NAVIGATION METHOD USING DEAD RECKONING

Abstract: 1. A dead reckoning navigation method for determining the desired position of a vehicle after a desired journey has been travelled, in which a dead reckoning is implemented with a drift DN , which is unknown and caused by a course reference device, and at least one other freely chosen pseudo drift DP and in which the spacings of the positions thus obtained are evaluated, in which, in order to determine the course direction of the course reference device, the north direction is determined at the beginning of the journey, characterised in that in addition the course direction of the course reference device is determined by determining the north direction at the end of the journey, that the co-ordinate values of the desired position ES , NS are formed according to the relationships : ES = EJ - (EP - EJ ) . DN /DP NS = NJ - (NP - NJ ) . DN /DP in which EJ , NJ represent the co-ordinate values obtained by the drift DN of the course reference device and EP , NP represent the co-ordinate values obtained by the pseudo drift DP and that the unknown drift DN is determined from the difference alpha N in the alignments of the course reference device at the beginning and at the end of the journey travelled, which corresponds to the course angle error.

Description: Koppelnavigationsverfahren zur Bestimmung der Sollposition eines Fahrzeugs Die Erfindung betrifft ein Koppelnavigationsverfahren zur Bestimmung der Sollposition eines Fahrzeugs, wobei die Koppelrechnung mit einer durch ein Kursreferenzgerät verursachten Dritt und wenigstens einer weiteren beliebig gewählten Pseudodrift durchgeführt wird. Aus der DE-OS 28 05 628 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem mit einer Koppelnavigationsrechnung aus den Richtungssignalen eines Kurskreisels und den Wegsignalen eines Weggebers die Position eines Fahrzeugs berechnet wird. Diese Position ist jedoch durch die unbekannte Drift des Kurskreisels verfälscht. Weiterhin wird in einer zusätzlichen Koppelrechnung eine mit einer bestimmten vorgegebenen Drift bzw. Pseudodrift behaftete Fahrzeugposition bestimmt. Um nun die unbekannte Drift des Kurskreisels zu ermit teln und somit bei der weiteren Bestimmung der tatsäch- licnen Position des Fahrzeugs diese möglichst genau zu cestiamen, ist es erforderlich, eine bekannte Position anzufahren und aus dem Verhältnis der Abstände der ange- zeigten Positionen und der tatsächlichen Position des Fahrzeugs und den Richtungswinkeln dieser Positicnen =ur Nordrichtung die Korrekturrechnung durchzuführen. Dieses Verfahren ist jedoch nur dann möglich, wen Kenntnisse über den ungefähren Standort und insbesondere die Koordinaten bestimmter Bezugspunkte vorhanden sind. Im unbekannten Gelände oder beispielsweise bei schlechten Sichtverhältnissen, die ein Auffinden eines 3ezugspunktes verhindern, kann eine-Drifibestimmung und damit eine Positionskorrektur nicht durchgeführt werden. Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zur genauen Positionsbestimmung anzugeben, bei welchem keine Kenntnisse über das befahrene Gelände benötigt werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass nach einer beile- bigen Fahrzeit die Kursrichtung des Fahrzeugs durch Messung der Nordrichtung ermittelt wird und durch Vergleich der mit der bekannten, durch das Kursreferenzgerät verur- sachten Drift DN und der mit der Pseudodrift DP erhaltenen Positionskoordinaten und dem Verhältnis der durch die Drift und durch die Pseudodrift verursachten Kurswinkelfehlers die tatsächliche Position des Fahrzeugs bestimmt wird. Die Nordrichtung kann beispielsweise aus den Signalen eines sogenannten nordsuchenden Kreisels, wie er im besonderen bei Navigationsanlagen verwendet wird, gewonnen werden. Die hiermit erreichte Nordgenauigkeit ist ein wesentliches Merkmal dieses Kreisels und erlaubt ein sehr genaues Navigieren des Fahrzeugs. Für Zwecke, bei aenen eine geringe Genauigkeit ausreicht, kann zur Nord- richtungsbestimmung eine Erdfeldmesssonde argewendet werden. Diese wird häufig in Verbindung mit einem Wegzähler zur Positionsbestimmung von Strassenfahrzeugen, wie z.3. Rettungswagen angewendet. Da das Signal der Erdfeldmesssonde nicht ständig zur Verfügung stent, sondern durch Störfelder zeitweise beein flisst wird, ist ein Benkwinkelgeber vorgesehen, der während den Störzeiten ein Richtungssignal liefert. Dieses Richtungssignal ist jedoch wie bei einem Kurskreisel mit einer Drift behaftet. Insbesondere bei einer Kurvenfahrt entsteht ein erheblicher Drift fehler, der die Positionsanzeige verfälscht. Diese Drift wird in einer Ausgestal- tung der Erfindung nach der Beziehung DN2 = SN EMI3.1 ermittelt. Hierbei ist &alpha; N der nach der Störung gemessene Differenzwinkel zwischen dem zu Beginn und dem zu Ende der Messung festgestellten Nordrichtungswinkel des Fahrzeugs, wobei natürlich eine Kursänderung des Fahrzeugs nicht in diesem Winkel enthalten ist. DIeser Winkel wird dividiert durch die während der Messungen zurückgelegten Strecke SN. Bei der Driftbestimmung eines Kurskreisels wird als Divi- sionsfaktor die Zeit zwischen den beiden letzten Messungen eingesetzt, da die Drift des Kurskreisels eine Funk- tion der Zeit und unabhängig vom zurückgelegten Weg ist. In einfacher Weise kann die Sollposition aus den Werten einer Pseudodrift Dp und den zugehörigen Nordkoordinaten Np bzw. Ostkoordinaten EP und den Werten der Drift DN und die entsprechenden Koordinaten NJ für die Nordkoordinaten und EJ ,- c die Ostkoordinaten durch Verhältnisbildung der Driften und der Koordinatenwerte ermittelt werden. Dieses Verfahren ist im wesentlichen für kleinere Diffe- renzwinkel bzw. Driften geeignet. Grössere Abweichungen sind jedoch schon aufgrund der hohen Gensuigkeitsforderungen an Navigationnsanlagen nicht üblich. Es ist hinlänglich bekannt, den von der Erddrehung und von der geographischen Breite abhängigen Anteil der Drift eines Kurskreisels mit einfachen Mitteln zu kompensieren. Hierdurch ist es lediglich interessant, die unbestimmbaren Anteile der Drift zu ermitteln und dadurch die Positionsanzeige zu verbessern. Jedoch lässt sich dieses Verfahren auch zur Kompensation Qer gesamten Kreiseldrift anwenden. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es wird zunächst davon ausgegan- gen, aass das Fahrzeug zu 3eginn an einer bekannten Position PO steht und auch der Kurswinkel des Fahrzeugs bekannt ist. Die Koordinaten NO, EO dieser Position sowie der Kurswin kel 5 sind in bekannter Weise in den Navigationsrechner eingegeben. 3eginnt nun das Fahrzeug seine Fahrt durch das Geläde, so wird in gewohnter Weise die Koppelrechnung durchgeführt, durch welche die zurückgelegten Wegstrscken und Kursänderungen ständig ausgewertet werden und die Koordinaten des jeweiligen Standorts, allerdings durch einen Driftfehler verfälscht, bestimmt werden. Der jeweilige Standort kann zum Beispiel in einem Kartengerät angezeigt werden. Die Strecke A zwischen den Punkten P0 - P5 stellt die tat- sächliche Fahrt strecke des Fahrzeugs aar. Zur einfacheren Darstellung wurde eine gerade Strecke gewählt, selbstverständlich ist jedoch jede beliebige Streckenführung möglich. Die Standortanzeige in einem Kartengerät beschreibt jedoch die Strecke B zwischen den Punkten P0 - Pj, da durch die unbekannte Drift des Kurskreisels der angezeigte Kurs eine Richtungsabweichung erfährt. Diese Abweichung wird über der Zeit integriert und erfordert in bestimmten Ab- eine Korrektur der angezeigten Positionskoordinaten. Zusätzlich zu dem Berechnen der Fahrzeugposition aus der driftbehafteten Kursanzeige des Kurskreisels wird ständig eine weitere Fahrzeugposition ermittelt, welcne der Strecke C zwischen den Punkten P0 - Pp entspricht. Diese Strecke erhält man durch eine Kursberechnung mit einer sogenannten Pseudodrift, die sich zur unbekannten Ereisel- drift aufsummiert. Nach einer Pahrtzeit TN, , die beliebig gewählt werden kann oder automatisch anhand verschiedener Kriterien bestimmt wird, und nach der das Fahrzeug bei dem Punkt PS angelangt ist, wird der Kurswinkel neu ermittelt. Dies geschient durch einen Nordsuchvorgang mittelts eines Kreiselkompasses oder einer Erdfeldmesssonde. Der hierbei ermittelte Kurswinkel entspricht in dem Ausführungsbeispiel durch den geraden Streckenverlauf A dem Ausgangskurswinkel. Die Standort- bzw. Positionsanzelge zeigt jedoch eine Position PJ an, die durch die Kreisel- drift verfälscht ist und einen Kurswinkel # + &alpha;N beinhaltet. Die Hälfte des durch die Drift verursachten Winkels &alpha; N entspricht dem Winkel den die Verbindungsgerade der Punkte Po - PJ mit der Strecke A einnimmt. Aus der Berechnung der Positionen mit einer Pseudodrift erhält man eine dritte Standortanzeige PP. Die unbekannte Drift DN des Kurskreisels wird nun in einer ersten 3erechnung nach der 3eziehung &alpha; N DN = (1) tN bestimmt. Zur Berechnung der Koordinatenwerte für den tatsächlichen Standort des Fahrzeugs erhält man aus dem Verhältnis von Psuedodrift Dp den zugehörigen Koordinatenwerten EP, NP Zur Drift DN und den entsprechenden Koordinatenwerten EJ, NJ " - Ej DP (2) EJ S E5 - DN bzw. nach Umformung den gesuchten Koordinatenwert DN ES = EJ - (EP - EJ) (3 DP für die Ostkoordinate der tatsächlichen Position und in gleicher Weise nach der Beziehung NS = NJ - (NP - NJ) ## (4) für die Nordkoordinate der tatsächlichen Position. Das Verhalten der Driften@lässt sich natürlich auch unter Verwendung der Formel (1) als Verhältnis der Driftwinkel &alpha;N, &alpha;P darstellen, wobei der Winkel Oc N nach der Beziehung &alpha;N = &alpha;F - # und der Winkel &alpha;P nach der Beziehung &alpha;P = &alpha;FP - &alpha;F zu ermitteln ist. Hierin ist &alpha;@ der winkel, der als Fahr- zeugrichtung in Bezug auf die Nordrichtung angezeigt wird und &alpha;FP der Winkel zwischen der Nordrichtung und der durch die Pseudodrift verfälschte Fahrzeugrichtung. Der Winkel # Ist der Kurswinkel, d . h., der tatsächliche Winkel zwischen Fahrzeugrichtung und Nordrichtung. Durch Einsetzen der Winkelbeziehungen in die Gleichungen (3) und (4) lassen sich die Koordinatenwerte Es, Nc nach den Beziehun- gen EMI6.1 ermitteln. Anhand dieser Werte erfolgt eine Korrektur der angezeig- ten Werte oder der Positionsanseige auf dem Eartengerät. Für die weitere Fahrt strecke kann nun zur Positionsbestimmung die hierbei ermittelte Drift DN zugrunde gelegt werden, wobei nach einer weiteren Fahrtzeit nach dem gleichen Verfahren eine neue Positionskorrektur durchgeführt wird. Anhand dieses Verfahrens ist es somit möglich, das Driftverhalten des Kurskreisel zu überwachen und die Positionsanzeige ständig zu verbessern.

Claims: Patentansprüche 1. EoppelnavigationsverfPbren zur Bestimmung der Soll position eines Fahrzeugs, wobei die Koppelrechnung mit einer durch ein Kursreferenzgerät verursachten Drift und wenigstens einer weiteren beliebig gewähl ten Pseudodrift durchgeführt wird, dadurch gekenn zeichnet, dass nach einer beliebigen Fahrzeit die Kursrichtung des Fahrzeugs durch Messung der Nord richtung ermittelt wird und durch Vergleich der mit der bekannten, durch das Kursreferenzgerät verur- sachten Drift DN und der mit der Pseudodrift Dp er haltenen Positionskoordinaten und dem Verhältnis der durch die Drift und durch die Pseudodrift verursach ten Kurswinkelfehlers die tatsächliche Position des Fahrzeugs bestisst wird. 2. Koppelnavigationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drift DN, nach der Beziehung &alpha; N DN1 = tN ermittelt wird, wobei &alpha; N der be der Nordrichtungs- messung ermittelte Kurswinkelfehler und tN die Fahrt seit zwischen den letzten beiden Messungen darstellt. 3. Koppelnavigationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drift DN2 nach der Beziehung # N DN2 = SK ermittelt wird, wobei &alpha; N derr Kurswinkelfehler und SK der zwischen den letzten beiden Messungen zurückgeleg te Fahrweg darstellt. 4. Koppelnavigationsverfahren nach Anspruch 1 und An aspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koordinatenwerte der Sollposition Es, NS nach den Beziehungen DN ES = EJ - (EP - EJ) DP DN NS = NJ - (NP - NJ) DP gebildet werden, wobei Ej, NJ die durch die DriftDN bestimmten Koordinatenwerte, Ep, NP die durch die Pseudodrift DP bestimmten Koordinatenwerte darstellt. 5. Koppelnavigationsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Driften D aus den ermittelten Richtungswinkeln nach der Beziehung DN &alpha;F - # = DP &alpha;FP - &alpha;F gebildet wird, wobei X F der Winkel zwischen angezeig- ter Fahrzeugrichtung und Nordrichtung, # der tatsäch liche Winkel zwischen Fahrzeugrichtung und Nordrichtung und &alpha; FP der Winkel zwischen der durch die Pseudodrift verfälschten Fahrzeugrichtung und der Nordrichtung dar stellt. 6. Koppelnavigationsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nordrichtung nittels eines Kreiselkompasses bestimmt wird. 7. Koppelnavigationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nordrichtung mittels einer Erdfeldmesssonde ermittelt wird.

Inventors: GIELEN, HARALD, DIPL.-ING.
Applicants: TELDIX GMBH
Application year: 1982
Main classification: G01C21
IPC codes: G01C21