DE2910386A1

DE2910386A1 - Navigationsanlage

Info

Publication number: DE2910386A1
Application number: DE19792910386
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Ing Rogge
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1979-03-16
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1980-09-25

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Navigationsanlage ge-
mäß Oberbegriff des ersten Patentanspruches. Eine derartige Navigationsanlage ist aus der DE-OS 25 45 025 bekannt und dient zur Positionsbestimmung eines Fahrzeuges und arbeitet beispielsweise nach dem bekannten Koppelnavigationsverfahren. Es werden ausgehend von einer bekannten Startposition die jeweiligen Positionsänderungen während der Fahrt des Fahrzeugs ermittelt und der bisherigen Position hinzugefügt. Hierzu sind in der Regel Weggeber zur Messung der zurückgelegten Teil-Fahrstrecken, Kursgeber für die Fahrtrichtung sowie ein Rechner zur Auswertung der Gebersignale vorgesehen. Als Kursgeber können insbesondere Ereiselgeräte oder Magnetkursgeber verxvendet weren. Darüber hinaus können derartige Navigationsanlagen auch nach bekannten Funkmeßverfahren arbeiten. Außer der Positionsbestimmung ist es insbesondere für Landfahrzeuge von besonderem Interesse, dem Fahrzeugführer Informationen über die während der Fahrt von der Startposition zu einer Zielposition erforderlichen Navigationsmaßnahmen bereitzustellen. Fährt das Fahrzeug beispielsweise auf einer Straße und gelangt an eine Kreuzung, so muß der Fahrzeugführer wissen, ob er abbiegen oder geradeaus weiterfahren soll. Bei den bekannten Navigationsanlagen, welche zur Positionsanzeige in der Regel ein Kartengerät enthalten, muß der Fahrzeugführer hierzu erst aus der Karte die entsprechende Navigationsinformation herauslesen. Dies bedeutet ein nicht zu unterschätzendes Fehlerrisiko.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Navigationsanlage zu schaffen, um mit geringem Aufwand die erforderlichen Navigationsinformationen bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die im ersten Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Navigationsanlage erfordert einen vergleichsweise geringen Mehraufwand an Anlagenkomponenten und liefert mit hoher Zuverlässigkeit die Navigationsinformation, so daß der Einsatzbereich und die Brauchbarkeit erheblich erweitert wird. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß für eine Fahrstrecke von einer Startposition zu einer Zielposition Navigationsmaßnahmen an besonderen Punkten, wie zum Beispiel Straßenkreuzungen, Abzweigungen, Brücken usw., vorgenommen werden.
Auch für markante Streckenabscl-aitte, wie zum Beispiel langgezogene Kurven, enge oder unübersichtliche Straßen, sind geeignete Navigationsmaßnahmen erforderlich. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich der Einfachheit halber auf die markanten Punkte, doch gelten jene in entsprechender Tf-ise auch für derartige markante Streckenabschnitte. Werden nun derartige markante Punkte vor Beginn der Fahrt in einen Speicher eingegeben, so können dann während der Fahrt bei Erreichen dieser Punkte die dazugehörenden Navigationsinformationen abgegeben werden. Die Eingabe der markanten Punkte erfolgt besonders einfach unter Verwendung eines Kartengeräts, wobei lediglich eine Markierung nacheinander auf diese Punkte gesetzt wird und jeweils durch Betätigen einer Taste die Koordinaten in den Speicher eingegeben werden. Die jeweils einem markanten Punkt zkzuordnenden Navigationsinformationen werden zweckmäßig ebenfalls mit einer Tastatur eingegeben. Darüber hinaus können die Positionskoordinaten auch unmittelbar über eine Tastatur eingegeben werden oder die Karte wird auf eine bekannte Digitalisierungseinrichtung gespannt und die Positionskoordinaten werden mit Hilfe eines zugehörigen Sensors abgefragt. Zur Darstellung der Navigationsinformation wird bevorzugt eine alphanumerische Anzeigeeinrichtung vorgesehen, mittels welcher sowohl bei der Eingabe als auch bei Erreichen eines markanten Punktes die jeweilige Navigationsinformation angezeigt wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die gespeicherten Punkte zur Korrektur der vom Rechner ermittelten Fahrzeugposi-tion und somit zur Korrektur von Navigationsfehlern verwendet. Gelangt das Fahrzeug an einen markanten Punkt, so werden beispielsweise durch Betätigen einer Korrekturtaste die gespeicherten Positionskoordinaten in den Rechner eingegeben und die Anlage wird somit korrigiert. Unter gegebenen Umständen erfolgt eine derartige Korrektur auch selbständig und zwar insbesondere in Ab-h-ingigkeit von deutlichen Kursänderungen bei Erreichen eines markanten Punktes. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Prinzipschaltbilds eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Navigationsanlage enthält einen Rechner 1, welcher mit einem Weggeber 2 und einem Alagnetkursgeber 3 verbunden ist. Die Navigationsanlage ist auf einem hier nicht dargestellten Fahrzeug angeordnet und mittels des Wo gebers 2 werden bei Fahrzeugfaftt der zurückgelegten Wegstrecke entsprechende Wegsignale s dem Rechner zugeführt. Der Magnetkursgeber 3 liefert Kurssignale cz entsprechend der jeweiligen Ausrichtung der Fahrzeuglängsachse zur Nordrichtung. Selbstverständlich können auch andere Kursgeber wie zum Beispiel Kreiselgeräte zum Einsatz gelangen. Der Rechner 1 ist ferner mit einem Kartengerät 5 verbunden. Vor Beginn der Fahrzeugfahrt werden mittels des Kartengeräts 5 die Nord- und Ostkoordinaten der Startposition P1 in den Rechner 1 eingegeben und während der Fahrt wird mittels Koppelrechnung aus den Wegsignalen s und Kurssignalen Ct die jeweilige Fahrzeugposition Pi bestimmt und mittels des Kartengerätes 5 zur Anzeige gebracht. In dem Kartengerät 5 befindet sich eine Landkarte, weiche beispielsweise als Rollkarte oder als Kartenblatt 6 des jeweiligen Operationsgebietes ausgebildet ist. Vor der sichtbaren Kartenfläche 6 befindet sich eine Positionsmarkierung M, welche durch ein Balkenkreuz, gebildet aus einem waagrechten und senkrechten Acrylglasstreifen mit eingravierter Mittellinie besteht. bié Acrylglasstreifen und somit die Positionsmankierung M sind durch ein Seilzuggetriebe von zwei Schrittmotoren bewegbar, welche durch die Signale P. des Recomers 1 ansteuerbar sind. Es sind ferner als Tastschalter 8 - 11 ausgebildete Setzmittel zum Ansteuern der Schrittmotore bzw. zum Setzen der Positionsmarkierung M auf eine gevainschte Position vorgesehen. So wird der waagrechte Acrylglasstreifen durch Betätigung der Taste 10 in der Zeichnung nach unten und durch Betätigung der Taste 8 nach oben bewegt. Das Kartengerät 5 enthält eine Anzeigeeinrichtung 12, welche als alphanumerische Flüssigkristallanzeige ausgebildet ist und welche zur Anzeige der Betriebsart, Fahrzeugkurs, Navigationsinformation,Eartenmaßstab usw. dient.
Mittels eines Lautsprechers 13 kann ein akustisches Signal gegeben werden, wenn das Fahrzeug in die Nähe eines markanten Punktes gelangt. Darüber hinaus kann mittels des Lautsprechers 13 auch die Navigationsinformation bekannt gegeben werden, falls diese in Form einer gespeicherten Rede in die Speichermittel 17 eingegeben ist. Die Betriebsart der Navigationsanlage ist mittels einer Betriebsartenwahltaste 15 einstellbar, wobei durch mehrmalige Betätigung die gewünschte Betriebsart, beispielsweise "Positionseingabe", "Fahrt", Abgleich usw. vorwählbar sind. Es sind Speichermittel 17 vorgesehen, ir welchen die Koordinaten von vorwählbaren Positionen sowie Navigationsinformationen eingebbar sind. Zur Eingabe der Navigationsinformationen ist eine Wahltaste 16 vorgesehen, wobei durch mehrmalige Betätigung die gewünschte Navigationsinformation vorwählbar ist, welche dann zur Kontrolle mittels der Anzeigeeinrichtung 12 dargestellt wird. Weiterhin sind die Speichermittel 17 ebenso wie der Rechner 1 mit Vergleichsmitteln 18 verbunden, um die Koordinaten der eingespeicherten Positionen mit den errechneten zu vergleichen, und ein Vergleichssignal v an die Speichermittel 17 zu geben. Die Bekanntgabe der Navigationsinformation erfolgt zweckmäßig vor Erreichen des markanten Punktes. Der somit erforderliche zeitliche Vorhalt der Sianalabgabe hängt von verschiedenen Faktoren und insbesondere vom Vertrauensbereich der Navigation ab. Beträgt beispielsweise der mögliche Navigations fehl er 1 km, so muß wenigstens 1 km vor Erreichen des markanten Punktes das Vergleichssignal v und somit die Navigationsinformation abgegeben werden. Der Vertrauensbereich wird zweckmäßig mit dem Rechner 1, insbesondere aus dem zurückgelegten Weg und der Fahrzeit bestimmt. Speichermittel 17, Vergleichsmittel. 18 sowie der Rechner 1 sind in einem Microcomputer 19 zusarnrnengefaßt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Microcomputer 19 in der Zeichnung vom Kartengerät 5 getrennt dargestellt, doch er befindet sich zweckmäßig ebenso wie die Anzeigevorrichtung 12, die obenangeführtm Schaltmittel und die Elektronik zur Ansteuerung der Position-markierung im Itartengerät. Andererseits ist die Erfindung nicht auf eine Navigationsanlage mit einem Kartengerät eingeschränkt und die Speichermittel, Vergleichsmittel, Rechner, Anzeigeeinrichtung sowie die verschiedenen Tasten können in einem gesonderten Anzeige- und Bediengerät zusammengefaßt werden.
Zur Erläuterung der Funktionsweise der Navigationsanlage sei davon ausgegangen, daß das Fahrzeug eine Fahrtstrecke von einer Startposition P1 zu einer Zielposition Pn zurücklegen soll. In der Regel wird eine geradlinige Fahrt auf direktem'Kurs nicht moglich sein, sondern die Fahrstrecke wird unter Berücksichtigung der vorhandenen Straßen, Brücken, Durchfahrten usw. gewählt werden, womit auch die markanten Punkte P1 bis Pn der Fahrtstrecke festliegen. Die Koordinaten der markanten Punkte werden vor Fahrbeginn nacheinander in die Speichermittel 17 eingegeben. Hierzu wird zunächst mittels der Wahltaste 15 die Betriebsart "Eingabe' vorgegeben und anschließend wird die Markierung X durch Betätigung der Setzmittel 8 - 11 auf einen derartigen Punkt gesetzt. Gleichzeitig wird mittels der Wahltaste 16 die jedem markanten Punkt zuzuordnende Navigationsinformation in die Speichermittel 17 eingegeben. Zur Eontrolle werden die Navigationsinformationen in der Anzeigeeinrichtung 12 dargestellt. Nach Beendigung der Eingabe wird die Markierung wieder auf die Startposition gesetzt und die Fahrt kann beginnen. Entsprechend den Signalen des Magnetkursgebers 3 und des Weggebers 2 wird mittels des Rechners 1 die jeweilige Fahrzeugposition Pi ermittelt und in dem Kartengerät 5 dargestellt. Die Koordinaten der Fahrzeugposition Pi sowie die in den Speit lermitteln 17 eingespeicherten Koordinaten auf der Fahrstrecke nächstfolgenden markanten Punktes werden in den Vergleichsmitteln miteinander verglichen. Stizzen nun die Koordinaten unter Berueksichtigung des Vertrauensbereichs der Navigation überein, so wird aufgrund eines Vergleichssignales v die Navigationsinformation bekanntgegeben.
Die Bekanntgabe erfolgt optisch mittels Anzeigeeinrichtung 12 und/oder akustisch über den Lautsprecher 13. Weiterhin kann während der Fahrt die vom Rechner ermittelte Position korrigiert werden. Gelangt das Fahrzeug beispielsweise an die Position P3, so können infolge von Navigationsfehlern die errechnete Position P von der tatsächlichen Position P3 abweichen. Wenn das Fahrzeug an der Position P3 die Navigationsinformation "Rechts abbiegen" befolgt, wird auch eine deutliche Änderung des Kurssignales y eintreten. Infolge der Kursänderung werden die Korrekturmittel angesteuert und die Koordinaten der eingespeicherten Position P3 werden dem Rechner 1 zugeführt, um die errechneten Positionskoordinaten zu ersetzen. Eine derartige Korrektur kann auch unmittelbar durch Ubertragung einer eingespeicherten Position in den Rechner erfolgen, wenn das Fahrzeug die eingespeicherte Position erreicht ~~ ~ Leerseite

Claims

Navigationsanlage Patentansprüche 1. Navigationsanlage für ein Fahrzeug, enthaltend einen Rechner, mit welchem die jeweilige Position insbesondere aus den mittels eines Weggebers erfaßten Fahrstrecken sowie aus dem Fahrzeugkurs bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Speichermittel (17) vorgesehen sind, in welche markante Punkte (P1 bis Pn) ) oder Streckenabschnitte einer Fahrstrecke sowie die zugehörigen Navigationsinformationen (N) eingebbar sind, daß Vergleichsmittel (18) vorgesehen sind, um die mit dem Rechner (7) ermittelte jeweilige Position (Pi) mit den eingegebenen Punkten zu vergleichen und bei zumindest annähernder Übereinstimmung Signale (v) zu erzeugen, und daß Mittel (12, 13) vorgesehen sind, um in Abhängigkeit der Signale (v) die jeweiligen Navigztionsinformatitnen (N) bekannt zu geben.
2. Navigationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Berücksichtigung des Vertrauensbereichs mittels der Vergleichsmittel (18) jeweils vor Erreichen des auf der Fahrstrecke nächstfolgenden markanten Punktes (P bis P oder oderStreckenab-1 n odr schnittes das Signal (v) erzeugt wird.
3. Navigationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner ( die Speichermittel (17) sowie die Vergleichsmittel (18) in einem WIicrocomputer (19) zusammengefaßt sind.
4. Navigationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den markanten Punkten (P1 bis Pn) die Nord- und Ostkoordinaten in die Speichermittel (17) eingebbar sind und daß diese mittels den Vergleichsmitteln (18) mit den Nord-und Ostkoordinaten der jeweiligen Position (Pi) vergleichbar sind.
5. Navigationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend ein Xartengerät mit einer einstellbaren Positionsmarkierung, dadurch gekennzeichnet, daß das Kartengerät (5) zur Eingabe der markanten Punkte (P1 bis Pn) oder Streckenabschnitte vorgesehen ist und daß insbesondere Wahltasten (8 bis 11, 16) vorgesehen sind, um die markt rung (M) nacheinander jeweils auf einen der Punkte (P1 bis Pn) zu setzen und die entsprechenden Navigationsinformationen (N) in die Speichermittel (17) einzugeben.
6. Navigationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Eingabemittel vorgesehen sind, durch welche die Nord- und Ostkoordinaten der markanten Punkte (P1 bis Pn) unmittelbar in die Speichermittel (17) eingebbar sind.
7. Navigationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bckanntgabe der Navigationsinformation ein-e optische Anzeigeeinrichtung, welche insbesondere als alphanumerische Flüssigkristallanzeige (12) ausgebildet ist, und/oder eine akustische Einrichtung (13) vorgesehen ist.
8. Navigationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anzeige-und Bediengerät zur Eingabe der markanten Punkte (P1 bis Pn> sowie zur Darstellung der Navigationsinformation vorgesehen ist.
9. Navigationsanlage, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Korrekturmittel (20) vorgesehen sind, um bei Erreichen eines der markanten Punkte (p bis Pn) die mit dem Rechner (1) ermittelten Positionskoordinaten durch die Koordinaten des markanten Punktes zu korrigieren.
10. Navigationsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der dem markanten Punkt zugeordneten Navigationsinformation, insbesondere einer deutlichen Änderung des mit dem Kursgeber (3) erzeugten Kurssignales die Korrekturmittel (20) ansteuerbar sind.