DE102007024692A1 - Method for determining mileage range of vehicle, involves determining location data by global positioning system receiver with measuring frequency - Google Patents
Method for determining mileage range of vehicle, involves determining location data by global positioning system receiver with measuring frequency Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der zurückgelegten Weglänge eines Kraftfahrzeuges.The The invention relates to a method and a device for determining the distance traveled by a motor vehicle.
Üblicherweise wird die zurückgelegte Weglänge bzw. Wegstrecke eines Kraftfahrzeuges durch einen Wegestreckenzähler bestimmt, der beispielsweise die Signale eines Raddrehzahlsensors auswertet. Je nach verwendeter Sensorik bzw. Ermittlungsverfahren sind die ermittelten Wegstrecken mit Messfehlern behaftet, wobei die erlaubte Abweichung von Kilometerzählern bei +/–4% liegt.Usually becomes the distance traveled of a motor vehicle determined by an odometer, for example, evaluates the signals of a wheel speed sensor. Depending on the sensor used or investigation are the determined routes with measurement errors afflicted, the permitted Deviation from odometer is +/- 4%.
Es sind jedoch Anwendungen bekannt, wo die zurückgelegte Weglänge ohne Daten der Fahrzeugsensorik ermittelt werden muss oder soll, beispielsweise aus Gründen der Manipulationssicherheit.It However, applications are known where the distance traveled without data from the vehicle sensor system must or can be determined for example, for reasons of security against manipulation.
Aus
der
- – Erfassung des Beförderungsbeginns jeder beförderten Person durch Registrierung eines Merkmals zur persönlichen Identifizierung der Person sowie des aktuellen Datums und der Uhrzeit,
- – Erfassung jeder gefahrenen Teilstrecke,
- – Erfassung des Beförderungsendes jeder Person durch Registrierung des aktuellen Datums und der Uhrzeit und
- – Verarbeitung der erfassten Daten und Ausgabe am Zielort der Beförderungsfahrt, wobei in einer einfachen Ausgestaltung des Verfahrens gefahrene Teilstrecken durch Registrierung von durch satellitengestützte Positionierungssysteme bereitgestellten Daten am Beförderungsbeginn und Beförderungsende jeder Person erfasst werden. Die Verwendung von Daten satellitengestützter Positionierungssysteme ist besonders vorteilhaft, weil sie über die bloße Entfernungsbestimmung hinaus sowohl die exakte Bestimmung jedes einzelnen Start- und Zielortes einer beförderten Person als auch hochgenaue Zeiterfassung gestattet.
- - recording the start of the journey of each person carried by registering a feature for the personal identification of the person and the current date and time;
- - recording each driven leg,
- - recording the end of each person's journey by registering the current date and time and
- Processing of the collected data and output at the destination of the transport journey, whereby sections traveled in a simple embodiment of the method are detected by registration of data provided by satellite-based positioning systems at the beginning and end of each person's transport. The use of data from satellite-based positioning systems is particularly advantageous because, in addition to mere distance determination, it permits both the exact determination of each individual start and destination location of a person being transported and also highly accurate time recording.
Aus
der
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der zurückgelegten Weglänge eines Kraftfahrzeuges hinsichtlich der Genauigkeit der ermittelten Weglänge zu verbessern.Of the Invention is the technical problem underlying a method and a device for determining the traveled path length of a motor vehicle with regard to the accuracy of the determined To improve path length.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The Solution of the technical problem results from the objects with the features of claims 1 and 8. Further advantageous Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Hierzu umfasst die Vorrichtung zum Bestimmen der zurückgelegten Weglänge eines Kraftfahrzeuges mindestens einen GPS-Empfänger und eine Auswerteeinheit, wobei der GPS-Empfänger mit einer Messfrequenz f Standortdaten ermittelt und an die Auswerteeinheit liefert, wobei aus dem geometrischen Abstand zwischen zwei Standorten eine zurückgelegte Weglänge in der Auswerteeinheit berechnet und aufintegriert wird, wobei die Auswerteeinheit auswertet, wie viele Satelliten-Signale erfasst werden, wobei bei einer Empfangslage mit mehr als n Satelliten, mit n ≥ 4, die Standortdaten dreidimensional ausgewertet werden und bei einer Empfangslage mit weniger als n Satelliten zweidimensional ausgewertet werden. Dabei wird ausgenutzt, dass bei den herkömmlichen Verfahren nur zweidimensional gerechnet wird, was dazu führt, dass Steigungen und Gefälle nicht berücksichtigt werden, was je nach Terrain zu erheblichen Abweichungen führen kann. Durch die Berücksichtigung der Höheninformation kann dieser Fehler nahezu eliminiert werden. Da n = 4 die Mindestanzahl ist, treten dort noch Messfehler ins Gewicht, so dass vorzugsweise n ≥ 5 oder n ≥ 6 gewählt wird. Dabei sei angemerkt, dass der Begriff GPS hier generisch als satellitengestütztes Positionsbestimmungssystem verstanden werden soll.For this includes the device for determining the traveled Path length of a motor vehicle at least one GPS receiver and an evaluation unit, wherein the GPS receiver with a Measurement frequency f location data and to the evaluation unit delivers, taking from the geometric distance between two locations a distance traveled in the evaluation unit calculated and integrated, whereby the evaluation unit evaluates, how many satellite signals are detected, with one receiving position with more than n satellites, with n ≥ 4, the location data be evaluated three-dimensionally and in a receiving position with less than n satellites are evaluated two-dimensionally. there is exploited that in the conventional method only is calculated two-dimensionally, which leads to slopes and gradients are not taken into account, which ever to terrain can lead to significant deviations. By the consideration of altitude information can This error can be almost eliminated. Since n = 4 is the minimum number is there still measurement errors in the weight, so preferably n ≥ 5 or n ≥ 6 is selected. there It should be noted that the term GPS is generically referred to as satellite-based Positioning system to be understood.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Messfrequenz des GPS-Empfängers in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einer erfassten Kurvenfahrt verändert. Dadurch kann die Abweichung noch weiter reduziert werden. Dabei gilt, dass bei niedrigeren Geschwindigkeiten die Messfrequenz verringert wird. Hierdurch fallen Abweichungen bei den Einzelmessungen, die nicht vorhandene Bewegungen suggerieren, weniger ins Gewicht. Bei Kurvenfahrten hingegen sollte die Messfrequenz erhöht werden, so dass die Kurve besser ausgemessen wird. Die Ermittlung, dass eine Kurvenfahrt vorliegt, kann beispielsweise direkt aus den Richtungsdaten der GPS-Signale erfolgen. Alternativ oder unterstützend können auch die Daten einer digitalen Straßenkarte herangezogen werden. Ebenso kann die Geschwindigkeit direkt aus den GPS-Daten abgeleitet werden. Die Anpassung der Messfrequenz kann dabei diskret, beispielsweise in vier Stufen, oder aber kontinuierlich erfolgen. Der Vorteil der diskreten Anpassung ist, dass der Rechenaufwand für die Auswerteeinheit gering ist, wobei die Abweichung gegenüber der kontinuierlichen Anpassung vernachlässigbar klein ist. Die Anpassung der Messfrequenz ist auch alleine erfinderisch und kann auch bei Systemen zur Anwendung kommen, die ausschließlich zweidimensional messen.In In another preferred embodiment, the measuring frequency of the GPS receiver depending on the vehicle speed and / or a detected cornering changed. Thereby the deviation can be further reduced. It is true that at lower speeds the measuring frequency is reduced. This results in deviations in the individual measurements, not existing movements suggest less weight. When cornering however, the measurement frequency should be increased so that the curve is better measured. The determination that a cornering is present, for example, directly from the direction data of the GPS signals take place. Alternatively or supportive also used the data of a digital road map become. Similarly, the speed can be derived directly from the GPS data become. The adjustment of the measuring frequency can be discrete, for example in four stages, or continuously. The advantage of Discrete adaptation is that the computational effort for the Evaluation unit is low, the deviation from the continuous adaptation is negligibly small. The adjustment of the measurement frequency is also inventive and innovative can also be used in systems that are exclusively two-dimensional measure up.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein GSM-Modul, wobei mittels des GSM-Moduls die ermittelte Weglänge an eine Zentrale übermittelt wird und/oder mittels empfangener Daten des GSM-Moduls eine Startpositionsermittlung mittels des GPS-Empfängers unterstützt wird. Die Übermittlung der Weglänge bzw. zusätzlich weiterer Daten erfolgt vorzugsweise über SMS und/oder GPRS. Die Unterstützung zur Startpositionsermittlung beruht in einer Auswertung der Daten zur Empfangslage der GSM-Daten. Beispielsweise ist aus diesen Daten eine Länderkennung entnehmbar, anhand derer der Suchvorgang für den GPS-Empfänger beschleunigt werden kann, beispielsweise weil zuvor das Kraftfahrzeug mittels eines Autozuges von Deutschlang nach Italien transportiert wurde. Die Beschleunigung der Ermittlung der Startposition wiederum reduziert den Fehler bei der Ermittlung der Weglänge.In a further preferred embodiment, the device comprises a GSM module, wherein the determined path length is transmitted to a control center by means of the GSM module and / or a start position determination by means of the GPS receiver is supported by means of received data of the GSM module. The transmission of the path length or additionally further data is preferably via SMS and / or GPRS. The support for starting position determination is based on an evaluation of the data on the reception position of the GSM data. For example, from these data, a country code can be removed, based on which the search process for the GPS receiver can be accelerated, for example, because previously the vehicle was transported by a car train from Germany to Italy. The acceleration of the determination of the starting position, in turn, reduces the error in determining the path length.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Auswerteeinheit mindestens ein Betriebssignal des Kraftfahrzeuges übermittelt, wobei in Abhängigkeit des Betriebssignals eine Weglängenermittlung durchgeführt wird oder nicht durchgeführt wird. Vorzugsweise ist das Betriebssignal "Zündung ein" KL15, so dass nur eine Weglängenberechnung erfolgt, wenn die Zündung eingeschaltet ist. Hierdurch wird wirkungsvoll eine Weglängenberechnung unterdrückt, wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug abgeschleppt wird oder mittels Sattelschlepper, Zug oder Schiff transportiert wird.In In another preferred embodiment, the evaluation unit transmits at least one operating signal of the motor vehicle, wherein a Weglängenermittlung depending on the operating signal carried out or not carried out. Preferably, the operation signal "ignition on" is KL15, so that only a path length calculation takes place when the Ignition is switched on. This will be effective suppressed a path length calculation, for example the motor vehicle is towed or by means of semi-trailer, Train or ship is transported.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Masse- und einen Betriebsspannungsanschluss auf, so dass die Vorrichtung auch mit den Klemmen KL30 und KL31 des Kraftfahrzeuges verbunden werden kann. Weiter kann auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung über eine eigene Spannungsversorgung, beispielsweise in Form einer Pufferbatterie, verfügt.In Another preferred embodiment, the device a ground and an operating voltage connection, so that the Device also with the terminals KL30 and KL31 of the motor vehicle can be connected. It can also be provided that the Device via its own power supply, for example in the form of a backup battery.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Eingabeeinheit auf, über die eine Veranlassung einer durchgeführten Fahrt eingebbar ist, beispielsweise "Privatfahrt", "Dienstfahrt" oder "Fahrt Wohnung/Arbeit". Dabei kann die Eingabe beispielsweise per Sprachbefehl erfolgen oder aber über jeweils zugeordnete Taster. Vorzugsweise erfolgt die Eingabe aber über einen Wahlschalter, beispielsweise mit den unterschiedliche Stellungen je nach Veranlassung, wobei weiter vorzugsweise der Wahlschalter bei Fahrtantritt in einer Default-Stellung ist, vorzugsweise die Stellung "Privatfahrt".In Another preferred embodiment, the device an input unit via which an occasion of a carried out, for example "private trip", "business trip" or "ride apartment / work". The input can be, for example, by voice command or via each assigned Button. Preferably, however, the input is made via a selector switch, for example, with the different positions depending on the cause, more preferably, the selector switch when driving in a Default position is, preferably the position "private drive".
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Speichereinrichtung, in der die ermittelten Daten in Form eines elektronischen Fahrtenbuches abgespeichert werden, wobei dort neben der Weglänge auch Uhrzeit und/oder Startpunkt und/oder Veranlassung der Fahrt etc. mit abgespeichert werden können.In Another preferred embodiment comprises Device a memory device in which the determined data be stored in the form of an electronic logbook, wherein there next to the path length and time and / or starting point and / or cause of the trip, etc. can be stored with.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment explained in more detail. The figures show:
In
der
Nachfolgend werden einige mathematische Grundlagen des Verfahrens erläutert sowie die systembedingten Messfehler und gegebenenfalls deren Reduzierung beschrieben.following some mathematical basics of the procedure are explained as well as the system-related measurement errors and, if necessary, their reduction described.
Die
Berechnung der Entfernung zwischen zwei Punkten, die durch zweidimensionale
WGS84 Koordinaten beschrieben sind, erfolgt mittels der Formel
λ Geographische Länge
A (ϕa, λa) Anfangspunkt
B
(ϕb, λb)
Endpunkt
u mittlerer Erdradius (angenommener Wert: 6371 km)
ξ Strecke
AB in kmThe calculation of the distance between two points described by two-dimensional WGS84 coordinates is done by the formula
λ Geographical length
A (φ a , λ a ) starting point
B (φ b, λ b) Endpoint
u mean earth radius (assumed value: 6371 km)
ξ Track AB in km
Die Koordinaten (Winkel) sind dabei vorzugsweise als Dezimalwert mit 5 Nachkommastellen einzugeben (z. B. geographische Breite der Stadt Mainz: 50,00000).The Coordinates (angles) are preferably as a decimal value with Enter 5 decimal places (eg latitude of the city of Mainz: 50.00000).
Wenn
die Berechnung eines ARCCOS (wie in den meisten Betriebssystemen
obligatorisch) über die Umwandlung in Taylorreihen erfolgt
und die CPU-Last dadurch zu groß wird, kann auch die folgende
Näherungsformel benutzt werden.
λ Geographische Länge
A (ϕa, λa) Anfangspunkt
B
(ϕb, λb)
Endpunkt
ξ Strecke AB in km (bei Faktor u = 6371 km
für mittleren Erdradius)If the calculation of an ARCCOS (as compulsory in most operating systems) on the conversion in Taylor series and the CPU load is too large, the following approximation formula can be used.
λ Geographical length
A (φ a , λ a ) starting point
B (φ b, λ b) Endpoint
ξ distance AB in km (at factor u = 6371 km for mean earth radius)
Steht dann noch die Höheninformation zur Verfügung, kann die Weglänge einfach durch den Satz von Pythagoras berechnet werden.Stands then the height information available, The path can be easily determined by the theorem of Pythagoras be calculated.
Die Systembedingten Messfehler bei Weglängenbestimmungen mittels GPS-Daten sind:
- 1.) Messfehler durch Fahrten auf Steigungen/Gefälle
- 2.) Messfehler durch Kurvenfahrten
- 3.) Messfehler durch verspätetes Booten des GPS-Teils der prodim.Box
- 4.) Messfehler durch Tunnelfahrten
- 5.) Messfehler durch Ausfall der GPS-Signale/GPS-Satelliten
- 6.) Messfehler durch schwankende GPS-Genauigkeit
- 1.) Measuring error due to driving on inclines / slopes
- 2.) Measuring error by cornering
- 3.) Measurement error due to late booting of the GPS part of the prodim.Box
- 4.) Measurement error due to tunnel drives
- 5.) Measurement error due to failure of the GPS signals / GPS satellites
- 6.) Measurement error due to fluctuating GPS accuracy
In
der
Die
Der
Messfehler bei Kurvenfahrten und Rangieren im Bereich des Fahrzeugwendekreises
gemäß
Um die Messfehler beim Rangieren oder beim Kurven-Serpentinfahren zu minimieren, wird die Messfrequenz in der Standardeinstellung vorzugsweise auf 2 s. gesetzt. Das bedeutet, alle zwei Sekunden werden die WGS84 Koordinaten ermittelt, der Abstand zur letzten ermittelten Koordinate berechnet und das Ergebnis zur Fahrleistung addiert.Around the measurement errors during maneuvering or when cornering serpentine minimize, the measurement frequency in the default setting is preferred on 2 s. set. That means, every two seconds, the WGS84 Coordinates determined, the distance to the last determined coordinate calculated and the result added to the mileage.
Messfehler aufgrund von Tunnelfahrten, wo kein GPS-Empfang vorliegt, oder temporärer Ausfall der GPS-Signale/GPS-Satelliten sind hinzunehmen und haben sich empirisch als vernachlässigbar dargestellt.measurement error due to tunnel trips where there is no GPS reception or temporary Failure of the GPS signals / GPS satellites are acceptable and have empirically presented as negligible.
Messfehler durch verspätetes Booten des GPS-Empfängers werden durch folgende Maßnahmen reduziert:
- – Mittels der empfangenen Länderkennung durch das GSM-Modul und die dadurch mögliche Eingrenzung der möglichen Position wird die Ermittlung der Startpositionsdaten beschleunigt.
- – Die Bootsequenzen sind für beschleunigtes Einbuchen optimiert.
- By means of the received country code by the GSM module and the possible limitation of the possible position, the determination of the starting position data is accelerated.
- - The boot sequences are optimized for accelerated logging.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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