WO1998020359A1 - Ortungssystem für ein kraftfahrzeug mit einem satellitenempfänger - Google Patents

Ortungssystem für ein kraftfahrzeug mit einem satellitenempfänger Download PDF

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WO1998020359A1
WO1998020359A1 PCT/DE1997/001945 DE9701945W WO9820359A1 WO 1998020359 A1 WO1998020359 A1 WO 1998020359A1 DE 9701945 W DE9701945 W DE 9701945W WO 9820359 A1 WO9820359 A1 WO 9820359A1
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Peter Kreft
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01S19/53—Determining attitude

Definitions

  • the invention relates to a location system for a motor vehicle with a satellite receiver according to the preamble of the main claim. From EP 0 496 538 A2 it is already known to use the satellite receiver not only to calculate the position of the vehicle but also its direction of travel. The direction of travel is determined by the fact that the
  • the inventive method with the characterizing features of the main claim has the advantage that the determination of the direction of travel using the Satellite receiver is not affected by the location accuracy and the direction of travel is determined almost in real time. It is particularly advantageous that a direction of travel fan is initially assumed for the direction of travel of the motor vehicle, which contains the direction of travel with a predetermined tolerance field. With the help of the direction of travel fan and a prioritization of a main path, the actual direction of travel and the location of the motor vehicle are advantageously determined quite accurately.
  • the direction of travel of the motor vehicle is determined from the received satellite frequencies (carrier wave) using the Doppler method.
  • the Doppler effect can be used to determine a vehicle speed vector in the direction of travel with 0.1 m / s to 0.2 m / s.
  • the accuracy drops due to the artificial deterioration of the satellite signals by the GPS operator.
  • the greater the vehicle speed the more precisely the speed vector can be determined.
  • the vehicle speed must be significantly above this amount. Because at higher speeds, the manipulations of the carrier frequency (selective availability) carried out by the GPS operator (Department of Defense, USA) can also be neglected. Tests have shown that a GPS receiver delivers usable results from around 15 km / h.
  • a direction sensor for example a Yaw rate sensor or gyro sensor can be calibrated. If the reception is interrupted, the calibrated direction sensor can then advantageously detect the absolute direction of travel of the motor vehicle.
  • the computer of the location system determines a main and possibly secondary paths for determining the position with the help of the directional fan.
  • a new main path results, the direction of which at the location of the presumed position best matches that of the directional fan.
  • the weighting of the individual paths makes the determination of the direction of travel and the vehicle position very reliable, since the vehicle can only drive on one of the recorded paths (roads).
  • Figure 1 shows a block diagram of the location system and Figures 2 and 3 show the operation of the coupling location according to the invention.
  • Figure 1 shows a block diagram of a location system 1, which is known per se and therefore not in detail must be described. It contains a computer 5 for calculating the directions of travel and the positions of the paths.
  • a satellite receiver 2 is also connected to the location system and receives and evaluates satellite signals via an antenna 3.
  • An output of the satellite receiver 2 is connected to an error estimation device 4 with which a direction fan can be determined.
  • Satellite receiver 2 is preferably a GPS receiver for receiving GPS satellite signals and / or a corresponding receiver for GLONASS satellites.
  • Error estimation device 4 is connected on the output side to the computer 5. Additional sensors for determining the vehicle position, the route and / or the direction of travel can be connected to the positioning system 1.
  • a sensor preferably a gyro sensor or an electronic compass, can be provided as further sensors 7, for example for determining the direction of travel.
  • a memory 6 for a digital road map can also be connected to the computer 5.
  • a variable for the current direction of travel of the motor vehicle can be tapped at an output 8 of the positioning system 1 and the most probable position of the vehicle (main path) at the output 9.
  • the satellite receiver 2 is a GPS receiver (Global Positioning System).
  • the current vehicle position is calculated from the satellite signals of the GPS system received by the antenna 3.
  • the GPS receiver 2 determines the current vehicle speed from the frequency shift using the Doppier method. Since the GPS receiver 2 receives the carrier frequencies from several satellites, a speed vector results for each satellite. By projecting the speed vectors onto the driving level, one obtains a direction vector for the current direction of travel of the vehicle, which, however, is subject to errors due to the system.
  • the so-called GDOP value (Geometry Deliution Of Precicion), which takes into account the time errors and the satellite geometry, can be taken into account as a measure of the accuracy of the measured vehicle travel direction.
  • the error estimation device 4 calculates a vector with tolerances for the possible direction of travel in the direction of travel of the vehicle. Due to this tolerant direction of travel, hereinafter referred to as direction compartments 20, the actual direction of travel of the vehicle cannot be determined exactly. With reference to FIGS. 2 and 3, it is now explained how, according to the invention, the actual direction of travel of the motor vehicle can nevertheless be inferred from these calculations and error estimates.
  • a prerequisite for the location system 1 is that it has a memory 6 for a digital road map in addition to the GPS receiver 2.
  • the computer 5 From the individual signals of the GPS receiver 2, the further sensors 7 and the digital road map of the memory 6, the computer 5 now calculates a possible vehicle position using v map matching.
  • FIG. 2 now shows a section of a digital street map with a street 24, from which two streets 21 and 22 branch off at point P. If the motor vehicle first moves on the road 24, then the vehicle position can be coupled with the further sensors 7, for example. Since these sensors also contain faulty signals for the
  • Figure 2 shows a curve 25 for the coupled positions that announced next to the road 24, 21, 22. It is now assumed that the vehicle turns into point 21 beyond point P.
  • the other sensors 7 for determining the direction for example a gyro sensor or a compass, would also be one Determine change in direction, but do not clearly recognize that the vehicle is on road 21, as the curve 25 shows. Because the coupled course of the coupling location 25 (curve) runs between the streets 21 and 22. If this course is together with the
  • Streets 24, 21, 22 displayed on a screen then it is not possible to see which street the driver is actually on. At most, he finds that his vehicle is not between but on one of the streets 21, 22.
  • the speed signal of the GPS receiver 2 is now evaluated.
  • the error estimation device 4 calculates, for example at point P, a directional fan 20 for the vehicle, which is shown dark in FIG. 2.
  • a direction vector 23 results for the current direction of travel of the vehicle.
  • the direction vector 23 (dotted line) is located in the center of the direction fan 20 and runs almost parallel to the street 21.
  • the computer 5 now determines that only the street 21 lies within the direction fan 20, while the street 22 is outside of the Direction fan 20 is. Since the direction vector 23 also runs approximately parallel to the road 21, the road 21 receives the highest priority for the current vehicle position and direction, while the road 22 receives a lower priority as a secondary path.
  • the computer 5 selects the street 21 as
  • Main path and specifies their direction as the direction of travel for the vehicle.
  • This signal can be tapped at the output 8 of the locating device 1 and can be output, for example, on a display. Street 22 is no longer followed as a side path since it lies outside the directional fan.
  • the computer 5 follows the main path 21 and possibly one or more secondary paths 22 and checks whether a secondary path can be selected as the new main path. In exceptional cases it can happen that two parallel streets are so close together that both streets could be the main path. In this
  • FIG. 3 shows the same street map section with streets 24, 21, 22 as was shown in FIG. 2. However, it is assumed that at point P the directional fan 20 is designed to be both
  • direction vector 23 runs approximately between the two streets 21, 22 according to the arrow shown in dotted lines.
  • Direction vector 23 of the directional fan 20 Both the, for example, integrated direction 25 of a differential gyro sensor 7 and the direction vector 23 of the directional fan 20 thus lie between the two course of the directions of the streets 21 and 22.
  • the angular difference to the course of street 21 is smaller than to the course of street 22.
  • street 21 is selected as the new main path.
  • the direction vector 23 of the main path or the direction of travel 25 determined by the gyro sensor 7 is adapted to the course of the direction of the road 21.
  • an absolute driving angle of an integrating direction sensor 7 can thus be corrected by adapting to the road in question and the direction sensor 7 can be calibrated.
  • the secondary path 22 is also plausible, as long as it remains plausible, the direction of travel for it is now adapted to the direction of the road 22. This means that the main path and all secondary paths receive an independent direction calculation.
  • an angle sensor or a rotation rate sensor can advantageously be calibrated with the aid of satellite navigation and initialized with respect to the absolute direction of travel so that an absolute direction of travel for the motor vehicle results.
  • the GPS system in particular, is therefore an advantageous addition to a location system with a differential angle sensor. It is particularly advantageous that the GPS measurements have good long-term stability, whereas a differential angle sensor, on the other hand, has only short-term stability.
  • the differential angle sensor can be used with sufficient accuracy for determining the direction of travel if, for example, the use of the Doppler effect is too low or the satellite reception is disturbed due to vehicle speed being too low.
  • an electronic compass is used instead of the differential angle sensor 7. Since the electronic compass, for example a two-axis magnetometer, can give a wrong north direction due to magnetic interference fields, the calibration is also carried out with the help of the GPS satellites, as described above.
  • the various directions of travel information are evaluated, for example, using a Cayman filter or using the coupling detection principle.
  • a differential direction sensor 7 it is provided that the
  • Error that grows continuously over time is determined using the direction of travel calculated according to the Doppler method.
  • the directional fan is prioritized over the direction of travel determined by further sensors 7.

Abstract

Bei einem Ortungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Satellitenempfänger (2) wird vorgeschlagen, aus den empfangenen Satellitensignalen einen fehlerbehafteten Richtungsvektor (23) zu bestimmen. Der fehlerbehaftete Richtungsvektor (23) bildet einen Fahrtrichtungsfächer (20), der einen Hauptpfad (21) und gegebenenfalls Nebenpfade (22) eines digitalisierten Straßenplanes umfaßt. Zur Bestimmung der tatsächlichen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs werden der Hauptpfad und gegebenenfalls die Nebenpfade weiterverfolgt und der Pfad priorisiert, der die größte Übereinstimmung mit dem Richtungsvektor des Richtungsfächers aufweist. Der Richtungsvektor wird dabei aus der Frequenzänderung der empfangenen Satellitenfrequenzen nach dem Doppler-Verfahren ermittelt.

Description

Ortungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Satellitenempfänger
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Ortungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Satellitenempfänger nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der EP 0 496 538 A2 ist schon bekannt, mit Hilfe des Satellitenempfängers nicht nur die Position des Fahrzeugs zu berechnen, sondern auch dessen Fahrtrichtung. Dabei wird die Fahrtrichtung dadurch ermittelt, daß aus jeweils zwei Positionsbestimmungen die
Differenzen errechnet werden. Dieses Verfahren funktioniert nur dann zufriedenstellend, wenn über große Distanzen die GPS-Positionen gemessen werden, da jede einzelne Position stark fehlerbehaftet ist (bei ziviler Nutzung: ca. 100 m) .
Eine Fahrrichtungsermittlung in Echtzeit ist daher mit diesem Verfahren nicht möglich. Zudem geht dieses Verfahren von keinem oder nur sehr geringen Koppelsensorfehlern während der GPS-Messung aus, in der Praxis ist dies jedoch nur selten der Fall.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Bestimmung der Fahrtrichtung mit Hilfe des Satellitenempfängers nicht durch die Ortungsgenauigkeit beeinträchtigt wird und die Fahrtrichtungsermittlung nahezu in Echtzeit erfolgt. Besonders vorteilhaft ist, daß zunächst für die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ein Fahrtrichtungsfächer angenommen wird, der die Fahrtrichtung mit einem vorgegebenen Toleranzfeld enthält. Mit Hilfe des Fahrtrichtungsfächers und einer Priorisierung eines Hauptpfades wird vorteilhaft recht genau die tatsächliche Fahrtrichtung und der Standort des Kraftfahrzeugs ermittelt.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Ortungssystems möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs während der Fahrt nach dem Dopplerverfahren aus den empfangenen Satellitenfrequenzen (Trägerwelle) bestimmt wird. Bei handelsüblichen GPS- Empfängern kann mit Hilfe des Doppler-Effektes ein Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs in Fahrtrichtung mit 0,1 m/s bis 0,2 m/s bestimmt werden. Jedoch sinkt die Genauigkeit duch die künstliche Verschlechterung der Satelliten-Signale durch den GPS-Betreiber . Je größer die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, umso genauer ist die Ermittlung des Geschwindigkeitsvektors möglich. Um nun die Richtung des Geschwindigkeitsvektors mit ausreichender Genauigkeit zu erhalten, muß die Fahrzeuggeschwindigkeit deutlich über diesem Betrag liegen. Denn bei höherer Geschwindigkeit können auch die durch den GPS-Betreiber (Department of Defence, USA) durchgeführten Manipulationen der Trägerfrequenz (selective Availability) vernachlässigt werden. Versuche haben gezeigt, daß ein GPS-Empfänger bereits ab ca. 15 km/h brauchbare Ergebnisse liefert.
Da die Richtungsbestimmung mit Hilfe des GPS-Empfängers als Absolutfahrtrichtungsmessung zu betrachten ist, kann vorteilhaft ein Richtungssensor, beispielsweise ein Drehratensensor oder Gyrosensor kalibriert werden. Bei einer Empfangsunterbrechung kann dann der kalibrierte Richtungssensor vorteilhaft die absolute Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs erfassen.
Vorteilhaft ist weiter, daß der Rechner des OrtungsSystems zur Positionsbestimmung mit Hilfe des Richtungsfächers einen Haupt- und gegebenenfalls Nebenpfade bestimmt. Durch eine Wichtung des Hauptpfades und der Nebenpfade ergibt sich ein neuer Hauptpfad, dessen Richtung am Ort der vermuteten Position mit der des Richtungsfächers am besten übereinstimmt. Durch die Wichtung der einzelnen Pfade ist die Bestimmung der Fahrtrichtung und der Fahrzeug-Position sehr zuverlässig, da das Fahrzeug lediglich auf einer der erfaßten Pfade (Straßen) fahren kann.
Vorteilhaft ist weiter, daß bei unklaren Bestimmungen, insbesondere einem engen Straßennetz mit parallel verlaufendem Pfaden der bisherige Hauptpfad beibehalten wird. Dadurch wird vermieden, daß durch mehrfachen Wechsel zwischen einem Haupt- und einem Nebenpfad der Fahrer des Kraftfahrzeugs über die tatsächliche Fahrtrichtung verunsichert wird.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild des Ortungssystems und die Figuren 2 und 3 zeigen die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Koppelortung.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ortungssystem 1, das per se bekannt ist und daher im Detail nicht näher beschrieben werden muß. Es enthält einen Rechner 5 zur Berechnung der Fahrtrichtungen und der Positionen der Pfade. An das Ortungssystem ist desweiteren ein Satellitenempfänger 2 angeschlossen, der Satellitensignale über eine Antenne 3 empfängt und auswertet. Ein Ausgang des Satellitenempfängers 2 ist mit einer Fehlerschätzvorrichtung 4 verbunden, mit der ein Fahrtrichtungsfächer bestimmbar ist. Der
Satellitenempfänger 2 ist vorzugsweise ein GPS-Empfänger zum Empfang GPS-Satellitensignalen und/oder ein entsprechender Empfänger für GLONASS-Satelliten. Die
Fehlerschätzvorrichtung 4 ist ausgangsseitig mit dem Rechner 5 verbunden. An das Ortungssystem 1 sind weitere Sensoren zur Bestimmung der Fahrzeugposition, des Fahrweges und/oder der Fahrtrichtung anschließbar. Als weitere Sensoren 7 können beispielsweise für die FahrtrichtungsbeStimmung ein Sensor, vorzugsweise ein Gyrosensor oder ein elektronischer Kompaß vorgesehen sein. An den Rechner 5 ist weiterhin ein Speicher 6 für eine digitale Straßenkarte anschließbar. An einem Ausgang 8 des Ortungssystems 1 ist eine Größe für die momentane Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs abgreifbar und am Ausgang 9 die wahrscheinlichste Position des Fahrzeugs (Hauptpfad) .
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 wird angenommen, daß der Satellitenempfänger 2 ein GPS-Empfänger (Global Positioning System) ist. Aus den mittels der Antennte 3 empfangenen Satellitensignalen des GPS-Systems wird einerseits die momentane Fahrzeugposition berechnet. Andererseits ermittelt der GPS-Empfänger 2 die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit aus der Frequenzverschiebung nach dem Doppier-Verfahren. Da der GPS-Empfänger 2 die Trägerfrequenzen von mehreren Satelliten empfängt, ergibt sich zu jedem Satelliten ein Geschwindigkeitsvektor. Durch Projektion der Geschwindigkeitsvektoren auf die Fahrebene erhält man einen Richtungs- vektor für die aktuelle Fahrtrichtung des Fahrzeugs, der allerdings systembedingt fehlerbehaftet ist. Als Maß für die Genauigkeit der gemessenen Fahrzeug- Fahrtrichtung kann neben dem Geschwindigkeitsbetrag auch der sogenannte GDOP-Wert (Geometrie Deliution Of Precicion) berücksichtigt werden, der die Zeitfehler und die Satellitengeometrie berücksichtigt .
Wegen der genannten Systemfehler der GPS-Satelliten berechnet die Fehlerschätzvorrichtung 4 in Fahrtrichtung des Fahrzeuges einen toleranzbehafteten Vektor für die mögliche Fahrtrichtung. Durch diese toleranzbehaftete Fahrtrichtung, im folgenden Fahrtrichtungsfächer 20 genannt, ist die tatsächliche Fahrtrichtung des Fahrzeugs nicht genau bestimmbar. Anhand der Figuren 2 und 3 wird nun erläutert, wie erfindungsgemäß dennoch aus diesen Berechnungen und Fehlerschätzungen auf die tatsächliche Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs geschlossen werden kann.
Voraussetzung für das Ortungssytem 1 ist, daß dieses neben dem GPS-Empfänger 2 auch einen Speicher 6 für eine digitale Straßenkarte aufweist. Aus den Einzelsignalen des GPS- Empfängers 2, der weiteren Sensoren 7 und der digitalen Straßenkarte des Speichers 6 berechnet nun der Rechner 5 durch vmap matching' eine mögliche Fahrzeugposition. Figur 2 zeigt nun einen Ausschnitt aus einem digitalen Straßenplan mit einer Straße 24, von der im Punkt P zwei Straßen 21 und 22 abzweigen. Bewegt sich zunächst das Kraftfahrzeug auf der Straße 24, dann kann die Fahrzeugposition beispielsweise mit den weiteren Sensoren 7 mitgekoppelt werden. Da diese Sensoren ebenfalls fehlerbehaf ete Signale für die
Fahrzeugposition liefern, zeigt Figur 2 eine Kurve 25 für die mitgekoppelten Positionen, die neben der Straße 24, 21, 22 verlauten. Es wird nun angenommen, daß sich das Fahrzeug über den Punkt P hinaus in die Straße 21 abbiegt. Die weiteren Sensoren 7 zur Richtungsbestimmung, beispielsweise ein Gyrosensor oder ein Kompaß würden zwar ebenfalls eine Richtungsänderung feststellen, erkennen jedoch nicht eindeutig, daß sich das Fahrzeug auf der Straße 21 befindet, wie der Verlauf der Kurve 25 zeigt. Denn der mitgekoppelte Verlauf der Koppelortung 25 (Kurve) verläuft zwischen den Straßen 21 und 22. Wird dieser Verlauf zusammen mit den
Straßen 24, 21, 22 auf einem Bildschirm angezeigt, dann ist nicht erkennbar, auf welcher Straße sich der Fahrer tatsächlich befindet. Allenfalls stellt er fest, daß er sich mit seinem Fahrzeug nicht zwischen, sondern auf einer der Straßen 21, 22 befindet.
Erfindungsgemäß wird nun das Geschwindigkeitssignal des GPS- Empfängers 2 ausgewertet . Aufgrund der bekannten Toleranzen berechnet die Fehlerschätzvorrichtung 4 beispielsweise im Punkt P für das Fahrzeug einen Fahrtrichtungsfächer 20, der in Figur 2 dunkel abgebildet ist. Aufgrund des Geschwindigkeitssignals, das mittels der Frequenzverschiebung nach dem Doppler-Verfahren berechnet wurde, ergibt sich ein Richtungsvektor 23 für die momentane Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Der Richtungsvektor 23 (punktierte Linie) liegt mittig innerhalb des Fahrtrichtungsfächers 20 und verläuft nahezu parallel zur Straße 21. Durch Vergleich der einzelnen Straßenwinkel stellt der Rechner 5 nun fest, daß nur die Straße 21 innerhalb des Fahrtrichtungsfächers 20 liegt, während die Straße 22 außerhalb des Fahrtrichtungsfächers 20 liegt. Da auch der Richtungsvektor 23 in etwa parallel zur Straße 21 verläuft, erhält die Straße 21 die höchste Priorität für die momentane Fahrzeugposition und -richtung, während die Straße 22 als Nebenpfad eine niedrigere Priorität erhält. Der Rechner 5 wählt die Straße 21 als
Hauptpfad aus und gibt deren Richtung als Fahrtrichtung für das Fahrzeug an. Dieses Signal ist am Ausgang 8 des Ortungsgeräts 1 abgreifbar und beispielsweise auf einem Display ausgebbar. Die Straße 22 wird als Nebenpfad nicht weiter verfolgt, da sie außerhalb des Richtungsfächers liegt. Der Rechner 5 verfolgt den Hauptpfad 21 und möglicherweise einen oder mehrere Nebenpfade 22 weiter und prüft, ob ein Nebenpfad als neuer Hauptpfad auswählbar ist. Im Ausnahmefall kann es vorkommen, daß zwei parallel verlaufende Straßen so dicht nebeneinander liegen, daß beide Straßen als Hauptpfad in Frage kommen könnten. In diesem
Fall bleibt der bisherige Hauptpfad so lange erhalten, bis eine eindeutige Hauptpfad-Entscheidung möglich ist. Dadurch wird vermieden, daß durch ein Hin- und Herspringen von einem Pfad auf einen anderen Pfad der Fahrer des Fahrzeuges verunsichert wird (Bewertungshysterese) .
Figur 3 zeigt den gleichen Straßenplanausschnitt mit den Straßen 24, 21, 22, wie er in Figur 2 dargestellt wurde. Es wird jedoch angenommen, daß im Punkt P der Fahrtrichtungsfächer 20 so ausgelegt ist, daß er beide
Straßen 21, 22 erfaßt. Es wird weiter angenommen, daß der Richtungsvektor 23 gemäß des gepunktet dargestellten Pfeiles etwa zwischen den beiden Straßen 21, 22 verläuft. Die von den weiteren Sensoren 7, beispielsweise den Gyrosensor vorgegebene Fahrtrichtung 25 verläuft etwa parallel zum
Richtungsvektor 23 des Fahrtrichtungsfächers 20. Sowohl die beispielsweise integrierte Richtung 25 eines differentiellen Gyrosensors 7 als auch der Richtungsvektor 23 des Fahrtrichtungsfächers 20 liegen somit zwischen den beiden Richtungsverläufen der Straßen 21 und 22. Die
Winkeldifferenz zum Verlauf der Straße 21 ist jedoch geringer als zum Verlauf der Straße 22. Somit wird die Straße 21 als neuer Hauptpfad ausgewählt. Der Richtungsvektor 23 des Hauptpfades bzw. die vom Gyrosensor 7 bestimmte Fahrtrichtung 25 wird auf den Richtungsverlauf der Straße 21 adaptiert. Mit diesem Verfahren kann somit ein absoluter Fahrtwinkel eines integrierenden Richtungssensors 7 durch Adaption auf den in Frage kommenden Straßenverlauf korrigiert und der Richtungssensor 7 kalibiriert werden. Da jedoch auch der Nebenpfad 22 weiter plausibel ist, wird solange dieser plausibel bleibt, die Fahrtrichtung für ihn nun auf den Richtungsverlauf der Straße 22 adaptiert. Somit erhalten der Hauptpfad und alle Nebenpfade eine eigenständige Fahrtrichtungsberechnung.
Mit dem oben beschriebenen Verfahren kann vorteilhaft mit Hilfe der Satellitennavigation ein Winkelsensor oder ein Drehraten-Sensor derart kalibriert und bezüglich der absoluten Fahrtrichtung initialisiert werden, daß sich eine absolute Fahrtrichtung für das Kraftfahrzeug ergibt. Insbesondere das GPS-System stellt daher eine vorteilhafte Ergängzung zu einem Ortungssystem mit einem differenziellen Winkelsensor dar. Besonders vorteilhaft ist, daß die GPS- Messungen eine gute Langzeitstabilität aufweisen, während ein differenzieller Winkelsensor dagegen nur eine Kurzzeitstabilität hat. Andererseits kann der differenzielle Winkelsensor mit hinreichender Genauigkeit für die Fahrtrichtungsermittlung herangezogen werden, wenn beispielsweise aufgrund zu geringer Fahrzeuggeschwindigkeit die Ausnutzung des Doppler-Effektes zu gering ist oder der Satellitenempfang gestört ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, anstelle des differenziellen Winkelsensors 7 einen elektronischen Kompaß zu verwenden. Da der elektronische Kompaß, beispielsweise ein Zweiachs-Magnetometer durch magnetische Störfelder eine falsche Nordrichtung vorgeben kann, erfolgt die Kalibrierung ebenfalls mit Hilfe der GPS- Satelliten, wie es zuvor beschrieben wurde.
Die Auswertung der verschiedenen Fahrtrichtungsinformationen erfolgt beispielsweise mit einem Kaiman-Filter oder nach dem Prinzip der Koppelortung. Bei Verwendung eines differenziellen Richtungssensors 7 ist vorgesehen, daß der
Fehler, der über die Zeit integriert koninuierlich anwächst, mit Hilfe der nach dem Doppler-Verfahren berechneten Fahrtrichtung bestimmt wird. Auch in diesem Fall ist der Richtungsfächer priorisiert gegenüber der durch weitere Sensoren 7 bestimmten Fahrtrichtung.

Claims

Ansprüche
1. Ortungssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Satellitenempfänger, vorzugsweise für den Empfang von Signalen der GPS- und/oder GLONASS-Satteliten, wobei der Satellitenempfänger ausgebildet ist, für eine vermutete Position des Kraftfahrzeugs aus den empfangenen Signalen toleranzbehaftete Fahrtrichtungen (Fahrtrichtungsfächer) zu berechnen, mit einem Wegsensor, mit einer digitalen Straßenkarte und mit einem Rechner zur Bestimmung der tatsächlichen Fahrtrichtung an der vermuteten Position des Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß
- der Rechner (5) ausgebildet ist, für die Straßen (21, 22, 24) eines Teilgebietes der digitalen Straßenkarte einen Hauptpfad (21) und gegebenenfalls Nebenpfade (22) zu bestimmen, auf denen die augenblickliche Position des Kraftfahrzeugs vermutet wird,
- daß die Richtungen des Hauptpfades und gegebenenfalls der Nebenpfade (22) mit dem Fahrtrichtungsfächer (20) des Satellitenempfängers (2) verglichen werden, und
- daß der Richtungsfächer (20) derart priorisiert wird, daß nur der Hauptpfad (21) und gegebenenfalls die Nebenpfade
(22) weiterverfolgt werden, deren Richtungen an der vermuteten Position des Kraftfahrzeugs innerhalb des Richtungsfächers (20) verlaufen.
2. Ortungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Satellitenempfänger (2) die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges aus der Frequenzänderung der während der Fahrt des Kraftfahrzeuges empfangenen Satellitenfrequenzen nach dem Doppler-Verfahren ermittelt.
3. Ortungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ortungssystem einen Richtungssensor oder Drehratensensor (7) aufweist und daß das ermittelte Richtungsergebnis dieses Sensors (7) auf den Richtungswert des momentanen vom Satellitenempfänger (2) vorgegebenen Richtungsvektor aufsetzbar oder korrigierbar ist.
4. Ortungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtungssensor (7) ein Gyrosensor ist.
5. Ortungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Richtungsfächers (20) durch die Systemfehler des Satellitenempfängers (2) und/oder des OrtungsSystems (1) vorgebbar ist.
6. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (5) am Ort der vermuteten Position zu jedem Pfad (24,21,22) einen Richtungsvektor (25) bestimmt.
7. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (5) den Hauptpfad (21) und die Nebenpfade (22) wichtet und den Pfad als neuen Hauptpfad (21) bestimmt, dessen Richtung am Ort der vermuteten Positionen mit der des Richtungsfächers (23) am besten übereinstimmt.
8. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (5) am Ort der vermuteten Positionen die einzelnen Fahrtrichtungen mit den Straßenverläufen im Teilgebiet der gespeicherten Straßenkarte vergleicht und den Pfad als neuen Hauptpfad bestimmt, der die größte Übereinstimmung aufweist.
9. Ortungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennnzeichnet , daß bei parallel verlaufenden Pfaden der bisherige Hauptpfad erhalten bleibt.
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