Plaatsbepaling in
autonavigatiesystemen
Achtergrond
Plaatsbepalingssensoren
door ir. C. C. J. M. Tiberius, sectie Mathematische Geodesie en Puntsbepaling, Faculteit
der Geodesie, TU Delft.
SUMMARY
Positioning aspects of car navigation systems
The range of possible sensors for positioning in vehicles is reviewed, and the data processing, and the
quality control are discussed. Also some practical aspects are presented. A good quality is assured by
combining at least one absolute measuring system, such as GPS, and one relative instrument, such as an
odometer.
Keywords: navigation, quality control, theory.
Trefwoorden: navigatie, kwaliteitsbeheersing, theorie.
Dit artikel is gebaseerd op het door de auteur in 1991 vol
tooide afstudeeronderzoek aan de Faculteit der Geodesie
van de TU Delft [5],
In NGT Geodesia 1991 no. 4 is een artikel over geïnte
greerde navigatiesystemen verschenen [1]. Hierin wordt
ingegaan op het integratieaspect en de kwaliteitsbeheer
sing van navigatiesystemen in het algemeen. Een een
voudig autonavigatiesysteem werd gebruikt als voor
beeld. Dit artikel kan worden gezien als een vervolg en
richt zich volledig op de autonavigatie.
Inleiding
Plaatsbepaling is het middel om te komen tot een ant
woord op de vraag ,,Waar ben ik?". Het antwoord kan uit
een aantal coördinaten bestaan. Bij navigatie spelen twee
vragen een rol: „Waar ben ik?" en „Hoe moet ik nu
verder?". Bij fleetmanagement-systemen is er nog een
derde component: de communicatie. De vraag is „Waar
ben jij Een derde persoon wil beschikken over de posi
tie van het voertuig.
In dit artikel wordt alleen de plaatsbepalingscomponent
van autonavigatiesystemen besproken. Begonnen wordt
met een overzicht van de middelen (sensoren) die voor de
plaatsbepaling van een voertuig beschikbaar zijn. Daarna
zullen voor een fictief, maar representatief, autonavigatie
systeem de kwaliteitsaspecten worden besproken. Tot
slot komen nog enkele praktische aspecten aan bod en
worden de belangrijkste conclusies van het onderzoek
gegeven.
In dit hoofdstuk worden de meest gebruikte sensoren in
autonavigatiesystemen besproken. Per categorie worden
enkele voor- en nadelen genoemd.
Plaatsbepaling door middel van radiosignalen
terrestrische radioplaatsbepalingssysternen. Te noe
men zijn Omega, Decca en Loran-C. Zij zijn meestal
opgezet voor toepassingen op zee;
satelliet-navigatiesystemenhet Global Positioning
Systeem (GPS) en de Russische tegenhanger Glo-
nass;
Lezing gehouden tijdens de NVG-studiemiddag „Geodesie toe
gepast in de logistieke sector" op 17 februari 1994.
NGT GEODESIA 94 - 9
radiobakens. Een infrarood-zender geplaatst op ver
keerslichten en lantaarnpalen kan positie-informatie
overbrengen aan passerende voertuigen. Eventueel
kan het baken ook informatie van de voertuigen ont
vangen en doorspelen aan een centrale computer die
de verkeersstromen dan dirigeert.
Voordeel is dat de plaatsbepaling in een regionaal of zelfs
wereldwijd coördinatenstelsel geschiedt. Nadelen zijn dat
de mate van signaal-ontvangst plaatsafhankelijk is (reik
wijdte zender, afscherming van het signaal door bomen
en gebouwen) en dat een veelomvattende infrastructuur
benodigd is (zendstation, satellieten, enz.), wat hoge
kosten met zich kan meebrengen.
Relatieve plaatsbepalingssensoren
traagheidssensoren. Dit zijn gecompliceerde, kost
bare apparaten zoals gyroscopen, versnellingsmeters
en ringlasergyroscopen;
odometer (wielsensor). Deze meet het aantal wiel-
omwentelingen; daaruit kan de verplaatsing van het
voertuig worden bepaald. Vaak worden twee odo
meters gemonteerd (op elk achterwiel één), waardoor
ook koersveranderingen te meten zijn;
elektronisch kompas. Dit meet de koers ten opzichte
van het magnetisch noorden;
stuurwielsensor. De stuuromwenteling is een maat
voor de koersverandering;
digitale camera. Door het snel achter elkaar „fotogra
feren" van het onder de auto gelegen wegdek en deze
beelden met elkaar te vergelijken, kan de verplaatsing
van de auto worden vastgesteld (digitale beeldver
werking).
De voordelen van relatieve sensoren zijn dat ze auto
noom zijn (dat wil zeggen er is geen informatie van bui
tenaf benodigd), dat het waarnemingsinterval gewoonlijk
erg kort is (dus veel waarnemingen) en dat de meeste
sensoren vrij goedkoop zijn.
De nadelen zijn dat de plaatsbepaling geschiedt in een
lokaal stelsel (uiteindelijk komt men de verplaatsing te
weten ten opzichte van het punt van vertrek) en dat bij
sommige typen een systematische instrumentele fout kan
optreden.
Digitale wegenkaart
In de auto is een digitaal bestand aanwezig van het be
staande wegennet. De aanname dat de auto zich op één
van de wegsegmenten bevindt, beperkt het aantal moge-
375
