置測定−及びナビゲーション装置の有利な発展形態及び改良が可能である。
衛星位置測定に対する分散領域を決定することにより有利にエラーを限定可能であり、ここでこのエラーは車両の精確な位置測定の際検出可能である。衛星位置測定の精度は、同時に受信される衛星の数及び配置に依存するので、車両位置に対して比較的信頼性の高い領域を検出し得る。車両位置の精細化/最適化は、表示される道路地図上での妥当性チェックにより、マップマッチング（Map Matching）に従って行われる。結合式位置測定及びマップマッチングにしたがって瞬時走行した道路が衛星位置測定の分散領域内に位置している場合、有利には位置測定−及びナビゲーションシステムにより管理される車両位置が適当であるということを基礎にし得る。
チェックのため、衛星位置測定結果が指示装置上に出力されると有利である。それにより運転者も、表示された道路地図に関連づけて、測定された位置を把握し得るようになる。相応のカーソルキーを用いての簡単な手動補正により、表示される道路地図上で車両の位置を補正し得る。
就中、衛星位置測定を用いての位置測定−及びナビゲーション装置の自動的再スタートが有利である。車両の運転者は再スタートをもはや手動で行わなくてもよく、以て、交通状況に対する注意力を奪われないようになる。
図面
本発明の１実施例を図示し、以降の説明において詳述する。図１はブロック接続図を示し、図２は動作経過に対するフローチャートを示し、図３〜図６は種々異なる補正手段の例を示す。
実施例の説明
図１のブロック接続図は指示装置２６及び操作素子２７に接続された制御部２０を示す。入力側では制御部２０は種々のセンサ３、例えば距離センサ２２とか角度センサ２３、そして、コンパス２４、並びにＧＰＳ受信器２５に接続されている。更に制御部２０は地図メモリ２１に接続されており、該メモリ上には道路地図が主にデジタル的に記憶される。制御部２０は例えば“Travelpilot”により公知であり、従って細かく説明する必要はない。地図記憶装置２１としてはＣＤ記憶装置が使用され、該記憶装置上では就中ドイツの道路地図データが記憶される。操作素子２７を用いて道路地図セクションが選択され、所望の縮尺度で指示装置２６上に指示される。
道路地図上での車両位置は点滅する矢印を用いて指示され、該矢印のもとで、車両が更に移動すると道路地図が更に移動する。瞬時の位置の算出は１つの軸上の２つの車輪センサを用いて行われ、該センサのデジタルパルスから車両の距離区間又は角度運動が算出される。付加的に車両は北方向に対して車両方向を地磁気から求める２軸マグネトメータが設けられている。マップマッチング（Map Matching）により、地理的コンパス位置と、結合的に生成される位置とが地図上で比較され、妥当性チェックにより道路上の実際の車両位置が確定される。
衛星ナビゲーション装置はＧＰＳ（Global Position System）受信器２５として知られている。ＧＰＳ受信器２５は地表面上の位置に応じてＧＰＳシステムの少なくとも３つの衛星からその信号を受信し、そして、信号走行時間に基づき地表面上でのその位置を算出する。この位置情報は制御部２０内に入力される。
次に図２に相応し、動作経過に対するフローチャートを用いて動作を説明する。先ず、公知の地図支援付き位置測定−及びナビゲーション装置において、結合式位置測定センサを用いてポジション４で、車両に対する結合式位置測定が実施される。ここで結合式位置測定部は地図メモリ２１から、ＣＤディスク上にて記憶された道路データを受信し、該道路データは制御部２０に対する地図処理ユニット１３により処理されたものである。当該の処理された道路データは道路地図として指示装置２６上に指示される。結合式位置測定部４は補正段１１にて、検出された車両位置の妥当性をチェックし、そして、車両位置を地図処理ユニット１３に供給する。指示装置２６上には例えば車両位置に対して、点滅する矢印が目下走行する道路上に現れる。
それ自体公知の結合式位置測定プロセスに並行してＧＰＳ受信器２５はアンテナ１を介して衛星信号を受信し、それにより、先ず結合式位置測定と無関係に車両に対する位置を決定する。ポジション６において衛星位置測定値は、結合式位置測定値と同期化される。このことが必要である理由は、計算時間中車両が更に移動し、その間に別の位置をとるからである。結合式位置測定の座標系へこれらの値を変換（ポジション７）した後、ポジション８にて今や、これらの値から１つの差ベクトル

が算出され、該差ベクトルは結合式位置測定と衛星位置測定との差を表すものである。
可用の衛星システムＧＰＳはすべての者にアクセス可能であるが、これには制限的条件が伴う。上記の制限的条件とは衛星によって求められた位置の精度が分散領域を有することである。分散領域は同時に受信された衛生の数に依存し、そして１００ｍ半径又はそれ以上の半径の円を有し得る。車両の位置決定にとって大きすぎるそのようなトレランスはローパスフィルタ（ポジション９）を用いて改善され得る。ここで、ローパスフィルタの時定数は次のように選定されている、即ち、ＧＰＳシステムの障害信号が一方では抑圧され、他方では位置測定機能が発揮できないことが、車両の運動によりできるだけ迅速に識別されるように選定されている。当該の２つの極値間で妥協点（これは有利に経験的に求められる）が形成されねばならない。ポジション１０にて、ローパスフィルタによりフィルタリングされた値が使用され、これによって最適化衛星位置測定が算出される。少なくとも４つ（例外的場合には３つでも）の同時に受信された衛星の場合において経験的に検出された値に基づき、分散領域が比較的精確に推定され得るので、従って、衛星により検出された位置に対する検出の良さを示す値が得られる。経験的に検出された値に基づき当該の位置における分散領域を求めることができる。該分散領域はポジション５にて求められる。ポジション１０にて求められた値は地図処理ユニット１３に供給される。指示装置２６上には車両位置及び／又は付加的に衛星により求められた位置が表示され得る。
位置補正の第１の例を図３に示す。基本的には、車両が実際に或１つの定められた道路上を走行する場合衛星ナビゲーションは実施されない。図３に示されているのは道路３２、この道路の傍らに位置する結合式位置測定３０付き車両及び衛星位置測定３１である。衛星位置測定３１の周りには分散領域３４が円として表示されており、該円は衛星位置測定３１に対する不確実領域を表すものであり、検出の良さを示す値を用いて求められたものである。結合式位置測定３０と衛星位置測定３１との間にベクトル

が示されており、該ベクトルは２つの位置測定方式間の偏差を表す。結合式位置測定の位置が衛星位置測定の分散領域外に位置するので、結合式位置測定３０が誤っていることを基礎とする。このことは次のようにして、生じ得る、即ち、磁化の影響により車両コンパス２４が誤った方向を指示していることにより生じ得る。亦、車両がフェリー又は鉄道で輸送され、もって、その結合式位置測定が機能性を発揮できないことも起こり得る。そこでＧＰＳ−位置を、後続の地図支援付き（マップマッチング）の新たな結合式位置測定の位置（よりどころ）として採用する。これについては図３を用いて後述する。
図３において仮定してあるのは、車両はそれの結合式位置測定を新たに再スタートしなければならないことである。結合式位置測定３０に対する位置は図４に相応して衛星位置測定により補正される。図４に示してあるのは新たな車両位置が衛星位置測定３１により求められることである。衛星位置測定３１の周りに同じく分散領域３４が示してある。分散領域３４内では道路３２が通っており、相応の妥当性チェックの後、該道路上に車両が位置する。そこで、分散領域３４内でマップマッチングにより補正が開始され、その結果車両は道路地図上で衛星位置測定３１から実際の位置３３へシフトされる。すなわち制御合式位置測定のために使用される。所定の限界内で車両が分散領域３４内に収まって道路上に位置する限り、ＧＰＳ補正は行われない、それというのは、当該の分散領域内では、車両センサ及びコンパスと関連して、記憶された地図データによってのみ車両は制御されるからである。
図５に示す実施例では結合式の位置測定の機能が発揮できない事態が生じている。ＧＰＳ受信器２５を用いて、車両（図５、図６）に対する位置測定５２及びそれの分散領域が計算される。図６に示すように、マップマッチングにより衛星位置５２が実際の車両位置として想定され、車両の位置は、これに対して平行に道路３２上の位置５３にてセッティングされる。当該の領域内では図４におけると類似して、車両の位置測定−及びナビゲーション装置によりさらなる結合的な生成が継続される。有利には常時、ＧＰＳ位置ポジション及びそれの分散領域が計算されて、以て結合式位置測定がコントロールせしめられる。
それ自体完全自動的に動作する位置測定及びナビゲーション装置はもはや車両の手動のセッティングを要しなくなる。本発明の発展形態によれば車両位置の制御のためのカーソルキーを設け、それにより例えば微調整を行う。

Claims (5)

1. 磁界コンパス、距離センサ及び／又は角度センサ、道路地図データ用のメモリ、道路地図用の指示装置を有し、亦、衛星位置測定により車両位置を決定するための衛星受信器を有し、更に、指示装置の道路地図上にて当該の車両位置を表示して結合式位置測定により車両位置を決定するための制御部を有し、ここで、前記制御部は衛星位置測定に対して分散領域を生成するように構成されている、車両用位置測定−およびナビゲーション装置において、
   前記制御部（２０）は手段を有しており、該手段によって、衛星位置測定（３１）の分散領域（３４）が決定され、
   更に、前記制御部（２０）は、車両位置が衛星位置測定（３１）の分散領域内又は外にあるかをチェックするように構成されており、
   更に、前記制御部（２０）は、結合式位置測定により求められた車両位置が衛星位置測定（３１）の分散領域（３４）外にある際には、結合式位置測定（３０）の車両位置を衛星位置測定（３１）の車両位置にシフトし、
   位置を見失ったことを識別した場合、新たな車両位置（３１）を衛星位置測定により初期化し、
   前記制御部（２０）は、マップマッチングを用いた妥当性チェックの後、当該のシフトされた車両位置（３１）を、車両の走行方向に対してほぼ平行な方向に延在する道路地図の道路（３３）上の実際位置（３３、５３）へシフトするように構成されており、
   前記手段はローパスフィルタを有し、該ローパスフィルタの時定数は走行速度及び衛星位置測定の精度の考慮下で選択可能であることを特徴とする、
   位置測定−及びナビゲーション装置。
2. 前記の衛星位置測定は、指示装置（２６）上に出力可能である、請求の範囲１に記載の装置。
3. 表示された地図における車両の実際の位置（３３）は、手動によりカーソルキーによりシフト可能であり、又は、キー押圧により、表示された地図上でＧＰＳ−位置の方向にシフト可能である、
   請求の範囲１または２に記載の装置。
4. 前記制御部（２０）は、ＧＰＳ受信器（２５）の信号と、結合式位置測定センサの信号とを同期化させる、
   請求の範囲１に記載の装置。
5. 前記制御部（２０）はＧＰＳ受信器のＧＰＳ座標を結合式位置測定の地理的座標基準系へ変換するように構成されている、
   請求の範囲１に記載の装置。

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