Standortbestimmung und Zielführung Funktion

Die Standortbestimmung ist die Berechnung der aktuellen Position des Fahrzeugs. Schon durch das Öffnen der Fahrertür oder durch Einschalten der Zündung wird sie aktiviert und vom Navigationsrechner (N41/1) durchgeführt. Während der Einschaltphase (Software wird geladen) ist nur die Basis-Standortbestimmung verfügbar. Nach Ausschalten der Zündung werden alle wichtigen Ortungsparameter während einer Nachlaufzeit von t = 30 min gespeichert.

3 sich ergänzende Verfahren werden für die ständige Standortbestimmung genutzt. Damit wird eine sehr genaue und zuverlässige Standortbestimmung gewährleistet.

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Diese Verfahren sind:

 Basis-Standortbestimmung

 Kartengestützte Standortbestimmung

 Global-Positioning System (GPS)-Standortbestimmung

Manuelle Eingabe des Fahrzeugstandorts

Für die manuelle Eingabe des Fahrzeugstandorts besteht die Möglichkeit den Standort manuell einzugeben. Dies kann nach einem Transport des Fahrzeugs (z. B. Fähre oder Zug) nützlich sein, wenn bei Fahrtantritt noch kein GPS-Empfang besteht.

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Basis-Standortbestimmung

Die Basis-Standortbestimmung ist die Grundfunktion der ständigen Standortbestimmung. Sie wird vom Navigationsrechner bei "Kl. 15R EIN" ständig durchgeführt und ist unabhängig von der Digital Versatile Disk (DVD)-ROM-Karte. Nach "Kl. 15R AUS" wird die aktuelle Position gespeichert. Mit Hilfe der Basis-Standortbestimmung werden folgende Informationen berechnet:

 Zurückgelegte Wegstrecke

 Fahrtrichtung (vorwärts oder rückwärts)

 Fahrzeugausrichtung

 Die Basis-Standortbestimmung wird ca. 1/s durchgeführt.

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Zurückgelegte Wegstrecke

Das Signal Raddrehrichtung wird durch die Drehzahlgeber vorn links (L6/1), Drehzahlgeber vorn rechts (L6/2), Drehzahlgeber hinten links (L6/3) und Drehzahlgeber hinten rechts (L6/4) ermittelt und diskret vom Steuergerät ESP (N47-5) eingelesen. Diese Botschaft wird auf dem Control Area Network-Bus Klasse C (Motorraum) (CAN-C) gesendet und von dem Steuergerät Zentrales Gateway (N93) auf den Control Area Network-Bus Klasse B (Innenraum) (CAN-B) übertragen. Hierdurch erkennt der Navigationsrechner die Fahrtrichtung (vorwärts oder rückwärts).

Fahrtrichtung

Der Navigationsrechner erhält vom Steuergerät ESP wie oben beschrieben die Signale der Raddrehzahlen. Die Auswertung der Raddrehzahlsignale ergibt die zurückgelegte Wegstrecke.

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Fahrzeugausrichtung

Aus den Daten des Drehratensensors (Gyrosensor) und der Abfolge der mit GPS berechneten Standorte errechnet der Navigationsrechner die Ausrichtung (Himmelsrichtung) des Fahrzeugs.

Ortungsfehler bei der Basis-Standortbestimmung

Ein Rollen bei ausgeschalteter Zündung oder ein Transport des Fahrzeugs verfälschen ebenfalls die Standortbestimmung. Die Abweichung wird vom Navigationsrechner bei Empfang der GPS-Daten in beiden Fällen automatisch korrigiert.

Kalibrierung

Nach einem Reifenwechsel ist eine Radkalibrierung erforderlich. Dazu ist die Eingabe der Reifengröße, z. B. 225/60/16 und die Codierung, ob neue (Profiltiefe ca. 5 bis 10 mm) oder gebrauchte Reifen (Profiltiefe ca. 3 bis 5 mm) montiert wurden, notwendig. Die Eingabe erfolgt über STAR DIAGNOSIS oder direkt an der Bedien-, Anzeige- und Steuereinheit COMAND (A40/3). Eine spezielle Kalibrierfahrt ist nicht erforderlich.

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Nachkalibrierung

Die Differenz aus berechneter und tatsächlich zurückgelegter Wegstrecke zwischen 2 Abbiegepunkten wird zur automatischen Nachkalibrierung des Reifenumfangs genutzt.

GPS-Standortbestimmung

Das GPS ist ein vom US-Verteidigungsministerium eingerichtetes, satellitengestütztes Ortungssystem. Es ist gebührenfrei und steht weltweit zur Verfügung. Die GPS-Satelliten senden permanent Zeit- und Positionsdaten.

Für die erstmalige Positionsberechnung werden 4 Satelliten benötigt, danach sind 3 empfangbare Satelliten ausreichend. Die GPS-Ortung ist insbesondere bei Fahrten außerhalb des digitalisierten Kartenbereichs und nach einem Fahrzeugtransport (z. B. Zug-, Fähr- und Abschleppfahrten) unersetzlich. Eine GPS-Neuortung (nach Unterbrechung des Satellitenempfangs) kann mehrere Minuten dauern (bei Erstinbetriebnahme des Geräts bis zu 20 min).

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Der Navigationsrechner berechnet aus den von der Antenne GPS (A2/49a2) empfangenen und verstärkten Satellitensignalen den Fahrzeugstandort und die Genauigkeit der Ortung.

Die eigentliche Berechnung basiert im Wesentlichen auf der Messung der Laufzeiten der von den verschiedenen Satelliten synchron gesendeten Signale. Eine wichtige Voraussetzung ist dabei die Synchronität der Uhren der Satelliten und des Empfängers.

Dazu verfügt der Empfänger über eine automatische Zeitkorrektur, die wiederum mit Hilfe der Satellitensignale möglich ist. Wenn der Navigationsrechner ermittelt, dass die Basis-Standortbestimmung weniger präzise ist als die GPS-Standortbestimmung, wird die aktuell berechnete Position mit Hilfe der GPS-Daten korrigiert. Darüber hinaus wird aus der Abfolge der mit GPS berechneten Standorte der Fahrtverlauf des Fahrzeuges ermittelt.

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 Während jeder Minute finden ungefähr 50 GPS-Neuberechnungen des Standorts statt.

Mögliche Störungen beim Empfang der GPS-Signale

Da GPS im Gigahertz (GHz)-Bereich (Mikrowellen) arbeitet und die Signale schwach sind, kann es zu Empfangsstörungen kommen durch:

 Atmosphärische Störungen, z. B. Wetter, Wasserdampf, Nebel

 Mehrwegempfang durch Reflektionen der Signale, z. B. an Hauswänden

 Signalabschattungen, z. B. in überbauten Gebieten und in der Nähe von Tunneln, hohen Häusern, Bäumen

Für GPS-Empfang ist daher freie Sicht zum Himmel erforderlich. Die Ortungsgenauigkeit liegt bei ca. 10 m.

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Kartengestützte Standortbestimmung

Eine kartengestützte Standortbestimmung ist nur im digitalisierten Bereich der DVD-ROM-Karte verfügbar. Durch den Vergleich der berechneten Position des Fahrzeugs mit der DVD-ROM-Karte kann die Abweichung erkannt und automatisch korrigiert werden.

Funktion

Die Position des Fahrzeuges wird vom Navigationsrechner ständig auf der DVD-ROM-Karte verfolgt. Bei Abweichungen des Fahrtverlaufs von den berechneten Routen werden gegebenenfalls die Positionskoordinaten der Basis-Standortbestimmung korrigiert.

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Übersicht der digitalisierten und nicht digitalisierten DVD-ROM-Kartenbereiche

1 Fahrzeugposition innerhalb des digitalisierten DVD-ROM-Kartenbereichs

2 Fahrzeugposition innerhalb der DVD-ROM-Kartengrenzen, aber außerhalb des digitalisierten Kartenbereichs (OFF ROAD, z. B. Firmengelände, Feldweg)

3 Fahrzeugposition außerhalb der DVD-ROM-Kartengrenzen (OFF MAP, Ausland)

Zielführung

Unter Zielführung wird die Erstellung und Ausgabe von Fahrempfehlungen verstanden, um den Fahrer zum gewünschten Ziel zu leiten. Voraussetzungen für die Zielführung sind:

 Die ständige Standortbestimmung ist in Betrieb.

 Das Fahrziel wurde eingegeben.

 Die Routenberechnung hat stattgefunden.

Der Navigationsrechner vergleicht ständig die Daten der Routenberechnung mit den Daten der Standortbestimmung und leitet daraus die Maßnahmen für die weitere Zielführung ab.

Je nach Position des Fahrzeugs lassen sich folgende 2 Betriebsarten der Zielführung unterscheiden:

 Zielführung innerhalb des digitalisierten DVD-ROM-Kartenbereichs

 Eingeschränkte Zielführung außerhalb des digitalisierten DVD-ROM-Kartenbereichs

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Bei Fahrten innerhalb des digitalisierten Kartenbereichs stehen dem Benutzer folgende Informationen zur Verfügung:

 Aktuelle Position und Route des Fahrzeugs auf digitaler Landkarte (grafisch dargestellt)

 Routenliste

 Entfernung zum Ziel und voraussichtliche Zeit bis zur Ankunft

 Fahrtrichtungsempfehlung

 Fahrtrichtungspfeil

 Name der aktuell befahrenen Straße

 Name der Straße, in die das Fahrzeug als nächstes abbiegen soll

 Entfernung bis zum nächsten Abbiegepunkt (Angabe in Längeneinheiten oder als Balkendiagramm)

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Die Himmelsrichtung Nord, Süd, Ost oder West wird durch grafische Darstellung und Sprachausgabe angegeben. Die Himmelsrichtung wird nur bei nummerierten Straßen angezeigt. Keine Angabe und Darstellung der Himmelsrichtung erfolgt bei Straßen, die durch Namen bezeichnet werden (z. B. innerhalb von Städten).

Für die Zielführung sind 3 Darstellungsarten möglich:

 Karte

 Karte und Symboldarstellung vor Abbiegepunkten

 Symboldarstellung (Wegleitsymbolik)

Der Maßstab der Karte lässt sich stufenweise verändern. Es kann zudem gewählt werden, ob die Karte in Fahrtrichtung (Head-up) oder nach Norden (North-up) ausgerichtet sein soll.

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Der DVD-Typ (mit aktuellster Feingeometrie) wird automatisch erkannt und die Grafik in einem optimierten 2. Strichstärkensatz dargestellt.

Die eigentliche Zielführung wird wesentlich durch die Sprachausgabe unterstützt.

Bei Fahrten außerhalb des digitalisierten Kartenbereichs (z. B. Firmengelände, Parkhäuser, Feldwege), aber noch innerhalb der DVD-ROM-Kartengrenzen, schaltet der Navigationsrechner auf "Zielführung im nicht digitalisierten Kartenbereich" um.

Auf dem Display der Bedien-, Anzeige- und Steuereinheit COMAND erscheint die Meldung "OFF ROAD". Befindet sich das Fahrzeug außerhalb der DVD-ROM-Kartengrenzen (außerhalb des Landes), erscheint die Meldung "OFF MAP".

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In beiden Fällen findet nur noch die Basis-Standortbestimmung mit Korrektur durch GPS-Daten statt. Die eingeschränkte Zielführung erfolgt nur noch durch die Angaben:

 Luftlinienentfernung zum Ziel

 Richtung zum Ziel (als Pfeil)

Nach Wiedereintritt in den digitalisierten Kartenbereich wird automatisch mit der "Zielführung im digitalisierten Kartenbereich" fortgefahren.

Mit Hilfe der GPS-Position werden die möglichen Straßen bestimmt, auf denen sich das Fahrzeug befinden kann. Dabei kann es jedoch zu vorübergehenden Verzögerungen bei der Zielführung kommen.

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 Im Falle der Meldung "OFF MAP" kann nach dem Einlegen einer entsprechenden Auslands-DVD-ROM die vollständige Zielführung fortgesetzt werden.

 Die Zeitsynchronisation zwischen der Bedien-, Anzeige- und Steuereinheit COMAND und dem Kombiinstrument (A1) muss bei Fahrten in andere "Zeitzonen" (Zeitverschiebung, Zeitumstellung) vorgenommen werden.

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Dynamische Routenführung mit Code (527) COMAND APS mit Single DVD Laufwerk (mit Navigation)

Bei der dynamischen Routenführung wird die aktuelle Verkehrslage berücksichtigt. Die eingehenden Informationen zur Verkehrslage können durch die Funktion Radio Data System/Traffic Message Channel (RDS/TMC) mit dem FM-Empfänger im Steuergerät Audiogateway empfangen werden. Die Informationen zur aktuellen Verkehrslage werden von einer speziell ausgerüsteten Rundfunkanstalt gebietsbezogen über UKW ausgesendet. Dazu muss ein entsprechender UKW/RDS-Sender eingestellt sein. Der FM-Empfänger empfängt die Verkehrsmeldungen vom Antennenverstärkermodul links (A2/64) und leitet sie an den Verkehrsdatenspeicher weiter.

Die Verkehrsmeldungen werden im Verkehrsdatenspeicher der Bedien-, Anzeige- und Steuereinheit COMAND abgespeichert und dem Navigationsrechner bereitgestellt.

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 Die Dienste des Traffic Message Channel (TMC) gibt es codiert, d. h., dass für diesen Empfang ein Decoder notwendig ist (gebührenpflichtig, aber höherwertig), oder uncodiert (gebührenfrei).

Da bei TMC-Meldungen keine Kommunikation zwischen Fahrzeug und Rundfunkanstalt stattfindet, selektiert der Verkehrsdatenspeicher die Verkehrsmeldungen, die den gerade befahrenen Streckenabschnitt sowie das umliegende Gebiet betreffen.

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Auswertung der Verkehrsinformationen mit Code (527) COMAND APS mit Single DVD Laufwerk (mit Navigation)

Der Verkehrsdatenspeicher entschlüsselt die Verkehrsinformationen und leitet sie auf Anfrage intern an den Navigationsrechner weiter. Die Entscheidung, ob die Route geändert werden soll, trifft der Navigationsrechner. Gegebenenfalls erfolgt eine Mitteilung über die Fahrzeuglautsprecher, dass die Route geändert wurde. Zur Synchronisierung benötigt der Verkehrsdatenspeicher vom Navigationsrechner eine aktuelle "Location-List". In dieser Liste ist jeder Streckenabschnitt und jeder markante Punkt (z. B. Autobahnausfahrt) des erfassten Straßennetzes anhand einer Nummer eindeutig definiert. Diese Liste ist ursprünglich auf der DVD-ROM gespeichert. Sie wird bei Bedarf (z. B. Wechsel der DVD-ROM) automatisch in den Verkehrsdatenspeicher geladen. Die im Verkehrsdatenspeicher gespeicherten Verkehrsinformationen werden nach einer halben Stunde automatisch gelöscht, es können maximal 100 Meldungen gespeichert sein.

Die entschlüsselten Verkehrsmeldungen werden auf der Landkarte durch entsprechende Symbole kenntlich gemacht. Sie können auch als Klartext angezeigt werden. Dazu ist die Taste "STAU" zu drücken.

Routenrelevante Verkehrsmeldungen sind z. B.:

 Vollsperrung

 Stau

 Stockender Verkehr

 Dichter Verkehr

 Schwacher Verkehr

 Baustellen

 Störungsfreier Verkehr

 In dem Menü "Navigation" kann durch Betätigen der Taste "TMC-Meldeanzeigen" die Liste der Verkehrsinformationen abgefragt werden.