DE10044393A1

DE10044393A1 - Road lane plane determination method for automobile onboard navigation system uses comparison with received satellite position signal strengths with expected signal strengths

Info

Publication number: DE10044393A1
Application number: DE10044393A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Grabow; Friedrich-Wilhelm Bode
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-04-04

Abstract

The method determines which road lane plane the automobile is travelling along, when several road lanes (3,4) are stacked above one another, by comparing the reception strengths of position signals (p1,p2,p3,p4,q4) received from navigation satellites (G1,G2,G3,G4) with the expected signal strengths, for calculating the road lane elevation. An Independent claim for an automobile onboard navigation system is also included.

Description

Technical field

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahnebene des Aufenthaltsortes bei Aufenthalt auf einer von mehreren übereinander angeordneten Fahrbahnen, wobei Positionsbestimmungssignale von min destens einem Satelliten bekannter Position empfangen werden. Die Er findung betrifft ferner ein Navigationssystem für ein Fahrzeug, enthaltend einen Empfänger für Positionsbestimmungssignale von Satelliten, eine Positionsbestimmungseinheit sowie eine Datenbank mit den Positionen der empfangbaren Satelliten.The invention relates to a method for determining the road level the place of residence when staying on one of several above one another arranged lanes, with position determination signals of min at least a satellite of known position can be received. The he The invention further relates to a navigation system for a vehicle containing a receiver for positioning signals from satellites, one Position determination unit and a database with the positions of the receivable satellites.

State of the art

Navigationssysteme finden insbesondere in Kraftfahrzeugen zunehmen den Einsatz. Eine Aufgabe der Navigationssysteme besteht darin, die Po sition beziehungsweise die Koordinaten des momentanen Aufenthaltsor tes des Fahrzeuges zu ermitteln. Diese Ermittlung der Position geschieht vornehmlich mit Hilfe des GPS (Global Positioning System), bei welchem Positionsbestimmungssignale von Satelliten bekannter Position empfan gen werden und aus den Laufzeitunterschieden dieser Signale auf die Po sition des Aufenthaltsortes rückgeschlossen wird. Des weiteren kann die Position des Aufenthaltsortes auch durch sogenannte Koppelnavigation mit Hilfe eines Gyroskops durchgeführt werden. Navigationssysteme für Kraftfahrzeuge bestehen demgemäß im Wesentlichen aus einem GPS- Empfänger, einem Tacho, einem Gyro (Drehratensensor) und einer digi talen Karte. In der Regel weisen die Navigationssysteme auch eine soge nannte digitale Karte auf, in welcher die Straßenverläufe abgespeichert sind. Die gemessene Position kann dann mit den Daten der digitalen Karte abgeglichen werden, um so die zur Zeit befahrene Straße zu bestimmen. Navigation systems are increasing in particular in motor vehicles use. One of the functions of the navigation systems is the Po sition or the coordinates of the current location tes of the vehicle. This determination of the position happens primarily with the help of the GPS (Global Positioning System), with which Positioning signals received from satellites of known position gen and from the runtime differences of these signals to the Po position of the whereabouts is inferred. Furthermore, the Position of the location also by means of so-called paddock navigation with the help of a gyroscope. Navigation systems for Accordingly, motor vehicles essentially consist of a GPS Receiver, a speedometer, a gyro (rotation rate sensor) and a digi tal map. As a rule, the navigation systems also have a so-called named a digital map in which the streets are stored are. The measured position can then be compared to the data on the digital map be adjusted to determine the road currently being traveled.

Es gibt jedoch besondere Szenarien, bei denen die Bestimmung der Fahrbahn nicht beziehungsweise nicht eindeutig gelingt. Hierzu gehören vertikal übereinander angeordnete Fahrbahnen, die über längere Ab schnitte in gleicher Richtung verlaufen. Solche Fahrbahnen sind insbe sondere in den USA in Ballungszentren oft anzutreffen. Da ein im Naviga tionssystem eventuell eingebauter Gyro vorzugsweise Drehraten um die vertikale Achse des Fahrzeuges misst, erhält man aus diesem Instrument keine weiteren Informationen zur Höhe der Fahrbahn. Eine Bestimmung der Höhe mittels GPS schlägt ebenfalls fehl, da die Höhe systembedingt (selective availability) nur ungenau gemessen wird. Des weiteren fehlen in den digitalen Karten in der Regel geeignete Höhenangaben für einen Ab gleich.However, there are special scenarios where determining the Roadway does not succeed or is not clearly successful. This includes lanes arranged vertically one above the other over longer cuts run in the same direction. Such lanes are in particular often found in metropolitan areas, particularly in the USA. Since one in the Naviga tion system possibly installed gyro preferably rotation rates around the vertical axis of the vehicle is obtained from this instrument no further information on the height of the road. A determination the altitude using GPS also fails because the altitude depends on the system (selective availability) is only measured imprecisely. Furthermore missing in the digital maps usually suitable height information for a Ab equal.

Presentation of the invention, task, solution, advantages

Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein System anzugeben, mit welchem in einfacher Weise die Fahrbahn ebene bei Befahren mehrerer vertikal übereinander angeordneter Fahr bahnen bestimmt werden kann.Against this background, it was an object of the invention, a method and to specify a system with which the roadway in a simple manner level when driving several vertically arranged driving tracks can be determined.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 sowie ein Navigationssystem nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun gen sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved by a method according to claim 1 or 2 as well a navigation system according to claim 7 solved. Advantageous design conditions are contained in the subclaims.

Das erste Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahnebene des momenta nen Aufenthaltsortes bei einem Aufenthalt auf einer von mindestens zwei übereinander angeordneten Fahrbahnen setzt demnach zunächst den Empfang von Positionsbestimmungssignalen von mindestens einem Sa telliten bekannter Position am Himmel voraus. Erfindungsgemäß wird dann die Abhängigkeit der Empfangsstärke der Satellitensignale von dem Azimut- und/oder dem Elevationswinkel des oder der Satelliten mit der theoretisch aufgrund einer Fahrbahnabschattung zu erwartenden Abhän gigkeit verglichen. Auf der Basis dieses Vergleiches wird für eine oder mehrere verschiedene Fahrbahnebenen die Wahrscheinlichkeit bestimmt, dass der Aufenthaltsort auf der jeweiligen Fahrbahnebene liegt.The first method to determine the road level of the moment a place of residence when staying on one of at least two lanes arranged one above the other therefore initially set the Receiving positioning signals from at least one Sa. tellite known position in the sky ahead. According to the invention then the dependence of the reception strength of the satellite signals on the Azimuth and / or the elevation angle of the satellite or satellites with the Dependencies to be expected theoretically based on shading of the road compared. Based on this comparison, one or several different lane levels determines the probability that the location is on the respective lane level.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit Informationen ge nutzt, die in einem GPS-Empfänger üblicherweise vorhanden sind, die jedoch in der Regel nicht ausgewertet werden. Hierzu gehören insbeson dere die Azimutwinkel und Elevationswinkel der zur Zeit empfangbaren Satelliten beziehungsweise der zur Zeit empfangenen Satelliten. Das Verfahren nutzt aus, dass in der zugrunde liegenden Situation die unteren Fahrbahnen nur einen Teil der Satelliten empfangen können, die auf der oberen Fahrbahn empfangbar sind. Die Abschattung der Satelliten durch die obere Fahrbahn erfolgt dabei in Abhängigkeit von dem Azimutwinkel beziehungsweise Elevationswinkel des jeweiligen Satelliten. Aus der Ab hängigkeit der Empfangsstärke von diesen Winkeln lässt sich somit be stimmen beziehungsweise zumindest eine Wahrscheinlichkeit dafür ange ben, auf welcher Fahrbahnebene die zugehörigen Satellitensignale ge messen wurden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit ohne zusätzliche Sensorik bei einem Aufenthalt eines Fahrzeugs in einem Be reich übereinander liegender Fahrbahnen eine Feststellung beziehungs weise eine Wahrscheinlichkeitsaussage darüber, auf welcher Fahrbahne bene sich das Fahrzeug gerade befindet.In the method according to the invention, information is thus ge uses that are usually present in a GPS receiver, the however, as a rule, cannot be evaluated. These include in particular the azimuth and elevation angles of the currently receivable Satellite or the satellite currently being received. The Procedure takes advantage of the lower situation in the underlying situation Roadways can only receive part of the satellites on the upper lane are receivable. The shadowing of the satellites by the upper lane is dependent on the azimuth angle or elevation angle of the respective satellite. From the Ab dependence of the reception strength on these angles can thus be agree or at least a probability for it ben, on which lane level the associated satellite signals ge were measured. The method according to the invention thus allows without Additional sensors when a vehicle is in a Be richly overlapping lanes make a finding have a probability statement about which lane level the vehicle is currently.

Neben einer Abschattung durch eine Fahrbahn hängt die Empfangsstärke eines Satelliten noch von anderen Faktoren ab, z. B. auch der Entfernung zwischen dem Satelliten und dem Beobachtungspunkt. Im einfachsten Falle werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Empfangsstärken nur binär danach eingeteilt, ob ein Empfang eines Satelliten gegeben ist oder nicht. Eine solche Zweiteilung der Signale macht die Bestimmung unabhängig von Variationen der Empfangsstärke, die durch andere Ef fekte als eine Fahrbahnabschattung verursacht werden.In addition to being shaded by a roadway, the reception strength depends of a satellite depends on other factors, e.g. B. also the distance between the satellite and the observation point. In the simplest The reception strengths are traps in the method according to the invention only divided in binary according to whether there is reception of a satellite or not. Such a division of the signals makes the determination regardless of variations in reception strength caused by other Ef effects are caused as a road shading.

Zu Beginn der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Wahrscheinlichkeit dafür, auf einer oberen oder auf einer unteren Fahr bahn von übereinander angeordneten Fahrbahnen zu sein, im Allgemeinen jeweils 50% sein, das heißt, dass beide Möglichkeiten gleich wahr scheinlich sind. Gegebenenfalls können die Wahrscheinlichkeiten auch ungleich verteilt sein, wenn zum Beispiel Informationen aus dem zurück liegenden Fahrverlauf berücksichtigt werden.At the beginning of the implementation of the method according to the invention Probability of doing so on an upper or a lower ride track of superimposed lanes, in general each be 50%, which means that both options are equally true are apparent. If necessary, the probabilities can also be unevenly distributed, for example, if information from the back lying course are taken into account.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine anfängliche Wahr scheinlichkeitsverteilung neu berechnet beziehungsweise aktualisiert wer den. Dabei besteht eine Möglichkeit darin, dem Aufenthalt auf einer unte ren Fahrbahnebene eine höhere Wahrscheinlichkeit und dementspre chend dem Aufenthalt auf einer oberen Fahrbahnebene eine verminderte Wahrscheinlichkeit zuzuordnen, wenn festgestellt wird, dass mit zuneh mendem Elevationswinkel die Empfangsstärke der Satelliten abnimmt. Ein größerer Elevationswinkel bedeutet, dass der entsprechende Satellit vom Beobachtungsort aus gesehen steiler am Himmel steht als ein Satellit mit kleinerem Elevationswinkel. Aufgrund der Abschattung des Satelli tenempfangs durch eine Fahrbahndecke werden steil am Himmel stehen de Satelliten von einer tiefer gelegenen Fahrbahnebene schlechter bezie hungsweise gar nicht empfangen. Hierdurch stellt sich die beschriebene Abhängigkeit zwischen Empfangsstärke und Elevationswinkel ein, bei wel cher auf unteren Fahrbahnebenen die Empfangsstärke mit zunehmendem Elevationswinkel abnimmt. Die Beobachtung einer derartigen Abhängig keit liefert somit ein Indiz dafür, dass sich der Beobachtungsort auf einer unteren Fahrbahnebene befindet.With the aid of the method according to the invention, an initial truth can be obtained probability distribution recalculated or updated who the. One way is to stay on one floor ren roadway level a higher probability and accordingly After a stay on an upper lane level, a reduced Assign probability if it is found that with increasing With the elevation angle, the reception strength of the satellites decreases. On A larger elevation angle means that the corresponding satellite is from Observation site seen steeper in the sky than a satellite smaller elevation angle. Due to the shadowing of the Satelli Receiving through a pavement will be steep in the sky de Obtain satellites from a lower level of the lane not received at all. This results in the described Dependency between reception strength and elevation angle At lower lane levels, the reception strength increases with increasing Elevation angle decreases. The observation of such a dependent This provides an indication that the observation location is on a lower road level.

Je nach Ausgeprägtheit dieser beobachteten Abhängigkeit der Empfangs stärke vom Elevationswinkel kann die Wahrscheinlichkeit dafür, sich auf einer bestimmten Fahrbahnebene zu befinden, verschieden hoch festge legt werden. Werden zum Beispiel einige Satelliten mit sehr großem Ele vationswinkel, die sich nahe am Zenit befinden, gar nicht empfangen, so ist dies ein starkes Indiz für einen Aufenthaltsort auf einer unteren Fahr bahnebene, und die Wahrscheinlichkeit für diesen Zustand kann auf na hezu 100% gesetzt werden. Depending on the severity of this observed dependence of reception Strength from the elevation angle can increase the likelihood of it to be located at a certain level of the road, at different levels be placed. For example, if some satellites with a very large el vation angles that are close to the zenith are not received at all, so this is a strong indication of a location on a lower ride orbit level, and the probability of this condition can be reduced to na be set to 100%.

Ein alternativ oder zusätzlich auswertbarer Hinweis auf die Fahr bahnebene ergibt sich aus der Abhängigkeit der Empfangsstärke der Sa tellitensignale vom Azimutwinkel. Der Azimutwinkel misst die Richtung, aus der ein bestimmter Satellit gesehen wird, relativ zu einer nach Norden gerichteten Achse. Dabei kann dem Aufenthalt auf einer unteren Fahrbah nebene eine höhere Wahrscheinlichkeit und dementsprechend dem Auf enthalt auf einer oberen Fahrbahnebene eine verminderte Wahrschein lichkeit zugeordnet werden, wenn die Empfangsstärke von Satelliten aus gehend von Azimutwinkeln quer zur Fahrbahnrichtung hin zu Azimutwin keln in Fahrbahnrichtung hin abnimmt. Wenn die Fahrbahn z. B. unter ei nem Azimutwinkel von 20° verläuft, würde bei der beschriebenen Situation die Empfangsstärke von Satelliten aus einem Azimutwinkel von 110° (und 290°) maximal sein und von diesem Maximum ausgehend zu den Azimut winkeln von 20° bzw. 200° hin abnehmen. Eine derartige Abhängigkeit der Empfangsstärke vom Azimutwinkel des sendenden Satelliten deutet dar auf hin, dass sich der Aufenthaltsort auf einer unteren Fahrbahnebene befindet, da in diesem Falle Satelliten in oder gegen Fahrtrichtung durch die darüber liegende Fahrbahn abgeschattet werden. Seitlich bzw. quer zur Fahrbahnrichtung stehende Satelliten können dagegen im Wesentli chen ungehindert empfangen werden. Auch aus der Abhängigkeit der Empfangsstärke vom Azimutwinkel kann somit ein Rückschluss auf die Fahrbahnebene des Aufenthaltsortes gezogen werden. Dabei kann wie oben erläutert die Ausgeprägtheit dieser Abhängigkeit in eine entspre chende Wahrscheinlichkeitsverteilung des Aufenthalts auf den verschie denen Fahrbahnebenen umgesetzt werden.An alternative or additional evaluable reference to the driving track level results from the dependence of the reception strength of the Sa tellite signals from the azimuth angle. The azimuth angle measures the direction from which a particular satellite is seen, relative to one to the north directional axis. You can stay on a lower tram besides a higher probability and accordingly the up contains a reduced probability on an upper carriageway level be assigned when the reception strength is from satellites going from azimuth angles transverse to the lane direction to Azimutwin in the direction of the road. If the roadway z. B. under egg nem azimuth angle of 20 ° would, in the situation described the reception strength of satellites from an azimuth angle of 110 ° (and 290 °) maximum and starting from this maximum to the azimuth decrease angles from 20 ° or 200 °. Such a dependence of Reception strength from the azimuth angle of the transmitting satellite indicates towards indicating that the whereabouts are on a lower lane level located, because in this case satellites in or against the direction of travel the roadway above it is shaded. Laterally or transversely In contrast, satellites facing the lane direction can essentially Chen can be received unhindered. Also from the dependency of the Reception strength from the azimuth angle can therefore be used to infer the Lane level of the whereabouts. How can The above expresses the nature of this dependency in a corresponding way appropriate probability distribution of the stay on the different which road levels are implemented.

Das zweite Verfahren zur Bestimmung der fahrbaren Ebene des momen tanen Aufenthaltes bei einem Aufenthalt auf einer von mindestens zwei übereinander angeordneten Fahrbahnen geht davon aus, dass zumindest ein Satellit einer Anzahl N (N = 1, 2, 3, 4 . . .) Satelliten zur Zeit empfangen werden kann oder zumindest empfangen worden ist. Das Verfahren nutzt aus, dass in der zugrunde liegenden Situation die unteren Fahrbahnen nur einen Teil der Satelliten empfangen können, die auf der oberen Fahrbahn empfangbar sind. Die Abschattung der Satelliten durch die obere Fahr bahn kann dazu führen, dass kurzzeitig die Positionsbestimmungsignale von mindestens einem der Satelliten nicht empfangbar sind. Aus dem Vor liegen eines kurzzeitigen Nichtempfanges der Positionssignale lässt sich dabei zumindest eine Wahrscheinlichkeit dafür angeben, auf welcher Fahrbahnebene die verfahrensmäßige Bestimmung erfolgt. Dabei arbeitet das Verfahren auch, wenn kurzfristig vor der in Rede stehenden Messung nur die Positionsbestimmungssignale eines Satelliten empfangen worden sind und dann im nächsten Schritt kein Empfang mehr erfolgt. Dies erlaubt zumindest die Feststellung einer großen Wahrscheinlichkeit, dass sich das Fahrzeug auf einer unteren Fahrbahn befindet. Die gleiche Abhängigkeit ergibt sich, wenn die Positionsbestimmungssignale einer Anzahl N Satel liten empfangen worden sind und dann der Nichtempfang der Positions bestimmungssignale von mindestens einem der Satelliten der Anzahl N Satelliten festgestellt wird. Dieser Nichtempfang kann dann mit dem theo retisch aufgrund einer Fahrbahnabschattung zur erwartenden Vorliegen oder Nichtvorliegen des Empfanges dieses Satelliten verglichen werden und es kann dann ebenfalls auf der Basis dieses Vergleichs die Wahr scheinlichkeit für den Aufenthalt auf einer bestimmten Fahrbahnebene berechnet werden. Das gleiche gilt natürlich wenn der Nichtempfang der Positionsbestimmungssignale mehrerer oder aller N Satelliten vorliegt. Hieraus lässt sich dann eine noch größere Wahrscheinlichkeit bestimmen, dass sich das Fahrzeug auf einer unteren Fahrbahnebene oder in einem Tunnel befindet.The second method of determining the drivable level of the moment stay with one of at least two lanes arranged one above the other assume that at least one satellite of a number N (N = 1, 2, 3, 4...) currently receiving satellites can be or at least has been received. The process uses from that in the underlying situation the lower lanes only some of the satellites can be received on the upper lane are receivable. The shadowing of the satellites by the upper driving bahn can cause the position determination signals to briefly cannot be received by at least one of the satellites. From the previous a short-term non-reception of the position signals can be specify at least one probability of which The procedural determination is made on the road level. It works the procedure also if shortly before the measurement in question only the positioning signals of a satellite have been received are received and then no reception in the next step. This allows at least the determination of a high probability that this Vehicle is on a lower lane. The same dependency results when the position determination signals have a number N satel lites have been received and then the non-reception of the positions determination signals from at least one of the satellites of the number N Satellite is detected. This non-reception can then with theo reticulated due to shading of the road to the expected situation or the absence of reception of this satellite can be compared and then, based on this comparison, the truth can also Probability of staying on a certain lane level be calculated. The same applies, of course, if the Positioning signals of several or all N satellites is present. An even greater probability can then be determined from this, that the vehicle is on a lower lane level or in a Tunnel is located.

Bei der Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise die gemessene Empfangsstärke mit der theoretisch bei einem hindernisfreien Empfang zu erwartenden Empfangsstärke normiert. Eine normierte Empfangsstärke mit dem Wert 1 deutet somit darauf hin, dass der entsprechende Satellit ohne ein zwischenliegendes Hindernis empfangen wird. Normierte Emp fangsstärken mit einem Wert kleiner als 1 zeigen dagegen das Vorhan densein zwischenliegender Hindernisse an, wobei eine normierte Emp fangsstärke von 0 eine komplette Abschattung des entsprechenden Satelliten bedeutet. Die Normierung hat den Vorteil, dass die Abhängigkeitsmu ster der Empfangsstärke vom Azimutwinkel beziehungsweise Elevations winkel an allen geographischen Orten gleich oder ähnlich aussehen und somit unabhängig von den Absolutwerten der Empfangsstärken ausge wertet werden können.When carrying out the method, preferably the measured one Reception strength increases theoretically with an unobstructed reception normalized expected reception strength. A standardized reception strength A value of 1 therefore indicates that the corresponding satellite is received without an intermediate obstacle. Normalized emp Catch strengths with a value less than 1, however, show the existing the intermediate obstacles, whereby a normalized emp initial strength of 0 a complete shadowing of the corresponding satellite means. The advantage of standardization is that the dependency ster the reception strength from the azimuth angle or elevations angles look the same or similar in all geographic locations and thus regardless of the absolute values of the reception strengths can be evaluated.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Position des Aufenthalts ortes in horizontaler Beziehung, d. h. auf der Erdoberfläche, durch Koppel navigation und/oder durch Satellitennavigation bestimmt. Das heißt, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahnebene als Ergänzung zu einem herkömmlichen Verfahren und zur Ortsbestimmung eingesetzt wird, wobei es die Schwäche herkömmlicher Verfahren hin sichtlich der Bestimmung der vertikalen Koordinaten des Aufenthaltsortes ausgleicht.In the method according to the invention, the position of the stay places in a horizontal relationship, d. H. on the surface of the earth, through paddock navigation and / or determined by satellite navigation. It means that the inventive method for determining the road level as Supplement to a conventional method and for location determination is used, which weaknesses conventional methods visually determining the vertical coordinates of the location balances.

Zur Erfindung gehört weiterhin ein Navigationssystem für ein Fahrzeug, enthaltend einen Empfänger für Positionsbestimmungssignale von Satel liten, eine Positionsbestimmungseinheit zur Bestimmung der (zweidimen sionalen) Position des Aufenthaltsortes sowie eine Datenbank mit den Po sitionen der empfangbaren Satelliten. Das Navigationssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine Auswertungseinheit enthält, die mit dem Empfänger, mit der Positionsbestimmungseinheit und mit der Datenbank gekoppelt ist und welche so eingerichtet ist, dass sie ein Verfahren der oben erläuterten Art ausführen kann. Das heißt, dass die Auswertungs einheit die Abhängigkeit der Empfangsstärken der Satellitensignale vom Azimutwinkel und/oder vom Elevationswinkel mit der theoretisch aufgrund einer Fahrbahnabschaltung zu erwartenden Abhängigkeit vergleicht und die Wahrscheinlichkeit für den Aufenthalt auf einer der Fahrbahnebenen entsprechend dem Ergebnis des Vergleiches berechnet. Das Navigations system ist somit in der Lage, mit hoher Wahrscheinlichkeit die richtige (vertikale) Position auch bei einer Fahrt über mehrere übereinander ange ordnete Fahrbahnen zu ermitteln, wobei in dieser Situation herkömmliche Navigationssysteme in der Regel versagt haben.The invention also includes a navigation system for a vehicle, containing a receiver for positioning signals from Satel liten, a position determining unit for determining the (two-dimensional sional) position of the whereabouts as well as a database with the Po sitions of receivable satellites. This is the navigation system characterized in that it contains an evaluation unit that is linked to the Receiver, with the positioning unit and with the database is coupled and which is set up so that it is a process of can perform the type explained above. That is, the evaluation unit the dependence of the reception strengths of the satellite signals on Azimuth angle and / or from the elevation angle with the theoretically based compares a dependency to be expected with a roadway shutdown and the probability of staying on one of the lane levels calculated according to the result of the comparison. The navigation system is therefore in a position with a high probability the right one (Vertical) position even when driving over several superimposed orderly lanes to determine, in this situation conventional Navigation systems have usually failed.

Brief description of the drawings

Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft erläu tert. Es zeigen:In the following, the invention is explained by way of example with the aid of the figures tert. Show it:

Fig. 1 ein Schema zur Definition von Azimutwinkel und Elevationswin kel; Figure 1 is a diagram for the definition of azimuth angle and Elevationswin angle.

Fig. 2 zwei übereinander liegende Fahrbahnebenen, bei denen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Fahrbahnebene, auf der sich das Fahrzeug aufhält, festgestellt werden kann. Fig. 2 two superimposed road levels, in which the road level on which the vehicle is located can be determined with the inventive method.

Best way to carry out the invention

Fig. 1 zeigt die Definition des Azimutwinkels α und des Elevations winkels β, die der vorliegenden Beschreibung zugrunde liegt. Durch die genannten Winkel wird die Richtung eines Satelliten G oder eines anderen Himmelskörpers angegeben, unter der dieser von einem Beobachtungs punkt B auf der Erdoberfläche gesehen wird. Dabei wird von einer im Be obachtungspunkt B tangential an die Erdoberfläche angelegten Ebene ausgegangen, welche die Himmelsrichtungen Norden N, Osten O, Sü den S und Westen W enthält. Die Verbindungslinie BG zwischen dem Be obachtungsort B und dem Satelliten G bildet mit dieser Tangentialebene den Elevationswinkel β. Die senkrechte Projektion der Verbindungsli nie BG auf die Tangentialebene bildet ferner mit der vom Beobachtungs punkt B nach Norden N gerichteten Achse den Azimutwinkel α. Fig. 1 shows the definition of the azimuth angle α and the elevation angle β, which is the basis of the present description. The angles mentioned indicate the direction of a satellite G or another celestial body at which it is seen from an observation point B on the earth's surface. It is assumed that there is a plane at observation point B that is tangential to the surface of the earth and that contains the cardinal directions north N, east O, south S and west W. The connecting line BG between the observation site B and the satellite G forms the elevation angle β with this tangential plane. The vertical projection of the connecting line never BG onto the tangential plane also forms the azimuth angle α with the axis directed from the observation point B to the north N.

In Fig. 2 ist die Situation einer Straßenführung dargestellt, bei welcher zwei Fahrbahnen eine Strecke lang übereinander liegen. Dabei ist eine obere Fahrbahn 3 über einer unteren Fahrbahn 4 an Brückenpfeilern 5 angebracht. Auf der oberen Fahrbahn 3 ist ein Fahrzeug 1 und auf der unteren Fahrbahn 4 ein zweites Fahrzeug 2 dargestellt, welche beide mit einem erfindungsgemäßen Navigationssystem ausgestattet sein sollen. In FIG. 2, the situation of a road layout is shown in which two lanes a route are long over each other. An upper carriageway 3 is attached to bridge pillars 5 above a lower carriageway 4 . A vehicle 1 is shown on the upper lane 3 and a second vehicle 2 is shown on the lower lane 4 , both of which are to be equipped with a navigation system according to the invention.

Das Navigationssystem der Fahrzeuge ermöglicht nach dem GPS eine Positionsbestimmung mit Hilfe der GPS-Satelliten G1, G2, G3 und G4. Das erste Fahrzeug 1 empfängt dabei von allen vier genannten Satelli ten G1 bis G4 Positionsbestimmungssignale p1, p2, p3 und p4. Das unte re Fahrzeug 2 kann dagegen nur von dem Satelliten G4 ein Positionsbe stimmungssignal q4 empfangen, da der Empfang von den übrigen Satel liten durch die darüber gelegene Fahrbahn 3 abgeschattet ist. Mit anderen Worten kann das untere Fahrzeug 2 nur Signale von Satelliten mit hinrei chend kleinem Elevationswinkel β empfangen, also von verhältnismäßig flach am Horizont stehenden Satelliten. Da dem Navigationssystem aus einer entsprechenden Datenbank die Positionen aller Satelliten bekannt sind, kann aus dem Fehlen der Signale der steiler stehenden Satelliten G1, G2 und G3 geschlossen werden, dass sich das Fahrzeug 2 mit hoher Wahrscheinlichkeit auf einer unteren Fahrspur 4 befindet, auf welcher eine Abschattung von Signalen durch die obere Fahrspur 3 erfolgt.The navigation system of the vehicles enables position determination according to GPS with the help of the GPS satellites G1, G2, G3 and G4. The first vehicle 1 receives position determination signals p1, p2, p3 and p4 from all four said satellites G1 to G4. The lower vehicle 2 , on the other hand, can only receive a positioning signal q4 from the satellite G4, since the reception from the other satellites is shadowed by the roadway 3 above it. In other words, the lower vehicle 2 can only receive signals from satellites with a sufficiently small elevation angle β, that is to say from satellites which are relatively flat on the horizon. Since the navigation system knows the positions of all satellites from a corresponding database, it can be concluded from the lack of signals from the steeper satellites G1, G2 and G3 that the vehicle 2 is in a lower probability 4 on a lower lane 4 , on which one Shading of signals through the upper lane 3 takes place.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Navigationssy stem des Fahrzeugs 2 beginnt mit dem Laden des sogenannten Almanach vom GPS-System, woraufhin dem Empfänger im Navigationssystem die Bahnen sämtlicher Satelliten bekannt sind. Da außer der Position der Sa telliten auch die Zeit bekannt ist, kann die Berechnung der Azimut- und Elevationswinkel der Satelliten erfolgen, die gerade empfangbar sein müssten. Das GPS-Navigationssystem führt außerdem noch eine Liste, die die Azimut- und Elevationswinkel derjenigen Satelliten G4 beinhaltet, die gerade empfangen werden.The implementation of the inventive method in the navigation system of the vehicle 2 begins with the loading of the so-called almanac from the GPS system, whereupon the receiver in the navigation system knows the orbits of all satellites. Since, in addition to the position of the satellites, the time is also known, the azimuth and elevation angles of the satellites, which should just be receivable, can be calculated. The GPS navigation system also maintains a list that contains the azimuth and elevation angles of those satellites G4 that are currently being received.

Durch Vergleich der beiden Listen können dann die Satelliten G1, G2 und G3 gefunden werden, bei deren Position offenbar Empfangsprobleme be stehen. Die Azimut- beziehungsweise Elevationswinkel dieser Satelliten werden dann in das fahrzeugeigene Koordinatensystem umgerechnet.By comparing the two lists, the satellites G1, G2 and G3 can be found, in the position of which there are apparently reception problems stand. The azimuth or elevation angle of these satellites are then converted into the vehicle's own coordinate system.

Die Empfangsverhältnisse für übereinander angeordnete Fahrbahnen können demnach wie folgt grob charakterisiert werden: The reception conditions for superimposed lanes can be roughly characterized as follows:

Upper lane

- high satellites are received with certainty;
- Lower satellites are less likely receive.

Lower lane

- high satellites are unlikely to be received;
- satellites in the direction of travel are unlikely to be receive;
- satellites standing against the direction of travel are likely not received;
- for satellites standing transversely to the direction of travel (left, right) the greatest probability of reception.

Die vom jeweiligen Navigationssystem empfangenen Satellitensignale können mit diesen Informationen daraufhin untersucht werden, zu wel chem der beiden Empfangsprofile sie besser beziehungsweise in höherem Maße passen. Gegebenenfalls kann auch ein Zugehörigkeitsmaß - zum Beispiel mit Mitteln der fuzzy logic - bestimmt werden, wobei dieses Zuge hörigkeitsmaß gleichzeitig eine Information darüber liefert, mit welcher Wahrscheinlichkeit sich das Fahrzeug auf der oberen oder unteren Fahr bahn befindet.The satellite signals received by the respective navigation system can be investigated with this information to what chem of the two reception profiles they better or in higher Dimensions fit. If necessary, a membership measure - to Example using means of fuzzy logic - be determined using this move measurement of hearing simultaneously provides information about which Probability the vehicle is on the upper or lower driving train is located.

Claims

1. Method for determining the road level of the place of stay when staying on one of several superposed lanes ( 3 , 4 ), position-determining signals (p1, p2, p3, p4, q4) from at least one satellite (G1, G2, G3 , G4) known position are received, characterized in that the dependence of the reception strength of the satellite signals on the azimuth (α) and / or on the elution angle (β) of the satellite is compared with the dependence theoretically to be expected on the basis of a road shading, and that on the basis of this comparison, the probability of staying on a certain road level is calculated.

2. Method for determining the road level of the place of residence when staying on one of several superposed lanes ( 3 , 4 ), position-determining signals (p1, p2, p3, p4, q4) of at least one of a number N satelli ten G1, G2 , G3, G4) of known position are received or can be received, characterized in that the presence of a brief non-reception of the position determination signals (p1, p2, p4, q4) from at least one of the satellites of the number N satellites (G1, G2, G3, G4) is compared with the presence or absence of reception that is theoretically to be expected due to the abolition of a lane, and that on the basis of this comparison the probability of staying at a certain lane level is calculated.

3. The method according to claim 1, characterized in that the stay on a lower carriageway level ( 4 ) is assigned a higher probability if the reception strength of the satellite signals (p1, p2, p3, p4, q4) decreases with increasing elevation angle (β) ,

4. The method according to any one of claims 1 or 3, characterized in that the stay on a lower carriageway level ( 4 ) is assigned a higher probability if the reception strength of the satellite signals (p1, p2, p3, p4, q4) of azimuth angles (α ) decreases mutually across the lane direction to Azi mut angles in the lane direction.

5. The method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the measured reception strength of the satellite signals (p1, p2, p3, p4, q4) with the theoretically at obstacle-free reception expected reception strength nor is lubricated.

6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the position in horizontal relation hung using dead reckoning and / or satellite navigation is determined.

7. Navigation system for a vehicle ( 1 , 2 ), containing a receiver for positioning signals (p1, p2, p3, p4, q4) from satellites (G1, G2, G3, G4), a positioning unit and a database with the positions of the receivable satellite, characterized in that it contains an evaluation unit which is coupled to the receiver, to the position determination unit and to the database and which is set up to carry out a method according to one of claims 1 to 6.