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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ortungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Ortungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
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Eine solches Ortungsverfahren und eine solche Ortungsvorrichtung sind aus der
DE 101 29 444 A1 bekannt. Das Ortungsverfahren ist ein sogenanntes Koppelungsverfahren (Dead-Reckoning-Verfahren) und umfasst die folgenden Schritte: Empfangen eines ersten Sensorsignals; und Bestimmen von einer Translationskoordinate auf Basis des ersten Sensorsignals unter Verwendung einer ersten Formel. Die Translationskoordinate gibt die Translation eines Gegenstands, in der Regel der Ortungsvorrichtung, entlang einer Koordinatenachse in einem Zeitintervall an. Die Koordinate des Gegenstands am Ende des Zeitintervalls ist folglich die Summe der Koordinate am Anfang des Zeitintervalls und der Translationskoordinate. Speziell sind das Ortungsverfahren bzw. die Ortungsvorrichtung in einem Navigationsverfahren bzw. einer Navigationsvorrichtung implementiert. Die Navigationsvorrichtung ist in einem Kraftfahrzeug eingebaut. Der oder die weiteren Translationskoordinaten werden ebenfalls auf Basis des ersten Sensorsignals bestimmt. Das erste Sensorsignal ist ein Gyrosensorsignal eines Gyrosensors. Zusätzlich wird ein zweites Signal, ein Tachometersignal eines Tachometers, zur Bestimmung der Translationskoordinaten verwendet. Diese Translationskoordinaten, welche durch das Koppelungsverfahren bestimmt wurden, werden von der Navigationsvorrichtung jedoch nur in den Ausnahmefällen verwendet, wenn keine Funksignale empfangen werden, die für die Ortung geeignet sind. Im Normalbetrieb hingegen empfängt die Navigationsvorrichtung kontinuierlich Funksignale und berechnet die Koordinaten des Gegenstands auf Basis dieser Funksignale. Die Funksignale werden von den Satelliten eines GPS-Systems ausgesendet. Gleichzeitig nutzt die Navigationsvorrichtung die Funksignale, um den Gyrosensor und das Tachometer fortwährend zu eichen, so dass die Position des Gegenstands sehr genau bestimmt werden kann, wenn keine Funksignale oder ungeeignete Funksignale empfangen werden.
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Ein solches Koppelungsverfahren kann speziell in Verbindung mit einem Kraftfahrzeug präzise Ergebnisse liefern. Ein Nachteil eines solchen Koppelungsverfahrens liegt jedoch darin, dass es bei der Implementierung in tragbaren Navigationsvorrichtungen, die von Fußgängern verwendet werden, keine präzisen Ergebnisse liefern kann, da ein Signal, welches so genau ist wie das Tachometersignal fehlt, und sich vorhandene Fehler im Laufe der Zeit akkumulieren.
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Aus der Druckschrift
US 6 305 221 B1 ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Rotation mit einem Magnetfeldsensor, einem Beschleunigungssensor und einem Drehwinkelsensor bekannt. Dabei werden inkrementale Rotationselemente zwischen einem ortsfesten Koordinatensystem und einem mit dem Beschleunigungssensor mitbewegten Koordinatensystem ermittelt. Das zugrundeliegende Sensorsystem wird mit einem globalen Positionierungssystem (GPS) gekoppelt, um einen Standort zu bestimmen. Es wird vorgeschlagen, in periodischen Abständen eine neue GPS-Position zu ermitteln und die Genauigkeit durch die Aktualisierung der ermittelten Navigationsposition zu verbessern.
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Aus der Druckschrift
DE 197 30 483 A1 ist ein Verfahren zum Festlegen einer Drehlage einer autonomen mobilen Einheit bekannt, bei dem mittels Wegmessung an einem ersten Ort und an einem zweiten Ort der Einheit in Abhängigkeit von einer ersten Bewegung der Einheit eine vom ersten Ort zurückgelegte erste Fahrstrecke und eine vom zweiten Ort zurückgelegte zweite Fahrstrecke in Form von ersten und zweiten Wegmessdaten gemessen und aus der bekannten Lage der Orte an der Einheit und einer bekannten Winkelfunktion eine erste Drehlagenänderung der Einheit ermittelt wird. Außerdem wird mittels eines mit der Einheit verbundenen Gyroskops in Abhängigkeit der ersten Bewegung der Einheit eine zweite Drehlagenänderung der Einheit ermittelt.
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Aus der Druckschrift
US 7 308 432 B2 ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Fahrzeugbewegungsmodells mittels neuronaler Netze bekannt. Zwei rekurrente neuronale Netzwerke werden durch die Verbindung mehrerer Knoten gebildet, sind jedoch unterschiedlich konstruiert. Die Ausgabe eines Knoten wird jeweils gemäß einem vorgegebenen Kopplungsgewichtungskoeffizienten in einen weiteren Knoten eingegeben. Eine Optimierungseinheit ist dazu ausgebildet, eine optimale Lösung für die Kopplungsgewichtskoeffizienten der neuronalen Netzwerke basierend auf einer Lernregel zu ermitteln.
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Aus der Druckschrift
US 2006 / 0 184 320 A1 ist ein schrittbasiertes Routenführungsverfahren bekannt, bei dem einem Fußgänger eine schrittbasierte Route bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst das Erkennen einer Schrittlänge des Fußgängers auf der Grundlage einer Geschwindigkeit des Fußgängers und das Umwandeln einer verbleibenden Entfernung von einer aktuellen Position zu einem Ziel in eine Anzahl von erforderlichen Schritten.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2008 054 739 A1 ist ein Navigationsverfahren für eine Navigationsvorrichtung mit einem dreiachsigen Beschleunigungssensor bekannt, wobei eine von dem Beschleunigungssensor gemessene Beschleunigung detektiert und die Beschleunigung in eine Vertikalbeschleunigung parallel zum Schwerefeld und eine zur Vertikalbeschleunigung senkrechte Horizontalbeschleunigung zerlegt wird. Ein Schrittsignal wird in Abhängigkeit der Vertikalbeschleunigung ermittelt und ein Richtungssignal wird in Abhängigkeit der Horizontalbeschleunigung ermittelt. Ferner wird eine Positionsveränderung in Abhängigkeit des Schrittsignals und des Richtungssignals bestimmt.
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Aus der Druckschrift
US 7 057 551 B1 ein elektronisches Gerät zur Bestimmung einer von einem Benutzer zurückgelegten Distanz mit einem Schrittzähler, einer Standortbestimmungskomponente (GPS) und einer Auswerteeinrichtung zum kontinuierlichen Berechnen einer genauen Schrittlänge des Benutzers bekannt. Wenn die Standortbestimmungskomponente zur Verfügung steht, kann sie einen Abstand zwischen zwei Positionen bestimmen und diese Informationen an der Auswerteeinrichtung bereitstellen, um eine kontinuierliche Berechnung einer genauen Schrittlänge des Benutzers zu ermöglichen. Wenn die Standortbestimmungskomponente nicht zur Verfügung steht, ermittelt die Auswerteeinrichtung die zurückgelegte Distanz anhand der genauen Schrittlängeninformationen.
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Aus der Druckschrift
US 6 539 336 B1 ist ein Sportüberwachungssystem bekannt, das dazu ausgebildet ist, eine Aufenthaltsdauer in der Luft, eine Geschwindigkeit, eine Leistung und/oder eine Fallstrecke eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Sportfahrzeugs, während Aktivitäten des Bewegens und Springens zu ermitteln. Ein Bodensensor erkennt, wann das Fahrzeug den Boden verlässt und wieder auf den Boden zurückkehrt.
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Aus der Diplomarbeit von Harald von Rosenberg mit dem Titel „Sensorfusion zur Navigation eines Fahrzeugs mit low-cost Inertialsensorik“ (Universität Stuttgart, Juli 2006) ist eine Fusion von Sensordaten mittels neuronaler Netze bekannt. Dabei werden Messwerte von Gyroskopen und Beschleunigungssensoren in einem neuronalen Netz gefiltert und korrigiert, wobei gleichzeitig die Signale von einem Kompass und odometrische Signale berücksichtigt werden. Am Ausgang stellt ein neuronales Netz die bereinigten Drehraten und Beschleunigungen bereit, die einem Algorithmus zugeführt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein präzises Ortungsverfahren und eine präzise Ortungsvorrichtung zu schaffen, die insbesondere für eine tragbare Navigationsvorrichtung geeignet sind.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Ortungsverfahren mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 und eine Ortungsvorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 9 gelöst.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ortungsverfahren mit den folgenden weiteren Schritten: Empfangen eines zweiten Sensorsignals; Bestimmen von einer entsprechende Translationskoordinate auf Basis des zweiten Sensorsignals unter Verwendung einer zweiten Formel; und Berechnen einer Koordinate auf Basis der Translationskoordinate und der entsprechenden Translationskoordinate. Die erste Formel und zweite Formel können irgendeine Form haben und sind in der Regel unterschiedlich. Die entsprechende Translationskoordinate ist in diesem Zusammenhang eine Translationskoordinate, die sich auf die gleiche Position des Gegenstands wie die Translationskoordinate bezieht. Jedoch wird sich die entsprechende Translationskoordinate betragsmäßig von der Translationskoordinate allgemein unterscheiden, weil sie auf unterschiedliche Weise bestimmt wurde und die Koordinatensysteme für die Translationskoordinate und die entsprechende Translationskoordinate voneinander abweichen können. Die Koordinate bezieht sich allgemein auf einen Gegenstand, der eine Translationsbewegung in einem Zeitintervall durchgeführt hat, an Ende des Zeitintervalls. Die Koordinate ist die Summe der Koordinate am Anfang des Zeitintervalls und einer gewichteten Translationskoordinate. Die gewichtete Translationskoordinate ist in diesem Zusammenhang eine Translationskoordinate, die sich als Summe eines ersten Produkts und eines zweiten Produkts ergibt. Das erste Produkt ist die Translationskoordinate multipliziert mit einem ersten Gewichtungsfaktor. Das zweite Produkt ist die entsprechende Translationskoordinate multipliziert mit einem zweiten Gewichtungsfaktor. Eventuell kommen weitere Summanden hinzu, die ebenfalls das Produkt aus einer Translationskoordinate und einem Gewichtungsfaktor sind. Die gewichtete Translationskoordinate kann meistens genauer bestimmt werden als die Translationskoordinate und die entsprechende Translationskoordinate. Beispielsweise kann in manchen Fällen das erste Sensorsignal ungenau sein, und kann in anderen Fällen das zweite Sensorsignal ungenau sein. Anhand von Merkmalen der Sensorsignale kann eventuell erkannt werden, welches Sensorsignal ungenau ist. Dies wird dann bei der Gewichtung der Translationskoordinate und der entsprechenden Translationskoordinate berücksichtigt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Ortungsverfahren die folgenden weiteren Schritte: Bestimmen mindestens einer weiteren Translationskoordinate auf Basis des ersten Sensorsignals unter Verwendung einer dritten Formel und mindestens einer entsprechenden weiteren Translationskoordinate auf Basis des zweiten Sensorsignals unter Verwendung einer vierten Formel; und Berechnen einer weiteren Koordinate auf Basis der Translationskoordinate und der entsprechenden Translationskoordinate. Die Translationskoordinaten und die entsprechenden Translationskoordinaten bilden jeweils einen vollständigen Translationsvektor.
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In noch einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste Sensorsignal und das zweite Sensorsignal das Signal eines Beschleunigungssensors, eines Drehratensensors, eines Magnetfeldsensors oder eines Drucksensors. Derartige Sensoren sind für tragbare Navigationsvorrichtungen besonders geeignet.
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In noch einer bevorzugten Ausführungsform wird zum Bestimmen von der Translationskoordinate auf Basis des ersten Sensorsignals unter Verwendung der ersten Formel ein drittes Sensorsignal verwendet wird. Bei dem ersten Signal handelt es sich bevorzugt um ein Signal wie das Magnetfeldsignal, welches die Bestimmung der Richtung erlaubt, in welcher sich die Navigationsvorrichtung fortbewegt. Bei dem dritten Signal handelt es sich bevorzugt um ein Signal wie das Beschleunigungssignal, welches die Berechnung der Geschwindigkeit erlaubt, mit der sich die Navigationsvorrichtung fortbewegt.
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In noch einer bevorzugten Ausführungsform wird die Koordinate für die Ortung verwendet, wenn keine Funksignale empfangen werden, die für die Ortung geeignet sind. Ansonsten werden die Funksignale für die Ortung verwendet. Es erfolgt somit grundsätzlich eine möglichst genaue Ortung, da die Funksignale genauer sind als die Sensorsignale.
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In noch einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Ortungsverfahren die folgenden weiteren Schritte: Empfangen von Funksignalen; Berechnen einer entsprechenden Funkkoordinate auf Basis der Funksignale; und Anpassen der ersten Formel und der zweiten Formel unter Verwendung der Funkkoordinate. Bevorzugt werden sämtliche Funkkoordinaten auf Basis der Funksignale berechnet. In diesem Zusammenhang ist die Funkkoordinate allgemein eine Koordinate, die auf Basis der Funksignale berechnet wurde. Die Funksignale werden bevorzugt von den Satelliten eines GPS-Systems ausgesendet.
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In noch einer bevorzugten Ausführungsform basiert das Ortungsverfahren auf einem neuronalen Netz. Durch ein neuronales Netz lassen sich verfälschende Einflüsse schnell, präzise und einfach modellieren und komplexe Zusammenhänge erkennen. Das neuronale Netz ist zudem selbstlernend, so dass sich seine Genauigkeit immer weiter erhöht.
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In einer Weiterbildung der letztgenannten bevorzugten Ausführungsform ist das neuronale Netz ein rekurrentes Netz, insbesondere ein Simple Recurrent Network. Dies ermöglicht es zeitlich kodierte Informationen in den Sensorsignalen zu erkennen, wobei ein Simple Recurrent Network eine besonders einfache Form hat.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Ortungsvorrichtung, die außerdem aufweist: eine Einrichtung zum Empfangen eines zweiten Sensorsignals; eine Einrichtung zum Berechnen einer entsprechenden Translationskoordinate auf Basis des zweiten Sensorsignals unter Verwendung einer zweiten Formel; und eine Einrichtung zum Berechnen einer Koordinate auf Basis der Translationskoordinate und der entsprechenden Translationskoordinate. Für die Ortungsvorrichtung und deren bevorzugte Ausführungsformen gelten die gleichen Definitionen, Vorteile und Ergänzungen wie für die korrespondierenden Ansprüche des Ortungsverfahrens. Die verschiedenen Einheiten können abhängig von der Ausbildung der Ortungsvorrichtung miteinander identisch oder voneinander unterschiedlich sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ortungsvorrichtung außerdem auf: eine Einrichtung zum Berechnen einer weiteren Translationskoordinate auf Basis des ersten Sensorsignals unter Verwendung einer dritten Formel; eine Einrichtung zum Berechnen einer entsprechenden weiteren Translationskoordinate auf Basis des zweiten Sensorsignals unter Verwendung einer vierten Formel; und eine Einrichtung zum Berechnen einer weiteren Koordinate auf Basis der Translationskoordinate und der weiteren entsprechenden Translationskoordinate.
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In noch einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ortungsvorrichtung außerdem auf: eine Einrichtung zum Empfangen eines Funksignals; eine Einrichtung zum Berechnen einer dritten Koordinate auf Basis des Funksignals; und eine Einrichtung zum Anpassen der ersten Formel und der zweiten Formel unter Verwendung der Funkkoordinate.
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In noch einer bevorzugten Ausführungsform basieren die erste Formel, die zweite Formel und die Koordinate auf einem neuronalen Netz.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Navigationssystems;
- 2 eine Flußdiagramm eines Navigationsverfahrens; und
- 3 ein neuronales Netz, auf dem das Navigationsverfahren basiert.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Navigationssystems mit einer Navigationsvorrichtung 1, einer Anzeigeeinrichtung 2, einer Eingabeeinrichtung 3, einer GPS-Empfangseinrichtung 4, einer Kartenspeichereinrichtung 5, einem Beschleunigungssensor 6, einem Drehratensensor 7, einem Magnetfeldsensor 8, und einem Drucksensor 9. Die Navigationsvorrichtung 1 ist als eine Von-Neumann-Maschine ausgebildet. Die Navigationsvorrichtung 1 umfaßt einen zentralen Prozessor 10, einen Arbeitsspeicher 11, einen Eingabe/Ausgabe-Prozessor 12 und Verbindungswege (Bus) 13. Der zentrale Prozessor 10 arbeitet ein Maschinenprogramm ab, das im dem Arbeitsspeicher 11 gespeichert ist. Das Maschinenprogramm unterscheidet sich von den typischen Maschinenprogrammen dadurch, dass es ausgebildet ist, zur Ortung die Signale der angegebenen Sensoren 6 bis 9 zu verarbeiten. Diese Ortung wird mit Bezug auf 2 und 3 näher beschrieben. Die weitere Verarbeitung und Darstellung einer georteten Position läuft hingegen wie bei den typischen Maschinenprogrammen ab. Der Eingabe/ Ausgabe-Prozessor 12 greift über eine Anzeigeeinrichtungsschnittstelle 14, eine Eingabeeinrichtungsschnittstelle 15, eine GPS-Empfangseinrichtungsschnittstelle 16, eine Kartenspeichereinrichtungsschnittstelle 17, eine Beschleunigungssensorsschnittstelle 18, eine Drehratensensorsschnittstelle 19, eine Magnetfeldsensorsschnittstelle 20 und eine Drucksensorsschnittstelle 21 auf die Anzeigeeinrichtung 2, die Eingabeeinrichtung 3, die GPS-Empfangseinrichtung 4, die Kartenspeichereinrichtung 5, den Beschleunigungssensor 6, den Drehratensensor 7, den Magnetfeldsensor 8 bzw. den Drucksensor 9 zu. Die Anzeigeeinrichtung 2 umfaßt einen LCD-Bildschirm, um einen Karte mit der Position der Verwenders und die Route anzuzeigen. Über die Eingabeeinrichtung 3 gibt der Verwender Eingaben wie einen Zielort, Routenoptionen und Darstellungsoptionen usw. ein. Bei der Eingabeeinrichtung 3 kann es sich um eine Tastatur oder einen Sensorbildschirm (Touchscreen) handeln, der in der Anzeigeeinrichtung 2 integriert ist. Die GPS-Empfangseinrichtung 4 umfaßt eine Empfangsantenne, die GPS-Signale von mehreren Satelliten empfängt, aus denen die Navigationsvorrichtung 1 die Position des Verwenders berechnet. Die Kartenspeichereinrichtung 5 enthält geographische Information wie Straßenverläufe usw.. Der Beschleunigungssensor 6 erfaßt Beschleunigungen in allen drei unabhängigen Raumrichtungen. Der Drehratensensor 7 erfaßt Drehungen um drei Achsen, die entlang jeweils einer der drei unabhängigen Raumrichtungen verlaufen. Der Magnetfeldsensor 8 erfaßt das Erdmagnetfeld entlang aller drei unabhängiger Raumrichtungen. Der Drucksensor 9 mißt den Druck des Atmosphäre. Diese Navigationssystem ist speziell als tragbares Navigationssystem ausgebildet, welches ein Fußgänger zur Navigation mit sich führt. Bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeug kann die Navigationsvorrichtung zusätzlich ein Tachometersignal empfangen. Das Navigationssystem kann noch beliebige weitere Sensoren umfassen, die abhängig von der Verwendung für die Ortung sinnvoll eingesetzt werden können.
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2 zeigt eine Flußdiagramm eines Navigationsverfahrens. Im Schritt S1 empfängt die Navigationsvorrichtung 1 die GPS-Signale, falls diese vorhanden sind, und Sensorsignale von dem Beschleunigungssensor 6, dem Drehratensensor 7, dem Magnetfeldsensor 8 und dem Drucksensor 9 simultan in vorgegebenen Zeitintervallen. Im Schritt S2 erkennt die Navigationsvorrichtung 1, ob die GPS-Signale vorhanden und verwertbar sind. Wenn die GPS-Signale wie im Normalbetrieb üblich vorhanden und verwertbar sind, berechnet die Navigationsvorrichtung 1 im Schritt S3 auf Basis der GPS-Signale ihre gegenwärtige Position. Anschließend verwendet die Navigationsvorrichtung 1 im Schritt S4 die gegenwärtige Position, um das Ortungsverfahren anhand der Sensorsignale der Sensoren 6 bis 9 zu verbessern. Konkret bestimmt die Navigationsvorrichtung noch genauere Gewichtungsfaktoren gemäß einem bekannten Verfahren wie dem Gradientenabstiegsverfahren für das neuronale Netz, das weiter unten mit Bezugnahme auf 3 beschrieben wird. Das neuronale Netz wird also trainiert. Dabei können zum Trainieren des neuronalen Netzes auch jeweils unterschiedliche Ortpunkte verwendet werden, welche die Position der Navigationsvorrichtung zu Zeitpunkten angeben, zwischen denen mehrere Zeitintervalle liegen. Dadurch kann der Fehler bei der relativen Ortsbestimmung verringert werden, und kann das Training somit verbessert werden. Im Schritt S5 wird die gegenwärtige Position schließlich zusammen mit einem zugehörigen Kartenausschnitt auf der Anzeigeeinrichtung 2 angezeigt. Diese weitere Verarbeitung und Darstellung des georteten Position läuft wie bei den typischen Navigationsverfahren ab und wird nicht näher dargestellt. Wenn die Navigationsvorrichtung 1 im Schritt S2 erkennt, dass die GPS-Signale nicht vorhanden oder zumindest nicht verwertbar sind, fährt die Navigationsvorrichtung 1 mit dem Koppelungsverfahren fort. Im Schritt S6 bestimmt die Navigationsvorrichtung 1 Translationskoordinaten auf Basis des ersten Sensorsignals und entsprechende Translationskoordinaten auf Basis des zweiten Sensorsignals. Im Schritt S7 berechnet die Navigationsvorrichtung gewichtete Translationskoordinaten. Die gewichtete Translationskoordinaten sind in diesem Zusammenhang eine Translationskoordinaten, die sich jeweils als Summe eines ersten Produkts und eines zweiten Produkts ergibt. Das erste Produkt ist die jeweilige Translationskoordinate auf Basis des ersten Sensorsignals multipliziert mit einem ersten Gewichtungsfaktor. Das zweite Produkt ist die jeweilige entsprechende Translationskoordinate auf Basis des zweiten Sensorsignals multipliziert mit einem zweiten Gewichtungsfaktor. Zur Bestimmung einer jeden Translationskoordinate und der gewichteten Translationskoordinate verwendet die Navigationsvorrichtung Formeln, welche in dem neuronalen Netz implementiert sind. Im Schritt S8 bestimmt die Navigationsvorrichtung 1 die Koordinaten ihrer gegenwärtigen Position am Ende des vorhergehenden Zeitintervalls als Summe der Position am Anfang der vorhergehenden Zeitintervalls und eines Translationsvektors, dessen Koordinaten die gewichteten Translationskoordinaten sind. Im Schritt S5 wird die gegenwärtige Position, die auf Basis des Koppelungsverfahrens berechnet ist, wiederum zusammen mit einem zugehörigen Kartenausschnitt auf der Anzeigeeinrichtung 2 angezeigt. Das Verfahren wird in jedem Zeitintervall einmal durchgeführt.
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3 zeigt ein neuronales Netz, auf dem das Navigationsverfahren basiert, welches das Ortungsverfahren einschließt. Bei diesem neuronalen Netz handelt es sich um ein sogenanntes Simple Recurrent Network (SRN). Die Beschleunigungssignale eines Beschleunigungssensors 6, die Drehratensignale eines Drehratensensors 7, die Magnetfeldsignale eines Magnetfeldsensors 8 und die Drucksignale eines Drucksensors 9 werden in vorgegebenen Zeitintervallen gleichzeitig abgetastet. An den Input-Units I1, I1 und I3 werden die Beschleunigungssignale für jeweils eine von drei unterschiedliche Richtungen empfangen, die im Idealfall von einander unabhängig sind. An den Input-Units 14, 15 und I6 werden die Drehratensignale für jeweils eine von drei unterschiedliche Richtungen empfangen, die im Idealfall von einander unabhängig sind. An den Input-Units I7, I8 und I9 werden die Magnetfeldsignale für jeweils eine von drei unterschiedliche Richtungen empfangen, die im Idealfall von einander unabhängig sind. Die Richtungen für die unterschiedlichen Sensoren 6, 7 und 8 müssen dabei nicht übereinstimmen. An der Input-Unit I10 wird das Drucksignal empfangen. Die Input-Units I1 bis I10 sind mit den Hidden-Units H1 bis H7 über Kanten verbunden. Im vorliegenden Fall werden die Beschleunigungssignale von den Input-Units I1, I2 und I3 nach einer Gewichtung (Multiplikation mit einem zugehörigen Gewichtungsfaktor) jeweils zu sämtlichen Hidden-Units H1 bis H7 zugeführt. Zu den Hidden-Units H1 bis H3 werden nach einer Gewichtung jeweils zusätzlich die Drehratensignale von den Input-Units I4, I5 und I6 zugeführt. Zu den Hidden-Units H4 bis H6 werden nach einer Gewichtung jeweils zusätzlich die Magnetfeldsignale von den Input-Units I7, I8 und I9 zugeführt. Zu der Hidden-Unit H7 wird nach einer Gewichtung zusätzlich das Drucksignal von der Input-Unit I10 zugeführt. Jede der Hidden-Units H1 bis H7 ist mit einer zugehörigen Context-Unit C1 bis C7 über eine Kante verbunden. Von der zugehörigen Context-Unit C1 bis C7 wird der Hidden-Unit H1 bis H7 nach einer Gewichtung ein Ausgabewert zugeführt. Bei diesen Kanten von den Context-Units C1 bis C7 zu den Hidden-Units H1 bis H7 handelt es sich um Rückkopplungen, da die Hidden-Units H1 bis H7 jeweils über eine weitere Kante mit der zugehörigen Context-Unit C1 bis C7 verbunden sind, wie es weiter unten beschrieben wird. Aus den gewichteten Werten, die von den Input-Units I1 bis I10 und den Context-Units C1 bis C7 zu den Hidden-Units C1 bis C7 zugeführt wurden, wird in jeder der Hidden-Units H1 bis H7 jeweils ein Translationsintervall, welches in dem vorangegangenen Zeitintervall zurückgelegt wurde, für eine von drei voneinander unabhängigen Richtungen gemäß einer Formel berechnet, welche einen funktionalen Zusammenhang zwischen den zugeführten gewichteten Sensorsignalen und dem Translationsintervall herstellt. Die Hidden-Units H1 bis H7 sind jeweils über eine weitere Kante mit der zugehörigen Context-Unit C1 bis C7 verbunden. Über diese weiteren Kanten führen die Hidden-Units H1 bis H7 ihre Ausgabewerte jeweils zu der zugehörigen Context-Unit C1 bis C7 zu. Dabei sind alle Gewichte von den Hidden-Units H1 bis H7 zu den Context-Units C1 bis C7 permanent auf +1 fixiert, so daß die Context-Units C1 bis C7 jeweils eine exakte Kopie der Ausgabewerte der Hidden-Units H1 bis H7 erhalten. Die Context-Units C1 bis C7 enthalten daher sämtliche Ausgabewerte der jeweiligen Hidden-Unit H1 bis H7 für alle vorangegangenen
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Zeitintervalle und werden als dynamisches Gedächtnis bezeichnet. Aus diesen Ausgabewerten berechnen die Context-Units C1 bis C7 jeweils ihren Ausgabewert gemäß einer bestimmten Formel. Die Hidden-Units H1 bis H7 sind außerdem über Kanten mit den Output-Units O1 bis O3 verbunden. Ausgabewerte der Hidden-Units H1 bis H7, die Translationsintervalle darstellen, die entlang der gleichen der drei voneinander unabhängigen Richtungen verlaufen, werden nach einer Gewichtung zu der selben Output-Units O1 bis O3 weitergegeben. Dabei wird die Gewichtung so gewählt, dass die Summe der Gewichte für sämtliche Eingabewerte einer jeden Output-Unit O1 bis O3 1 beträgt. In den Output-Units O1 bis O3 werden die gewichteten Translationsintervalle entlang der gleichen Richtung addiert. Die Navigationsvorrichtung 1 bestimmt die gegenwärtige Position am Ende des vorhergehenden Zeitintervalls, indem sie die gewichteten Translationsintervalle jeweils zu der entsprechenden Koordinaten der Navigationsvorrichtung am Anfang des vorhergehenden Zeitintervalls addiert. Wie bereits mit Bezug auf 1 angemerkt kann das Navigationssystem noch beliebige weitere Sensoren umfassen, die für die Ortung sinnvoll verwendet werden können, und deren Sensorsignale zur Berechnung der Translationsintervalle eingesetzt werden. Es kann somit eine beliebige Anzahl von Translationsintervallen berechnet werden. Die Sensorsignale können ebenfalls beliebig kombiniert werden, um die einzelnen Translationsintervalle zu berechnen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein Fußgänger beim Laufen eine Vielzahl von Bewegungen ausführt, die miteinander verknüpft sind. Wenn der Fußgänger beispielsweise geradeaus läuft, führt er Drehbewegungen um seine Gelenke aus, welche die Position der Navigationsvorrichtung relativ zu dem Erdmagnetfeld beeinflussen. Dies führt dazu, dass ein bestimmter Wechsel des Erdmagnetfelds für eine Vorwärtsbewegung charakteristisch ist. Aus einem charakteristischen Wechsel des Erdmagnetfelds kann daher auf eine Vorwärtsgeschwindigkeit geschlossen werden. Dieser Wechsel des Erdmagnetfelds lässt sich mit Hilfe der Context-Units berücksichtigen. Aufgrund der menschlichen Bewegungsabläufe gibt es darüber hinaus viele solche Zusammenhänge, die nicht offensichtlich sind, sich nicht bei einer oberflächlichen mathematischen Modellierung berücksichtigen lassen und für ein Kraftfahrzeug überhaupt nicht auftreten. Diese Zusammenhänge kann das neuronale Netz erkennen.