WO1991007640A1 - Navigationsverfahren und -vorrichtung zur kompensation der ortsmissweisung - Google Patents

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WO1991007640A1
WO1991007640A1 PCT/DE1990/000849 DE9000849W WO9107640A1 WO 1991007640 A1 WO1991007640 A1 WO 1991007640A1 DE 9000849 W DE9000849 W DE 9000849W WO 9107640 A1 WO9107640 A1 WO 9107640A1
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PCT/DE1990/000849
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Hans Rauch
Reinhard HELLDÖRFER
Ulrich Kanzler
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Robert Bosch GmbH
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/28—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network with correlation of data from several navigational instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C17/00—Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
    • G01C17/38—Testing, calibrating, or compensating of compasses

Definitions

  • the invention is based on a navigation method for vehicles to compensate for the refusal of location according to the type of the main claim.
  • a navigation method for land vehicles is already known from EP-PS 0 069 965, which uses a direction sensor for angle measurement and a distance sensor for measuring the distance traveled.
  • the angle sensor generates a digital signal that corresponds to the x and y components of the current direction of travel angle against magnetic north.
  • the distance sensor continuously generates path pulses corresponding to the distance traveled. The instantaneous position of the vehicle is calculated from these measured data.
  • the navigation method uses road maps, the digitized data of which are stored in a memory of the navigation system.
  • further data are stored in this memory which contain the spatial rejection (declination) caused by the earth's magnetic field.
  • additional information regarding the refusal is stored for each area of the road map.
  • the position data are corrected by comparing the stored declination information with the values measured by the magnetic field probe. If the measured values lie outside a specified tolerance window, the stored declination values for this point are changed in steps until the measured values fall into the tolerance window.
  • the method according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that no additional memory is required for the declination of the earth's magnetic field, since the earth's magnetic field measured is automatically adapted as a function of the distance traveled in the west / east direction.
  • Another advantage is that the distance component of the vehicle covered in the east / west direction can be determined by only requiring the data from the direction sensor and the distance sensor. It has also proven to be advantageous that at the end of a given path component in the west or resp. Ost ⁇ direction the correction of the place rejection takes place. Since the corrected values are taken as a basis for the further route, there is very precise navigation to the destination. Advantageous further developments and improvements of the method specified in the main claim are possible through the measures listed in the subclaims. It is particularly advantageous that the compensation of the location deviation can already be applied to the next section of the route. This leads to good navigation results.
  • the device can also be used in areas in which a changed course of the isoclines is to be expected.
  • the location rejection is corrected at shorter west / east distances, for example after every 20 km, since this makes route guidance very precise, particularly in local traffic.
  • the correction of the location mismatch is carried out at predetermined stage points, for example the starting point or the destination point.
  • a further advantage is that the deviations found between the actual position and the position data determined by the sensors can be used in a stage target so that the correction factor for the next distance can be changed in accordance with this deviation. If the measured position values lead to a positive deviation, then the correction factor of the location mismatch is advantageously reduced. In the other case, the correction factor is advantageously increased.
  • correction factor can be changed depending on the latitude.
  • larger discrepancies can occur on further routes in the north or south direction. Since the path component in the north direction can also be calculated from the measured data, the correction factor can be adapted in a simple manner to the latitude in question.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a location and / or navigation system
  • FIG. 2 shows a map with a distance traveled by a vehicle
  • FIG. 3 shows a flow chart
  • FIG. 4 shows a map with lines of the same location deviation.
  • FIG. 1 shows a navigation system 10 for vehicles, which, after entering start and destination points 13, 14, also couples the travel route 11 of the vehicle and on a corresponding road map represents. It has an input station 2, which is known per se as keyboard input or graphic input. Furthermore, the navigation system 10 has an output unit 3 which, in the form of a screen, contains a section of a road map on which the distance traveled is clearly shown. Such an output unit is known for example from 'Bosch Technical Reports' (Volume 8, Issue 1/2, pages 39 to 40, 1986). The navigation system also contains a microcomputer 1, which is connected to a memory 6. In addition to the control program, the memory 6 also contains, for example, data from a stored road map.
  • the microcomputer 1 is connected to a distance sensor 5 and a direction sensor 4.
  • the distance sensor 5 is designed as a pulse generator, which is activated, for example, by a tachometer or a corresponding sensor on the vehicle wheels.
  • a magnetometer or an earth magnetic field meter can be used as the direction sensor 4.
  • the microcomputer 1 processes the signals output by the distance sensor 5 and direction sensor 4 and executes the control and input commands triggered by the operating elements of the input unit 2. It also controls the output data on the output unit 3, which is designed, for example, as an LCD screen. The part of a road map to be traveled on then appears on the LCD screen, on which the starting point, the destination point and possibly further stage points are shown. Corresponding to the distance traveled, the route of the vehicle is also coupled on the screen and displayed, for example, as a thickened line.
  • FIG. 2 shows a distance 11 of a vehicle between the starting point 13 and the destination point 14.
  • This route map applies, for example, to Germany, where the Isoklinen 17 run approximately parallel to the north / south direction.
  • the isoclanes 11 shown are each at the same distance, which is 0.35 ° in this exemplary embodiment.
  • the isoclines 17 are lines of the same spatial deviation, which can be found, for example, in the nautical charts (transpress VEB Verlag fürmaschinezier, Berlin, 1963, page 93).
  • FIG. 4 shows the course of the isoclines for the 1955 epoch. It can be seen from this map that the isoclinics, in particular for Western Europe, run approximately parallel to the north / south direction. If, according to the invention, a change of one degree in the directional deviation for every 200 km of travel in the west / east direction is taken as a basis, then it can be seen on the map that a fairly good approximation for the actual positional deviation is achieved. This approximation is sufficient for navigation, since the location rejection changes anyway over time.
  • FIG. 3 shows a flow chart which is used to calculate the location mismatch and with which the current position data of the vehicle can be corrected with respect to the location mismatch.
  • the flow chart is explained in connection with the functional description.
  • the vehicle moves towards the destination 14 on any route.
  • the respective route 11 covered is shown on the output unit 3 on the road map shown, which corresponds in each case to the road section traveled.
  • the start and destination data can either be entered in the form of place names or in the form of coordinates, for example polar coordinates or Cartesian coordinates.
  • the location rejection for these points is also entered.
  • the navigation system was previously at a defined location with respect to the Location mismatch adjusted, then further entries of the site mismatch are not required.
  • the particular advantage of this navigation method lies precisely in the fact that, starting from a calibration point, the system calculates and updates the respective location deviation.
  • route signals of the route sensor 5 and direction signals of the direction sensor 4 are continuously supplied to the microcomputer 1 at all times.
  • the path component 12 in the west / east direction is calculated from these values.
  • the angle code W is tracked in accordance with the calculated location deviation and thereby the position data of the vehicle is automatically corrected.
  • the detection of the intersection points with the isoclines 17 can be carried out by performing the basic calibration of the navigation system 10. Referring to a distance of ⁇ ⁇ ⁇ 0.35 ° is done according to the calculation formula
  • the compensation takes place after a distance 11 covered in each case of approximately 70 kilometers in the west / east direction.
  • S 12.5 m is defined as the minimum plug unit.
  • the location rejection is calculated according to the flow chart, FIG. 3. After starting the navigation system (position 21), the starting point or the destination point is entered in position 22.
  • a divisor factor T is provided, with which the angle index W can also be corrected in smaller steps.
  • T 2 was set.
  • the run variable Z was set to zero in position 24 for initialization.
  • the running variable Z corresponds to a section of 70 km to the east or west.
  • Z is counted positive in the east line and negative in the west direction.
  • Z receives the information for the running direction from the direction sensor 4, which in each case measures the direction angle with respect to the north direction.
  • the distance component x traveled is determined in position 25 from the specified path signals of the distance sensor 5 and the direction signals of the direction sensor 4.
  • the angle index W can be set as desired. It essentially depends on the performance data of the direction sensor 4. For reasons of simplicity, a multiple of the angle index W is therefore used in the correction method. In a further embodiment of the invention, however, it can also be provided that the correction of the location mismatch can be carried out with any arbitrary route unit S, so that errors which occur due to the limited measuring accuracy of the direction sensor 4 are negligible.
  • the location of the vehicle is acknowledged again (item 30).
  • An error vector can be calculated for the measured position data and the comparatively predetermined target data. The error vector, for example a deviation of the measured value from the actual location of the vehicle by 5 °, can be used for the next stage for correction.
  • the route guidance is carried out with navigation data that has been optimized with the help of the error mirror.
  • precise target guidance can advantageously be achieved by successively tracking the measured values for the location rejection.
  • the driver will then only correct the navigation system for further stages when the route guidance again exhibits larger angular deviations. This saves him the work of entering the current data for the location rejection at the destination.
  • the navigation system After the correction and calculation of the error vector, the navigation system is ready for the next stage. It is then returned to position 3 or switched off after the end of the journey (items 32, 33).
  • a correction of the angle code W for the location rejection is not carried out at constant intervals, but also as a function of certain geographical conditions. Since the isoclines 17 do not run exactly parallel, it is expedient to make the correction of the angle index dependent on the latitude or on geological peculiarities. For example, tables with details of the local location mismatch can be stored for these special areas, which are used for the calculation of the angle index W.
  • a relatively small memory is required to store the data for the location rejection, since the areas in question are relatively small.

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Abstract

Es wird ein Navigationsverfahren für Fahrzeuge vorgeschlagen, bei dem eine automatische Korrektur der Ortsmißweisung nach jeweils vorgegebenen Streckenabschnitten erfolgt, ohne daß aufwendige Tabellen für die Ortsmißweisung benötigt werden. Die Korrektur der Ortsmißweisung erfolgt nach jeweils einer zurückgelegten Strecke in Ost- oder Westrichtung, wobei der gemessene Richtungswinkel bzw. die Ortsmißweisung um einen bestimmten Wert vergrößert bzw. verkleinert werden. Das Korrekturverfahren beruht darauf, daß die Isoklinen im Bereich Deutschlands bzw. Westeuropas in Nord-Süd-Richtung und nahezu parallel verlaufen. Des weiteren kann aus eingegebenen Etappenpunkten ein Korrekturfaktor ermittelt werden, der für die nächste Teilstrecke zur Korrektur der Ortsmißweisung zugrunde gelegt werden kann.

Description

Navigationsverfahren und -Vorrichtung zur Kompensation der Ortsmißweisunσ
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Navigationsverfahren für Fahrzeuge zur Kompensation der Ortsmißweisung nach der Gattung des Hauptan¬ spruchs. Aus der EP-PS 0 069 965 ist schon ein Navigationsverfahren für Landfahrzeuge bekannt, das einen Richtungssensor zur Winkelmes¬ sung und einen Entfernungssensor zur Messung der zurückgelegten Weg¬ strecke verwendet. Der Winkelsensor erzeugt ein digitales Signal, das den x- und y-Komponenten des momentanen Fahrtrichtungswinkels gegen magnetisch Nord entspricht. Der Entfernungssensor erzeugt ent¬ sprechend der zurückgelegten Wegstrecke kontinuierlich Wegimpulse. Aus diesen gemessenen Daten wird die momentane Position des Fahrzeu¬ ges errechnet.
Das Navigationsverfahren verwendet Straßenkarten, deren digitali¬ sierte Daten in einem Speicher des Navigationssystem gespeichert sind. In diesem Speicher sind zusätzlich zu den gespeicherten Daten weitere Daten gespeichert, die die vom Erdmagnetfeld hervorgerufene Ortsmißweisung (Deklination) enthalten. Daraus ergibt sich, daß für jedes Gebiet der Straßenkarte zusätzliche Informationen bezüglich der Mißweisung gespeichert sind. Die Korrektur der Positionsdaten erfolgt dadurch, daß die gespei¬ cherten Deklinationsinformationen mit den von der Magnetfeldsonde gemessenen Werte verglichen werden. Liegen die Meßwerte außerhalb eines vorgegebenen Toleranzfensters, dann werden die gespeicherten Deklinationswerte für diesen Punkt in Schritten solange geändert, bis die Meßwerte in das Toleranzfenster hineinfallen.
Zur Durchführung dieses Navigationsverfahrens ist ein erheblicher Speicheraufwand erforderlich, da neben den gespeicherten Straßenda¬ ten die jeweiligen Deklinationswerte mit abgespeichert werden müs¬ sen. Zur Berechnung der tatsächlichen Ist-Position des Fahrzeuges sind umfangreiche Rechnungen und Vergleiche der gemessenen Daten mit den gespeicherten Daten erforderlich.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß kein zusätzlicher Speicherbedarf für die Deklination des Erdmagnetfeldes erforderlich ist, da das gemessene Erdmagnetfeld in Abhängigkeit von der zurück¬ gelegten Fahrtstrecke in West-/Ostrichtung automatisch angepaßt wird.
Ein weiterer Vorteil ist, daß die zurückgelegte Wegkomponente des Fahrzeuges in Ost/West-Richtung dadurch ermittelbar ist, daß ledig¬ lich die Daten des Richtungssensors und des Wegstreckensensors benö¬ tigt werden. Dabei hat sich weiterhin als günstig erwiesen, daß je¬ weils am Ende einer vorgegebenen Wegkomponente in West-/bzw. Ost¬ richtung die Korrektur der Ortsmißweisung erfolgt. Da für die weite¬ re Fahrtstrecke die korrigierten Werte zugrunde gelegt werden, er¬ gibt sich eine sehr genaue Navigation bis zum Zielpunkt. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanpruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die Kompensation der Ortsmißweisung bereits auf den nächsten Strecken¬ abschnitt anwendbar ist. Dieses führt zu guten Navigationsergeb¬ nissen.
Da die Isoklinen insbesondere in Deutschland in etwa parallel ver¬ laufen und etwa den gleichen Abstand bzw. Gradienten haben, kann mit recht guter Näherung ein konstanter Faktor zur Berechnung der Orts¬ mißweisung zugrunde gelegt werden. Komplizierte Umrechnungen mit an¬ deren Faktoren entfallen.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß durch die Eingabe des Änderungsfak- tors das Gerät auch in Gebieten verwendbar ist, in denen mit einem geänderten Verlauf der Isoklinen zu rechnen ist.
Es ist besonders günstig, wenn in kürzeren West-/Ost-Abständen, bei¬ spielsweise nach jeweils 20 Km die Ortsmißweisung korrigiert wird, da dadurch besonders im Nahverkehr die Zielführung sehr genau wird.
Um die Meßgenauigkeit weiter zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn die Korrektur der Ortsmißweisung an vorgegebenen Etappenpunkten, beispielsweise dem Startpunkt bzw. dem Zielpunkt erfolgt.
Sollte sich in Gebieten, in denen die Isoklinen nicht parallel ver¬ laufen, der Korrekturfaktor ändern, dann ist eine leichte Anpassung dadurch gegeben, daß beispielsweise der Korrekturfaktor bei jedem quittierten Etappenziel geändert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in einem Etappenziel die festgestellten Abweichungen zwischen der tatsächlichen Position und den mit den Sensoren bestimmten Positionsdaten dazu verwendet werden kann, daß für die nächste Wegstrecke der Korrekturfaktor entspre¬ chend dieser Abweichung veränderbar ist. Führen die gemessenen Posi¬ tionswerte zu einer positiven Abweichung, dann wird vorteilhaft der Korrekturfaktor der Ortsmißweisung verringert. Im anderen Fall wird vorteilhaft der Korrekturfaktor vergrößert.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß der Korrekturfaktor in Abhängigkeit vom Breitengrad änderbar ist. Insbesondere können bei weiteren Fahrstrecken in Nord- bzw. Südrichtung größere Mißweisungen auftreten. Da aus den gemessenen Daten auch die Wegkomponente in Nordrichtung errechenbar ist, läßt sich der Korrekturfaktor auf ein¬ fache Weise an den betreffenden Breitengrad anpassen.
Weitere Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung entnehmbar.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild eines Ortungs- und/oder Naviga- tionssysems, Figur 2 eine Karte mit einer zurückgelegten Wegstrecke eines Fahrzeugs, Figur 3 ein Flußdiagramm und Figur 4 eine Karte mit Linien gleicher Ortsmißweisung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist ein Navigationssystem 10 für Fahrzeuge dargestellt, das nach Eingabe von Start- und Zielpunkten 13,14 die Fahrtroute 11 des Fahrzeuges mitkoppelt und auf einer entsprechenden Straßenkarte darstellt. Es weist eine Eingabestation 2 auf, die als Tastaturein¬ gabe oder Grafikeingabe per se bekannt ist. Des weiteren weist das Navigationssystem 10 eine Ausgabeeinheit 3 auf, die in Form eines Bildschirmes einen Auschnitt aus einer Staßenkarte enthält, auf der die zurückgelegte Wegstrecke gut erkennbar dargestellt ist. Eine derartige Ausgabeeinheit ist beispielsweise aus 'Bosch Technische Berichte' (Band 8, Heft 1/2, Seiten 39 bis 40, 1986) bekannt. Das Navigationssystem enthält weiter einen Mikrocomputer 1, der mit ei¬ nem Speicher 6 verbunden ist. Der Speicher 6 enthält neben dem Steu¬ erprogramm beispielsweise auch Daten einer gespeicherten Straßenkar¬ te.
Desweiteren ist der Mikrocomputer 1 mit einem Wegstreckensensor 5 und einem Richtungssensor 4 verbunden. Der Wegstreckensensor 5 ist als Impulsgeber ausgebildet, der beispielsweise von einem Tachogene¬ rator oder einem entsprechenden Geber an den Fahrzeugrädern ange¬ steuert wird. Als Richtungsensor 4 ist ein Magnetometer bzw. ein Erdmagnetfeldmesser verwendbar. Der Mikrocomputer 1 verarbeitet die vom Wegstreckensensor 5 und Richtungssensor 4 abgegebenen Signale und führt die von den Bedienelementen der Eingabeeinheit 2 ausgelö¬ sten Steuer- und Eingabebefehle aus. Ferner steuert er die Ausgabe¬ daten auf der Ausgabeeinheit 3, die beispielsweise als LCD-Bild¬ schirm ausgebildet ist. Auf dem LCD-Bildschirm erscheint dann der zu befahrene Teil einer Staßenkarte, auf dem der Startpunkt, der Ziel¬ punkt und eventuell weitere Etappenpunkte dargestellt sind. Ent¬ sprechend der zurückgelegten Wegstrecke wird die Fahrtroute des Fahrzeuges auf dem Bildschirm mitgekoppelt und beispielsweise als verdickte Linie dargestellt.
In Figur 2 ist eine Wegstrecke 11 eines Fahrzeuges zwischen dem Startpunkt 13 und dem Zielpunkt 14 dargestellt. Dieser Streckenplan gilt beispielsweise für Deutschland, wo die Isoklinen 17 in etwa parallel zur Nord/Süd-Richtung verlaufen. Die dargestellten Isokli¬ nen 11 haben jeweils den gleichen Abstand ■- , der in diesem Ausfüh¬ rungsbeispiel 0,35° beträgt. Die Isoklinen 17 sind Linien gleicher Ortsmißweisung, die beispiels¬ weise den nautischen Tafeln entnehmbar sind (transpress VEB Verlag für Verkehrswesen, Berlin, 1963, Seite 93).
In Figur 4 ist der Verlauf der Isoklinen für die Epoche 1955 darge¬ stellt. Dieser Karte ist entnehmbar, daß die Isoklinen insbesondere für Westeuropa in etwa zur Nord/Süd-Richtung parallel laufen. Legt man erfindungsgemäß eine Änderung der Ortsmißweisung für jeweils 200 km Fahrtstrecke in West/Ost-Richtung von einem Grad zugrunde, dann ist auf der Karte erkennbar, daß eine recht gute Näherung für die tatsächliche Ortsmißweisung erreicht wird. Diese Näherung reicht für die Navigation aus, da die Ortsmißweisung sich über die Zeit ge¬ sehen ohnehin ändert.
In Figur 3 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das zur Berechnung der Ortsmißweisung dient und mit dem die momentanen Positionsdaten des Fahrzeuges bezüglich der Ortsmißweisung korrigierbar sind. Das Fluß- diagramm wird im Zusammenhang mit der Funktionsbeschreibung näher erläutert.
Im folgenden wird die Funktionsweise dieses Navigationsverfahrens beschrieben.
Nach der Eingabe des Startpunktes sowie des Zielpunktes 13, 14 be¬ wegt sich das Fahrzeug auf einer beliebigen Fahrtroute dem Fahrt¬ ziel 14 entgegen. Auf dem dargestellten Straßenplan, der jeweils dem befahrenen Straßenabschnitt entspricht, wird die jeweils zurückge¬ legte Wegstrecke 11 auf der Ausgabeeinheit 3 dargestellt. Die Start- und Zieldaten können entweder in Form von Ortsnamen oder in Form von Koordinaten, beispielsweise Polarkoordinaten bzw. Kartesi¬ sche Koordinaten eingegeben werden. Die Ortsmißweisung für diese Punkte wird ebenfalls eingegeben. Wurde jedoch das Navigationssystem zu einem früheren Zeitpunkt an einem definierten Ort bezüglich der Ortsmißweisung abgeglichen, dann sind weitere Eingaben der Ortsmi߬ weisung nicht erforderlich. Der besondere Vorteil dieses Naviga¬ tionsverfahrens besteht gerade darin, daß ausgehend von einem Eich¬ punkt das System die jeweils vorliegende Ortsmißweisung errechnet und nachgeführt.
Bewegt sich das Fahrzeug mit dem Navigationssystem entlang der zu¬ rückgelegten Wegstrecke 11 in Richtung auf das Ziel 14, dann werden zu jedem Zeitpunkt Wegstreckensignale des Wegsensors 5 und Rich¬ tungssignale des Richtungssensors 4 kontinuierlich an den Mikrocom¬ puter 1 geliefert. Aus diesen Werten wird die Wegkomponente 12 in West/Ost-Richtung errechnet. An den Schnittpunkten 15 mit den Iso¬ klinen 17 wird die Winkelkennzahl W entsprechend der errechneten Ortsmißweisung nachgeführt und dadurch die Positionsdaten des Fahr¬ zeuges automatisch korrigiert. Die Erkennung der Schnittpunke mit den Isoklinen 17 ist durch die durchgeführte Grundeichung des Navi¬ gationssystems 10 durchführbar. Bezugnehmend auf einen Abstand von ι~ ~ 0,35° erfolgt gemäß der Rechenformel
KD zz 1" : 200 km
Die Kompensation erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel nach jeweils einer zurückgelegten Wegstrecke 11 von etwa 70 Kilometern in West/Ost-Richtung.
Liegt der Startpunkt 13 etwa in der Mitte zwischen zwei Isokli¬ nen 17, erscheint es zweckmäßig, bereits die Startposition um den Wert des halben Isoklinenabstandes ß zu korrigieren.
Die Berechnung der Korrekturwerte ist aus dem Flußdiagramm der Fi¬ gur 3 ersichtlich. In diesem Ausführungsbeispiel ist als Winkelauf¬ lösung des Systems der Abstand der Isoklinen Δ = 0,35° angenommen. Als minimale Steckeneinheit wird S = 12,5 m definiert. Daraus erge¬ ben sich, wenn sich die Ortsmißweisung um jeweils einen Grad in West/Ost-Richtung pro 200 km erhöht, 200.000 mx 0,35° R = 12,5m x 1° = 5-600 als Zahl der minimalen Streckeneinheiten R. Mit anderen Worten, nach jeweils 5.600 Steckeneinheiten R in West/Ost-Richtung erfolgt eine Korrektur der Ortsmißweisung (entsprechend 12,5mx5.600= 70 Km).
Die Berechnung der Ortsmißweisung erfolgt gemäß dem Flußdiagramm, der Figur 3. Nach dem Start des Navigationssystems (Position 21) erfolgt die Eingabe des Startpunktes bzw. des Zielpunktes in Position 22 .
Im nächsten Schritt (Position 23) ist ein Teilerfaktor T vorgesehen, mit dem eine Korrektur der Winkelkennzahl W auch in kleineren Schritten erfolgen kann. In diesem Ausführungsbeispiel wurde T = 2 gesetzt. Zunächst wurde in Position 24 die Laufvariable Z zur Ini¬ tialisierung auf Null gesetzt. Die Laufvariable Z entspricht einem Streckenabschnitt von 70 Km in Ost- oder Westrichtung. In Ostrich¬ tung wird Z positiv gezählt und in Westrichtung negativ. Die Infor¬ mation für die Laufrichtung erhält Z vom Richtungssensor 4, der je¬ weils den Richtungswinkel in Bezug auf die Nordrichtung mißt. Aus den vorgegebenen Wegsignalen des Wegstreckensensors 5 und den Rich¬ tungssignalen des Richtungssensors 4 wird in Position 25 die zurück¬ gelegte Wegstreckenkomponente x ermittelt. Ist die Wegkomponente x betragsmäßig größer oder gleich der Streckeneinheit S, die in unse¬ rem Beispiel 12,5 m beträgt, dann wird die Laufvariable Z um eine Einheit unter Berücksichtigung der Fahrtrichtung in Ost- oder West¬ richtung aufaddiert (Pos. 27). Ist dagegen die x-Komponente kleiner als S, dann erfolgt über die Schleife 35 ein Rücksprung auf Posi¬ tion 24. In Position 28 wird abgefragt, ob die Laufvariable Z betragsmäßig größer ist, als die Streckenzahl R, die bei T = 2 durch den Faktor T dividiert wird. Ist die Laufvariable Z kleiner, dann erfolgt ein Rücksprung auf die Position 24. Ist dagegen die Laufvariable Z dage¬ gen gleich oder größer als die Streckenzahl R, dann erfolgt eine neue Berechnung der Winkelkennzahl W für die Ortsmißweisung (Posi¬ tion 29). Nach jeweils einem Streckenabschnitt Z, der dem Winkelab¬ stand entspricht, erfolgt die Neuberechnung der Winkelkennnzahl W. An einem Zahlenbeispiel soll dieses noch einmal verdeutlicht werden. Befindet sich das Fahrzeug beispielsweise im Punkt 15, dann beträgt der gemessene Richtungswinkel beispielsweise f = 280°. Da das Fahr¬ zeug sich in diesem Punkt gleichzeitig auf einem Schnittpunkt mit einer Isoklinen 17 befindet, erfolgt am Punkt 15 eine automatische Korrektur der Winkelkennzahl W für die Ortsmißweisung. Da das Fahr¬ zeug sich in Westrichtung bewegt, wird an dieser Stelle der gemesse¬ ne Richtungwinkel von c - 280° um eine Winkeleinheit auf y* = 279,65° verringert. Das Navigationssystem rechnet nun mit der veränderten Mißweisung -0,35° weiter, bis die nächste Isokline 17, d. h. bis der nächste Wegkomponente nach 70 Km in West/Ost-Richtung zurückgelegt wurde. Befindet sich nun das Fahrzeug am Punkt 16, dann wird die Winkelkennzahl W wieder um eine weitere Einheit von 0,35° verrin¬ gert. Wird in diesem Punkte beispielsweise ein Winkel von 270° ge¬ messen, dann wird nun das Navigationssystem mit einem Winkel von 270° - W = 269,30° weiterrechnen, wobei für W=2x ß gesetzt wur- de, da zwei Isoklinen geschnitten wurden.
Die Winkelkennzahl W kann beliebig festgelegt werden. Sie hängt im wesentlichen ab von den Leistungsdaten des Richtungssensors 4. Aus Einfachheitsgründen wird daher bei dem Korrekturverfahren mit einem vielfachen der Winkelkennzahl W gerechnet. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch auch vorsehbar, daß die Korrektur der Orts¬ mißweisung mit jeder beliebigen Streckeneinheit S durchführbar ist, so daß Fehler, die durch die begrenzte Meßgenauigkeit des Richtungs¬ sensors 4 auftreten, vernachlässigbar sind. Nach Erreichen des Zielpunktes 14 wird der Standort des Fahrzeuges erneut quittiert (Pos. 30). Für die gemessenen Positionsdaten und den vergleichsweise vorgegebenen Zieldaten läßt sich ein Fehlervek¬ tor berechnen. Der Fehlervektor beispielsweise eine Anweichung des gemessenen Wertes zum tatsächlichen Ort des Fahrzeuges von 5° kann für die nächste Etappe zur Korrektur herangezogen werden. Bei der nächsten Etappe, bei der ein erneutes Etappenziel eingegeben wird, erfolgt die Zielführung mit Navigationsdaten, die mit Hilfe des Fehlervekrors optimiert wurden. Auf diese Weise kann vorteilhaft durch sukzessives Nachführen der Meßwerte für die Ortsmißweisung eine genaue Zielführung erreicht werden. Der Fahrer wird dann für weitere Etappenstrecken eine Korrektur des Navigationssystems erst dann durchführen, wenn die Zielführung wieder größere Winkelabwei¬ chungen aufweist. Er erspart sich dadurch die Arbeit mit der Eingabe der aktuellen Daten für die Ortsmißweisung im Zielpunkt.
Nach der Korrektur und Berechnung des Fehlervektors ist das Naviga¬ tionssystem für die nächste Etappe bereit. Es wird dann wieder auf die Position 3 zurückgeführt oder nach Beendigung der Fahrt abge¬ schaltet (Pos. 32, 33).
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Korrektur der Winkelkennzahl W für die Ortsmißweisung nicht in kon¬ stanten Abständen vorgenommen wird, sondern auch in Abhängigkeit von bestimmten geografischen Gegebenheiten. Da die Isoklinen 17 nicht exakt parallel verlaufen, ist es zweckmäßig, die Korrektur der Win¬ kelkennzahl in Abhängigkeit vom Breitengrad oder von geologischen Besonderheiten abhängig zu machen. So können beispielsweise für die¬ se besonderen Gebiete Tabellen mit Angaben der lokalen Ortsmißwei¬ sung gespeichert werden, die für die Berechnung der Winkelkennzahl W herangezogen werden. In vorteilhafter Weise benötigt man nur einen relativ kleinen Speicher zur Abspeicherung der Daten' für die Orts¬ mißweisung, da die betreffenden Gebiete relativ klein sind.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Kompensation der Ortsmißweisung eines Or- tungs- und/oder Navigationssystems, das in einem Fahrzeug, insbeson¬ dere in einem Kraftfahrzeug, angeordnet ist und dessen Positionsda¬ ten ermittelt, mit einem Richtungssensor, mit dem kontinuierlich die Fahrtrichtung in Bezug auf die Nordrichtung bestimmbar ist und einem Wegstreckensensor zur Erfassung der zurückgelegten Wegstrecke des Fahrzeuges zwischen einem eingegebenen Startpunkt und Zielpunkt, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Ortungs- und/oder NavigationsSys¬ tem (10) aus der vom Wegstreckensensor (5) gemessenen Weg¬ strecke (11) Wegkomponenten in West- bzw. Ostrichtung ermittelt, daß die Wegkomponenten zu einem Streckenabschnitt (12) kontinuierlich aufaddiert werden, und daß nach einem vorgegebenen Streckenab¬ schnitt (12) die Ortsmißweisung in Abhängigkeit von den aufaddierten Wegkomponenten um einen bestimmten Wert geändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten der geänderten Ortsmißweisung für die Navigation auf dem nächsten Streckenabschnitt (12) verwendet werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Änderung der Ortsmißweisung einem Faktor ent¬ spricht, der bei einer West-Ost-Wegkomponente von 200 km einem Win¬ kel von 1° entspricht. - 1.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die zu ändernde Ortsmißweisung bei einer Fahrt in Ostrichtung erhöht bzw. bei einer Fahrt in Westrichtung erniedrigt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Korrektur der Ortsmißweisung nach jeweils gleich langen Streckenabschnitten (12)' erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß nach einem Start in einem quittierten Etappen¬ punkt (13) die erste Korrektur der Ortsmißweisung bereits nach Er¬ reichen des halben Streckenabschnitts (12) erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß nach Erreichen eines quittierten Etappenziels (14) ein Korrekturfaktor (KD) ermittelt wird, der im nachfolgenden Streckenabschnitt für die Korrektur der Ortsmißweisung zugrunde gelegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kor¬ rekturfaktor aus der Differenz zwischen den gespeicherten Daten ei¬ nes Etappenzielpunktes und den gemessenen Daten in diesem Punkt er¬ rechnet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Korrekturfaktor (KD) dadurch ermittelt wird, daß das Verhältnis von der Differnz der tatsächlichen und der ermittelten Ortsmißweisung zur zurückgelegten West/Ost-Wegkomponente zwischen zwei quittierten Etappenzielen errechnet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Korrektur der Ortsmißweisung in Abhängigkeit vom Breitengrad, auf dem sich das Fahrzeug befindet, geändert wird.
11. Vorrichtung zur Kompensation der Ortsmißweisung eines Or- tungs- und/oder Navigationssystems, das in einem Fahrzeug, insbeson¬ dere in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, mit einem Richtungssen¬ sor, mit dem kontinuierlich die Fahrtrichtung in Bezug auf die Nord¬ richtung bestimmbar ist und mit einem Wegstreckensensor zur Erfas¬ sung der zurückgelegten Wegstrecke des Fahrzeuges, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Ortungs- und/oder NavigationsSystem (10) aus den vom Wegstreckensensor (5) gemessenen Wegstrecken (11) Wegkomponenten in West- bzw. Ostrichtung ermittelt, daß das Ortungs- und/oder Navi¬ gationssystem (10) die Wegkomponenten zu einem Streckenab¬ schnitt (12) kontinuierlich aufaddiert, daß am Ende des Streckenab¬ schnitts (12) der vom Richtungssensor (4) gemessene Richtungswinkel für den nächsten Streckenabschnitt (12) bei einer Fahrt in Ostrich¬ tung um eine Winkeleinheit erhöht bzw. bei einer Fahrt in Westrich¬ tung um diese Winkeleinheit verringerbar ist.
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DK178706B1 (en) * 2011-05-23 2016-11-28 Ion Geophysical Corp Declination compensation for seismic studies

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