DE69107586T2

DE69107586T2 - Einrichtung zur Driftfehlerkorrektur eines Gierwinkelgeschwindigkeitssensors.

Info

Publication number: DE69107586T2
Application number: DE69107586T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Matsuzaki; Kenji Okamoto
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1991-11-22
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2011-11-23
Also published as: EP0488594B1; JPH04208808A; EP0488594A1; DE69107586D1; JP3018497B2; US5296855A

Description

Bezeichnung der Erfindung

Versatz-Korrekturvorrichtung eines Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors.

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Versatz- Korrekturvorrichtung, welche den Versatzwert der Winkelgeschwindigkeitsdaten korrigiert, die von einem Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensor erhalten werden, wie bspw. einem Kreiselkompaß mit optischer Faser, einem Kreiselkompaß des mechanischen Typs, einem Vibrations-Kreiselkompaß und einem Gasgeschwindigkeit-Kreiselkompaß.

Beschreibung des Standes der Technik

Fahrzeug-Navigationssysteme sind entwickelt und benutzt worden für die Bereitstellung von Informationen über den gegenwärtigen Standort und den Kurs eines Fahrzeuges, welche erhalten sind von der Fahrgeschwindigkeit und den Kursdaten des Fahrzeuges, gemessen durch Rad- und Kurssensoren an dem Fahrzeug.
Ein Sensor zur Erfassung einer Differenz zwischen den Drehungen der Fahrzeugräder ist bisher als Kurssensor im großen Umfang benutzt worden, jedoch ist ein Lenkeinschlag- Winkelgeschwindigkeitssensor für eine neue Technik entwickelt worden. In dem Fall, wo der Kurs des Fahrzeuges von einem Fahrzeug-Navigationssystem unter Verwendung des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors erhalten wird, wird ein gegenwärtiger Kurs O des Fahrzeuges durch die folgende Gleichung (1) berechnet:
θ = θο + δθ (1)
wobei δ die Winkelgeschwindigkeitsdaten und θo ein Kurs sind, der zum Zeitpunkt der vorhergehenden Abtastung erhalten wurde.
Auf der Basis dieser Kursdaten O und der Reiseentfernungsdaten δ1, erhalten von dem Radsensor, können die gegenwärtigen Standortdaten (Px, Py) des Fahrzeuges erhalten werden durch Hinzufügung der Ost-West Richtungskomponente δx(=δ1 x cos θ) und der Süd-Nord Richtungskomponente δy (= δ1 x sin θ) der Reiseentfernungsdaten δ1 zu den vorhergehenden Standortdaten (Px', Py') des Fahrzeuges.
Es wird angemerkt, daß der Ausgang des Lenkeinschlag- Winkelgeschwindigkeitssensors tatsächlich ein analoger Wert ist, wobei dieser Wert in einen digitalen Wert durch einen A/D Wandler umgewandelt und an einen Computer angeliefert wird, sodaß dann ein Lenkeinschlagwinkel erhalten wird durch ein Auslesen des digitalen Wertes aus dem Computer. Es wird ebenfalls angemerkt, daß durch einen Vergleich eines absoluten Kurses, erhalten mittels eines Erdmagnetismussensors, mit den Kursdaten, erhalten von dem Ausgang des vorerwähnten Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors, Kursdaten einer höheren Genauigkeit erhalten werden können.
Der Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensor neigt zu der Erzeugung eines Ausgangs (Versatzes) als Folge des Einflusses der Temperatur oder der Feuchtigkeit, selbst wenn der Sensorausgang null sein sollte während der Zeit, in welcher sich das Fahrzeug in einer geraden Linie bewegt. Manchmal driftet selbst der eigentliche Versatzwert als Folge des Wechsels der Umgebung, wie bspw. einer Erhöhung der Umgebungstemperatur der Vorrichtung.
Dieser Versatzausgang wird gesammelt, wenn er durch die vorerwähnte Gleichung (1) wiederholt verarbeitet wird, sodaß ein Kurs abgetastet wird, der von dem tatsächlichen Kurs des Fahrzeuges abweicht. Es ist daher erforderlich, eine Versatzkorrektur für den Ausgang des Winkelgeschwindigkeitssensors durchzuführen.
Um die Versatzkorrektur durchzuführen, ist bereits ein Verfahren der Versatzkorrektur vorgeschlagen worden, bei welchem Versatzdaten während der Zeit eines Anhaltens des Fahrzeuges erhalten werden durch einen Entfernungssensor und bei welchem die Versatzkorrektur durchgeführt wird durch eine Subtraktion eines gemittelten Versatzwertes während dieser Zeit von dem Ausgang des Lenkeinschlag- Winkelgeschwindigkeitsensors, wenn sich das Fahrzeug wieder bewegt.
Bei diesem Verfahren kann der Versatzwert des Winkelgeschwindigkeitsausgangs korrigiert werden auf der Basis der Daten während der Zeit, wenn das Fahrzeug anhält, sodaß der Kurs des Fahrzeuges nach der Versatzkorrektur genau wird.
Bei dem vorerwähnten Verfahren ist es wichtig, wie die Zeit, während welcher das Fahrzeug anhält, bestimmt wird.
In dem Fall, wo ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor für die Abgabe eines gepulsten Signals jeweils nach der Zurücklegung einer konstanten Entfernung durch das Fahrzeug benutzt wird (also ein Radsensor zum Abtasten mit Pulsen der Anzahl der Raddrehungen eines Fahrzeuges), so wird dann berücksichtigt, daß ein Anhalten des Fahrzeuges bestimmt wird zu dem Zeitpunkt, wo der Sensorausgang verschwindet, während eine Bewegung des Fahrzeuges zu dem Zeitpunkt bestimmt wird, wo der Sensorausgang erscheint. Unmittelbar bevor das Fahrzeug anhält und unmittelbar nachdem sich das Fahrzeug bewegt tritt jedoch eine Periode in Erscheinung, in welcher der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpuls nicht abgegeben wird, in Abhängigkeit von der Auflösung des Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulses, selbst wenn sich das Fahrzeug bewegt. Es wird erwartet, daß wenn die Sensorausgänge während dieser Periode einen Zugriff finden, die Versatzkorrektur dann ungenau wird. Der Grund liegt darin, daß ein großer Sensorausgang unmittelbar vor dem Anhalten des Fahrzeuges erscheint sowie nach der Bewegung des Fahrzeuges, da die Beschleunigung normal groß ist, obwohl sie von dem Lenkeinschlagradius abhängt. Aus diesem Grund erhält der Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensor keinen Zugriff für eine bestimmte Zeitdauer, nachdem das Anhalten des Fahrzeuges bestimmt wurde, und für eine bestimmte Zeitdauer (nachfolgend bezogen als eine Zeitspanne), bevor die Bewegung des Fahrzeuges bestimmt ist, wobei aber ein Fehler der Offsetkorrektur auftritt, falls die Zeitspanne zu kurz ist, wenn der Lenkeinschlagradius klein ist und ein großer Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitsensors erscheint. Um einen genauen Versatzwert unabhängig von der Größe des Lenkeinschlagradius zu erhalten, wird daher eine lange Zeitspanne benötigt. Die Anzahl der Daten für ein Berechnen des Versatzwertes ist jedoch wegen der langen Zeitspanne reduziert, sodaß das Problem auftritt, daß die Versatzkorrektur tatsächlich nicht durchgeführt werden kann, wenn das Anhalten des Fahrzeuges kurz ist.
Es wird dann auch berücksichtigt, daß das Anhalten des Fahrzeuges nur bestimmt wird durch den Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssenors (bei welchem der Versatzwert korrigiert ist), ohne daß der Winkelgeschwindigkeitssenor benutzt wird. Falls nämlich der Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssenors kleiner ist als ein Schwellwert, dann wird bestimmt, daß sich das Fahrzeug bei einem Anhalten befindet, jedoch wird der Sensorausgang kleiner, wenn der Lenkeinschlagradius groß ist. Selbst wenn der Sensorausgang kleiner wird als der Schwellwert, befindet sich daher das Fahrzeug manchmal noch immer bei einem Lenkeinschlag und hält nicht vollständig an. Die Zeitspanne muß daher lang gemacht werden, jedoch wird ein großer Teil der Zeitspanne zu nichts, wenn der Lenkeinschlagradius klein ist und ein großer Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors erscheint.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Versatz-Korrekturvorrichtung bereitzustellen, die zu einer Korrektur der Kursdaten oder der Winkelgeschwindigkeitsdaten mit einem genauen Versatzwert fähig ist.
Ein Beispiel eines solchen Vorschlages im Stand der Technik ist beschrieben in der DE 4000781.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Navigationssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt,bestehend aus einem Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensor (43) zum Erfassen der Lenkeinschlagsgeschwindigkeit des Fahrzeuges, wobei der Ausgang des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors (43), welcher die Lenkeinschlaggeschwindigkeit angibt, in Bezug auf eine konstante Schwelle verändert ist und der Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensor einen Versatzwert hat, der den Ausgang des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors (43) während der Bewegung des Fahrzeuges in einer geraden Linie angibt, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (41), der ein gepulstes Signal für jede konstante Entfernung abgibt, welche durch das Fahrzeug hinter sich gebracht wurde, einer Haltebestimmungseinrichtung zur Bestimmung eines Anhaltens des Fahrzeuges auf der Basis des Ausgangs des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors und des gepulsten Signals, welches von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (41) abgegeben wird, einer Versatzrechnereinrichtung zum Integrieren der Ausgangsdaten des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors (43) während einer Halteperiode des Fahrzeuges, die von der Haltebestimmungseinrichtung bestimmt wurde, und zum folgenden Berechnen des Versatzwertes des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors (43), einer Speichereinrichtung zum Speichern des Versatzwertes, der von der Versatzrechnereinrichtung berechnet wurde, und einer Kurskorrektureinrichtung zum Korrigieren der Einschlaggeschwindigkeitsdaten des Fahrzeuges, die von dem Ausgang des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors (43) erhalten wurden, oder der Kursdaten, die durch das Integrieren der Lenkgeschwindigkeitsdaten erhalten wurden, mit dem Versatzwert; wobei die Haltebestimmungseinrichtung bestimmt, daß das Fahrzeug anhält in Abhängigkeit von einer Abwesenheit des gepulsten Signals von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (41) in Kombination mit dem Ausgang von dem Lenkeinschlag- Geschwindigkeitssensor (43), der kleiner ist als eine kontante Schwelle der Lenkeinschlagsgeschwindigkeit, die durch den Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensor erfaßt wurde.
Die Versatzrechnereinrichtung kann einen Fehler in dem Ausgang des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensor auswerten, und wenn der ausgewertete Wert kleiner ist als ein Fehler, der durch eine Drift des Versatzwertes verursacht wurde, dann kann die Versatzrechnereinrichtung den Versatzwert des Ausgangs des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors auf der Basis der Ausgangsdaten des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors unabhängig von der Halteperiode des Fahrzeuges berechnen, die durch die Haltebestimmungseinrichtung bestimmt wurde.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Periode, während welcher das Fahrzeug hält, bestimmt durch die Haltebestimmungseinrichtung auf der Basis des Verschwindens des Ausgangs des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors und einer Verringerung des Ausgangs des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors.
Es wird also erwartet, daß wenn das Fahrzeug zum Anhalten kommt, dann der Ausgang des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors, wenn der Lenkeinschlagradius groß ist, verschwinden wird, nachdem der Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors kleiner wurde als die Schwelle, und daß wenn der Lenkeinschlagradius klein ist, dann der Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors kleiner wird als die Schwelle, nachdem der Ausgang des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors verschwunden ist. Es wird auch erwartet, daß wenn sich das Fahrzeug zu bewegen beginnt, dann der Ausgang des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors, wenn der Lenkeinschlagradius groß ist, verschwinden wird, bevor der Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors die Schwelle überschreitet, und wenn der Lenkeinschlagradius klein ist, dann der Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors die Schwelle überschreitet, bevor der Ausgang des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors erscheint.
Diese Erwartung wird in Verbindung mit der Fig. 1 erläutert. Es wird angenommen, daß ein Fahrzeug die Geschwindigkeit verlangsamt oder sich mit einer gleichförmigen Beschleunigung a bewegt. Wenn der Lenkeinschlagradius des Fahrzeuges R ist, die Schwelle des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors θg ist und die Entfernungsauflösung des Geschwindigkeitssensors d ist, dann beträgt die Zeit (tw), über welche das Fahrzeug von dem Verschwinden des Ausgangs des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors an tatsächlich zum Anhalten kommt, oder die Zeit, über welche der erste Ausgang des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors von der tatsächlichen Bewegung des Fahrzeuges an zum Erscheinen gebracht wird, den folgenden Wert:
tw = d/a
Die Zeit tw ist unabhängig von dem Lenkeinschlagradius R. Zusätzlich beträgt die Zeit (tg), über welche das Fahrzeug von dem Verschwinden des Ausgangs des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors an tatsächlich zu einem Anhalten kommt, oder die Zeit, über welche der erste Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors von der tatsächlichen Bewegung des Fahrzeuges an zum Erscheinen gebracht wird, den folgenden Wert:
tg = θg R/a
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß wenn der Lenkeinschlagradius R klein ist, die Genauigkeit der Haltebestimmung vergrößert werden kann durch eine spätere Bestimmung des Anhaltens des Fahrzeuges und eine frühere Bestimmung der Bewegung des Fahrzeuges mittels des Ausgangs des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors. Die Periode, über welche das Fahrzeug anhält, wird also bestimmt durch eine Minimierung der Länge der Zeitspanne auf der Basis des Bereichs, der von tw und tg eingeschlossen wird.
Wenn der Fehler bei dem Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors kleiner wird als ein Fehler, der durch ein Drift des Versatzwertes verursacht ist, dann wird bei der vorliegenden Erfindung zusätzlich die Versatzkorrektur durchgeführt, selbst während der Periode des Anhaltens des Fahrzeuges, die durch die Haltebestimmungseinrichtung bestimmt ist. Der Grund dafür ist, daß wenn einmal der Fehler bei dem Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors kleiner wird als ein Fehler, der durch eine Drift des Versatzwertes verursacht ist, die Genauigkeit des Versatzwertes nicht verbessert werden kann, selbst wenn die Ausgangsdaten des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors gesammelt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, wenn gelesen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, bei welchen
Fig. 1 ein Schaubild ist, welches eine Periode zeigt, während welcher ein Fahrzeug anhält;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Fahrzeug-Navigationssystems ist, in welches eine Versatz-Korrekturvorrichtung der vorliegenden Erfindung eingegliedert ist;
Fig. 3 ein Flußdiagramm ist zur Darstellung, wie die Versatzkorrektur durchgeführt wird; und
Fig. 4 ein Flußdiagramm ist zur Darstellung, wie ein Anhalten des Fahrzeuges bestimmt wird.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 ist dort ein Fahrzeug- Navigationssystem gezeigt, in welches eine Versatz -Korrekturvorrichtung der vorliegenden Erfindung eingegliedert ist. Das Fahrzeug-Navigationssystem hat hier die Bedeutung einer Vorrichtung, welche Kursdaten liest, die von dem Ausgang eines Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors erhalten werden, einen gegenwärtig geschätzten Kurs eines Fahrzeuges aus einem Wert der Kursdaten und dem vorhergehend geschätzten Kurs berechnet und einen gegenwärtigen Standort des Fahrzeuges berechnet aus dem gegenwärtig geschätzten Kurs und den Daten der zurückgelegten Entfernungen.
Das Fahrzeug-Navigationssystem besteht aus:
einem Radsensor 41 zum Abtasten der Anzahl der Drehungen der linken und rechten Räder eines Fahrzeuges (dieser Sensor wird als ein Fahrgeschwindigkeitssensor benutzt),
einem Erdmagnetismussensor 42,
einem Kreiselkompaß 43 (der als ein Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensor benutzt wird und ausgewählt ist unter einem Kreiselkompaß mit optischer Faser für ein Lesen einer Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeit als ein Phasenwechsel in kohärentem Licht, einem Vibration-Kreiselkompaß zum Abtasten einer Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeit mittels einer Ausleger-Vibrationstechnik eines piezoelektrischen Elements, einem Kreiselkompaß des mechanischen Typs od.dgl.),
einem Straßenkartenspeicher 2 mit darin gespeicherten Straßenkartendaten,
einem Positionsgeber 1, der einen geschätzten Kurs eines Fahrzeuges auf der Basis der Ausgangsdaten berechnet, die durch den Kreiselkompaß 43 und den Erdmagnetismussensor 42 erfaßt sind, der einen gegenwärtigen Standort des Fahrzeuges aus dem geschätzten Kurs und den Daten von dem Radsensor 41 berechnet und der den gegenwärtigen Standort des Fahrzeuges an einen Speicher 3 übermittelt,
einem Pufferspeicher 20, der mit dem Positionsgeber 1 verbunden ist, und
einem Navigationsregler 5, der den gegenwärtigen Standort des Fahrzeuges aus dem Speicher 3 aus liest, ihn auf einem Bildschirm 7 abbildet zusammen mit einer Straßenkarte und der mit einer Tastatur 8 eine Schnittstelle hat.
Der vorerwähnte Positionsgeber 1 erhält bspw. die Anzahl der Drehungen der Räder durch ein Zählen der Anzahl der Impulse des gepulsten Ausgangssignals von dem Radsensor 41 mittels eines Zählers und berechnet die Daten der Reiseentfernungen je Einheitszeit durch ein Multiplizieren der Zählungsdaten, die von dem Zähler abgegeben werden, mit einer vorbestimmten Konstanten, die repräsentativ ist für eine Entfernung je einer Zählung, und er erhält einen relativen Wechsel bei dem Kurs des Fahrzeuges von dem Kreiselkompaß 43, um die Kursausgangsdaten des Fahrzeuges zu berechnen. Der Positionsgeber 1 erhält zusatzlich die Ausgangsdaten des Kreiselkompasses 43 während der Zeit, wenn das Fahrzeug anhält, und während des Fahrzeughalts mittelt er die erhaltenen Ausgangsdaten zu jedem Zeitpunkt, was später beschrieben wird, um einen Versatzwert zu erhalten. Der Positionsgeber 1 korrigiert die oben erwähnten Kursausgangsdaten des Fahrzeuges mittels des Versatzwertes, sodaß er die Funktion einer Versatz-Korrekturvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat.
Der Pufferspeicher 20 ist ein solcher, bei welchem die Versatzdaten des Kreiselkompasses 43 während der Zeit eines Anhaltens des Fahrzeuges gespeichert sind.
Der vorerwähnte Straßenkartenspeicher 2 umfaßt einen Speicher mit einem Massenspeichermedium, wie bspw. ein CD-ROM eine IC Speicherkarte und ein Magnetband, wobei in ihm die Straßenkartendaten eines vorbestimmten Bereichs im voraus gespeichert sind.
Der vorerwähnte Bildschirm 7 ist ein solcher, welcher die Straßenkarte während der Fahrt wiedergibt, sowie den gegenwärtigen Standort des Fahrzeuges und den Kurs des Fahrzeuges mittels einer CRT (Kathodenstrahlröhre), einem kristallinen Panel, usw.
Der vorerwähnte Navigationsregler 5 besteht aus einem Zahlenprozessor, einem Bildverarbeitungsspeicher u.dgl., und er führt die Entnahme, die Umschaltung auf einen reduzierten Maßstab und das Entfalten einer Straßenkarte auf dem Bildschirm 7 aus.
Die Verfahren zum Erfassen des Fahrzeugkurses durch das wie vorstehend ausgebildete Fahrzeug-Navigationssystem werden nunmehr erläutert. Das Fahrzeug-Navigationssystem bildet die Position und den Kurs eines Fahrzeuges auf dem Bildschirm 7 ab auf der Basis der Ausgangsdaten jedes Sensors zusammen mit der Straßenkarte, welche die Position und den Kurs des Fahrzeuges enthält. Gleichzeitig macht das Fahrzeug-Navigationssystem die Ausgangsdaten des Kreiselkompasses 43 zugänglich jeweils nach einer bestimmten Zeit der Abtastung und aktualisiert ständig die Position und den Kurs des Fahrzeuges. Während dieser Aktualisierung der Position und des Kurses bricht die Korrektur des Kurses des Fahrzeuges ein, wie in Fig. 3 gezeigt. Dieses Einbrechen wird jeweils dann ausgeführt, wenn die Ausgangsdaten des Kreiselkompasses 43 einen Zugriff finden.
In der Stufe S1 wird aus dem Impulsausgang des Radsensors 41 und dem Ausgang des Kreiselkompasses 43 bestimmt, ob sich das Fahrzeug in einem Halt befindet. Dieses Bestimmungsverfahren ist in Fig. 4 gezeigt. In der Stufe 101 der Fig. 4 wird bestimmt, ob eine Versatzkorrektur durchgeführt wird, nachdem das System zurückgestellt ist (bspw. nachdem sich das Fahrzeug bewegt) . Wenn die Versatzkorrektur nicht durchgeführt wird, dann geht die Stufe S101 direkt weiter zu der Stufe S103. In der Stufe S102 wird bestimmt, ob der Ausgang des Kreiselkompasses kleiner ist als eine Schwelle G1. Wenn ja, dann geht die Stufe S102 zu der Stufe 103 weiter. In der Stufe S103 wird bestimmt, ob der Impuls des Radsensors 41 null ist. Wenn ja, dann wird bestimmt, daß die Möglichkeit besteht, daß sich das Fahrzeug bei einem Halt befindet-und die Stufe S103 geht dann weiter zu der Stufe S2 der Fig. 3. Wenn nicht, dann wird bestimmt, daß das Fahrzeug nicht bei einem Halt ist, und die Stufe S103 geht dann zu der Stufe S12 der Fig. 3 weiter.
In der Stufe S2 wird gewartet über den Ablauf einer bestimmten Zeit (Zeitspanne) Ta unmittelbar nachdem das Fahrzeug zum Anhalten kam. Es gibt hier keine Verwendung der erhaltenen Ausgangsdaten des Kreiselkompasses 43 bis zu dem Ablauf der Zeitspanne Ta. Der Grund dafür ist, daß unmittelbar vor dem vollständigen Anhalten des Fahrzeuges das Fahrzeug manchmal noch immer in Bewegung ist, selbst wenn der Ausgang des Radsensors 41 null ist oder der Ausgang des Kreiselkompasses 43 kleiner ist als die Schwelle G1.
Nach dem Ablauf der Zeitspanne Ta geht die Stufe S2 zu der Stufe S3 weiter, bei welcher die Ausgangsdaten δθ des Kreiselkompasses 43 in dem FIFO Speicher gespeichert sind, der in den Positionsgeber 1 eingegliedert ist. Dieser Speicher ist so ausgebildet, daß wenn er aufgefüllt ist, die zuerst gespeicherten Daten zuerst überlaufen. Die Kapazität des Speichers wird so ausgewählt, daß (Abtastzeit des Kreiselkompasses 43) x (Anzahl der Speicherungen) = (bestimmte Zeitspanne Tb unmittelbar vor dem Start des Fahrzeuges). Die Zeitspanne Tb ist gleich der Zeit, über welche das Fahrzeug sich bewegen kann, wo der Ausgang des Radsensors 41 null ist und der Ausgang des Kreiselkompasses kleiner ist als die Schwelle G1.
In der Stufe S4 wird abgewartet, bis der FIFO Speicher überläuft. Wenn der FIFO Speicher überläuft, werden die Werte, die übergelaufen sind, in der Stufe S5 als ein Wert S gesammelt, d.h.
Die Stufe S5 geht zu der Stufe S6 weiter, in welcher eine Zählung, die für die Anzahl der erhaltenen Daten repräsentativ ist, um eins erhöht wird.
In der vorbeschriebenen Art und Weise können die Daten des Kreiselkompasses 43, nachdem das Fahrzeug zu einem Anhalten gekommen ist und die Zeitspanne Ta abläuft, gesammelt werden als der vorerwähnte Wert S. Der gesammelte Wert S wird daher durch eine Integration des Versatzwertes des Kreiselkompasses 43 dargestellt, wenn sich das Fahrzeug in einem Haltezustand befindet, und er repräsentiert einen Fehler bei dem Kurs des Fahrzeuges. Es wird angemerkt, daß obwohl Daten in dem FIFO Speicher während der Zeitspanne Tb noch gespeichert werden, diese Daten nicht verwendet werden. Der Grund dafür ist, daß weil die Möglichkeit besteht, daß das Fahrzeug noch während der Zeitspanne Tb sich langsam bewegt, die Moglichkeit besteht, daß die Daten von tatsächlich zurückgelegten Entfernungen sowie der Versatzwert irrtümlich subtrahiert werden, wenn der Kurs mit den Daten während der Zeitspanne Tb korrigiert wird.
In der Stufe S7 wird bestimmt, ob die Anzahl der integrierten Daten eine bestimmte Zahl C1 erreicht hat. Der Grund dafür ist, daß selbst wenn ein Versatzwert erhalten wird für die Daten, welche nicht die bestimmte Zahl C1 erreichen, die Genauigkeit des Versatzwertes als niedrig angesehen werden kann. Es wird angemerkt, daß in der Stufe S7 auch bestimmt werden kann, ob eine fortgesetzte Anhaltezeit eine bestimmte Zeit erreicht hat.
In der Stufe S8 wird ein Fehler, der in den Daten des Kreiselkompasses 43 enthalten ist, welche während dieser Zeit erhalten wurden, tatsächlich ausgewertet. Der Grund dafür ist, daß weil manchmal der Versatzwert selbst als Folge des Wechsels der Umgebung driftet, wie bspw. einer Erhöhung der Umgebungstemperatur der Vorrichtung, es selbst während des Anhaltens des Fahrzeuges beim Ablauf einer langen Zeitdauer notwendig wird, den vorhergehenden Versatzwert zu aktualisieren. Wenn angenommen wird, daß die Ausgangsdaten des Kreiselkompasses 43 eine Standardabweichung δo (deg/s) haben und sie die Anzahl C1 aufweisen, dann wird ein geschätzter Fehler in einem erhaltenen Versatzwert durch die folgende Gleichung (2) wiedergegeben:
δo / C1 ---(2)
Der geschätzte Fehler wird im Verhältnis zu der Wurzelfunktion von C1 reduziert. Wenn andererseits angenommen wird, daß die Drift des Versatzwertes eine Vergrößerung erfährt im Verhältnis zu der Zeit, dann wird dies durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt
&epsi;o + mt ---(3) worin in eine Änderungsrate der Drift (Konstante) ist und &epsi;o der vorhergehende Versatzwert ist. Nach dem Zeitpunkt, wenn sich die beiden Gleichungen (2) und (3) wechselseitig kreuzen, kann daher die Genauigkeit des Versatzwertes nicht vergrößert werden, selbst wenn eine große Anzahl von Daten gemittelt wird. Selbst nach dem Anhalten des Fahrzeuges wird daher der Versatzwert zu dem Zeitpunkt aktualisiert, wo die Gleichungen (2) und (3) einander kreuzen. Es wird angemerkt, daß manchmal der Ausgang des Kreiselkompasses, welcher driftet,ausgedrückt wird durch die folgende Gleichung (4):
&epsi; + mt + L ---(4)
worin L eine kurze Fluktuationskomponente ist. In diesem Fall ist es selbst während der Zeit, über welche das Fahrzeug anhält, und selbst vor einem wechselseitigen Kreuzen der Gleichungen (2) und (3) bedeutungslos, die Ausgangsdaten des Kreiselkompasses zu sammeln, wenn erst einmal der geschätzte Versatzwert, ausgedrückt durch die Gleichung (2), kleiner wird als die kurze Fluktuationskomponente L der Gleichung (4). Der Versatzwert wird daher zu diesem Zeitpunkt aktualisiert.
Um den Versatzwert zu aktualisieren, wird in der Stufe S13 der gemittelte Wert (&epsi;= S/C1) der Versatzausgänge der Anzahl C1 erhalten. Die Stufe S13 geht dann weiter zu der Stufe S14, in welcher der gemittelte Wert &epsi; in dem Pufferspeicher 20 gespeichert wird. Wenn die vorhergehenden Daten in dem Pufferspeicher 20 verbleiben, werden sie gelöscht, und der gemittelte Wert &epsi; wird neu gespeichert. In der Stufe S15 wird der gemittelte Wert &epsi; aus dem Pufferspeicher 20 ausgelesen. Die Stufe S15 geht weiter zu der Stufe S16, in welcher die Versatzkorrektur durchgeführt wird durch eine nachfolgend Subtraktion des gemittelten Wertes &epsi; von den Ausgangsdaten des Kreiselkompasses 43.
In der Stufe S17 wird die Zählung C, die für die Anzahl der gespeicherten Daten repräsentativ ist, auf null eingestellt und werden der FIFO Speicher und S geleert.
Als nächstes wird angenommen, daß auf der Basis des Impulsausganges des Radsensors 41 und des Ausgangs des Kreiselkompasses 43 bestimmt wurde, daß sich das Fahrzeug zu bewegen beginnt.
Wenn die Bewegung des Fahrzeuges erfaßt wird, dann geht die Stufe S1 zu der Stufe S12 weiter, in welcher wie im Falle der Stufe S8 ein Fehler ausgewertet wird, der in den Daten des Kreiselkompasses 43 enthalten ist, die über diese Zeit erhalten wurden. Wenn der Fehler klein ist, wird der gemittelte Wert der Versatzausgänge in der Stufe 13 erhalten und in der Stufe 14 gespeichert. Wie vorhergehend beschrieben, geht die Stufe 14 zu der Stufe S15 weiter. Wenn der Fehler groß ist, wird die Versatzkorrektur nicht durchgeführt, und die Stufe S12 geht zu der Stufe S17 weiter.
Wie vorstehend beschrieben, wird auf der Basis des Impulsausganges des Radsensors 41 und des Ausgangs des Kreiselkompasses 43 bestimmt, ob sich das Fahrzeug in einem Halt befindet or nicht, und wird der Versatzwert auf der Basis der Ausgangsdaten des Kreiselkompasses 43 während des Fahrzeuges berechnet und wird die Versatzkorrektur durchgeführt. Wenn in diesem Fall der in den Ausgangsdaten des Kreiselkompasses enthaltene Fehler kleiner wird als ein durch die Drift des Versatzwertes verursachter Fehler, dann wird zusätzlich ein alter gemittelter Wert zu einem neuen gemittelten Wert aktualisiert, und die Versatzkorrektur wird mit diesem aktualisierten gemittelten Wert durchgeführt. Selbst wenn sich das Fahrzeug über eine lange Zeitdauer in einem Halt befindet, kann daher ein gegensätzlicher Einfluß der Drift des Versatzwertes zum Äußersten verhindert werden.
Die Daten des Erdmagnetismussensors 42 können weiterhin zusammen mit den Daten des Kreiselkompasses 43 verwendet werden. Der gegenwärtige Standort des Fahrzeuges kann berechnet werden aus den erhaltenen Kursdaten und den Entfernungsdaten, die von dem Ausgang des Radsensors 41 erhalten werden. In diesem Fall kann ein Verfahren der Kartenübereinstimmung benutzt werden, bei welchem der berechnete gegenwärtige Standort des Fahrzeuges verglichen wird mit Straßenkartendaten, ein geschätzter Kurs des Fahrzeuges korrigiert wird durch eine Auswertung eines Korrelationsgrades mit den Straßenkartendaten und der gegenwärtige Stand des Fahrzeuges auf eine Straße eingestellt wird (Japanische Patent-Offenlegungsschrift No. 63-148115, Japanische Patent-Offenlegungsschrift No. 64-53112) Der erhaltene gegenwärtige Standort des Fahrzeuges kann auch verwendet werden in landgestützten Radio- und Satelliten-Lokalisierungssystemen. Diese Verfahren sind im Stand der Technik allgemein bekannt, sodaß eine Beschreibung nicht wiedergegeben wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung so gestaltet, daß die Periode, über welche das Fahrzeug anhält, bestimmt wird durch die Haltebestimmungseinrichtung auf der Basis des Verschwindens des Ausgangs des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors und einer Verringerung des Ausgangs des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors. Aus diesem Grund kann das tatsächliche Anhalten des Fahrzeuges genauer bestimmt werden im Vergleich zu dem Fall, wo die Periode des Anhaltens des Fahrzeuges bestimmt wird nur durch den Ausgang des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors oder nur durch den Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors. Als Folge davon kann die Zeitspanne zum Berechnen des Versatzwertes kürzer gemacht werden, und in dem Fall, wo das Anhalten des Fahrzeuges über eine kurze Zeitdauer stattfindet, kann die Offsetkorrektur durchgeführt werden durch eine tatsächliche Nutzung der kurzen Zeitdauer. Falls der Fehler bei dem Ausgang des Lenkeinschlag-Winkelgeschwindigkeitssensors kleiner wird als ein Fehler, der durch eine Drift des Versatzwertes bewirkt wird, wird außerdem die Versatzkorrektur durchgeführt selbst während der Zeitdauer des Anhaltens des Fahrzeuges, die durch die Haltebestimmungseinrichtung bestimmt wird. Ein neuer Versatzwert kann daher ständig erhalten werden, und die Versatzkorrektur kann mit dem neuen Versatzwert ausgeführt werden.
Während die vorliegende Erfindung beschrieben wurde in Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform, werden verschiedene Modifizierungen und Anpassungen davon für die Fachleute auf dem vorliegenen Gebiet nunmehr augenscheinlich. Alle solche Modifizierungen und Anpassungen, die unter den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen, sollen damit abgedeckt sein.

Claims

1. Navigationssystem für ein Fahrzeug, bestehend aus:

einem Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensor (43) zum Erfassen der Lenkeinschlagsgeschwindigkeit des Fahrzeuges, wobei der Ausgang des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors (43), welcher die Lenkeinschlaggeschwindigkeit angibt, in Bezug auf eine konstante Schwelle verändert ist und der Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensor (43) einen Versatzwert hat, der den Ausgang des Lenkeinschlag- Geschwindigkeitssensors (43) während der Bewegung des Fahrzeuges in einer geraden Linie angibt;

einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (41), der ein gepulstes Signal für jede Konstante Entfernung abgibt, welche durch das Fahrzeug hinter sich gebracht wurde;

einer Haltebestimmungseinrichtung zur Bestimmung eines Anhaltens des Fahrzeuges auf der Basis des Ausgangs des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors (43) und des gepulsten Signals, welches von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (41) abgegeben wird; einer Versatzrechnereinrichtung zum Integrieren der Ausgangsdaten des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors (43) während einer Halteperiode des Fahrzeuges, die von der Haltebestimmungseinrichtung bestimmt wurde, und zum folgenden Berechnen des Versatzwertes des Lenkeinschlag- Geschwindigkeitssensors (43);

einer Speichereinrichtung zum Speichern des Versatzwertes, der von der Versatzrechnereinrichtung berechnet wurde; und

einer Kurskorrektureinrichtung zum Korrigieren der Einschlaggeschwindigkeitsdaten des Fahrzeuges, die von dem Ausgang des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors (43) erhalten wurden, oder der Kursdaten, die durch das Integrieren der Lenkgeschwindigkeitsdaten erhalten wurden, mit dem Versatzwert;

bei welchem

die Haltebestimmungseinrichtung bestimmt, daß das Fahrzeug anhält in Abhängigkeit von einer Abwesenheit des gepulsten Signals von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (41) in Kombination mit dem Ausgang von dem Lenkeinschlag- Geschwindigkeitssensor (43), der kleiner ist als eine konstante Schwelle der Lenkeinschlagsgeschwindigkeit, die durch den Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensor erfaßt wurde.

2. Navigationssystem nach Anspruch 1, bei welchem die Versatzrechnereinrichtung einen Fehler in dem Ausgang des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors (43) auswertet und wenn der ausgewertete Wert kleiner wird als ein Fehler, der durch eine Drift des Versatzwertes verursacht wurde, die Versatzrechnereinrichtung den Versatzwert des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors (43) auf der Basis der Ausgangsdaten des Lenkeinschlag-Geschwindigkeitssensors (43) unabhängig von der Halteperiode des Fahrzeuges berechnet, die durch die Haltebestimmungseinrichtung bestimmt wurde.