EP0806632B1

Vehicle navigation system with automatic calibration of on-board sensors

Abstract

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EP0806632B1, drawing sheet 1
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Expired 2 May 2017, 9.4 years ago.

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4 claims: 4 independent, 0 dependent

  1. 1
    Motor-vehicle navigation system, comprising:- computer means (2) on-board the motor-vehicle,- relative displacement and relative direction sensor means (6), located on-board the motor-vehicle, to provide said computer means (2) with data useful for the determination by said computer means (2) of the position and direction of the motor-vehicle,- information support means (4), associated with said computer means, including a database of maps of a territory through which the vehicle has to travel,    in which said computer means are adapted to refine the localisation of the motor-vehicle position carried out on the basis of the data from said sensor means by a comparison operation between the position evaluated thereby and the map of the territory included within said database, - a GPS receiver (5), also on-board the motor-vehicle, to provide said computer means (2) with data indicative of the absolute position and the absolute speed (with respect to value and direction) of the motor-vehicle, and- user interface means (7), for providing the user with optical and/or acoustical signals for assistance in navigation, which are processed by said computer means (2) on the basis of the information coming from said sensor means and said GPS receiver and on the basis of the information included within said database,    wherein said computer means are provided for comparing, during the motor-vehicle navigation, the data of said sensor means with the data of said GPS receiver and for automatically calibrating said sensor means on the basis of the results of this comparison,    in which said relative displacement sensor means comprises an odometer,    characterized in that said computer means are able to determine the scale factor of the odometer by comparing the speed calculated from the GPS receiver (5) with the number of pulses coming during the same time interval from the odometer (6), in that in the evaluation of the odometer scale factor, the GPS speed data is used only when it has a value greater than a pre-determined threshold value (K), andin that the values of the odometer scale factor calculated at different time instants by dividing the speed provided by the GPS receiver by the number of the pulses per second of the odometer are added in an accumulator, in order to allow an average value to be calculated, provided that the acceleration between two subsequent GPS detections is not greater than a pre-determined threshold value (M). Motorfahrzeug-Navigationssystem, aufweisend: - eine Computereinrichtung (2) an Bord des Motorfahrzeugs,- eine Relativverschiebungs- und Relativrichtungs-Sensoreinrichtung (6), plaziert an Bord des Motorfahrzeugs, um die Computereinrichtung (2) mit nützlichen Daten zu versorgen, zum Bestimmen der Position und der Richtung des Motorfahrzeugs durch die Computereinrichtung (2),- eine Informationsunterstützungseinrichtung (4) der Computereinrichtung zugeordnet, welche eine Datenbank von Karten eines Geländes, durch welches das Fahrzeug sich bewegen soll, enthält, wobei die Computereinrichtung angepaßt ist, das Lokalisieren der Motorfahrzeugposition zu verfeinern, das auf der Basis der von der Sensoreinrichtung kommenden Daten ausgeführt wird, durch eine Vergleichsoperation zwischen der dadurch ermittelten Position und der in der Datenbank enthaltenen Karte des Geländes, - einen GPS-Empfänger (5), ebenfalls an Bord des Motorfahrzeugs, um die Computereinrichtung (2) mit Daten zu versorgen, die für die absolute Position und die absolute Geschwindigkeit (in bezug auf Wert und Richtung) des Motorfahrzeugs bezeichnend sind, und- eine Benutzer-Schnittstelleneinrichtung (7), um den Benutzer mit optischen und/oder akustischen Signalen zur Bewegungsunterstützung zu versorgen, welche durch die Computereinrichtung (2) auf der Basis der von der Sensoreinrichtung und dem GPS-Empfänger kommenden Informationen und auf der Basis der in der Datenbank enthaltenen Informationen verarbeitet werden, wobei die Computereinrichtung vorgesehen ist, während der Fahrzeugbewegung die Daten von der Sensoreinrichtung mit den Daten des GPS-Empfängers zu vergleichen und die Sensoreinrichtung auf der Basis der Ergebnisse dieses Vergleichs automatisch zu kalibrieren, wobei die Relativverschiebungs-Sensoreinrichung einen Kilometerzähler aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Computereinrichtung fähig ist, den Skalierungsfaklor des Kilometerzählers zu bestimmen, durch Vergleichen der vom GPS-Empfänger (5) ermittelten Geschwindigkeit mit der während desselben Zeitintervalls vom Kilometerzähler (6) kommenden Anzahl von Impulsen, daß bei der Ermittlung des Kilometerzähler-Skalierungsfaktors die GPS-Geschwindigkeitsdaten nur benutzt werden, wenn sie einen Wert größer als einen vorbestimmten Schwellenwert (K) haben, unddaß die Werte des Kilometerzähler-Skalierungsfaktors, der zu verschiedenen Zeitpunkten, durch Teilen der vom GPS-Empfänger gelieferten Geschwindigkeit durch die Anzahl von Impulsen pro Sekunde vom Kilometerzähler, berechnet wird, in einem Akkumulator addiert werden, um das Berechnen eines Mittelwertes zu ermöglichen, vorausgesetzt daß die Beschleunigung zwischen zwei aufeinanderfolgenden GPS-Erfassungen nicht größer als ein vorbestimmter Schwellenwert (M) ist. Système de navigation pour véhicule à moteur, comprenant : - un dispositif calculateur (2) embarqué sur le véhicule à moteur,- des dispositifs capteurs (6) du déplacement relatif et de la direction relative, placée à bord du véhicule à moteur et destinés à donner au dispositif calculateur (2) des données utiles pour la détermination par le dispositif calculateur (2) de la position et de la direction du véhicule à moteur,- un dispositif (4) de support d'informations associé au dispositif calculateur et comprenant une base de données de carte d'un territoire que doit parcourir le véhicule,    dans lequel le dispositif calculateur est destiné à affiner la localisation de la position du véhicule à moteur d'après des données provenant des dispositifs capteurs par une opération de comparaison entre la position évaluée de cette manière et la carte du territoire incluse dans la base de données, - un récepteur GPS (5) qui est aussi embarqué dans le véhicule à moteur et destiné à donner au dispositif calculateur (2) des données représentatives de la position absolue et de la vitesse absolue (en valeur et en direction) du véhicule à moteur, et- un dispositif (7) d'interface avec l'utilisateur destiné à donner à l'utilisateur des signaux optiques et/ou acoustiques facilitant la navigation, qui sont traités par le dispositif calculateur (2) d'après l'information provenant des dispositifs capteurs et du récepteur GPS et d'après les informations incluses dans la base de données,    dans lequel le dispositif calculateur est destiné à comparer, pendant la navigation du véhicule à moteur, les données des dispositifs capteurs et les données du récepteur GPS et à étalonner automatiquement les dispositifs capteurs d'après les résultats de cette comparaison, et    dans lequel le dispositif capteur d'un déplacement relatif est un odomètre,    caractérisé en ce que le dispositif calculateur peut déterminer le facteur d'échelle de l'odomètre par comparaison de la vitesse calculée à partir du récepteur GPS (5) au nombre d'impulsions provenant pendant le même intervalle de temps de l'odomètre (6), en ce que, dans l'évaluation du facteur d'échelle de l'odomètre, les données de vitesse GPS sont utilisées uniquement lorsque la valeur est supérieure à une valeur prédéterminée de seuil (K), eten ce que les valeurs du facteur d'échelle de l'odomètre calculées à des instants différents par division de la vitesse donnée par le récepteur GPS par le nombre d'impulsions par seconde de l'odomètre sont ajoutées dans l'accumulateur afin qu'une valeur moyenne soit calculée, pourvu que l'accélération entre deux détections GPS successives ne soit pas supérieure à une valeur prédéterminée de seuil (M).
  2. 2
    System according to claim 1, characterized in that the relative direction sensor means is constituted by a rate gyro, having an offset and a scale factor, in that said computer means is adapted to carry out a dynamic evaluation both of the offset and of the scale factor of the rate gyro, during the motor-vehicle navigation, on the basis of the GPS data,in that the dynamic evaluation of the offset of the rate gyro is carried out only at speeds having a value greater than a threshold value (K1) and only if the value variations between two subsequent directions provided by the GPS receiver (7) are lower than a pre-determined value (K2) for at least a pre-determined number (K3) of consecutive times, andin that the dynamic evaluation of the rate gyro offset is carried out only provided that the sum of said variations is lower than a pre-determined value (K4). System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativrichtungs-Sensoreinrichtung durch einen Wendekreisel gebildet wird, welcher einen Offset und einen Skalierungsfaktor hat, daß die Computereinrichtung angepaßt ist, eine dynamische Ermittlung sowohl des Offsets als auch des Skalierungsfaktors des Wendekreisels während der Motorfahrzeug-Bewegung auf der Basis der GPS-Daten auszuführen,daß die dynamische Ermittlung dcs Offsets des Wendekreisels nur bei Geschwindigkeiten ausgeführt wird, die einen größeren Wert als einen Schwellenwert (K1) haben und nur wenn die Wertänderungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Richtungen, die vom GPS-Empfänger (7) geliefert werden, geringer als ein vorbestimmter Wert (K2) sind, für mindestens eine vorbestimmte Zahl (K3) von aufeinanderfolgenden Zeiten, unddaß die dynamische Ermittlung des Wendekreisel-Offsets nur ausgeführt wird, vorausgesetzt daß die Summe der Änderungen geringer als ein vorbestimmter Wert (K4) ist. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif capteur de direction relative est constitué d'un gyromètre qui a un décalage et un facteur d'échelle, en ce que le dispositif calculateur est destiné à effectuer une évaluation dynamique à la fois du décalage et du facteur d'échelle du gyromètre, pendant la navigation du véhicule à moteur, d'après les données GPS,en ce que l'évaluation dynamique du décalage du gyromètre est réalisée uniquement à des vitesses dont la valeur est supérieure à une valeur de seuil (K1) et uniquement si les variations des valeurs entre deux directions successives données par le récepteur GPS (7) sont inférieures à une valeur prédéterminée (K2) pendant au moins un nombre prédéterminé (K3) de temps consécutifs et,en ce que l'évaluation dynamique du décalage du gyromètre est réalisée uniquement lorsque la somme des variations est inférieure à une valeur prédéterminée (K4).
  3. 3
    System according to claim 2, characterized in that the dynamic evaluation of the rate gyro offset is carried out only if the direction variation obtained by integration of the rate gyro data is lower than a pre-determined maximum value (X5). System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Ermittlung des Wendekreisel-Offsets nur ausgeführt wird, wenn die Richtungsänderung, die durch Integration der Wendekreisel-Daten erhalten wird, geringer ist als ein vorbestimmter Maximalwert (X5). Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'évaluation dynamique du décalage du gyromètre est réalisée uniquement lorsque la variation de direction obtenue par intégration des données du gyromètre est inférieure à une valeur maximale prédéterminée (X5).
  4. 4
    System according to claim 3, characterized in that the dynamic evaluation of the rate gyro offset is carried out only if the angular variation measured by the GPS is lower than a pre-determined maximum value (X). System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Ermittlung des Wendekreisel-Offsets nur ausgeführt wird, wenn die vom GPS gemessene Winkeländerung geringer ist als ein vorbestimmter Maximalwert (X). Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'évaluation dynamique du décalage du gyromètre est réalisée uniquement lorsque la variation angulaire mesurée par le système GPS est inférieure à une valeur maximale prédéterminée (X).