Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anord- nung zur Bestimmung der Drehlage eines mobilen Systems wäh- rend der Fahrt, wie es beispielsweise bei autonomen mobilen Robotern und anderen autonomen Fahrzeugen angewendet werden kann.

Bei autonomen mobilen Systemen besteht allgemein das Problem, daß sie sich während ihrer Fahrt ein Bild von ihrer Umgebung verschaffen müssen. Hierzu werden unterschiedliche Sensoren eingesetzt, welche Meßdaten aus der Umgebung aufnehmen. Ein besonders günstiges Verfahren zur Ermittlung von Wegmeßdaten stellt die Odometrie dar, die aus DE 33 15 422 A1 bekannt ist. Hierzu werden beispielsweise Encoder an den Radachsen verwendet, um die Radrotationen zu messen. Mit den von diesen internen Sensoren gewonnen Odometriedaten kann dann beispielsweise kontinuierlich die Position der Einheit geschätzt werden. Ein Nachteil dieser Form der Koppelnavigation besteht darin, daß die Positionsschätzung auf Basis von Odometriedaten mit Fehlern behaftet ist. Bei diesen Fehlern kann zwischen systematischen und unsyste- matischen Fehlern unterschieden werden. Unter systematischen Fehlern werden beispielsweise ungleiche Raddurchmesser oder ein ungenau vermessener Radabstand verstanden. Diese systema- tische Fehler können jedoch durch geschickte Kalibrierung vollkommen eliminiert werden. Dann tragen nur noch die unsys- tematischen Fehler zu einer VerfAlschung der geschätzten Po- sition bei. Solche Fehler werden beispielsweise durch Schlupf der Räder auf dem Boden oder durch Überfahren von unbekannten auf dem Boden liegenden Objekten, wie beispielsweise Kabeln, Türschwellen oder Fliesenfugen verursacht. Aus den unter- schiedlichen Wegen, die an den verschiedenen Rädern der auto-

nomen mobilen Einheit gemessen werden, kann dann eine Drehla- genänderung auf Basis der Odometriedaten bestimmt werden.

Eine andere Möglichkeit zur Bestimmung einer Drehlagenande- rung besteht in der Verwendung eines Gyroskops, welches an der autonomen mobilen Einheit angeordnet ist. Mittels dieses Gyroskops, oder einem anderen Beschleunigungsaufnehmer kann die Drehlagenänderung der autonomen mobilen Einheit relativ bestimmt werden. Im Anschluß kann durch ein-oder zweimalige Integration der Rohdaten dann die absolute Drehlage bestimmt werden. Der Nachteil dieser Systeme besteht darin, daß die Sensorsignale integriert werden müssen, um die gewünschte Meßgröße zu erhalten. Dabei führt jeder kleinste konstante Fehler der Sensordaten zu einer Drift der Meßgröße. Da dieser Fehler zeitabhängig anwächst, können diese Systeme nur für einen kurzen Zeitraum von beispielsweise ca. einigen Minuten alleine benutzt werden. Danach muß eine Orientierungspause durchgeführt werden, um den Offset des Systems, welcher auch durch Temperaturschwankungen und andere Umwelteinflüsse ver- ursacht wird, zu beseitigen und das System zu kalibrieren.

Aus dem Stand der Technik von"Fang P. D., Hung J. C. : Gyro- compassing on a Moving Land Vehicle, Proceedings of the 15th Southeastern Symposium on System Theory, 28.-29. March 1988, Huntsville, AL, USA"ist ein Verfahren bekannt, welches ein Gyroskop an einer autonomen mobilen Einheit einsetzt und die- ses mittels eines Kalman-Filters kalibriert. Dort werden zur Kalibrierung des Gyroskops jedoch neben quasi statischen Pa- rameter, wie dem Offset und Verstärkungsfaktoren auch dynami- sche Variablen, wie die Fahrzeugorientierung geschätzt.

Aus dem Stand der Technik DE 38 31 166 A1 ist ferner bekannt, für die Korrektur eines zur Navigation einer autonomen mobilen Einheit verwendeten Odometriesystems kurzzeitig ein weiteres Orientierungssystem einzusetzen.

Aus dem Stand der Technik DE 39 10 945 A1 ist bekannt, für die Navigation autonomer mobiler Einheiten zwei redundante

Koppelnavigationssysteme einzusetzten, wobei zwischen den beiden Systemen gesteuert umgeschalten wird. Als redundantes System nennt DE 39 10 945 AI die Kombination von Odometrie und Kreiselsystem. Die Steuerung des Umschaltens zwischen den beiden Systemen erfolgt gemäß DE 39 10 945 Ai dadurch, daß sowohl die durch das Odometriesystem ermittelte Istposition der autonomen mobilen Einheit wie auch die durch das Kreiselsystem ermittelte Istposition der autonomen mobilen Einheit mit der Sollposition der autonomen mobilen Einheit, die aus einem in einem Rechner gespeicherten Fahrkurs berechnet wird, verglichen wird. In Abhängigkeit der zwei Vergleichsergebnisse wird das System mit der geringeren Abweichung des jeweiligen Istwertes vom Sollwert zur Navigation der autonomen mobilen Einheit verwendet.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein weiteres Verfahren und eine weitere Anordnung zur Bestim- mung der Drehlage einer autonomen mobilen Einheit während der Fahrt anzugeben.

Diese Aufgabe wird für das Verfahren gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1-9 und für die autonome mobile Einheit gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be- steht darin, daß die Drehlagenänderung der autonomen mobilen Einheit durch zwei unterschiedliche Meßmittel festgestellt wird und daß jeweils dasjenige Meßmittel zur Festlegung der Drehlage verwendet wird, welches im Augenblick die verläßli- cheren Meßergebnisse liefert.

Vorteilhaft kann beim erfindungsgemäßen Verfahren die Wegmes- sung mittels Odometrie durchgeführt werden, da dieses Verfah-

ren bei vielen autonomen Einheiten eingesetzt wird und gün- strige Meßaufnehmer zur Verfügung stehen.

Besonders vorteilhaft kann nach dem erfindungsgemäßen Verfah- ren die Drehlage als diejenige Drehlage festgelegt werden, die vom Gyroskop gemessen wurde, oder als diejenige Drehlage festgelegt werden, die aus den Odometriedaten bestimmt wurde.

Besonders vorteilhaft läßt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels eines bevorzugt experimentell bestimmten Schwellenwertes unterscheiden, welches der beiden Meßsysteme im Augenblick die verläßlicheren Ergebnisse abgibt und dieses Meßsystem für die Festlegung der Drehlage verwenden.

Besonders vorteilhaft wird zur Bildung des Vergleichsergeb- nisses aus den beiden Drehlagen die Differenz des Betrages gebildet, da sich diese rechentechnisch mit geringem Aufwand bilden läßt und Vorzeicheneinflüsse eliminiert werden.

Besonders vorteilhaft wird nach dem erfindungsgemäßen Verfah- ren das Gyroskop während der Fahrt der autonomen mobilen Ein- heit kalibriert, falls die Odometriedaten im Augenblick ver- läßlich erscheinen, was anhand des Schwellenwertes entschie- den werden kann.

Vorteilhaft wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Kalman-Filter zur Schätzung des Offsets des Gyroskops verwen- det, da dieser Filter vielseitig eingesetzt wird und bekannte Verfahren existieren um Schätzer für zeitabhängige Größen zu implementieren.

Besonders vorteilhaft wird nach dem erfindungsgemäßen Verfah- ren ein Fehlerzähler implementiert, welcher in Abhängigkeit des Schwellenwerte hochgezählt wird und der nach Uberschrei- ten einer zuvor festgelegten Fehlergrenze dazu verwendet wird, um einen Sensorfehler zu detektieren.

Besonders vorteilhaft ist eine autonome mobile Einheit, wel- che Meßmittel zur Bestimmung von Wegmeßdaten und ein Gyroskop aufweist, deren Drehlage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren festgelegt wird, da es somit erstmals möglich ist, ein Gyro- skop während der Fahrt zu kalibrieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren weiter er- iautert.

Figur 1 zeigt beispielhaft eine Einheit in einem Referenz- koordinatensystem.

Figur 2 veranschaulicht einen unsystematischen Fehler bei der Odometriemessung.

Figur 3 zeigt als Beispiel einen Kalman-Filter.

Figur 4 zeigt ein Blockdiagramm als Beispiel eines erfin- dungsgemäßen Verfahrens.

Figur 5 zeigt ein Verfahren zur Bestimmung des Sensorfeh- lers anhand des Schwellwertes und eines Fehlerzäh- lers.

Figur 1 zeigt das Bewegungsmodell eines autonomen Fahrzeugs AE. Als Beispiel ist die Konfiguration des mobilen Systems in Form von Position und Drehlage in einem festen Referenzsystem dargestellt. Diese Positonsangaben sind beispielsweise fort- laufend relativ zum Koordinatensystem während der Fahrt zu bestimmen. Diese Konfiguration =[xy.,e,]'o9x[o,2jr](i) zu einem beispielsweise periodisch durchgeführten Abtast- schritt k besteht aus der (x, y)-Position und die Orientie- rung der autonomen mobilen Einheit in einem globalen Koordi- natensystem K : (x, y). Besonders kritisch ist dabei die Be- stimmung der Drehlage des Fahrzeugs, da ein-wenn auch klei- ner-Orientierungsfehler bei laufender Fahrt einen immer größeren Translationsfehler verursacht. Erfindungsgemäß soll dieser Orientierungsfehler verringert werden, Indem die Meß- ergebnisse aus der Odometriemessung mit Sensoren OM1 und OM2

an Rädern R1 und R2 und von einem Gyroskop Gy kombiniert aus- gewertet werden.

Zur Konfigurationsbestimmung und Bewegungsmodellierung wird hier beispielsweise von einem autonomen System mit zwei ange- triebenen Hinterrädern R1 und R2 ausgegangen. Kinematisch entspricht diese Antriebsform der weitverbreiteten Dreirad- Kinematik, wie sie bei Autos und vielen mobilen Robotern vor- <BR> <BR> <BR> <BR> zufinden ist. Dargestellt ist das Bewegungsmodell eines sol- chen autonomen Fahrzeugs in einem globalen Koordinatensystem K : (x, y).

Mit folgenden Gleichungen können kleine Änderungen von Posi- tion und Drehlage geschätzt werden, wobei mit Ws die halbe Spurweite und mit Urk und Ulk die Be- wegungsanderungen an den beiden Rädern bezeichnet werden. Der Index k kennzeichnet den diskreten Zustand. Bei der relativen Positionsbestimmung werden hier bevorzugt keine Sensorinfor- mationen über die externe Umwelt zur Positionsschätzung ver- wendet. Die Odometrie weist folgende Vorteile auf : l. kein zu bestimmender, driftbehafteter Offset 2. einfacher Inkrementalgeber 3. sehr robust gegenüber Umwelteinflüssen wie Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchte 4. erlaubt die Bestimmung der Koordinaten und der Orientierung Ihre Nachteile sind : l. Schlupf der Räder bleibt unmodelliert

2. Durchdrehen der Räder aufgrund Überfahren von Türschwellen bzw. Kabeln oder Fliesenfugen führt zu einer fehlerhaften Schätzung der Drehlage Anhand eines Beispieles wird in Figur 2 die Verfälschung der Wegmeßergebnisse als einer dieser Nachteile erläutert Figur 2 zeigt als Beispiel, wie ein Rad über ein kleines Hin- dernis H fährt. Damit soll die Auswirkung eines unsystemati- schen Fehlers auf die Positionsschätzung gezeigt werden. In Figur 2 setzt ein Rad R mit Radius r gerade an, ein unbekann- tes Hindernis H mit Höhe h zu überfahren. Idealisiert wird beispielsweise angenommen, daß sich das Rad R exakt und ohne Rutschen über den Kontaktpunkt C hinweg bewegt. Dabei rotiert der Radmittelpunkt M solange über den Kontaktpunkt C, bis er sich exakt über diesem in der Position M'befindet. Während dieser Bewegung messen bevorzugt die Rad-Encoder die Raddreh- ung welche als die zurückgelegte Fahrstrecke dmeß interpre- tiert wird. Die wirkliche horizontale Bewegung des Rades in Bewegungsrichtung Bew ist aber nur dhor.

Wenn nur ein Rad der Einheit über dieses Hindernis fährt, läßt sich für dieses Rad eine Wegänderung Ad von =2.d-dhor0) bestimmen. Der Faktor 2 ergibt sich aus der Tatsache, daß das Rad auf das Hindernis hinauf und dann wieder hinunter fahren muß.

Bei einem Radradius r und einer Hindernishöhe h kann die Weg- differenz mit r-h=r cos (p) wenn h < r dhor=r#sin(#)

bestimmt werden.

Wenn nur ein Rad eines Roboters mit Dreiradkinematik über das Hindernis fährt, so verursacht die Wegänderung Ad eines Rades bei der Positionsbestimmung einen Winkelfehler AS von <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> A6=L(5)<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Ad bei einer halben Spurweite von Ws.

Ein Rechenbeispiel mit den Dimensionen eines Experimentierro- boters soll verdeutlicht die Auswirkungen. r=60mm h = 10mm (6)2Ws=300mm <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> n bd=3, 94mm<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> ###=0,013[rad]=0,75° => Positionsfehler nach 10m Geradeavsfahrt 130mm Wenn ein Rad mit Radius r=6 cm über eine Schwelle von h=1 cm fährt, ergibt sich ein Winkelfehler von A6= 0, 75°. Dieser Winkelfehler verursacht z. B. bei einer nachfolgenden Gerade- ausfahrt von dist=10 m mit AT=dist-sin(Ae)(7) einen translatorischen Fehler AT von etwa 13 cm. Der Winkel- fehler ist der eigentlich entscheidende Fehler, da der daraus resultierende Positionsfehler bei der Weiterfahrt unbegrenzt wächst.

Zur Verbesserung der Positions-und Drehlagenbestimmung einer autonomen mobilen Einheit kann deshalb zweckmäßigerweise ein zweites Meßmittel beispielsweise in Form eines Gyroskops oder eines Beschleunigungsaufnehmers eingesetzt werden, welches solche Fehler nicht aufweist. Dadurch kann die Rotation eines Roboters relativ bestimmt werden. Durch ein-oder zweimalige Integration der gemessenen Rohdaten wird die Drehlage be- stimmt. Der Nachteil dieser Systeme besteht darin, daß die

Sensorsignale integriert werden müssen, um die gewünschte Meßgröße zu erhalten. Dabei führt jeder kleinste konstante Fehler in den Sensordaten zu einer Drift der benötigten Meß- größe.

Der Fehler bei der Bestimmung der Drehlage wächst damit über die Zeit ohne Grenzen. Wenn diese Systeme nur alleine benutzt werden, können sie deshalb eine genaue Bestimmung der Orien- tierung nur für einige Minuten gewährleisten.

Das Gyroskop liefert am Ausgang beispielsweise eine Spannung Uout, welche proportional der Winkelgeschwindigkeit m ist.

Wenn die Spannung periodisch alle TG abgetastet wird, läßt sich die Drehlage mit 0=e,+K(u,-Offset,)T(9) durch Euler-Vorwärts-Integration bestimmen, wobei K hier ei- nen gyroskopabhängigen Proportionalitätsfaktor mit <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> K = 22, 2 mV/deg/sec (10)<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> darstellt.

Ein Hauptproblem stellt bei preisgünstigen Gyroskopen, welche für Konsumentenanwendungen wie Haushaltsroboter oder Postver- teiler besonders geeignet erscheinen, der Offset dar, welcher hauptsächlich von der Temperatur aber auch beispielsweise von der Luftfeuchtigkeit, der Einschaltzeit und anderen Faktoren abhängt. Bei handelsüblichen Gyroskopen kann sich der Offset bei einer Temperaturänderung um 3 K um ca. 100 mV ändern. Das bedeutet einen kontinuierlichen Fehler von (100/22,2) deg/sec # 4deg/sec,(ii) der nur durch die Offsetverschiebung verursacht wird. Noch den Befunden experimenteller Untersuchungen sollte der Offset daher Bei alleiniger Verwendung des Gyroskops zur Orientie- rung bevorzugt jede Minute bei Stillstand nachkalibriert wer- den. Dann gilt : Offset = Uout. (12)

Soll der Roboter beispielsweise einen Transportauftrag aus- führen, ist ein Roboterstillstand pro Minute unannehmbar. Die Erfindung stellt daher ein Verfahren vor, welches ein Kali- brieren/Nacheichen des Offsets wahrend der Roboterfahrt er- laubt.

Der Vorteil des Gyroskops besteht in seiner schlupfunabhängi- gen Bestimmung der Drehlage, seine Nachteile lauten : l. Die Drehgeschwindigkeit wird bestimmt, für die Bestimmung der Drehlage muß diese aufintegriert werden. Sie ist damit sehr stark von einer exakten Bestimmung des Nullpunktes ab- hängig.

2. Der Nullpunkt ist einer sehr starken, zudem von wechselnden Umwelteinflüssen abhängigen Drift ausgesetzt. Daher muR der Nullpunkt ständig nachkalibriert werden. Bisherige Lösung : Jede Minute Stillstand des Roboters für 2 Sekunden.

3. Es ist nur die Drehlage bestimmbar Die Erfindung macht sich vorteilhaft die Vorteile der Odome- trie und der Messung mit Gyroskopen zu Nutze, ohne deren Nachteile in Kauf nehmen zu müssen Sie gewährleistet den kombinierten Einsatz von Odometrie und Gyroskop zur Drehlagenbestimmung eines mobilen Systems ohne notwendige Orientierungspausen für den Abgleich des Offsets beim Gyroskop. Ziel ist zum Abtastzeitpunkt (k+1) die Be- stimmung der Winkeländerung 0 romerelGroskop und damit die Drehlage der mobilen Einheit mittels (13)#k+1=#k+##Odometrie/Gyroskop zu bestimmen. Hierzu wird bevorzugt nach folgendem Verfahren vorgegangen

a) Bestimmung der Winkeländerungen mittels Odometrie (Index Odo) und Gyroskop (Index Gyro) zum Zeitpunkt (K+1) <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> U,-Ut<BR> <BR> 06oda = Odometrie : 2W <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> ##Gyro=K(Uout-Offsetk)Tg<BR> <BR> <BR> Gyroskop :<BR> <BR> <BR> = f (Uout, Offsetk) b) Vergleich der beiden Winkeländerungen nach folgendem Schema =##Odo|##Odo-##Gyro|#Schwellwert|###Odometrnel/Gyraskop * Kalibrierung des Gyro-Offsets ##Gyro,k+1Offsetk+1=f(Offestk,##odo,k+1, Beide Sensoren (Odometrie und Gyroskop) bestätigen sich gegenseitig. Es ist un- wahrscheinlich, daB beide Sensoren gleichzeitig identische Fehlmessungen liefern. Für den Fall, daß die Rotationsgeschwin- digkeit der Einheit sehr klein ist, d. h. der Roboter fährt geradeaus, oder nur eine leichte Kurve, wird bevorzugt die Odometriemessung herangezogen. Falls sich im Vergleich die Messungen beide Sensoren bestätigen, können die Odometriewerte auch zur"online"-Kali- brierung des Gyroskops verwendet werden, d. h. der Gyroskop-Offset wird während der Fahrt kalibriert. |##Odo-##Gryo|>Schwellwert|###odometne/Gyradkop=##Gyro # Gyroskop-Offset wird nicht kalibriert ff = 0 sef Die beiden Sensoren liefern unterschied- liche Winkelgeschwindigkeiten. Wenn davon ausgegangen wird, daß beide Sensoren feh- lerfrei arbeiten, ist es wesentlich plau- sibler, daß die korrekte Winkelgeschwin- digkeit vom Gyroskop geliefert wird. Die Räder können hier durchdrehen oder bei- spielsweise über eine Bodenunebenheit fahren.

Bevorzugt sollte beachtet werden, das der Gyroskop-Offset nicht zu alt ist, d. h. auf jeden Fall nicht älter als ca. 1 Mi- nute. Ansonsten könnte die Abweichung der Sensoren von einer Temperaturänderung herrühren.

Bevorzugt wird das Gyroskop nicht nachka- libriert, wenn beide Sensoren unter- schiedliche Winkelgeschwindigkeiten lie- fern.

c) Kalibrierung des Gyroskop-Offsets Is. der Unterschied zwischen den Winkelgeschwindigkeitswerten des Gyroskops und der Odometrie kleiner als ein beispiels- weise experimentell bestimmter Schwellenwert, so kann ange- nommen werden, daß weder Odometriemessung noch Gyroskopmes- sung fehlerbehaftet sind. Zudem ist es sehr unwahrscheinlich, daß das Fahrzeug mit einem Rad über ein Hindernis, wie in Fi- gur 2 dargestellt, gefahren ist, und somit die Odometrie ne- gativ beeinflußt wurde. Deshalb wird die Odometrie zur Be- stimmung der Drehlage herangezogen.

Der Meßwert des Gyroskops und die Odometriewerte werden er- findungsgemäß bevorzugt zusätzlich zur Kalibrie- rung/Nacheichung des Gyroskop-Offsets während der Fahrt der mobilen Einheit verwendet. Zu dessen Abschätzung mit Hilfe eines Filters zeigt Figur 3 ein Beispiel.

wie Figur 3 zeigt, kann zur Bestimmung des Gyroskop-Offsets beispielsweise ein Kalman-Filter K eingesetzt werden. Da sich der zu schätzende Gyroskop-Offset sehr stark mit der Zeit verändert, sollte zur Kalibrierung ein iterativer oder rekur- siver Schätzer verwendet werden. Da die Meßdaten zusätzlich stark verrauscht sind (z. B. durch A/D-Wandlung) sollte der Schätzer bevorzugt Systemunsicherheiten und Meßrauschen zu berücksichtigen können.

Die Verwendung eines Kalman-Filters K ist für solche Fälle günstig. Der Einsatz dieses Filters wird anschließend weiter erklärt.

Es sei hier aber ausdrücklich erwähnt, daß für das erfin- dungsgemäße Verfahren grundsätzlich auch andere Filter geeig- net wären, evtl. sogar Fuzzy-Regeln oder Neuronale Netze. Im Stand der Technik wird bereits von der Kalibrierung mit einem Kalman-Filter berichtet. Im Gegensatz dazu, wo neben quasi- statischen Parametern wie Offset, Verstärkungsfaktoren auch dynamische Variablen wie die Fahrzeugorientierung geschätzt werden, sollen erfindungsgemäß nur die Sensorparameter des Gyroskops wie der Offset und Verstärkungsfaktoren, insbeson- dere der Offset, optimiert werden, da sich dieser hauptsäch- lich auf die Drehlagebestimmung auswirkt. Auch hier könnte die Bestimmung der Fahrzeugorientierung mit in das Filter in- tegriert werden. Dies wurde allerdings die unten aufgeführte Fallunterscheidung erschweren.

Als Zustände für das Kalman-Filter werden die das Gyroskop kennzeichnenden Parameter, insbesondere <BR> <BR> 'derNullpunkt-Ooet<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> steigungderKennliniefürpositive##G*#die # die Steigung der Kennlinie für negative S o G- verwendet.

Mit dem Zustandsvektor

ergeben sich die Systemgleichungen zu mit der Systemmatrix A (E = Einheitsmatrix).

Je nachdem, ob die vom Gyroskop gelieferte Winkelgeschwindig- keitsmeßwert M größer oder kleiner dem aktuellen Nullpunkt ist, wird die Winkelgeschwindigkeit über die Meßgleichung des Kalman-Filters zu geschätzt. Diese wird dann bevorzugt mit der aus den Odome- triedaten bestimmten Winkelgeschwindigkeit #kOdo verglichen und die Differenz für die Schätzung der Gyroskopparameter verwendet. Aus diesen Gleichungen sowie den zugehörigen Kova- rianzmatrizen läßt sich ein Kalman-Filter zur Schätzung der Gyroskopparameter aufbauen.

Mit diesem Verfahren ist es nun möglich, das Gyroskop so zu kalibrieren, daß im Normalfall ohne Störung dessen Orientie- rungsschätzung mit der der Odometrie übereinstimmt. Im Fall einer detektierten Störung der Odometrie läßt sich dann die Fahrzeugorientierung mit Hilfe des Gyroskops zuverlässig be- stimmen.

d) Test : Sensorfehler Bei dem bisher beschriebenen Verfahren wurde immer von kor- rekt funktionierenden Sensoren ausgegangen. Natürlich kann es jederzeit vorkommen, daß ein Sensor ausfällt.

. Aus diesem Grund werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Odometrie und das Gyroskop bevorzugt auf Ubereinstimmung ihrer Daten überwacht.

Figur 5 zeigt als Beispiel ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung von Sensorfehlern anhand eines Fehlerzählers.

Stimmen die Sensormeßergebnisse über Fmax aufeinanderfolgen- den Zyklen nicht überein, so liegt mit hoher Plausibilität ein Fehler entweder am Gyroskop oder bei der Odometrie vor.

Bevorzugt sollte in diesem Fall der Roboter seine Mission ab- brechen und stehen bleiben.

Zusammengefaßt ergeben sich folgende Vorteile des erfindungs- gemäßen Verfahrens : * Kombiniert Vorteile von Odometrie und Gyroskop * Ermöglicht"online"-Kalibrierung des Gyroskops während der Fahrt yacht sinnvollen Einsatz eines Billig-Gyroskops (mit insta- bilem Offset) erst möglich * ermöglicht Erkennung eines Sensorausfalls Die Zusammenhänge und die maßgeblichen Größen für das erfin- dungsgemäße Verfahren OV veranschaulicht Figur 4 in einem Blockschaltbild