WO2019154678A1 - Verfahren zum bestimmen der position eines fahrzeugs in einem für satellitengestützte ortungssysteme nicht erfassbaren streckenabschnitt - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for determining the position of a vehicle in a satellite-based positioning systems not detectable
- Positioning vehicles plays an important role in times of networked mobility. It is usually done by satellite positioning systems such as GPS.
- the accelerations in the direction of travel, transverse to the direction of travel and in the vertical direction are detected together with the corresponding time periods of the acceleration recording.
- the starting point for the calculation of the first position and speed is data which is about to be entered into the section of the route which is not detectable for satellite-based positioning systems.
- the detection of the position and the speed before entry into the relevant route section as a starting point for the method with the aid of a satellite-based positioning system can represent as precise a starting point as possible for the position calculation.
- Accelerometer also already has periods of acceleration is measured and necessary for calculating the speed change.
- the measurement result is further converted into an electrical signal and can thus be easily transferred to the position-determining device and further processed there.
- the calculated position can be compared with the route. This procedure further improves the accuracy of the method.
- FIG. 1 flowchart of the method for determining the position of a
- FIG. 2 shows a flowchart of the method for determining the position of a
- Vehicle in a non-detectable for satellite positioning systems track section with subsequent alignment of the position with the routing of rail vehicles
- FIG. 1 shows a flowchart of the method for determining the position of a vehicle in a satellite-based positioning systems not detectable
- the position and speed of the current time serve as input values for the calculation of the next point in time. For the first calculation after entering the for satellite-based positioning systems are not detectable section of the route, the data recorded with this system are about to enter the concerned
- Position determining device (5) made.
- Acceleration directions can thus also curves and slopes and gradients are determined and the position of the vehicle can be accurately determined.
- Fig. 2 shows in a flow chart a possible adaptation of the determined
- the process according to the invention as shown in FIG. 1 determined position (6) at the current time can be further improved in the case of use in rail-bound vehicles, as long as the route (8) of the vehicle is known.
- the determined position (6) at the current time with the known route (8) is adjusted in a device for position adjustment (9) and thus corrected.
- the resulting from this procedure position on the route (10) at the current time thus more accurately describes the
- a train enters a tunnel on a known and existing route network. GPS will measure the speed and position just before the entrance to the tunnel. Subsequently, the acceleration of the train is recorded in the direction of travel, across it and in the vertical direction via an acceleration sensor of a standard tablet, as well as the associated time. From this, first of all, as shown in FIG. 1, the current speed and the current position of the vehicle are determined. With the help of the recorded position when entering the tunnel, the new position can thus be detected. This determined position is then compared by the comparison with the existing course of the route and thus further specified. In the next step, the data determined in this way for the position calculation are forwarded to the next point in time. LIST OF REFERENCE NUMBERS
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Abstract
Tritt ein Fahrzeug in einen Abschnitt seiner Fahrstrecke ein, in dem satellitengestützte Ortungssysteme das Fahrzeug nicht erfassen können, wird nach dem Stand der Technik die letzte bekannte Geschwindigkeit zur Positionserkennung interpoliert, wobei Geschwindigkeitsänderungen und Kurvenfahrten in dem betrachteten Streckenabschnitt nicht erfasst werden können. Um diese Ungenauigkeit zu beheben wird die Beschleunigung des Fahrzeugs ermittelt. Durch deren Verwendung bei der Positionsberechnung ist eine genauere Positionsangabe auch bei Kurvenfahrten oder Steigungen möglich.
Description
BESCHREIBUNG
Verfahren zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs in einem für
satellitengestützte Ortungssysteme nicht erfassbaren Streckenabschnitt
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs in einem für satellitengestützte Ortungssysteme nicht erfassbaren
Streckenabschnitt zur Verwendung in einem Fahrassistenzsystem.
Die Positionsbestimmung von Fahrzeugen nimmt in Zeiten vernetzter Mobilität eine wichtige Rolle ein. Sie wird in der Regel durch satellitengestützte Ortungssysteme wie GPS vorgenommen.
Allerdings gibt es verschiedene Fahrstrecken auf denen Fahrzeuge von Satelliten nicht erfasst werden können und somit die Bestimmung der Position und der Geschwindigkeit nicht möglich ist. Häufig auftretende Beispiele für solche Streckenabschnitte sind Tunnel, aber auch schon dichte Waldabschnitte oder tiefe Häuserschluchten und Täler können den Kontakt zu Satelliten behindern.
Im Falle einer Durchfahrt eines solchen Streckenabschnitts wird im einfachsten Fall die Geschwindigkeit des Fahrzeugs vor dem Eintritt in den für satellitengestützte
Ortungssysteme nicht erfassbaren Streckenabschnitt aufgenommen und interpoliert. Somit kann eine grobe Ortung bis zum Verlassen des relevanten Streckenabschnitts vorgenommen werden.
Nachteile dieses Verfahrens sind, dass sowohl Geschwindigkeitsänderungen auf dem Streckenabschnitt, als auch Kurven des Fahrzeugs nicht erfasst werden können, was zu einer großen Ungenauigkeit bei der Positionsbestimmung führen kann.
Assistenzsysteme die stärker mit der Infrastruktur des Fahrzeugs vernetzt sind, können die Geschwindigkeit des Fahrzeugs vom Tacho abgreifen, um die Position des
Fahrzeugs zu bestimmen. Somit können zwar Geschwindigkeitsänderungen erfasst werden, Kurvenfahrten bleiben jedoch auch mit dieser Methode unerkannt. Zudem kann
von einer Vernetzung des Assistenzsystems mit der Infrastruktur des Fahrzeugs nicht immer ausgegangen werden.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Möglichkeit zur zuverlässigen und exakten Positionserkennung von Fahrzeugen, für Situationen in denen satellitengestützte Ortungsverfahren das Fahrzeug nicht erfassen können, anzubieten.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren sowie mit einer Vorrichtung gemäß der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Zum präziseren Bestimmen der Position werden die Beschleunigungen in Fahrtrichtung, quer zur Fahrtrichtung und in vertikaler Richtung zusammen mit den entsprechenden Zeiträumen der Beschleunigungsaufnahme erfasst. Somit werden
Geschwindigkeitsänderungen, Kurvenfahrten sowie Steigungen und Gefälle erkannt. Ausgehend von der Position und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Zeitraum davor kann somit die entsprechende aktuelle Position des Fahrzeugs mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung errechnet werden. Ausgangspunkt der Berechnung der ersten Position und Geschwindigkeit sind Daten die kurz vor dem Eintritt in den für satellitengestützte Ortungssysteme nicht erfassbaren Streckenabschnitt.
Vorzugsweise kann das Erfassen der Position und der Geschwindigkeit vor Eintritt in den betreffenden Streckenabschnitt als Ausgangsbasis für das Verfahren mit Hilfe eines satellitengestützten Ortungssystems eine möglichst präzise Ausgangsbasis für die Positionsberechnung darstellen.
Vorteilhafterweise kann durch die Verwendung eines Beschleunigungssensors zum Ermitteln der Beschleunigung während des Durchfahrens des entsprechenden
Streckenabschnitts ein genaues Ergebnis erzielt werden.
Zudem werden nach einer weiteren vorteilhafteren Ausführungsform durch den
Beschleunigungssensor ebenfalls bereits Zeiträume, in denen die Beschleunigung
gemessen wird und die für die Berechnung der Geschwindigkeitsänderung notwendig sind, aufgenommen.
Vorteilhafterweise wird ferner das Messergebnis in ein elektrisches Signal umgewandelt und kann damit leicht an die Positionsbestimmungsvorrichtung übergeben und dort weiter verarbeitet werden.
Im Fall des Einsatzes des Verfahrens bei schienengeführten Fahrzeugen kann, bei Kenntnis des Streckenverlaufs im entsprechenden Abschnitt die berechnete Position mit dem Streckenverlauf abgeglichen werden. Dieses Vorgehen verbessert weiterhin die Genauigkeit des Verfahrens.
Nachfolgend wird die Erfindung im Detail anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Sie zeigen:
Fig. 1 Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Bestimmen der Position eines
Fahrzeugs in einem für satellitengestützte Ortungssysteme nicht erfassbaren Streckenabschnitt
Fig. 2 Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Bestimmen der Position eines
Fahrzeugs in einem für satellitengestützte Ortungssysteme nicht erfassbaren Streckenabschnitt mit anschließendem Abgleich der Position mit der Streckenführung bei Schienenfahrzeugen
Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Bestimmen der Position eines Fahrzeugs in einem für satellitengestützte Ortungssysteme nicht erfassbaren
Streckenabschnitt. Zunächst wird die mittlere Beschleunigung (3) und der Zeitraum (4) zwischen zwei Zeitpunkten t=1 und t=2 ermittelt. Dabei entspricht der Zeitpunkt t=1 dem Zeitpunkt zu dem die zuletzt ermittelte Position (1 ) und die zugehörige Geschwindigkeit (2) des Fahrzeugs vorliegen. Der Zeitpunkt t=2 entspricht dem aktuellen Zeitpunkt zu dem die Position und Geschwindigkeit ermittelt werden soll. Dabei dienen Position und Geschwindigkeit des aktuellen Zeitpunktes als Eingangswerte für die Berechnung des nächsten Zeitpunktes. Für die erste Berechnung nach Eintritt in den für
satellitengestützte Ortungssysteme nicht erfassbaren Streckenabschnitt, werden die mit diesem System aufgenommenen Daten kurz vor Einfahrt in den betreffenden
Streckenabschnitt verwendet. Anhand dieser beiden Werte wird die Berechnung ab dem Zeitpunkt des Eintritts in den betreffenden Streckenabschnitt in der
Positionsbestimmungsvorrichtung (5) vorgenommen.
Durch die Durchführung dieses Vorgehens in alle drei genannten
Beschleunigungsrichtungen können somit auch Kurvenfahrten sowie Steigungen und Gefälle ermittelt werden und die Position des Fahrzeugs genau bestimmt werden.
Fig. 2 zeigt in einem Ablaufdiagramm eine mögliche Anpassung der ermittelten
Position. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wie in FIG. 1 ermittelte Position (6) zum aktuellen Zeitpunkt kann im Fall der Verwendung bei schienengebundenen Fahrzeugen weiter verbessert werden, sofern der Streckenverlauf (8) des Fahrzeugs bekannt ist. Dazu wird die ermittelte Position (6) zum aktuellen Zeitpunkt mit dem bekannten Streckenverlauf (8) in einer Vorrichtung zum Positionsabgleich (9) abgeglichen und somit korrigiert. Die durch dieses Vorgehen entstandene Position auf dem Streckenverlauf (10) zum aktuellen Zeitpunkt beschreibt damit genauer die
Position des Fahrzeugs in der Realität.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel näher erläutert:
Ein Zug fährt auf einem bekannten und vorliegenden Streckennetz in einen Tunnel ein. Über GPS werden zum Zeitpunkt kurz vor der Tunneleinfahrt die Geschwindigkeit und die Position gemessen. Anschließend wird über einen Beschleunigungssensor eines handelsüblichen Tablets die Beschleunigung des Zuges in Fahrtrichtung, quer dazu und in vertikaler Richtung aufgenommen, ebenso wie der zugehörige Zeitpunkt. Daraus wird zunächst wie in FIG 1 dargestellt, die aktuelle Geschwindigkeit und die aktuelle Position des Fahrzeugs ermittelt. Unter Zuhilfenahme der aufgenommenen Position beim Eintritt in den Tunnel kann somit die neue Position erfasst werden. Diese ermittelte Position wird im Anschluss daran durch den Abgleich mit dem vorliegenden Streckverlauf abgeglichen und somit weiter präzisiert. Im nächsten Schritt werden die auf diese Weise ermittelten Daten für die Positionsberechnung zum nächsten Zeitpunkt weitergegeben.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Zuletzt erfasste Position
2 Zuletzt erfasste Geschwindigkeit 3 Beschleunigung
4 Zeitraum
5 Positionsbestimmungsvorrichtung
6 Aktuelle Position
7 Aktuelle Geschwindigkeit
8 Streckenverlauf
9 Vorrichtung zum Positionsabgleich
10 Position auf Streckenverlauf
Claims
1. Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Position (6) eines Fahrzeugs auf einem für satellitengestützte Ortungssysteme nicht erfassbaren Streckenabschnitt mit folgenden Schritten:
(A) Erfassen einer Beschleunigung (3) des Fahrzeugs während der Durchfahrt durch den für satellitengestützte Ortungssysteme nicht erfassbaren Streckenabschnitt;
(B) Erfassen eines Zeitraums (4), in dem die Beschleunigung (3) des
Fahrzeugs gemäß Schritt (A) aufgenommen wird;
(C) Erfassen einer Position (1 ) und einer Geschwindigkeit (2) des Fahrzeugs am Ende des vorangegangenen Zeitraums;
(D) Berechnen einer aktuellen Position (6) und einer aktuellen
Geschwindigkeit (7) des Fahrzeugs anhand der erfassten Daten aus den Schritten (A), (B) und (C).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Ergebnis des Berechnens der aktuellen Position und der aktuellen Geschwindigkeit gemäß Schritt (D) dem Verfahren für den nächsten Zeitraum wiederum als Ausgangswerte für die in Schritt (C) zu erfassenden Werte dient.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Erfassen der Position (1 ) und Geschwindigkeit (2) des Fahrzeugs vor Eintritt in den für Ortungssysteme nicht erfassbaren Streckenabschnitt gemäß Schritt (C) unter Verwendung einer
Ortungstechnologie durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Erfassen der
Beschleunigung (3) während der Durchfahrt durch den für Ortungssysteme nicht erfassbaren Streckenabschnitt aus Schritt (A) unter Verwendung eines
Beschleunigungssensors durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei bei dem Erfassen der
Beschleunigung (3) gemäß Schritt (A) jeweils ein Anteil längs der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, ein Anteil quer zur Fahrtrichtung und ein Vertikalanteil aufgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei beim Ermitteln der Beschleunigung (3) gemäß Schritt (A) die Beschleunigung (3) in elektrische Signale umgewandelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei beim Erfassen der
Beschleunigung (3) gemäß Schritt (A) ebenfalls die Zeiträume, in denen die
Beschleunigung (3) des Fahrzeugs gemessen wird, gemäß Schritt (B) aufgenommen werden und zur Verwendung an eine Positionsbestimmungsvorrichtung (5) weiter gegeben werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die gemäß im Schritt (D) nach Anspruch 1 bestimmte aktuelle Position (6), im Fall von schienengeführten Fahrzeugen, bei Kenntnis des Strecken Verlaufs (8) mit einer Position auf diesem Streckenverlauf abgeglichen wird.
9. Vorrichtung konfiguriert zum Bestimmen einer Position von Fahrzeugen bei einer Durchfahrt durch einen für satellitengestützte Ortungssysteme nicht erfassbaren
Streckenabschnitt gemäß des Schritts (D) nach Anspruch 1 , wobei die Vorrichtung mindestens einen Datenspeicher, eine CPU-Einheit, einen Dateneingangsabschnitt und einen Datenausgangsabschnitt aufweist.
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