DE3853611T2

DE3853611T2 - Positionsbestimmungssystem.

Info

Publication number: DE3853611T2
Application number: DE3853611T
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Osaka Works Of S Mito; Osamu Osaka Works Of S Shimizu; Toshiyuki Osaka Works Shimizu; Kenji Osaka Works Of S Tenmoku
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-05-11
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2008-05-11
Also published as: US4999783A; DE3853611D1; HK124996A; EP0314806B1; EP0314806A1; WO1988008961A1; EP0314806A4

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf ein Verfahren zur Positionserfassung und im besonderen auf ein solches Verfahren, welches die Position bzw. den Standort eines Fahrzeuges erfaßt, welches sich an einem willkürlichen Ort des Straßenverkehr-Netzwerkes bewegt, ohne von außen über Radiowellen u.dgl. Daten zu empfangen.

Stand der Technik

Als ein herkömmliches System der Positionserfassung, welches die Position eines Fahrzeuges erfaßt, das an einem willkürlichen Ort des Straßenverkehr-Netzwerkes fährt, ist ein System vorgeschlagen worden, welches das Prinzip der Gissung benutzt und einen Entfernungssensor, einen Kurs- oder Richtungssensor und eine Verarbeitungseinheit zur Vergabe der notwendigen Prozesse an die Ausgangssignale von den Entfernungs- und Kurssensoren umfaßt. Bei der Gissung werden Daten, welche die gegenwartige Position eines Fahrzeuges berücksichtigen, durch ein Integrieren der Änderungsgröße bei der Entfernung und dem Kurs erhalten. Dabei besteht jedoch der Nachteil, daß die Entfernungs- und Kursfehler, die bei den Entfernungs- und Kurssensoren unvermeidbar gegeben sind, während der Bewegung des Fahrzeuges gesammelt werden, und die Fehler bei den gegenwärtigen Positionsdaten, die von den Entfernungs- und Kurssensoren erhalten werden, werden ebenfalls gesammelt.
Um den vorbeschriebenen Nachteil zu vermeiden, sind Verfahren der Kartenübereinstimmung in dem US Patent No. 3 789 198, der offengelegten Japanischen Patentveröffentlichung No. 58-99715, der offengelegten Japanischen Patentveröffentlichung No. 58-113711, der Veröffentlichung "LANDFALL A HIGH-RESOLUTION AUTOMATIC VEHICLE-LOCATION SYSTEM", D. KING, GEC Journal of Science & Technology, Band 45, No. 1, 1987 und der Literatur "Experimental Study to Automotive Travel Electronic Technology", Society of Automotive Travel Electronic Technology, März 1982, vorgeschlagen worden. Bei den Verfahren der Kartenübereinstimmung werden die gemäß der vorerwähnten Gissung erhaltenen Daten der gegenwärtigen Position verglichen mit den Daten eines zuvor gespeicherten Straßenverkehr-Netzwerkes, wobei die abweichende Größe der gegenwärtigen Positionsdaten von den Straßendaten als ein gesammelter Fehler berechnet wird, und die gegenwärtigen Positionsdaten werden mit dem gesammelten Fehler korrigiert und mit den Straßendaten zur Übereinstimmung gebracht.
(1) Bei dem Verfahren der Positionserfassung wie beschrieben in dem US Patent No. 3 789 198 werden speziell die gegenwärtigen Positionsdaten eines Fahrzeuges aus den Fahrt- Entfernungsdaten berechnet, die von einem Entfernungssensor erhalten werden, sowie aus den Fahrt-Kursdaten, die von einem Kurssensor erhalten werden. Die berechneten gegenwärtigen Positionsdaten werden mit zuvor gespeicherten Straßenpositionsdaten verglichen. Wenn der Unterschied zwischen den gegenwärtigen Positionsdaten und den Straßenpositionsdaten innerhalb eines vorbestimmten Schwellwertes sind, werden die gegenwärtigen Positionsdaten für eine Übereinstimmung mit der nächsten Straße korrigiert, und wenn der Unterschied zwischen den beiden Daten den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wird andererseits keine Korrektur durchgeführt, sodaß die Korrektur mit höchster Präzision durchgeführt werden kann und die gegenwärtigen Positionsdaten genau abgebildet werden können.
(2) Bei dem Verfahren der Positionserfassung wie beschrieben in der veröffentlichten Japanischen Patentanmeldung No. 58-99715 werden die gegenwärtigen Positionsdaten eines Fahrzeuges für die Wiedergabe einer genauen gegenwärtigen Position jeweils nach einer vorbestimmten Entfernung aktualisiert durch eine Berechnung der Größe der Entfernungsänderung in Bezug auf die Koordinatenrichtungen einer gespeicherten Straßenkarte, und wenn die gegenwärtigen Positionsdaten von der Straße abweichen, dann werden lediglich die Positionsdaten entsprechend der nächsten Straße als die gegenwärtigen Positionsdaten bestimmt.
(3) Bei dem Verfahren der Positionserfassung eines Fahrzeuges wie beschrieben in der veröffentlichten Japanischen Patentanmeldung No. 58-113711 werden zur Wiedergabe einer genauen gegenwärtigen Position die Fehler, die von einem Fahrt-Kurssensor zum Erfassen eines Kurses oder einer Richtung des Fahrzeugweges in Bezug auf die magnetische Achse der Erde korrigiert durch einen Vergleich des Krümmungsradius, der aus dem Kurs der Fahrt erhalten ist, mit dem Radius der Straße.
(4) Bei dem Verfahren der Positionserfassung eines Fahrzeuges wie beschrieben in ''LANDFALL A HIGH-RESOLUTTON AUTOMATIC VEHICLE-LOCATION SYSTEM" wird ein Straßenverkehr- Netzwerk zu Teilen ohne Verzweigung und Teilen mit einer Vielzahl von typischen Verzweigungen gruppiert, und wenn das Fahrzeug von irgendeinem der Verzweigungsteile in ein anderes Verzweigungsteil fährt, dann wird die Entfernung zwischen den beiden Verzweigungsteilen nach einem Signal von einem Entfernungssensor berechnet, und wenn bestimmt wurde, daß das Fahrzeug den Verzweigungsteil erreicht hat, dann wird der Ausgang der Verzweigung, zu welcher das Fahrzeug dirigiert wurde, bestimmt durch eine nachfolgende Erfassung der Kursänderung des Weges durch einen Kurssensor, um genau die Position eines Fahrzeuges als eine Position auf der Straße abzubilden.
(5) Bei dem Verfahren der Positionserfassung wie beschrieben in "Experimental Study to Automotive Travel Electronic Technology" wird im Falle der Bewegung eines Fahrzeuges auf einer Straße, abweichend von einer Kreuzung, die Position des Fahrzeuges als eine Position auf der Straße erfaßt, während in dem Fall einer Bewegung des Fahrzeuges auf einer Kreuzung (durch Erfassung einer größeren Kursänderung), die Position des Fahrzeuges auf die Kreuzung korrigiert wird. In dem Fall der Bewegung eines Fahrzeuges auf einer Kreuzung, wo eine Vielzahl von Straßen abgezweigt sind, wird jedoch die Position des Fahrzeuges nicht korrigiert und erfaßt durch Kursdaten des Weges und Entfernungsdaten des Weges (Gissung), und danach wird keine Korrektur durchgeführt, bis verzweigte Straßen als eine einheitliche Straße bestimmt werden.
Die vorbeschriebenen Verfahren der Positionserfassung können die gegenwärtige Position eines Fahrzeuges genau abbilden durch die Korrektur einer Erhöhung der angesammelten Fehler, wo das Straßenverkehrs-Netzwerk relativ einfach ist. Wenn sich jedoch Lastkraftwagen u.dgl. nähern sowie in Bereichen, wo Gebäude, Eisenbahn-Kreuzungen u.dgl. vorhanden sind, dann ist der Kurssensor Fehlern unterworfen als Folge des Einflusses des äußeren Magnetfeldes, sodaß als ein Ergebnis die angesammelten Fehler, die von dem Kurssensor resultieren, welcher im Vergleich zu einem Entfernungssensor größere Fehler bewirkt, in die gegenwärtigen Positionsdaten eines Fahrzeuges als ein Fehler eingehen, der nicht korrigiert werden kann. Wenn daher die gegenwärtigen Positionsdaten nur korrigiert werden durch eine Übereinstimmung mit der nächsten Straße, besteht dann die Möglichkeit der Abbildung einer Straße, die sich völlig unterscheidet von der aktuellen Straße einer gegenwärtigen Position. Wenn wie im Fall des vorerwähnten Verfahrens (5) der gegenwärtige Ort nur erfaßt wird durch eine Gissung ohne jede Korrektur bis zu der Bestimmung einer einheitlichen Straße, dann besteht andererseits das Problem, daß eine einheitliche Straße nicht immer bestimmt werden kann und schließlich Entfernungsfehler angesammelt werden.
Bei einem Entfernungssensor zum Erfassen einer Entfernung, die ein Fahrzeug fährt, überschreiten andererseits die angesammelten Fehler, die durch den Entfernungssensor bewirkt sind, manchmal einen zulassigen Grenzwert, wenn der Entfernungssensor dem Einfluß des Luftdruckes u.dgl. des Reifens ausgesetzt ist. Dasselbe Problem wie in dem vorstehenden Fall wird daher auch bei dem Entfernungssensor auftreten.
Selbst wenn die Wahrscheinlichkeit des Erscheinens der vorbeschriebenen Probleme niedrig ist, besteht trotzdem das Problem, daß wenn die angesammelten Fehler einen zulassigen Grenzwert einmal überschreiten, die danach erfaßten Positionsdaten des Fahrzeuges vollkommen ungenau werden, da sie auf der Basis von ungenauen gegenwärtigen Positionsdaten erfaßt werden, sodaß die Systeme der Positionserfassung des vorbeschriebenen Typs für den praktischen Gebrauch nicht geeignet sind.
Um die vorerwähnten Probleme auszuschalten, haben die Erfindung dieser Anmeldung ein Verfahren der Positionserfassung vorgeschlagen, bei welchem eine geschätzte Position durch integrierte Daten erhalten werden, die durch eine Integration der Änderung der Fahrtentfernung und des Fahrtkurses bei jedem vorbestimmten Intervall erhalten werden, eine Fehlergröße der geschätzten Position durch die integrierten Daten und einen Fehler der Straßenkarte erhalten wird, die geschätzte Position als eine Eigenposition registriert wird durch eine Übereinstimmung mit allen Straßen, die innerhalb eines Bereichs der Fehlermenge oder Fehlergröße vorhanden sind, welche in der geschätzten Position zentriert wird, ein Korrelation-Koeffizient in Übereinstimmung mit jeder Straße der registrierten geschätzten Positionen berechnet wird, ein Korrelation-Koeffizient, der den minimalen Fehler in Bezug auf die Straße zeigt, ausgewählt wird und eine geschätzte Position in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Korrelation-Koeffizienten als eine gegenwärtige Position ausgegeben wird.
Bei diesem Verfahren der Positionserfassung werden alle Straßen, die innerhalb eines Bereichs der Fehlermenge in Übereinstimmung mit der geschätzten Position vorhanden sind, einem Zugriff ausgesetzt, wird der Korrelation- Koeffizient zwischen der Straße und der geschätzten Position berechnet und wird die Position der Straße in Übereinstimmung mit dem Korrelation-Koeffizienten mit ein minimalen Fehler als die gegenwärtige Position ausgegeben, sodaß dadurch die Genauigkeit bei der Erfassung der Position erhöht wird.
In dem Fall, daß bei einer Straßenkarte ein Fehler auftritt, sowie weiter in dem Fall, daß ein Fahrzeug über eine große oder komplizierte Kreuzung fährt, dem Fall, daß eine Straßenkarte teilweise ausgelassen wird, dem Fall, daß ein Fahrzeug über eine Straße fährt, die nicht auf einer Straßenkarte gezeigt ist, bspw. aus vorübergehenden Gründen, wie bspw. einem Straßenbau, einer Verkehrsregelung u.dgl., oder in dem Fall, daß ein Fahrtentfernungs- oder Fahrtkurssensor beschädigt ist und daher der Sensorfehler groß wurde, kann jedoch eine betreffende Straße nicht erfaßt werden. Selbst wenn eine betreffende Straße erfaßt werden kann, kann die Korrelation zwischen der geschätzten Position und der Straßenkarte nicht erfaßt werden, da das Ausmaß der Korrelation sehr klein wird, oder es wird eine Straße als die gegenwärtige Position erfaßt, die nicht übereinstimmt mit der aktuellen Route des Fahrzeuges. Als ein Ergebnis wird die gegenwärtige Position nur durch die Gissung erfaßt, sodaß sich daher der gesamte Positionsfehler fortgesetzt erhöht als Folge der Sensorfehler und schließlich die gegenwärtige Position durch den Fahrer manuell korrigiert werden muß, um der aktuellen Route des Fahrzeuges zu entsprechen.
Die EP-A-0 166 547 bildet die Basis für den Oberbegriff des Patentanspruches 1. Sie beschreibt ein Fahrzeug-Navigationssystem und ein Verfahren, welches einen variablen Zirkularfehler der Wahrscheinlichkeit verwendet, der durch eine Berechnung aktualisiert wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren der Positionserfassung bereitzustellen, welches fähig ist zur Erfassung einer genauen gegenwärtigen Position eines Fahrzeuges, ohne daß es dem Einfluß der Komplexität der Straßen, der Fehler bei einer Straßenkarte, einem teilweisen Auslaßen einer Straßenkarte, Sensorfehlern u.dgl. unterworfen ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Um die vorerwähnte Zielsetzung zu erreichen, besteht das Verfahren der Positionserfassung gemäß der vorliegenden Erfindung aus den Stufen:
Speichern der Straßenkartendaten, welche die Straßen innerhalb des vorbestimmten Bereichs angeben;
Ausgabe von Entfernungsdaten in einem vorbestiminten Intervall, wobei die Entfernungsdaten die Entfernung angeben, welche das Fahrzeug zurückgelegt hat,
Ausgabe von Kurswinkeldaten in einem vorbestimmten Intervall, wobei die Kurswinkeldaten den Wechsel des Kurswinkels der Fahrzeugbewegung angeben;
Berechnung einer gegenwärtigen Positionsangabe aus den Entfernungsdaten und den Kurswinkeldaten; und
Berechnung eines ersten Grenzfehlers und eines zweiten Grenzfehlers der berechneten gegenwärtigen Positionsangabe, wobei die ersten und zweiten Grenzfehler bestimmt werden auf der Basis möglicher Fehler bei den Entfernungsdaten, den Kurswinkeldaten und den Straßenkartendaten und der zweite Grenzfehler größer ist als der erste Grenzfehler;
gekennzeichnet durch:
Registrierung von geschätzten Positionen, die jeweils durch jede der Positionen auf allen Straßen definiert sind, die innerhalb des ersten Grenzfehlers angeordnet sind, und wenn keine Straßen existieren innerhalb des ersten Grenzfehlers durch jede der Positionen auf allen Straßen, die innerhalb des zweiten Grenzfehlers angeordnet sind;
Berechnung von Fehlern, von denen jeder die Abweichung zwischen jeder der registrierten geschätzten Positionen auf jeder der Straßen und der berechneten gegenwärtigen Position auf der Straßenkarte anzeigt;
Berechnung von Näherungsindizes jeweils auf der Basis eines betreffenden berechneten Fehlers und bezogen auf eine der registrierten geschätzten Positionen auf jeder der Straßen in einer Berechnungsart, bei welcher sich jeder der Näherungsindizes in Abhängigkeit von der Erniedrigung der berechneten Fehler und der Erniedrigung jedes der Näherungsindizes vergrößert in Abhängigkeit von der Vergrößerung jedes berechneten Fehlers;
Auswahl des größten Näherungsindex von den Näherungsindizes, die in der Berechnungsstufe des Näherungsindex berechnet werden;
Ausgabe einer gegenwartigen Position, die wie folgt definiert ist:
(a) Wenn der größte Näherungsindex der geschätzten Position entspricht, die durch die Positionen auf allen Straßen definiert ist, die innerhalb des ersten Grenzfehlers angeordnet sind: die gegenwärtige Position wird durch die registrierte geschätzte Position entsprechend dem größten Näherungsindex definiert;
(b) Wenn der größte Näherungsindex nicht einer geschätzten Position entspricht, die durch jede beliebige Position auf den Straßen definiert ist, die innerhalb des ersten Grenzfehlers angeordnet sind, aber nicht der geschätzten Position entspricht, die durch Positionen auf allen Straßen definiert ist, welche innerhalb des zweiten Grenzfehlers angeordnet sind und gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert sind; die gegenwärtige Position wird durch die registrierte geschätzte Position entsprechend dem größten Näherungsindex definiert;
(c) Wenn der größte Näherungsindex nicht einer geschätzten Position entspricht, die durch jede beliebige Position auf den Straßen definiert ist, die innerhalb des ersten Grenzfehlers angeordnet sind, jedoch nicht der geschätzten Position entsprechen, die durch Positionen auf allen Straßen definiert ist, welche innerhalb des zweiten Grenzfehlers angeordnet und kleiner als der vorbestimmte Wert sind: die gegenwärtige Position wird durch die gegenwärtige Positionsangabe definiert.
Wenn der berechnete Näherungsindex kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, kann die Registrierung der entsprechenden geschätzten Position gelöscht werden. Wenn der Unterschied zwischen den berechneten Näherungsindizes größer ist als ein vorbestimmter Wert, kann die Registrierung der geschätzten Position entsprechend dem kleineren Näherungsindex ebenfalls gelöscht werden. In diesen Fällen kann die Registrierung der entsprechenden geschätzten Position gelöscht werden, nachdem das Fahrzeug eine vorbestimmte Position auf der Straße passiert hat.
Der Näherungsindex, welcher am größten ist, kann ausgewählt werden durch die Bereitstellung eines vorbestimmten Hystereseverhaltens in dem Fall, daß die geschätzte Position entsprechend dem größten Näherungsindex und die geschätzte Position entsprechend dem zweitgrößten Näherungsindex umgekehrt werden. In dem Fall, daß eine Vielzahl von geschätzten Positionen entsprechend dem größten Näherungsindex vorhanden sind, kann die geschätzte Position, die am nächsten zu der Mitte der Straße angeordnet ist, als die gegenwärtige Position ausgegeben werden.
Die Entfernungsdaten, welche die von einem Fahrzeug zurückgelegte Entfernung angeben, können zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt ausgegeben werden, und die Kurswinkeldaten, welche die Kurswinkeländerung der Fahrzeugbewegung angeben, können zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt ausgegeben werden.
Die Entfernungsdaten, welche die von dem Fahrzeug zurückgelegte Entfernung angeben, können auch bei jeder vorbestimmten Entfernung angegeben werden, und die Kurswinkeldaten, welche die Kurswinkeländerung der Fahrzeugbewegung angeben, können bei jeder vorbestimmten Entfernung ausgegeben werden.
Die Näherungsindizes entsprechend allen Straßen, die innerhalb des zweiten Grenzfehlers angeordnet sind, können ausgewertet werden. In diesem Fall können die Straßen bei dem zweiten Grenzfehler klassifiziert und können die Näherungsindizes entsprechend den klassifizierten Straßen ausgewertet werden. In dem Fall, daß der zweite Grenzwert aus einer Vielzahl von Grenzfehlern besteht, die in der Größe voneinander verschieden sind, während das Fahrzeug über eine vorbestimmte Entfernung fährt, können Näherungsindizes entsprechend den betreffenden Straßen in der Reihenfolge eines engeren Grenzfehlers ausgewertet werden bis zu einer geschätzten Position entsprechend einem Näherungsindex, dessen Fehler kleiner ist als ein vorbestimmter Wert und der am kleinsten ist. Da sich die Größe des zweiten Grenzwertes erhöht, können Näherungsindizes entsprechend den arteriellen Straßen ausgewertet werden. Unter Berücksichtigung des Verhaltens der Fahrzeugbewegung können Korrelation- Koeffizienten entsprechend der Straßen, die das Fahrzeug mit hoher Wahrscheinlichkeit befahren kann, ausgewertet werden, wenn sich die Größe des zweiten Grenzwertes erhöht.
Der Näherungsindex kann durch Ansammlung einer Funktion berechnet werden, die als einen Parameter den Fehler zwischen der geschätzten Position für die registrierte Straße und einer Position auf der Straßenkarte an einem besonderen Punkt angibt. In diesem Fall kann die geschätzte Position durch die Größe des Fehlers zwischen der geschätzten Position auf jeder Straße und einer Position auf der Straßenkarte an einem letzten besonderen Punkt korrigiert werden. In dem Fall, daß sich nur eine auszuwählende Straße mit einem Näherungsindex innerhalb des ersten Grenzfehlers befindet und der Näherungsindex größer als ein vorbestimmter Wert beibehalten wird, während das Fahrzeug über einen vorbestimmten Straßenort fährt, kann die geschätzte Position durch die Größe des Fehlers zwischen der geschätzten Position für die entsprechende Straße und einer Position auf der Straßenkarte an dem letzten besonderen Punkt korrigiert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm und zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens der Positionserfassung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Schemaansicht und zeigt einen Teil eines Straßenverkehr-Netzwerkes und eine aktuelle Route, über die sich ein Fahrzeug bewegt;
Fig. 3 ist ein Diagramm und zeigt die Änderung der Näherungsindizes, wenn ein Fahrzeug entlang der in Fig. 2 angegebenen gestrichelten Linien fährt; Fig. 4 ist eine schematische Ansicht und zeigt einen Teil eines Straßenverkehr-Netzwerkes und eine aktuelle Route, über die ein Fahrzeug fährt;
Fig. 5 ist ein Diagramm und zeigt die Änderung der Näherungsindizes, wenn ein Fahrzeug entlang der in Fig. 4 angegebenen gestrichelten Linien fährt;
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht und zeigt eine geschätzte Position und eine aktuelle Route, über die ein Fahrzeug fährt, um eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erläutern;
Fig. 7 ist ein Diagramm und zeigt die Änderung der Näherungsindizes entsprechend der Fig. 6; und
Fig. 8 zeigt eine gegenwärtige Position, die für eine Straße wiedergegeben ist, deren Korrelation-Koeffizient größer ist.

Bester Modus zur Durchführung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens der Positionserfassung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, welche besteht aus einem Fahrtentfernung-Erfassungsteil 1, einem Fahrtkurs- oder Richtung-Erfassungstel 2, einem Straßenkartenspeicher 3, in welchem ein Straßenverkehr-Netzwerk eines vorbestimmten Bereichs im vorhinein gespeichert ist, einem Berechnungsteil 4 für die geschätzte Position zum Berechnen einer geschätzten Positin in Abhängigkeit von einem Entfernung-Erfassungssignal, das von dem Fahrtentfernung-Erfassungsteil 1 ausgegeben ist, einem Kurs-Erfassungssignal, das von dem Fahrtkurs-Erfassungsteil 2 ausgegeben ist, Kartendaten, die von dem Straßenkartenspeicher 3 ausgegeben sind und in Abhängigkeit von Auswertungsdaten, die von einem einen Näherungsindex auswertenden Teil ausgegeben sind, der nachfolgend beschrieben wird, einem Näherungsindex-Berechnungsteil 5 zum Berechnen eines Näherungsindex in Abhängigkeit von den Kartendaten, die von dem Straßenkartenspeicher 3 ausgegeben sind, und den Positionsdaten, die von dem Berechnungsteil 4 für eine geschätzte Position ausgegeben sind, und einem Näherungsindex-Auswertungsteil 6 zum Auswerten der Größe des Näherungsindex, der durch den Näherungsindex-Berechnungsteil berechnet wurde, und zur Ausgabe der gegenwärtigen Position eines Fahrzeuges.
Der vorerwähnte Fahrtentfernung-Erfassungsteil 1 ist präziser so ausgebildet, daß die Entfernung berechnet wird, die ein Fahrzeug je Einheitszeit zurückgelegt hat, und er kann bspw. einen photoelektrischen Schalter zur Erfassung der Drehungen eines Fahrzeugrades, einen Zähler zum Zählen der Anzahl der Impulssignale, die von dem photoelektrischen Schalter ausgegeben werden, um die Anzahl der Drehungen eines Fahrzeugrades zu erhalten, und einen Vervielfacher umfassen, um die von dem Zähler ausgegebenen Zähldaten mit einer vorbestimmten Konstanten zu vervielfachen, die den Umfang eines Fahrzeugrades angibt. Es wird angemerkt, daß der Fahrtentfernung-Erfassungsteil 1 auch eine bekannte Ausbildung aufweisen kann, bei welcher die Entfernung, die ein Fahrzeug zurückgelegt hat, berechnet wird durch eine Berechnung der Geschwindigkeit, mit welcher das Fahrzeug fährt, unter Verwendung einer Doppler Verschiebung und einer Integrierung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Der vorerwähnte Fahrtkurs-Erfassungsteil 2 kann einen magnetischen Sensor aufweisen, der für die Ausgabe von Kurswinkeldaten je Einheitszeit angepaßt ist durch ein Erfassung der horizontalen Komponentenkraft des Erdmagnetismus oder der andere richtungssensitive Elemente aufweisen kann. Bspw. kann ein Kreiselkompaß u.dgl. als ein Fahrtkurs- Erfassungsteil verwendet werden.
Der vorerwähnte Straßenkartenspeicher 3 hat Straßenkartendaten eines vorbestimmten Bereichs gespeichert, die aus Kombinationsdaten von Strichen und Linien bestehen, welche den Kurs einer Straße, die Entfernung zwischen Verzweigungsteilen u.dgl. angeben, und er kann einen Halbleiterspeicher, ein Kassettenband, ein CD-ROM od.dgl. umfassen.
Der vorerwähnte Berechnungsteil 4 für eine geschätzte Position ist für die Berechnung einer gegenwärtigen Positionsangabe bzw. von Positionsdaten Px, Py durch die Berechnung einer Ost-West-Richtungskomponente dx (= dL x cos(dθ)) und einer Süd-West-Richtungskomponente dy (= dL x sin(dθ)) der Entfernung dL angepaßt, die ein Fahrzeug zurückgelegt hat, auf der Basis der Entfernungsdaten dL, die von dem Fahrtentfernung-Erfassungsteil 1 ausgegeben sind, und der Kurswinkeldaten dθ, die von dem Fahrtkurs-Entfernungsteil 2 ausgegeben sind, und durch Hinzufügung der Komponenten dx und dy zu den zuletzt bekannten Positionsdaten Px', Py'.
Der Berechnungsteil 4 für eine geschätzte Position berechnet auch einen ersten Grenzfehler E1, welchen die gegenwärtigen Positionsdaten Px, Py haben können durch Hinzufügung einer Vergrößerung bei einem Grenzfehler entsprechend den vorerwähnten Entfernungsdaten dL zu einem Grenzfehler (unter Einschluß von Entfernungsfehlern, Kurswinkelfehlern und Straßenkartenfehlern), welche die zuletzt bekannten Positionsdaten Px', Py' haben können. Der Berechnungsteil für eine geschätzte Position berechnet auch einen zweiten Grenzfehler E2, der größer ist als der vorerwähnte erste Grenzfehler E1. Es wird angemerkt, daß der zweite Grenzfehler E2 auch ein konstanter Fehler sein kann, der größer ist als ein vorhersagbarer erster Grenzfehler E1, oder ein Fehler entsprechend der Änderung bei dem ersten Grenzfehler E1 oder der maximale Fehler einer voraussagbaren Position. In dem Fall der Erfassung eines Näherungsindex großer als ein vorbestimmter Schwellwert in dem Auswertungsteil 6 für einen Näherungsindex wird der vorerwähnte erste Grenzfehler E1 verwendet. In dem Fall einer fehlenden Erfassung eines Näherungsindex größer als ein vorbestimmter Schwellwert in dem Auswertungsteil 6 für einen Näherungsindex wird andererseits der vorerwähnte zweite Grenzfehler E2 verwendet. Der Berechnungsteil 4 für eine geschätzte Position erfaßt weiterhin Kurven (unter Einschluß von Verzweigungen) in Abhängigkeit von den vorerwähnten Entfernungsdaten dL und den Kurswinkeldaten dθ, registriert Positionen auf den Straßen, wenn die Straßen innerhalb eines Bereichs des Grenzfehlers angeordnet sind, der eine Mitte bei den vorerwähnten Positionsdaten Px, Py hat, und zwar als geschätzte Positionen in einem Annäherungsspeicher (nicht gezeigt), und bildet alle diese geschätzten Positionen auf einer geeigneten Displayeinheit (nicht gezeigt) ab.
Der vorerwähnte Näherungsindex-Berechnungsteil 5 ist für eine Berechnung der Ähnlichkeit zwischen der Bewegung der geschätzten Positionen auf allen Straßen, die in dem Berechnungsteil für eine geschätzte Position registriert sind, und den Straßen angepaßt, die in dem Straßenkartenspeicher 3 gespeichert sind. Der Näherungsindex-Berechnungsteil 5 berechnet also den Fehler zwischen der geschätzten Position entsprechend jeder Straße und der Position auf der Straße des Straßenkartenspeichers 3 an einem besonderen Punkt (nachfolgend als "Position auf der Karte" bezeichnet) , und er berechnet Näherungsindizes durch ein Ansammeln von Funktionen, die jeweils diesen Fehler als einen Parameter haben.
Der vorerwähnte besondere Punkt soll speziell die Bedeutung einer Berechnungszeitfolge des Näherungsindex haben, die bei jeder vorbestimmten Entfernung oder jeder vorbestimmten Zeit eingestellt ist. Der Näherungsindex verändert sich mit der Bewegung eines Fahrzeuges, und es wird für die Berechnung des vorerwähnten Näherungsindex eine Summenfunktion benutzt. Wenn der zuletzt bekannte Näherungsindex mit ri, j definiert wird und der aktuell berechnete Näherungsindex mit drj definiert wird, dann kann ein neuer Näherungsindex ri + 1, j wie folgt berechnet werden:
ri + 1, j = A × ri, j + B × drj
wobei drj einen Wert angibt, der zu einem absoluten Wert (-) zwischen der geschätzten Position für die Straße und der Position auf der Karte hinzugefugt wird, j einen Koeffizienten angibt, der eine registrierte geschätzte Position angibt, und A und B Koeffizienten angeben, sodaß wenn der Anfangswert des Näherungsindex 0 ist, der Näherungsindex immer einen Minuswert annimmt, und wenn A = B = 0.5 der neue Näherungsindex ein einfacher Mittelwert wird. Der Näherungsindex der geschätzten Position, deren Fehler am kleinsten ist in Bezug auf eine Straße, wird daher am größten. Es ist such möglich, daß der Näherungsindex der geschätzten Position, deren Fehler am kleinsten ist in Bezug auf eine Straße, am kleinsten wird durch einen Wechsel des Verfahrens der Berechnung des Näherungsindex. Als eine Funktion für die Berechnung des Näherungsindex kann eine exponentielle Glättung u.dgl. verwendet werden.
Der vorerwähnte Näherungsindex-Auswertungsteil 6 ist dafür angepaßt, zu unterscheiden, ob ein Näherungsindex größer als ein vorbestimmter Schwellwert unter den Näherungsindizes existiert, die den vorerwähnten geschätzten Positionen entsprechen, die Größe der Näherungsindizes entsprechend den geschätzten Positionen auszuwerten, die größer sind als der vorbestimmte Schwellwert, die geschätzte Position entsprechend dem größten Näherungsindex als eine aktuelle gegenwärtige Position aus zugeben und die Registrierung der verbleibenden geschätzten Positionen zu löschen. Der Näherungsindex-Auswertungsteil 6 unterscheidet speziell, ob ein Näherungsindex größer als ein vorbestimmter Schwellwert existiert, und er wertet die Größe der Näherungsindizes an jedem besonderen Punkt aus und löscht die Registrierung der geschätzten Position entsprechend jedem Näherungsindex, der kleiner wurde als der vorbestimmte Schwellwert. In Bezug auf die Näherungsindizes entsprechend den geschätzten Positionen, die nicht gelöscht wurden, erfolgt dafür eine aufeinanderfolgende Aktualisierung zu neuen Näherungsindizes in dem Näherungsindex-Berechnungsteil 5, und die vorerwähnte Auswertung wird nochmals wiederholt. Durch eine Wiederholung der Auswertung verbleibt schließlich nur eine geschätzte Position, die als gegenwärtige Position ständig abgebildet wird.
Die Positionserfassung der wie vorbeschrieben ausgebildeten Vorrichtung wird nachfolgend im Detail beschrieben unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5.
Fig. 2 ist eine Schemaansicht und zeigt einen Teil eines Straßenverkehr-Netzwerkes, wobei nur Straßen L0, L1, L2 und L3 gezeigt sind. Es wird angenommen, daß ein Fahrzeug von der Straße L0 zu der Straße L1 fährt, wie angegeben durch die gestrichelten Linien S1. Der vorerwähnte erste Grenzfehler wird als E1 bezeichnet, Verzweigungen durch A und C, Kurven durch B und D und die Näherungsindizes entsprechend den geschätzten Positionen auf den Straßen L0, L1, L2 und L3 werden mit r0, r1, r2 und r3 bezeichnet.
Fig. 3 zeigt die Änderung des Näherungsindex r, wenn das Fahrzeug entlang der in Fig. 2 gezeigten gestrichelten Linien S1 fährt, und d11, d12. . . .d1n geben jeweils die Näherungsindex-Aktualisierungszeit an.
Wenn das Fahrzeug entlang der Straße L0 fährt, ist nur der Näherungsindex r0 groß und die anderen Näherungsindizes r1, r2 und r3 sind klein (siehe den Bereich R1 in Fig. 3), bis unterschieden wird, daß das Fahrzeug auf die Straße L1 über die Verzweigung A gefahren ist (bis die Kurswinkel-Änderungsdaten größer werden als ein vorbestimmter Schwellwert) Da die Kurswinkel-Änderungsdaten klein sind, bis das Fahrzeug die Verzweigung A passiert, besteht also kein Einfluß der Straßen L1, L2 und L3, und es wird nur die Entfernung, welche das Fahrzeug entlang der Straße L1 zurückgelegt hat, in Betracht gezogen. Aus diesem Grund können die durch den Berechnungsteil 4 für eine geschätzte Position berechneten Positionsdaten so korrigiert werden, daß sie mit den Positionsdaten auf der Straße L0 übereinstimmen. Auf der Basis der korrigierten Positionsdaten kann die gegenwärtige Position des Fahrzeuges bestätigt werden durch eine Abbildung der Straßenkarte und der korrigierten Position auf der Straße L0 auf der Displayeinheit (nicht gezeigt)
In dem Fall, in welchem das Fahrzeug in die Straße L1 über die Verzweigung A eingefahren ist, werden die Näherungsindizes r1, r2 und r3 entsprechend den Straßen L1, L2 und L3, die innerhalb des ersten Grenzfehlers E1 angeordnet sind, durch den Näherungsindex-Berechnungsteil 5 berechnet (siehe den Bereich R2 in Fig. 3), und die berechneten Näherungsindizes werden durch den Näherungsindex-Auswertungsteil 6 ausgewertet. Bei Betrachtung der Straßen, die innerhalb des ersten Grenzfehlers E1 angeordnet sind, werden also die entsprechenden Näherungsindizes größer als der vorbestimmte Schwellwert, sodaß deshalb die Größe der Näherungsindizes ausgewertet wird, wobei ausgewertet wird, ob die Änderung der geschätzten Position ähnlich zu einer Straße ist. Da die Änderungsdaten des Fahrtkurswinkels speziell mehr als ein vorbestimmter Wert sind, kann der Näherungsindex r0 entsprechend der Straße L0 unberücksichtigt bleiben, während im Gegensatz dazu die Näherungsindizes r1, r2 und r3 entsprechend den Straßen L1, L2 und L3, die innerhalb des ersten Grenzfehlers L1 angeordnet sind, ausgewertet werden müssen. Obwohl wie in Fig. 3 gezeigt die Näherungsindizes r2 und r3 größer sind als der Näherungsindex r1 in der Nähe der Verzweigung A, resultiert dies aus Fehlern bei dem Fahrtkurs-Erfassungsteil 2. Dies ergibt sich nämlich deshalb, weil der Ausgang des Fahrtkurs-Erfassungsteils 2 einen Wert zeigte, der näher zu dem Kurs der Straßen L2 und L3 liegt (im allgemeinen wird jedoch der Näherungsindex r1 entsprechend der geschätzten Position auf der Straße L1 am größten). Obwohl der Näherungsindex r2 größer ist als der Näherungsindex r3, ergibt sich dies aus dem Grund, daß die geschätzte Position näher an der Straße L2 als an der Straße L3 liegt. Der Näherungsindex r2 der geschätzten Position auf der Straße L2 wird jedoch rasch kleiner, nachdem die geschätzte Position auf der Straße L2 die Kurve B passiert hat, weil der Kurs, der durch den Fahrtkurs-Erfassungsteil 2 erfaßt wurde, weit abweicht von dem Kurs auf der Straße L2. Der Näherungsindex r3 der geschätzten Position auf der Straße L3 wird ebenfalls rasch kleiner, nachdem die geschätzte Position auf der Straße L3 die Verzweigung C passiert hat, weil der Kurs, der durch den Fahrtkurs-Erfassungsteil 2 erfaßt wurde, weit abweicht von dem Kurs auf der Straße L3. Weil der Näherungsindex r1 der geschätzten Position auf der Straße L1 sich andererseits nur wenig ändert, wird er entspechend größer, sodaß die geschätzte Position auf der Straße L1 als die gegenwärtige Position unterschieden werden kann. Die gegenwärtige Position wird zusammen mit der Straßenkarte auf der Displayeinheit (nicht gezeigt) abgebildet. Bis die geschätzte Position auf der Straße L1 die Verzweigung A erreicht, kann also die gegenwärtige Position in Übereinstimmung mit der Position auf der Straße L0 abgebildet werden, und bis die geschätzte Position auf der Straße L die Kurve B passiert, nachdem die geschätzte Position auf der Straße L1 die Verzweigung A passiert hat, kann die gegenwärtige Position in Übereinstimmung mit der Position auf der Straße L2 abgebildet werden, und bis die geschätzte Position auf der Straße L3 die Verzweigung C passiert, nachdem die geschätzte Position auf der Straße L2 die Kurve B passierte, kann die gegenwärtige Position in Übereinstimmung mit der Position auf der Straße L3 abgebildet werden, und nachdem die geschätzte Position auf der Straße L3 die Verzweigung C passierte, kann die gegenwärtige Position abgebildet werden in Übereinstimmung mit der Position auf der Straße L1. Es wird angemerkt, daß in Fig. 3 der Näherungsindex r1 auf einen maximalen Wert (bspw. 0) eingestellt wurde, für den Fall, daß die geschätzte Position auf der Straße L1 als die gegenwärtige Position unterschieden wurde.
Durch Wiederholung der vorerwähnten Prozesse auf der Basis der Position auf der Straße L1 kann danach eine genaue gegenwärtige Position abgebildet werden in Übereinstimmung mit dem Weg des Fahrzeuges.
Es wird angemerkt, daß die genaue gegenwärtige Position als ein vorbestimmter Ort einer Straße unterschieden werden kann, bspw. bei der Kurve D in Fig. 3. Zu dem Zeitpunkt, wenn ein Näherungsindex kleiner geworden ist als ein vorbestimmter Wert (nicht gezeigt) kann dann auch die geschätzte Position des entsprechenden Näherungsindex gelöscht werden. Zu dem Zeitpunkt, in welchem der Unterschied zwischen den Näherungsindizes größer wurde als ein vorbestimmter Wert, kann weiterhin die Registrierung der geschätzten Position in Übereinstimmung mit dem kleineren Näherungsindex gelöscht werden.
Bei der vorerwähnten Ausführungsform, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, wird der größte Näherungsindex von r2 nach r3 und nach r1 geändert, und die Abbildung auf der Displayeinheit (nicht gezeigt) wird ebenfalls von der Straße L2 zu der Straße L3 und zu der Straße L1 überführt. In dem Fall, wo die Reihenfolge der Näherungsindizes umgekehrt wird, kann jedoch die Abbildung auf der Displayeinheit (nicht gezeigt) daran gehindert werden, rasch und häufiger auf verschiedene Straßen übertragen zu werden durch die Bereitstellung einer Hysterese-Charakteristik.
Fig. 4 zeigt einen Teil eines anderen Straßenverkehr- Netzwerkes, und es ist angenommen, daß ein Fahrzeug von einer Straße L4 zu Straßen L5 und L6 über eine Straße fährt, die nicht auf der Straßenkarte gezeigt ist, wie angedeutet durch die unterbrochenen Linien S2. Ein erster Grenzfehler und ein zweiter Grenzfehler sind mit E1 und E2 bezeichnet, und Verzweigungen (die nicht nur die auf der Straßenkarte gezeigten Verzweigungen einschließen, sondern auch Verzweigungen, die nicht auf der Straßenkarte gezeigt sind) sind mit E, F, G und H bezeichnet. Die Näherungsindizes entsprechend den geschätzten Positionen auf den Straßen L4, L5, L6, L7 und L8 sind mit r4, r5, r6, r7 und r8 bezeichnet.
Fig. 5 zeigt die Änderung des Näherungsindex r in dem Fall, daß das Fahrzeug entlang der in Fig. 4 gezeigten unterbrochenen Linien S2 gefahren ist, wobei d21, d22, ... d2n jeweils eine Näherungsindex-Aktualisierungszeit angeben.
Wenn das Fahrzeug entlang der Straße L4 fährt, ist dann nur der Näherungsindex r4 groß, und die anderen Näherungsindizes r5, r6 und r7 sind klein (siehe den Bereich R4 in Fig. 5) bis unterschieden wird, daß das Fahrzeug die Verzweigung E passierte und sein Fahrtkurs sich stark geändert hat (bis die Änderungsdaten des Kurswinkels einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten) . Da die Kurswinkel-Änderungsdaten klein sind, bis das Fahrzeug die Verzweigung E passiert, ist also kein Einfluß auf andere Straßen vorhanden, sodaß nur die Entfernung in Frage kommt, welche das Fahrzeug entlang der Straße L4 gefahren ist. Aus diesem Grund können die Positionsdaten, die durch den Berechnungsteil 4 für eine geschätzte Position berechnet werden, korrigiert werden für eine Übereinstimmung mit den Positionsdaten auf der Straße L4. Auf der Basis der korrigierten Positionsdaten kann die gegenwärtige Position des Fahrzeuges bestätigt werden durch Abbildung der Straßenkarte und der korrigierten Position auf der Straße L4 auf der Displayeinheit (nicht gezeigt).
In dem Fall, daß das Fahrzeug die Verzweigung E passierte und von der Straße L 4 abgewichen ist, sind keine registrierten Straßen innerhalb des ersten Grenzfehlers E1 angeordnet. Das Fahrzeug setzt danach seine Fahrt in dem Zustand fort, daß keine registrierten Straßen innerhalb des ersten Grenzfehlers E1 angeordnet ist, also in dem Zustand, daß die Näherungsindizes von allen Straßen kleiner sind als ein vorbestimmter Schwellwert. Bis eine registrierte Straße, deren Näherungsindex groß ist, erhalten wird, wird somit die Position des Fahrzeuges auf der Basis der Ausgangssignale von dem Fahrtentfernung-Erfassungsteil 1 und dem Fahrtkurs-Erfassungsteil 2 (Gissung) erfaßt. Die durch die Gissung erhaltene geschätzte Position wird auf der Displayeinheit (nicht gezeigt) abgebildet, bis eine registrierte Straße, deren Näherungsindex groß ist, erhalten wird.
Zu diesem Zeitpunkt werden alle Näherungsindizes auf der Basis der registrierten Straßen berechnet, die innerhalb des zweiten Grenzfehlers E2 angeordnet sind, der größer als der erste Grenzfehler E1 ist, sowie der geschätzten Position, die durch die Gissung erhalten wurde (siehe den Bereich R5 in Fig. 5).
Während das Fahrzeug von der Verzweigung E in Richtung der Verzweigung F fährt, sind die Straßen L7 und L8 innerhalb dem Fahrzeug angeordnet und die Kurse der Straßen L7 und L8 sind relativ ähnlich zu dem Fahrtkurs des Fahrzeuges. Die Gissung wird jedoch fortgesetzt, weil die Näherungsindizes r7 und r8 entsprechend den Straßen L7 und L8 noch immer kleiner sind als ein Schwellwert zum unterscheiden einer einschlägigen Straße.
Wenn das Fahrzeug an der Verzweigung F nach rechts fährt, werden die Näherungsindizes r7 und r8 entsprechend den registrierten Straßen L7 und L8 rasch verringert, weil die Kurse der Straßen L7 und L8 sich groß unterscheiden von den Fahrtkursen des Fahrzeuges. Der Näherungsindex r5 entsprechend der Straße L5 wird jedoch rasch vergrößert, weil die Straße r5 sehr nahe zu dem Fahrzeug angeordnet ist und weil weiterhin der Kurs der Straße L5 sehr ähnlich zu dem Fahrtkurs des Fahrzeuges ist (siehe den Bereich R6 in Fig. 5).
Wenn danach das Fahrzeug an der Verzweigung F nach links fährt, dann wird das Straßenmuster von der registrierten Straße L5 zu der registrierten Straße L6 sehr ähnlich zu der Route, welche das Fahrzeug fährt, und weiterhin wird die Fahrtentfernung und der Fahrtkurs der registrierten Straße L6 sehr ähnlich zu der Fahrtentfernung und dem Kurs des Fahrzeuges. Als ein Ergebnis wird der Näherungsindex r6 rascher vergrößert und wird größer als ein vorbestimmter Schwellwert rs (siehe den Bereich R7 in Fig. 5) . Die Straße L6 kann daher als eine Straße bestimmt werden, entlang welcher das Fahrzeug jetzt fährt.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Registrierung der anderen Straßen gelöscht, und die Position auf der registrierten Straße L6 wird als eine gegenwärtige Position abgebildet, da keine Straßen vorhanden sind, deren Näherungsindizes größer sind als der Näherungsindex r6. Es wird angemerkt, daß bei der vorerwähnten Ausführungsform, die in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, keine Vielzahl von registrierten Straßen vorhanden ist, deren Näherungsindizes groß sind (es ist keine Vielzahl von registrierten Straßen vorhanden, deren Näherungsindizes größer sind als ein vorbestimmter Schwellwert rs, bzw. es ist keine Vielzahl von registrierten Straßen vorhanden, die jeweils einen Unterschied größer als ein vorbestimmter Wert haben) , jedoch werden in dem Fall, wo eine Vielzahl von registrierten Straßen vorhanden ist, deren Näherungsindizes groß sind, die Näherungsindizes ausgewertet, die sich bei der Fahrt des Fahrzeuges verändert, und wenn ein vorbestimmter Zustand (bspw. ein Zustand, daß ein Näherungsindex größer ist als ein vorbestimmter Schwellwert rs und ebenfalls größer als die verbleibenden Näherungsindizes um einen vorbestimmten Wert) erreicht wird, dann wird die geschätzte Position auf der entsprechenden Straße als eine gegenwärtige Position bestimmt. Die Registrierung der anderen geschätzten Positionen wird zu diesem Zeitpunkt natürlich gelöscht.
In dem Fall, wo der vorerwähnte, vorbestimmte Zustand nicht erreicht wird, wird jedoch die Positionserfassung fortgesetzt mit der Bedingung, daß eine Vielzahl von entsprechenden Straßen vorhanden ist, und nur der größte Näherungsindex wird als die gegenwärtige Position ausgegeben. Selbst bei diesem Fall wird die vorerwähnte vorbestimmte Bedingung erfüllt, nachdem das Fahrzeug eine vorbestimmte Fahrtentfernung zurückgelegt hat. Wenn die Bedingung erfüllt wird, wird daher die Registrierung der anderen geschätzten Positionen gelöscht, und es wird nur die entsprechende Position als die gegenwärtige Position registriert.
Die vorerwähnte Ausführungsform betrifft einen Fall, wo bei der geschätzten Position nur ein kleiner Fehler einen Einfluß nimmt. Aber selbst dann, wenn Fehler bei der Schätzung der gegenwärtigen Position einen Einfluß nehmen und das Fahrzeug für eine Anordnung an der Verzweigung H bestimmt wird, wenn es sich tatsächlich an der Verzweigung E befindet, könnte eine genaue Straße registriert werden und könnte eine genaue gegenwärtige Position erfaßt werden durch dasselbe Verfahren wie vorstehend beschrieben. Mit anderen Worten, wenn das Muster der Fahrzeugbewegung übereinstimmt mit der Straßenkarte, kann eine genaue gegenwärtige Position letztlich selbst dann erfaßt werden, wenn ein Fehler bei einer anfänglichen Position einen Einfluß nimmt, solange der Fehler sich innerhalb des maximalen Wertes des Grenzfehlers befindet.
In dem Fall, wo auch relativ kleinere Straßen auf der Straßenkarte registriert sind oder ein Fahrzeug nur auf Straßen fährt, die auf der Straßenkarte registriert sind, existiert somit wenigstens eine Straße innerhalb des relativ engen ersten Grenzfehlers E1, und durch ein Registrieren von geschätzten Positionen in Bezug auf die relativ größeren Näherungsindizes unter den Straßen, die innerhalb des ersten Grenzfehlers E1 angeordnet sind, wird die Fahrzeugfahrt fortgesetzt, wobei als gegenwärtige Position die geschätzten Positionen mit einer relativ hohen Wahrscheinlichkeit erfaßt werden. Da eine der Näherungsindizes der geschätzten Positionen beträchtlich höher wird im Vergleich mit den anderen Näherungsindizes, kann die gegenwärtige Position genau entdeckt werden durch ein Löschen der Registrierung der anderen geschätzten Positionen, wenn einer der Näherungsindizes merklich höher wird.
Auf der anderen Seite wird in dem Fall, daß ein Fahrzeug über Teile fährt, die nicht auf der Straßenkarte registriert sind (enge Straßen, ödes Land u.dgl.) oder in dem Fall, daß anfänglich ein großer Fehler bei der geschätzten Position auftritt, besteht andererseits jedoch keine Garantie, daß wenigstens eine Straße bei dem relativ engen ersten Grenzfehler E1 angeordnet ist, und es ist unmöglich, eine geschätzte Position als eine Position auf einer registrierten Straße zu registrieren. In diesem Fall werden daher die Fahrt und die Abbildung des Fahrzeuges durch die Gissung durchgeführt auf der Basis der Fahrzeugentfernung und des Fahrzeugkurses, und gleichzeitig wird der zweite Grenzfehler E2 größer als der erste Grenzfehler E1 verwendet. Die Näherungsindizes entsprechend der Straßen, die innerhalb des zweiten Grenzfehlers E2 angeordnet sind, werden berechnet, und die Gissung wird fortgesetzt für eine Registrierung der berechneten Näherungsindizes. Da die gegenwärtige Position nur durch die Fahrtentfernung und den Fahrtkurs geschätzt wird, obwohl die Ähnlichkeit mit der Straßenkarte in einem bestimmten Ausmaß berücksichtigt wird, ist es möglich, eine gegenwärtige Position in dem Zustand zu schätzen, daß ein relativ weiter Beeich der Straßenkarte berücksichtigt wird. Auf der Basis der Änderung des Näherungsindex kann eine gegenwärtige Position wie folgt genau erfaßt werden.
Wenn ein Näherungsindex einen vorbestimmten Zustand erfüllt (ein Näherungsindex also größer ist als ein vorbestimmter Schwellwert und größer als die anderen Näherungsindizes um einen vorbestimmten Wert) , dann wird die Position auf der Straße entsprechend dem Näherungsindex als eine gegenwärtige Position angenommen, und danach kann eine gegenwärtige Position geschätzt werden unter Berücksichtigung der Ähnlichkeit zu einer Straße.
Bei der vorerwähnten Ausführungsform, die in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist es hinsichtlich der Berechnung eines Näherungsindex, wenn der zweite Grenzfehler E2 verwendet wird, nicht immer erforderlich, eine momentane Berechnung vorzunehmen, weil die gegenwärtige Position durch die Gissung geschützt wird. Die gegenwärtige Position entsprechend der geschätzten Position, die durch die Gissung erfaßt wurde, kann erfaßt werden unter den registrierten Straßen innerhalb eines bestimmten Zeitverlaufs.
In dem Fall, wo der Fehler bei einer geschätzten Position größer war als der zweite Grenzfehler E2 aus welchen Gründen auch immer, kann darüber hinaus eine genaue Straße nicht erfaßt werden. In dem Fall, wo der zweite Grenzfehler E2 verwendet wird und eine genaue Straße nicht erfaßt werden kann, selbst wenn das Fahrzeug über eine vorbestimmte Entfernung fährt, wird daher ein dritter Grenzfehler größer als der zweite Grenzfehler E oder ein Grenzfehler größer als der dritte Grenzfehler verwendet. In diesem Fall, wo die Anzahl der registrierten Straßen vergrößert wird bei einer Vergrößerung des Grenzfehlers durch eine Klassifizierung der vorhandenen Straßen und eine Verringerung der Verarbeitungszeit bei jeder klassifizierten Straße, wird es jedoch bevorzugt, daß eine genaue gegenwärtige Position innerhalb einer vorbestimmten Zeit entdeckt werden soll.
Die Verringerung einer Speichermenge und die Verkürzung einer Verarbeitungszeit kann erreicht werden durch eine Begrenzung der registrierten Straßen nur auf die arteriellen Hauptstraßen oder auf Straßen, die ein betreffendes Fahrzeug mit hoher Wahrscheinlichkeit befahren mag, unter Berücksichtigung der Eigenart der Fahrzeugbewegung. In diesem Fall ist es möglich, nur die Näherungsindizes entsprechend den arteriellen Hauptstraßen oder den Straßen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit für die Fahrt des Fahrzeuges zu berechnen, wobei es selten vorkommt, daß das Fahrzeug andauernd nur enge Straßen befährt und von der registrierten Straße über eine lange Zeit abgewichen ist. Wenn das Fahrzeug eine bestimmte Entfernung fährt, wird daher letztlich eine genaue Straße registriert und es kann eine genaue gegenwärtige Position erfaßt werden.
Die vorerwähnte Ausführungsform wird auf ein Navigationssystem angewendet, bei welchem die erfaßte Position auf der Straßenkarte visuell abgebildet wird, und wenn der Fehler eine geschätzten Position aus irgendwelchen Gründen größer wurde, dann kann die geschätzte Position manuell durch eine Bedienungsperson korrigiert werden für eine Übereinstimmung mit einer genauen gegenwärtigen Position, da jedoch die geschätzte Position automatisch korrigiert werden kann, kann eine Bedienungsdurchführung stark vergrößert werden. In dem Fall, daß eine erfaßte Position nicht visuell im Innern eines Fahrzeuges ähnlich einem Positionssystem abgebildet wird, kann die Zuverlässigkeit des gesamten Systems beträchtlich vergrößert werden, weil Fehler automatisch korrigiert werden, wenn das Fahrzeug über eine bestimmte Entfernung fährt.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ableitbar, daß die vorliegende Erfindung auf ein Navigationssystem anwendbar ist, bei welchem die gegenwärtige Position und das Ziel mit der Straßenkarte abgebildet werden, um ein Fahrzeug an das Ziel zu dirigieren, und zwar durch die Abbildung der Ausgabe der gegenwärtigen Position im Innern des Fahrzeuges. Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar auf ein Positionssystem, bei welchem die Positionen einer großen Anzahl von Fahrzeugen erfaßt werden durch eine Übertragung der Ausgabe der gegenwärtigen Position von dem Fahrzeug nach außen über Radiowellen und durch einen Empfang der Radiowellen bei einer zentralen Basisstation.
Es wird angemerkt, daß diese Erfindung nicht beschränkt ist auf die vorerwähnten Ausführungsformen. Bspw. in dem Fall des Vorhandenseins einer Vielzahl von geschätzten Positionen entsprechend dem größten Näherungsindex ist es möglich, die geschätzte Positin als eine gegenwärtige Position auszugeben, die am nächsten zu der Mitte der Straße ist. Es ist auch möglich, die Änderung bei der Fahrtentfernung und dem Kurs zu jeder vorbestimmten Zeit zu integrieren anstelle zu jeder vorbestimmten Entfernung. Andere Modifizierungen und Änderungen sind auch möglich, ohne daß von dem Umfang dieser Erfindung abgewichen wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 bis 8 ist dort eine weitere Ausführungsform des Verfahrens der Positionserfassung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Tabelle 1 zeigt den Übergang der Näherungsindizes.
Diese Ausführungsform ist im wesentlichen identisch mit der vorbeschriebenen Ausführungsform mit der Ausnahme, daß der Näherungsindex-Berechnungsteil 5 einen Näherungsindex auf der Basis des Entfernungsfehlers zwischen der geschätzten Position entsprechend jeder Straße und der Position auf der Straßenkarte an einem besonderen Punkt berechnet (nachfolgend bezogen als ein "Fehler an einem besonderen Punkt").
Der Näherungsindex-Berechnungsteil 5 benutzt speziell die folgende Gleichung zur Berechnung eines Näherungsindex:
ri + 1, j = A × ri, j + B × drj
worin drj die Hinzufügung (-) eines Wertes zu einem absoluten Wert des Fehlers an dem besonderen Punkt angibt, j eine Koeffizienten angibt, der eine registrierte geschätzte Position zeigt, A = B = 1 und der Anfangswert und der erneut eingestellt Wert des Näherungsindex 0 sind. Der Näherungsindex wird bei jeder vorbestimmten Entfernung (besonderer Punkt) berechnet, wobei der Näherungsindex bei dieser Ausführungsform jede 10 m berechnet wird.
Wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform ist der Näherungsindex-Auswertungsteil 6 dafür angepaßt, zu unterscheiden, ob ein Näherungsindex größer als ein vorbestimmter Schwellwert unter den Näherungsindizes vorhanden ist, die den geschätzten Positionen der Straßen entsprechen, die Größe der Näherungsindizes entsprechend den geschätzten Positionen auszuwerten, die größer als ein vorbestimmter Schwellwert sind, die geschätzte Position entsprechend dem größten Näherungsindex als die aktuelle gegenwärtige Position auszugeben und die Registrierung der anderen geschätzten Positionen zu löschen, wenn eine Bedingung erfüllt wird. Wenn sich die Bedingung des weniger als ein vorbestimmter Wert zweimal wiederholt ab dem Wert des maximalen Näherungsindex, dann wird speziell die entsprechende Straße gelöscht, und in dem Fall, wo sich eine registrierte Straße mehr als 10 m bei einer Bedingung fortsetzt, wird die geschätzte Position entsprechend der registrierten Straße wiederholt eingestellt, und gleichzeitig wird auch der Näherungsindex wiederholt eingestellt.
Fig. 6 ist eine Schemaansicht, die einen Teil eines Straßenverkehr-Netzwerkes zeigt, und wie in dem Fall der Fig. 2 sind nur Straßen L0, L1, L2 und L3 gezeigt. Es wird angenommen, daß ein Fahrzeug von der Straße L0 zu der Straße L1 fährt, wie es angegeben ist durch die unterbrochenen Linien S1. Die ausgezogene Linie S gibt die Änderung der geschätzten Position an, die auf der Basis der Daten berechnet wurde, die von dem Fahrtentfernung-Berechnungsteil 1 und dem Fahrtkurs-Berechnungsteils 2 ausgegeben sind, wobei ein Fehler von 14 m bei den Entfernungsdaten von dem Fahrtentfernung-Berechnungsteil 1 austritt. Ein erster Grenzfehler ist mit E1 angegeben. Die Bezugsbuchstaben a, b, c, d, e, f, g und h geben geschätzte Positionen an, die bei jedem besonderen Punkt auf der Basis der Daten berechnet werden, die von dem Fahrtentfernung-Berechnungsteil 1 und dem Fahrtkurs-Berechnungsteil 2 ausgegeben werden. Die Bezugsbuchstaben a1, b1, c1, d1, e1, f1, g1 und h1 geben die geschätzten Positionen für die Straße L1 an dem besonderen Punkt an. Die Bezugsbuchstaben a2, b2, c2, d2, e2, f2, g2 und h2 geben die geschätzten Positionen für die Straße L2 an dem besonderen Punkt an. Die Bezugsbuchstaben a3, b3, c3, d3, e3, f3, g3 und h3 geben die geschätzten Positionen für die Straße L3 an dem besonderen Punkt an. Die Näherungsindizes entsprechend den geschätzten Positionen auf den Straßen L0, L1, L2 und L3 sind mit r0, r1, r2 und r3 bezeichnet.
Die Tabelle 1 zeigt den Fehler an dem besonderen Punkt und den Übergang der Näherungsindizes r in dem Fall, daß das Fahrzeug wie angegeben durch die unterbrochenen Linien S1 in Fig. 6 gefahren ist. Es wird angemerkt, daß die vorerwähnen Näherungsindizes durch die vorerwähnte Gleichung zum Berechnen eines Näherungsindex berechnet sind. Tabelle 1 Übergang des Näherungsindex Kurz nach Punkt Fehler zwischen geschätzter Position auf Straßenkarte zu Straße an best. Punkt Geschätzte Position zu Straße Näherungsindex m unterhalb Pkt. a Punkt a m oberhalb Pkt. a Löschung m rechts unterhalb Punkt Rückstellpunkt h zu Punkt h1
Fig. 7 zeigt die Änderung des Näherungsindex r, wenn das Fahrzeug entlang der in Fig. 6 gezeigten unterbrochenen Linien S1 gefahren ist, und d11, d12, ... d1n geben jeweils einen besonderen Punkt an.
Wenn das Fahrzeug entlang der Straße L0 fährt, dann ist nur der Näherungsindex r0 groß und die anderen Näherungsindizes r1, r2 und r3 sind klein, bis unterschieden wird, daß das Fahrzeug auf die Straße L1 über einen Punkt a gefahren ist. Da der Fehler an dem besonderen Punkt d2 klein ist, bis das Fahrzeug den Punkt a passiert, ist kein Einfluß der Straßen L1, L2 und L3 vorhanden und es kommt nur die Entfernung in Frage, welche das Fahrzeug entlang der Straße L1 zurückgelegt hat. Aus diesem Grund können die Positionsdaten, die von dem Berechnungsteil 4 für eine geschätzte Position berechnet sind, korrigiert werden für eine Übereinstimmung mit den Positionsdaten auf der Straße L0. Auf der Basis der korrigierten Positionsdaten kann die gegenwärtige Position des Fahrzeuges bestätigt werden durch eine Abbildung der Straßenkarte und der korrigierten Position auf der Straße L0 auf der Displayeinheit (nicht gezeigt).
In dem Fall wo das Fahrzeug auf die Straße L1 über den Punkt a gefahren ist, werden die Näherungsindizes r1, r2 und r3 entsprechend den Straßen L1, L2 und L3, die innerhalb des ersten Grenzfehlers E1 angeordnet sind, durch den Näherungsindex-Berechnungsteil 5 berechnet, und die berechneten Näherungsindizes werden durch den Näherungsindex- Auswertungsteil 6 ausgewertet. Bezüglich der Straßen, die innerhalb des ersten Grenzfehlers E1 angeordnet sind, sind die entsprechenden Näherungsindizes größer als der vorbestimmte Schwellwert, sodaß daher die Größen der Näherungsindizes ausgewertet werden sowie auch ausgewertet wird, ob die Änderung der geschätzten Position ähnlich mit einer Straße ist. Da der Fehler an dem besonderen Punkt d3 größer wird, wird speziell der Näherungsindex r0 zu der Straße L0 kleiner, während andererseits die Näherungsindizes r1, r2 und r3 zu den Straßen L1, L2 und L3, die bei dem ersten Grenzfehler E1 angeordnet sind, größer werden. Obwohl die Näherungsindizes r2 und r3, wie gezeigt in Fig. 7, größer sind an dem besonderen Punkt d3 als der Näherungsindex r1, resultiert dies von dem Fehler bei dem Fahrtentfernung- Erfassungsteil 1 (wie vorerwähnt wird angenommen, daß ein Fehler von 14 in bei dem Fahrtentfernung-Erfassungsteil 1 auftritt). Aus diesem Grund zeigt daher die Aufgabe des Fahrtentfernung-Erfassungsteils 1 einen Wert, der näher zu den Richtungen der Straßen L2 und L3 ist (jedoch wird im allgemeinen der Näherungsindex r1 entsprechend der geschätzten Position auf der Straße L1 am größten). Obwohl der Näherungsindex r2 größer ist als der Näherungsindex r3, erscheint dies aus dem Grund, daß die geschätzte Position näher an der Straße L2 als an der Straße L3 liegt. Der Näherungsindex r2 der geschätzten Position auf der Straße L2 wird jedoch rasch kleiner, nachdem die geschätzte Position auf der Straße L2 den Punkt c1 passiert hat, weil der von dem Fahrtkurs-Erfassungsteil 2 erfaßte Kurs stark abweicht von dem Kurs der Straße L2 und der Entfernungsfehler an dem besonderen Punkt d5 größer wird. Der Näherungsindex r3 der geschätzten Position auf der Straße L3 wird ebenfalls rasch kleiner, nachdem die geschätzte Position auf der Straße L3 den Punkt d1 passiert hat, weil der durch den Fahrtkurs-Erfassungsteil 2 erfaßte Kurs stark abweicht von dem Kurs der Straße L3 und der Entfernungsfehler an dem besonderen Punkt d6 größer wird. Da auf der anderen Seite der Näherungsindex r1 der geschätzten Position auf der Straße L1 sich nur wenig ändert, wird er entsprechend größer, sodaß die geschätzte Position auf der Straße L1 als die gegenwärtige Position unterschieden werden kann. Die gegenwärtige Position kann auf der Displayeinheit (nicht gezeigt) zusammen mit der Straßenkarte abgebildet werden. Die geschätzte Position (Punkt h) wird schließlich wieder auf den Punkt h1 zu dem Zeitpunkt zurückgestellt, wenn die Näherungsindizes der Straßen mit Ausnahme der Straße L1 kleiner werden und deren Registrierung gelöscht wird (siehe die geschätzte Position in der Tabelle 1).
Fig. 8 zeigt eine gegenwärtige Position mit einer Abbildung auf einer Straße, wobei der Näherungsindex groß ist. Nachdem die geschätzte Position den Punkt a1 passiert hat, wurde also die gegenwärtige Position in Übereinstimmung mit der Position auf der Straße L0 solange abgebildet, bis der Näherungsindex r0 kleiner wird als der Näherungsindex r2. Bis der Näherungsindex r2 kleiner wird als der Näherungsindex r3 ist die gegenwärtige Position in Übereinstimmung mit der Position auf der Straße L2 abgebildet worden, und bis der Näherungsindex r3 kleiner wird als der Näherungsindex r1 ist die gegenwärtige Position in Übereinstimmung mit der Position auf der Straße L3 abgebildet worden. Der Näherungsindex r1 wird danach größer als der Näherungsindex r3, womit die gegenwärtige Position in Übereinstimmung mit der Position auf der Straße L1 abgebildet wurde.
Die Abbildung der gegenwärtigen Position weicht daher ab von der tatsächlichen Straße, über welche das Fahrzeug zu Beginn fährt, nachdem das Fahrzeug den Punkt al passiert hat, jedoch kann die gegenwärtige Position auf der tatsächlichen Straße abgebildet werden, über welche das Fahrzeug fährt, nachdem das Fahrzeug eine vorbestimmte Entfernung zurückgelegt hat.
Wie vorerwähnt unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5, wird der Grenzfehler von dem ersten Grenzfehler E1 zu dem zweiten Grenzfehler E2 vergrößert, wenn ds Fahrzeug auf einer Straße fährt, die nicht in dem Straßenkartenspeicher registriert ist, und die gegenwärtige Position wird nur durch die Gissung erfaßt, bis eine in dem Straßenkartenspeicher registrierte Straße erhalten wird.
Obwohl bei der vorerwähnten Ausführunsform angenommen ist, daß Kursfehler nicht auftreten, um die Berechnung zu vereinfachen, kann dasselbe Verfahren wie vorbeschrieben angewendete werden, selbst wenn Kursfehler auftreten. In diesem Fall hat eine nicht ausgewählte Straße die Neigung, erfaßt zu werden, da der Näherungsindex entsprechend der tatsächlichen Straße vorübergehend kleiner wird. Nachdem das Fahrzeug eine vorbestimmte Entfernung zurückgelegt hat, verbleibt jedoch die Straße, deren Näherungsindex am größten ist, und die tatsächliche Straße kann als eine gegenwärtige Position ausgegeben werden.
Es wird auch angemerkt, daß wenn das in den Fig. 2 und 3 gezeigte Verfahren der Positionserfassung gleichzeitig verwendet wird, die rechte Straße schneller erfaßt werden kann.
Die häufige Änderung der gegenwärtigen Position kann weiterhin verhindert werden, und es kann die gegenwärtige Position genauer erfaßt werden durch eine Auswahl von Straßen unter Berücksichtigung des Musters des letzten Näherungsindex r, dr und einer Hysterese anstelle der Abbildung der gegenwärtigen Position auf der Straße, deren Näherungsindex unter den Näherungsindizes der Straßen der großte ist.
In dem Fall, daß nur eine registrierte Straße vorhanden ist und die geschätzte Position wieder eingestellt wird, kann weiterhin eine falsche Zurückstellung verhindert werden durch eine Auswertung, ob die Näherungsindizes r und dr richtig sind oder nicht.
Es ist auch möglich, eine gegenwärtige Position durch eine Gissung abzubilden, während das Fahrzeug über Kurven fährt anstelle einer Abbildung der gegenwärtigen Position zu allen Zeiten auf einer Straße. In diesem Fall kann die häufige Änderung der geschätzten Position verhindert werden, während das Fahrzeug über Kurven fährt.
Wie vorerwähnt werden bei der vorliegenden Erfindung geschätzte Positionen registriert in Bezug auf alle Straßen, die innerhalb einer Grenzmenge des Fehlers angeordnet sind, der unvermeidbar bei dem Fahrtentfernungssensor enthalten ist, und des Fehlers der Straßenkarte, und es werden Näherungsindizes berechnet in Bezug auf alle vorerwähnten Straßen. Auf der Basis der geschätzten Positionen und der Annäherungsindizes wird die Ähnlichkeit der Straße zu dem tatsächlichen Bewegungsmuster ausgewertet. In dem Fall, daß registrierte Straßen nicht innerhalb des Grenzwertes des vorerwähnten Fehlers liegen, wird ein Grenzwert eines breiteren Fehlers verwendet, und die gegenwärtige Position wird durch eine Gissung erfaßt sowie ein Auswerten der Ähnlichkeit der Straße zu dem tatsächlichen Bewegungsmuster. Selbst wenn das Straßenmuster des Distrikts, in welchem das Fahrzeug fährt, kompliziert ist, selbst wenn eine Vielzahl von Straßen in einem zusammengehäufelten Zustand existiert, selbst wenn ein Fahrzeug an einen Ort fährt abweichend von den registrierten Straßen oder selbst wenn der Fehler einer geschätzten Position größer wird aus irgendwelchen Gründen kann also eine geschätzte Position mit einer relativ hohen Wahrscheinlichkeit ausgegeben werden, und selbst wenn eine ungenaue geschätzte Position ausgegeben wird als eine gegenwärtige Position kann danach eine genaue gegenwärtige Position ausgegeben werden als eine gegenwärtige Position auf der Basis der Änderung des Näherungsindex. Als ein Ergebnis kann die vorliegende Erfindung die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Positionserfassung beträchtlich vergrößern, ohne dem Einfluß der Bedingung der Fahrzeugbewegung ausgesetzt zu sein.

Industrielle Anwendungsmöglichkeit

Das Verfahren der Positionserfassung gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf ein Navigationssystem anwendbar, bei welchem die gegenwärtige Position und das Ziel mit der Straßenkarte abgebildet werden, um ein Fahrzeug an das Ziel zu dirigieren durch die Abbildung der Ausgabe der gegenwärtigen Position im Innern des Fahrzeuges. Das Verfahren der Positionserfassung ist auch anwendbar auf ein Positionssystem, bei welchem die Positionen einer großen Anzahl von Fahrzeugen erfaßt werden durch Übermittlung der Ausgabe der gegenwärtigen Position von dem Fahrzeug nach außen über Radiowellen und durch Empfang der Radiowellen in einer zentralen Basisstation.

Claims

1. Verfahren zur Positionserfassung für eine Erfassung der Position eines Fahrzeuges innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, bestehend aus den Stufen:

Speichern der Straßenkartendaten, welche die Straßen innerhalb des vorbestimmten Bereichs angeben;

Ausgabe von Entfernungsdaten (dL) in einem vorbestimmten Intervall, wobei die Entfernungsdaten (dL) die Entfernung angeben, welche das Fahrzeug zurückgelegt hat;

Ausgabe von Kurswinkeldaten d(θ) in einem vorbestimmten Intervall, wobei die Kurswinkeldaten d(θ) den Wechsel des Kurswinkels der Fahrzeugbewegung angeben;

Berechnung einer gegenwartigen Positionsangabe (Px, Py) aus den Entfernungsdaten (dL) und den Kurswinkeldaten d(θ) ; und

Berechnung eines ersten Grenzfehlers (E1) und eines zweiten Grenzfehlers (E2) der berechneten gegenwärtigen Positionsangabe (Px, Py) , wobei die ersten und zweiten Grenzfehler (E1, E2) bestimmt werden auf der Basis möglicher Fehler bei den Entfernungsdaten (d1), den Kurswinkeldaten d(θ) und den Straßenkartendaten und der zweite Grenzfehler (E2) größer ist als der erste Grenzfehler (E1) ; gekennzeichnet durch:

Registrierung von geschätzten Positionen, die jeweils durch jede der Positionen auf allen Straßen (L0-L3) definiert sind, die innerhalb des ersten Grenzfehlers (E1) angeordnet sind, und wenn keine Straßen existieren innerhalb des ersten Grenzfehlers (E1) durch jede der Positionen auf allen Straßen (L4-L8) , die innerhalb des zweiten Grenzfehlers (E2) angeordnet sind;

Berechnung von Fehlern, von denen jeder die Abweichung zwischen jeder der registrierten geschätzten Positionen (a1, b1, c1, d1, e1, f1, g1, h1; a2, b2, c2, d2, e2; a3, b3, c3, d3, e3) auf jeder der Straßen (L0-L3) und der berechneten gegenwärtigen Position (a, b, c, d, e, f, g, h) auf der Straßenkarte anzeigt;

Berechnung von Näherungsindizes (r0-r3; r4-r8) jeweils auf der Basis eines betreffenden berechneten Fehlers und bezogen auf eine der registrierten geschätzten Positionen auf jeder der Straßen (L0-L3; L4-L8) in einer Berechnungsart, bei welcher sich jeder der Näherungsindizes (r0-r3; r4-r8) in Abhängigkeit von der Erniedrigung jedes der berechneten Fehler und der Erniedrigung jedes der Näherungsindizes (r0-r3; r4-r8) vergrößert in Abhängigkeit von der Vergrößerung jedes berechneten Fehlers;

Auswahl des größten Näherungsindex von den Näherungsindizes (r0-r3), die in der Berechnungsstufe des Näherungsindex berechnet wurden;

Ausgabe einer gegenwärtigen Position, die wie folgt definiert ist:

(a) wenn der größte Näherungsindex der geschätzten Position entspricht, die durch die Positionen auf allen Straßen (L0-L3) definiert ist, die innerhalb des ersten Grenzfehlers (E1) angeordnet sind: die gegenwärtige Position wird durch die registrierte geschätzte Position entsprechend dem größten Näherungsindex definiert;

(b) wenn der größte Näherungsindex nicht einer geschätzten Position entspricht, die durch jede beliebige Position auf den Straßen (L0-L3) definiert ist, die innerhalb des ersten Grenzfehlers (E1) angeordnet sind, aber nicht der geschätzten Position entspricht, die durch Positionen auf allen Straßen (L4-L8) definiert ist, welche innerhalb des zweiten Grenzfehlers (E2) angeordnet sind und gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert sind: die gegenwärtige Position wird durch die registrierte geschätzte Position entsprechend dem größten Näherungsindex definiert;

(c) wenn der größte Näherungsindex nicht einer geschätzten Position entspricht, die durch jede beliebige Position auf den Straßen (L0-L3) definiert ist, die innerhalb des ersten Grenzfehlers (E1) angeordnet sind, jedoch nicht der geschätzten Position entsprechen, die durch Positionen auf allen Straßen (L4-L8) definiert ist, welche innerhalb des zweiten Grenzfehlers (E2) angeordnet und kleiner als der vorbestimmte Wert sind: die gegenwärtige Position wird durch die gegenwärtige Positionsangabe (Px, Py) definiert.

2. Verfahren zur Positionserfassung nach Anspruch 1, welches weiterhin die Stufe eines Löschens der Registrierung der geschätzten Position entsprechend einem Näherungsindex aufweist, der kleinerist als ein vorbestimmter Wert.

3 Verfahren zur Positionserfassung nach Anspruch 1, welches weiterhin die Stufe eines Löschens der Registrierung der geschätzten Position entsprechend dem kleineren der beiden Näherungsindizes mit einem Unterschied aufweist, der größer als ein vorbestimmter Wert ist.

4. Verfahren zur Positionserfassung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei welchem die Registrierung der entsprechenden geschätzten Position gelöscht wird, nachdem das Fahrzeug eine vorbestimmte Position auf der Straße passiert.

5. Verfahren zur Positionserfassung nach Anspruch 1, bei welchem der Näherungsindex (r1-r3) , welcher am größten ist, ausgewählt wird durch die Bereitstellung eines vorbestimmten Hystereseverhaltens in dem Fall, daß die geschätzte Position entsprechend dem größten Näherungsindex und die geschätzte Position entsprechend dem zweitgrößten Näherungsindex umgekehrt werden.

6. Verfahren zur Positionserfassung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem bei dem Vorhandensein einer Vielzahl von größten Näherungsindizes der eine der geschätzten Positionen, die am nächsten zu der Mitte der Straße angeordnet sind, die gegenwärtige Position definiert.

7. Verfahren zur Positionserfassung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Entfernungsdaten (d1), welche die von dem Fahrzeug zurückgelegte Entfernung angeben, zu jedem der regulären Intervalle angegeben werden, und bei welchem die Kurswinkeldaten d(θ), welche die Kurswinkeländerung der Fahrzeugbewegung angeben, zu jedem der regulären Intervalle ausgegeben werden.

8. Verfahren zur Positionserfassung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die Entfernungsdaten (d1), welche die von dem Fahrzeug zurückgelegte Entfernung angeben, bei einer vorbestimmten Entfernung ausgegeben werden, und bei welchem die Kurswinkeldaten d(θ), welche die Kurswinkeländerung der Fahrzeugbewegung angeben, bei der vorbestimmten Entfernung ausgegeben werden.

9. Verfahren zur Positionserfassung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die Näherungsindizes unter der Bedingung berechnet werden, daß die Straßen, die innerhalb des zweiten Grenzfehlers (E2) angeordnet sind, klassifiziert sind.

10. Verfahren zur Positionserfassung nach Anspruch 9, bei welchem die Rechner-Näherungsindizes innerhalb des Grenzfehlers (E2) Hauptverkehrsstraßen entsprechen.

11. Verfahren zur Positionserfassung nach Anspruch 10, bei welchem die Näherungsindizes unter der Bedingung berechnet werden, daß Charakteristiken der Fahrzeugbewegung berücksichtigt sind.

12. Verfahren zur Positionserfassung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der zweite Grenzfehler (E2) aus einer Vielzahl von Grenzfehlern besteht, die sich in der Größe voneinander unterscheiden, wobei während der Fahrzeugbewegung über eine vorbestimmte Entfernung Näherungsindizes entsprechend betreffender Straßen in der Rangfolge von engeren Grenzfehlern berechnet werden, bis ein Näherungsindex gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.

13. Verfahren zur Positionserfassung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die geschätzten Positionen (a1, b1, c1, d1, e1, f1, g1, h1; a2, b2, c2, d2, e2, f2, g2, h2; a3, b3, c3, d3, e3, f3, g3, h3) , die bei einem ersten vorstimmten Intervall geschätzt wurden, um die Menge der Fehler zwischen jeder der registrierten geschätzten Positionen (a1, b1, d1, e1, f1, g1, h1; a2, b2, c2, d2, e2, f2, g2, h2; a3, b3, c3, d3, e3, f3, g3, h3) auf jeder der Straßen (L1-L3) und der berechneten gegenwärtigen Position (a, b, c, d, e, f, g, h) auf der Straßenkarte von einem vorhergehenden vorbestimmten Intervall korrigiert werden.

14. Verfahren zur Positinserfassung nach Anspruch 13, bei welchem wenn eine einzige Straße innerhalb des durch den ersten Grenzfehler (E1) bestimmten Bereichs ausgewählt wird auf der Basis seines Näherungsindex und wenn dieser Näherungsindex größer beibehalten wird als ein vorbestimmter Wert, während sich das Fahrzeug über eine vorbestimmte Entfernung bewegt, die geschätzte Position auf der Straße bei einem ersten vorbestimmten Intervall korrigiert wird auf der Basis des Fehlerbetrages zwischen der geschätzten Position auf dieser Straße und der berechneten gegenwärtigen Position auf der Straßenkarte von einem vorhergehenden vorbestimmten Intervall.