DE102014212703A1 - M2XPro monitoring by integrity measure storage - Google Patents

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Klaus Rink
Nico Steinhardt
Michael Zalewski
Ulrich Stählin
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Sensorsystems (42) in einem Fahrzeug (1) zum Erfassen von Messdaten (14) zu einer physikalischen Messgröße basierend auf einer Sensorfusion (2) von ersten Sensordaten (8) zu einer ersten Sensorgröße aus einem ersten Sensor (6) und zweiten Sensordaten (13) zu einer zweiten Sensorgröße aus einem zweiten Sensor (10), die wenigstens teilweise zu den ersten Sensordaten (8) redundant sind, umfassend:
– Fusionieren (2) der ersten Sensordaten (8) und der zweiten Sensordaten (13) zu den Messdaten (14),
– Bestimmen (27) eines Verlaufs (28) eines von einem Widerspruch zwischen den ersten Sensordaten (8) und den zweiten Sensordaten (13) abhängigen Integritätsmaßes (26) für die Messdaten (14) über eine Verlaufsvariable (29), und
– Speichern (32) des Verlaufs (28) des Integritätsmaßes (26) ab einem Ereigniswert (40) für die Verlaufsvariable (29), ab dem das Integritätsmaß (26) eine vorbestimmte Bedingung (31) erfüllt.
The invention relates to a method for monitoring a sensor system (42) in a vehicle (1) for acquiring measured data (14) relating to a physical measured variable based on a sensor fusion (2) of first sensor data (8) to a first sensor variable from a first sensor (6) and second sensor data (13) to a second sensor size from a second sensor (10), which are at least partially redundant to the first sensor data (8), comprising:
Fusing (2) the first sensor data (8) and the second sensor data (13) to the measured data (14),
Determining (27) a progression (28) of an integrity measure (26) for the measurement data (14) dependent on a conflict between the first sensor data (8) and the second sensor data (13) via a progression variable (29), and
- storing (32) the course (28) of the integrity measure (26) from an event value (40) for the progress variable (29), from which the integrity measure (26) fulfills a predetermined condition (31).

Figure DE102014212703A1_0001
Figure DE102014212703A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Sensorsystems in einem Fahrzeug und eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for monitoring a sensor system in a vehicle and to a control device for carrying out the method.

Aus der WO 2011 / 098 333 A1 ist ein Sensorsystem für ein Fahrzeug bekannt, das in dem Fahrzeug verschiedene Sensorgrößen heranzieht, um bereits vorhandene Sensorgrößen zu verbessern und somit die erfassbare Information zu steigern.From the WO 2011/098 333 A1 a sensor system for a vehicle is known which uses different sensor sizes in the vehicle in order to improve existing sensor sizes and thus to increase the detectable information.

Es ist Aufgabe das bekannte Sensorsystem zu verbessern.It is the task to improve the known sensor system.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is solved by the features of the independent claims. Preferred developments are the subject of the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Überwachen eines Sensorsystems in einem Fahrzeug zum Erfassen von Messdaten zu einer physikalischen Messgröße basierend auf einer Sensorfusion von ersten Sensordaten zu einer ersten Sensorgröße aus einem ersten Sensor und zweiten Sensordaten zu einer zweiten Sensorgröße aus einem zweiten Sensor, die wenigstens teilweise zu den ersten Sensordaten redundant sind, die Schritte:

  • – Fusionieren der ersten Sensordaten und der zweiten Sensordaten zu den Messdaten,
  • – Bestimmen eines Verlaufs eines von einem Widerspruch zwischen den ersten Sensordaten und den zweiten Sensordaten abhängigen Integritätsmaßes für die Messdaten über eine Verlaufsvariable, und
  • – Speichern des Verlaufs des Integritätsmaßes ab einem Ereigniswert für die Verlaufsvariable, ab dem das Integritätsmaß eine vorbestimmte Bedingung erfüllt.
According to one aspect of the invention, a method for monitoring a sensor system in a vehicle for acquiring measurement data relating to a physical measurement variable based on a sensor fusion of first sensor data to a first sensor variable from a first sensor and second sensor data to a second sensor variable from a second sensor which are at least partially redundant to the first sensor data, the steps:
  • Fusing the first sensor data and the second sensor data to the measured data,
  • Determining a course of an integrity measure dependent on a conflict between the first sensor data and the second sensor data for the measurement data via a history variable, and
  • - Storing the history of the integrity measure from an event value for the history variable, from which the integrity measure meets a predetermined condition.

Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass mit der Sensorfusion Redundanzen zwischen den ersten Sensordaten und den zweiten Sensordaten ausgenutzt werden, um einen Informationsgewinn in dem Fahrzeug zu erzielen. Dieser Informationsgewinn liegt entweder in einer gegenüber den beiden Sensorgrößen neuen Messgröße und/oder in einer Messgröße, die wenigstens eine der beiden Sensorgröße präzisiert beschreibt. Hierzu müssen sich die Sensordaten zu den beiden Sensorgrößen in ihrem Informationsgehalt wenigstens teilweise überschneiden. Das heißt, dass sich die Sensordaten zu der einer Sensorgröße zumindest teilweise aus den Sensordaten zu der anderen Sensorgröße ableiten lassen müssen, so dass die Erfassung wenigstens einer der beiden Sensorgrößen prinzipiell zumindest teilweise nicht notwendig wäre. Beispielsweise ist ein Fahrdynamiksensor gegenüber einem GNSS (globales Navigationssatellitensystem) prinzipiell redundant, weil sich zumindest ein Teil der Fahrdynamikdaten aus dem Fahrdynamiksensor grundsätzlich auch aus der einfachen oder mehrfachen Ableitung der über das GNSS erfassten Positionsdaten des Fahrzeuges ergeben. Ebenso ist es möglich aus den GNSS-Informationen direkt auf die Geschwindigkeit zu schließen.The specified method is based on the consideration that with the sensor fusion redundancies between the first sensor data and the second sensor data are utilized in order to achieve an information gain in the vehicle. This information gain lies either in a new measured variable relative to the two sensor variables and / or in a measured variable which describes in more detail at least one of the two sensor variables. For this purpose, the sensor data to the two sensor sizes must at least partially overlap in their information content. This means that the sensor data for one sensor size must be able to be derived at least partially from the sensor data to the other sensor size, so that the detection of at least one of the two sensor variables would in principle at least partially not be necessary. For example, a vehicle dynamics sensor compared to a GNSS (global navigation satellite system) is in principle redundant, because at least a part of the vehicle dynamics data from the vehicle dynamics sensor basically also result from the simple or multiple derivative of the captured via the GNSS position data of the vehicle. It is also possible to deduce the speed directly from the GNSS information.

Hier greift das angegebenen Verfahren mit der Idee an, die Fusion der ersten Sensordaten und der zweiten Sensordaten nicht nur zum Informationsgewinn zu verwenden, sondern auch zu einer Vereinfachung einer Kontrolle des Sensorsystems. Hierzu wird im Rahmen des angegebenen Verfahrens vorgeschlagen, die Widerspruchsfreiheit der Sensordaten der beiden Sensorgrößen zueinander und damit das Integritätsmaß der die Messgröße beschreibenden Messdaten zu überwachen, weil die Sensordaten der beiden Sensorgrößen bedingt durch Ihre Redundanz voneinander abhängig sind. Ein Widerspruch wäre beispielsweise, wenn das Fahrzeug laut der oben genannten Positionsdaten aus dem GNSS eine Kurve fährt, aber laut Fahrdynamikdaten aus dem Fahrdynamiksensor keine Querbeschleunigung auf das Fahrzeug wirkt.Here the stated method attacks with the idea to use the fusion of the first sensor data and the second sensor data not only to gain information, but also to simplify a control of the sensor system. For this purpose, it is proposed within the scope of the specified method to monitor the consistency of the sensor data of the two sensor sizes relative to each other and thus the degree of integrity of the measured data describing the measured variable, because the sensor data of the two sensor variables are dependent on one another due to their redundancy. A contradiction would be, for example, if the vehicle according to the above position data from the GNSS travels a curve, but according to vehicle dynamics data from the vehicle dynamics sensor no lateral acceleration acts on the vehicle.

Die Widerspruchsfreiheit und damit das Integritätsmaß müssen dabei nicht zwangsläufig eine binäre Größe (d.h. widerspruchsfrei oder widersprüchlich) sein. Es ist vielmehr möglich, das Integritätsmaß beliebig zwischen vollständig widerspruchsfrei (beispielsweise zu 100%) und vollständig widersprüchlich (beispielsweise zu 0%) abzustufen. In Abhängigkeit der Feinheit der Abstufung, unterliegt das Integritätsmaß einer unterschiedlich starken Veränderung, anhand derer das Sensorsystem kontrolliert beziehungsweise überwacht werden kann. The consistency and thus the measure of integrity need not necessarily be a binary quantity (that is, consistent or contradictory). On the contrary, it is possible to graduate the integrity measure arbitrarily between completely inconsistent (for example to 100%) and completely contradictory (for example to 0%). Depending on the fineness of the graduation, the degree of integrity is subject to varying degrees of change, by means of which the sensor system can be monitored or monitored.

Um die Überwachung des Sensorsystems durchzuführen, wird im Rahmen des angegebenen Verfahrens vorgeschlagen, das Integritätsmaß über eine Verlaufsvariable wie die Zeit oder die Fahrstrecke des Fahrzeuges aufzuzeichnen, also zu speichern. Hierdurch kann die Funktion des Sensorsystems in einfacher Weise nachvollzogen werden, um Fehler sowie deren Ursachen beispielsweise zur Wartung des Sensorsystems aufzudecken. Derartige Fehler können beispielsweise im Verschleiß, in der Alterung und in Defekten an den Sensoren liegen. Aber auch Fehler in der Datenverarbeitung der Sensordaten aus den beiden Sensoren zur Bestimmung der die Messgröße beschreibenden Messdaten, wie beispielsweise Modellannahmen oder innerhalb des Sensorsystems verwendeter Algorithmen und davon abgeleiteter Funktionen und Anwendungen wären denkbar und können zumindest unterstützend durch das aufgezeichnete Integritätsmaß aufgedeckt werden. In order to carry out the monitoring of the sensor system, it is proposed in the context of the specified method to record the integrity measure via a progression variable such as the time or the route of the vehicle, that is to say store it. As a result, the function of the sensor system can be reconstructed in a simple manner in order to detect faults and their causes, for example for the maintenance of the sensor system. Such errors can be, for example, wear, aging and defects in the sensors. However, errors in the data processing of the sensor data from the two sensors for determining the measured variable descriptive measurement data, such as model assumptions or algorithms used within the sensor system and derived functions and applications would be conceivable and can be detected at least supportive by the recorded integrity measure.

Um die Analyse und/oder die Kontrolle des Sensorsystems zu vereinfachen, wird im Rahmen des angegebenen Verfahrens vorgeschlagen, das Integritätsmaß nur unter einer vorbestimmten Bedingung aufzuzeichnen, die prinzipiell beliebig aber zweckmäßigerweise so gewählt werden sollte, dass das Integritätsmaß nur in Fehlerfällen aufgezeichnet wird, das heißt beispielsweise, wenn sich die beiden Sensorgrößen zu einem bestimmten Grad widersprechen. In order to simplify the analysis and / or the control of the sensor system, it is proposed within the specified method to record the integrity measure only under a predetermined condition, which should in principle be selected arbitrarily but expediently such that the integrity measure is recorded only in case of errors, the means, for example, if the two sensor sizes contradict each other to a certain degree.

Mit dem im Rahmen des angegebenen Verfahrens aufgezeichneten Integritätsmaß, lässt sich schlussendlich nachvollziehen, wie vertrauenswürdig das Sensorsystem arbeitet und/oder ob es Unsicherheiten bei der Ausgabe der die Messgröße beschreibenden Messdaten gibt. In diesem Zusammenhang kann auch untersucht werden, ob ein Zustand herbeigeführt werden kann, in dem das Sensorsystem mit einem maximalen Integritätsmaß von beispielsweise einer 100%igen Widerspruchsfreiheit arbeiten kann. Diese Untersuchung kann beispielsweise in Form eines Funktionstests bei der erstmaligen Inbetriebnahme oder bei einer Wartung des Sensorsystems durchgeführt werden.With the integrity measure recorded in the context of the specified method, it is finally possible to understand how trustworthy the sensor system works and / or whether there are uncertainties in the output of the measured data describing the measured variable. In this connection it can also be investigated whether a condition can be brought about in which the sensor system can work with a maximum degree of integrity, for example of 100% consistency. This examination can be carried out, for example, in the form of a functional test during initial commissioning or during maintenance of the sensor system.

Darüber hinaus kann das Sensorsystem auch im aktiven Modus in einfacher Weise überwacht werden. Das angegebene Verfahren erlaubt es Felderfahrung des Sensorsystems zu sammeln, wie beispielsweise ob es auf der zurückgelegten Fahrstrecke als Verlaufsvariable und/oder in einer gewissen Zeit als Verlaufsvariable Situationen gab, in denen das Sensorsystem nicht vertrauenswürdig war, oder ob es im Zuge dieser Veränderungen zu kritischen Situationen kam. In addition, the sensor system can also be monitored in the active mode in a simple manner. The specified method allows field experience of the sensor system to be collected, such as whether there have been situations in which the sensor system was untrustworthy over the distance traveled as a history variable and / or in a certain time as a history variable, or if it is too critical in the course of these changes Situations came.

Ferner erlaubt es das angegebene Verfahren auch in einfacherer Weise Gewährleistungsansprüche im Fehlerfall zu klären oder es kann zumindest als Schnellindikator verwendet werden, weil sofort geprüft werden kann, ob eine Unsicherheit vorliegt und ob das Sensorsystem wieder mittels eines Tests in einen Zustand zurückgeführt werden kann, in dem es maximal vertrauenswürdig ist, und damit beispielsweise zu 100% widerspruchsfrei arbeitet. Dies trägt ebenfalls zu den oben genannten Vereinfachungen bei.Furthermore, the specified method also makes it easier to clarify warranty claims in the event of a fault or it can at least be used as a quick indicator, because it can be checked immediately whether an uncertainty exists and whether the sensor system can be returned to a state by means of a test which it is most trustworthy, and thus, for example, works 100% without contradictions. This also contributes to the above-mentioned simplifications.

Schließlich lässt sich basierend auf dem angegebenen Verfahren auch bestimmen, wie sich mehrere Sensorsysteme verhalten, die miteinander zu einem übergeordneten Sensorsystem verknüpft sind. Hierbei können Schwachstellen identifiziert werden, wie zum Beispiel ob in einem übergeordneten Sensorsystem mit drei eigenständigen Sensorsystemen zwei Sensorsysteme maximal vertrauenswürdig und ein Sensorsystem nicht vertrauenswürdig ist. In diesem Fall könnte der Vergleich wieder als Eingangsgröße im virtuellen Sensorsystem dienen, um zum Beispiel Messergebnisse aus nicht vertrauenswürdigen Sensorsystemen auszusortieren.Finally, based on the specified method, it is also possible to determine how several sensor systems behave which are linked together to form a higher-order sensor system. Here, weak points can be identified, such as whether in a higher-level sensor system with three independent sensor systems, two sensor systems are maximally trustworthy and one sensor system untrustworthy. In this case, the comparison could once again serve as an input variable in the virtual sensor system in order, for example, to sort out measurement results from untrustworthy sensor systems.

Die Verlaufsvariable kann prinzipiell beliebig gewählt werden. Mit anderen Worten kann das Integritätsmaß im Fehlerfall über eine beliebige physikalische Verlaufsgröße aufgetragen werden. Als Verlaufsvariable wäre aus Speicherplatzgründen beispielsweise die Fahrstrecke des Fahrzeuges zweckmäßig, weil hier In principle, the progression variable can be chosen arbitrarily. In other words, the integrity measure can be plotted in the case of an error over any physical history. As a history variable, for example, the driving distance of the vehicle would be expedient for space reasons, because here

das Integritätsmaß nur dann gespeichert wird, wenn das Fahrzeug auch tatsächlich bewegt wird. Alternativ könnte das Integritätsmaß aber auch über die Zeit aufgetragen werden.the integrity measure is stored only when the vehicle is actually moved. Alternatively, the integrity measure could also be plotted over time.

In einer Weiterbildung des angegebenen Verfahrens umfasst die vorbestimmte Bedingung einen Grenzwert, den das Integritätsmaß zur Erfüllung der vorbestimmten Bedingung erreicht. Im Rahmen des angegebenen Verfahrens kann das Integritätsmaß den Grenzwert zur Erfüllung der vorbestimmten Bedingung applikationsabhängig überschreiten oder unterschreiten, je nachdem, ob die vollständige Widerspruchsfreiheit bei 0% oder bei 100% definiert wird.In a development of the specified method, the predetermined condition comprises a limit value, which the integrity measure achieves to fulfill the predetermined condition. In the context of the specified method, the integrity measure can exceed or fall below the limit value for the fulfillment of the predetermined condition, depending on whether the complete consistency is defined at 0% or at 100%.

In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens umfasst das Speichern ein Überschreiben eines zuvor gespeicherten zeitlichen Verlaufs des Integritätsmaßes. Dieses Überschreiben kann beliebig ausgeführt sein. In der einfachsten Weise kann beispielsweise ein Ringspeicher verwendet werden, dessen Daten in bestimmten Schreibzyklen ständig überschrieben werden. So kann beispielsweise mit einem Ringspeicher eine Historie mit einer festgelegten Länge über die Verlaufsvariable gesehen gespeichert werden. Anstelle des Ringspeichers kann jedoch auch jeder beliebige andere, vorzugsweise nichtflüchtige Speicher verwendet werden, der vollgeschrieben und beispielsweise nach einer Kontrolle aktiv geleert wird.In another development of the specified method, the saving comprises an overwriting of a previously stored temporal profile of the integrity measure. This overwriting can be performed arbitrarily. In the simplest way, for example, a ring buffer can be used whose data is constantly overwritten in certain write cycles. For example, a ring memory can be used to store a history with a defined length as seen through the history variable. Instead of the ring memory, however, any other, preferably non-volatile memory can be used, which is fully written and, for example, actively emptied after a control.

In einer noch anderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Aufzeichnen wenigstens einer den Fahrzeugzustand beschreibenden Information über die gleiche Verlaufsvariable, über die auch das Integritätsmaß gespeichert wird. Die den Fahrzeugzustand beschreibende Information kann beispielsweise aus einem der beiden Sensoren kommen, die auch die Sensordaten für die Sensorfusion liefern. Alternativ oder zusätzlich können auch aus den Sensordaten ableitbare Zustandsdaten, wie beispielsweise der aus den Fahrdynamikdaten ableitbare Schwimmwinkel des Fahrzeuges gespeichert werden. Die den Fahrzeugzustand beschreibenden Informationen müssen aber nicht zwangsläufig aus dem Sensorsystem kommen, auf das das angegebene Verfahren durchgeführt wird, sondern können auch aus anderen Systemen im Fahrzeug ausgelesen werden. Dabei sollte sich der Wertebereich der Verlaufsvariable, in dem das Integritätsmaß aufgezeichnet wird, mit dem Wertebereich der Verlaufsvariable, in dem die den Fahrzeugzustand beschreibende Information aufgezeichnet wird, überschneiden.In yet another refinement, the specified method comprises the step of recording at least one information describing the vehicle state about the same process variable, via which the integrity measure is also stored. The information describing the state of the vehicle can come, for example, from one of the two sensors, which also supply the sensor data for the sensor fusion. Alternatively or additionally, state data derivable from the sensor data, such as, for example, the float angle of the vehicle derivable from the vehicle dynamics data, can also be stored. However, the information describing the vehicle state need not necessarily come from the sensor system to which the specified method is performed, but can also be read from other systems in the vehicle. The value range of the History variable in which the integrity measure is recorded, with the range of values of the history variable in which the information describing the vehicle state information is recorded overlap.

In einer zusätzlichen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Auslesen der den Fahrzeugzustand beschreibenden Information aus einem Pufferspeicher. Durch den Pufferspeicher kann insbesondere die Übergabe der Information zwischen dem Sensorsystem und anderen Systemen im Fahrzeug vereinfacht oder zumindest unterstützt werden.In an additional development, the specified method comprises the step of reading out the information describing the vehicle state from a buffer memory. In particular, the transfer of information between the sensor system and other systems in the vehicle can be simplified or at least supported by the buffer memory.

In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens ist der Pufferspeicher eingerichtet, den Verlauf der den Fahrzeugzustand beschreibenden Information über einen Wertebereich der Verlaufsvariable und damit Verlaufsintervall zu speichern, der größer ist, als ein Wertebereich der Verlaufsvariable, über der das Integritätsmaß gespeichert wird. Das heißt, dass der Pufferspeicher nicht erst beschrieben werden sollte, wenn beispielsweise der Grenzwert für das Integritätsmaß verletzt wird, sondern bereits davor. Ist die vorbestimmte Bedingung erfüllt, wird dann nur ein Teil der verfügbaren Information ausgelesen, der Rest steht aber als Vorgeschichte für die Verletzung der Grenzen des Integritätsmaßes zur Verfügung.In a particular development of the specified method, the buffer memory is set up to store the profile of the information describing the vehicle state over a range of values of the progression variable and thus the progression interval that is greater than a value range of the progression variable over which the integrity measure is stored. This means that the buffer memory should not be written until, for example, the limit value for the integrity measure is violated, but already before that. If the predetermined condition is satisfied, then only a part of the available information is read out, but the rest is available as a history for violating the limits of the integrity measure.

In einer anderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Speichern einer Zeitinformation mit dem Verlauf des Integritätsmaßes ab einem Zeitpunkt, ab dem das Integritätsmaß die vorbestimmte Bedingung erfüllt, wobei die Zeitinformation von dem Zeitpunkt abhängig ist. Diese Zeitinformation kann dann als Zeitstempel verwendet werden und hilft, den gespeicherten zeitlichen Verlauf für das Integritätsmaß und die physikalische Messgröße aus dem Sensorsystem sowie gegebenenfalls andere Informationen aus anderen, nicht aus dem Sensorsystem stammenden Systemen miteinander zu korrelieren.In another development, the specified method comprises the step of storing a time information with the course of the integrity measure from a time from when the integrity measure meets the predetermined condition, wherein the time information is dependent on the time. This time information can then be used as a time stamp and helps to correlate the stored time history for the integrity measure and the physical measured variable from the sensor system as well as possibly other information from other systems not originating from the sensor system.

In einer noch anderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Ausgeben eines Warnhinweises, ab dem Zeitpunkt, ab dem das Integritätsmaß die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Mit dem Ausgeben beziehungsweise Anzeigen des Warnhinweises wird der Fahrer über das verschlechterte Integritätsmaß informiert, so dass dieser beispielsweise eine Werkstatt aufsuchen kann, um der Ursache für das verschlechterte Integritätsmaß auf den Grund zu gehen. Die Darstellung des Warnhinweises kann beliebig beispielsweise durch eine implizite Information (e.g. Warnlampe) oder eine explizite Information erfolgen, dass gerade der zeitliche Verlauf des Integritätsmaßes gespeichert wird.In yet another embodiment, the specified method comprises the step of issuing a warning from the time when the integrity measure meets the predetermined condition. By issuing the warning, the driver is informed of the deteriorated degree of integrity, so that he can, for example, visit a workshop to get to the bottom of the cause of the deteriorated integrity measure. The presentation of the warning can be done arbitrarily, for example by an implicit information (eg warning lamp) or explicit information that just the temporal course of the integrity measure is stored.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung eingerichtet, ein angegebenes Verfahren durchzuführen.According to another aspect of the invention, a control device is arranged to perform a specified method.

In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.In a development of the specified control device, the specified device has a memory and a processor. The specified method is stored in the form of a computer program in the memory and the processor is provided for carrying out the method when the computer program is loaded from the memory into the processor.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.According to a further aspect of the invention, a computer program comprises program code means for performing all the steps of one of the specified methods when the computer program is executed on a computer or one of the specified devices.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.In accordance with another aspect of the invention, a computer program product includes program code stored on a computer-readable medium and, when executed on a data processing device, performs one of the specified methods.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine angegebene Steuervorrichtung.In accordance with another aspect of the invention, a vehicle includes a specified controller.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in connection with the drawings, wherein:

1 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeuges mit einem Sensorsystem, 1 a schematic diagram of a vehicle with a sensor system,

2 eine Prinzipdarstellung des Sensorsystems 1 mit einem Fusionssensor, und 2 a schematic diagram of the sensor system 1 with a fusion sensor, and

3 einen Verlauf eines die Funktion des Sensorsystems aus 1 beschreibenden Integritätsmaßes zeigen. 3 a course of the function of the sensor system 1 descriptive integrity measure.

In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.In the figures, the same technical elements are provided with the same reference numerals and described only once.

Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges 1 mit einer an sich bekannten Fahrdynamikregelung und einem Sensorsystem 42 mit einem Fusionssensor 2 zeigt. Details zur Fahrdynamikregelung können beispielsweise der DE 10 2011 080 789 A1 entnommen werden.It will open 1 Reference is made to a schematic view of a vehicle 1 with a per se known vehicle dynamics control and a sensor system 42 with a fusion sensor 2 shows. Details of the vehicle dynamics control can, for example, the DE 10 2011 080 789 A1 be removed.

Das Fahrzeug 1 umfasst ein Chassis 3 und vier Rädern 4. Jedes Rad 4 kann über eine ortsfest am Chassis 3 befestigte Bremse 5 gegenüber dem Chassis 3 verlangsamt werden, um eine Bewegung des Fahrzeuges 1 auf einer nicht weiter dargestellten Straße zu verlangsamen. The vehicle 1 includes a chassis 3 and four wheels 4 , Every bike 4 Can be fixed on the chassis 3 fixed brake 5 opposite the chassis 3 slowed down to a movement of the vehicle 1 to slow down on a road, not shown.

Dabei kann es in einer dem Fachmann bekannten Weise passieren, dass das die Räder 4 des Fahrzeugs 1 ihre Bodenhaftung verlieren und sich das Fahrzeug 1 sogar von einer beispielsweise über ein nicht weiter gezeigtes Lenkrad vorgegebenen Trajektorie durch Untersteuern oder Übersteuern wegbewegt. Dies wird durch an sich bekannte Regelkreise wie ABS (Antiblockiersystem) und ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) vermieden. In derartigen Regelkreisen werden mit Sensoren Messgrößen beschreibende Messdaten erfasst. Regler vergleichen die Messdaten dann mit Solldaten für die Messgröße und führen die Messgröße dann mittels Stellgliedern an die Solldaten heran. In der vorliegenden Ausführung werden die Messdaten durch eine Sensorfusion von Sensordaten in dem Fusionssensor 2 gewonnen.It may happen in a manner known to those skilled in the art that the wheels 4 of the vehicle 1 lose their grip and get the vehicle 1 even moved away from a given example by a steering wheel not shown steering trajectory by understeer or oversteer. This is avoided by known control circuits such as ABS (antilock braking system) and ESP (electronic stability program). In such control circuits, measured values describing sensors are recorded. Controllers then compare the measured data with setpoint data for the measured variable and then use the actuators to introduce the measured variable to the setpoint data. In the present embodiment, the measurement data is obtained by a sensor fusion of sensor data in the fusion sensor 2 won.

In der vorliegenden Ausführung weist das Fahrzeug 1 als ersten Sensor einen Fahrdynamiksensor 6, der als Sensordaten eine Lageänderung des Fahrzeuges 2 im Raum in Form von Fahrdynamikdaten 8 ausgibt. Die Fahrdynamikdaten 8 können beispielsweise eine Nickrate, eine Wankrate, Gierrate, eine Querbeschleunigung, eine Längsbeschleunigung und/oder eine Vertikalbeschleunigung umfassen. In the present embodiment, the vehicle 1 as the first sensor a driving dynamics sensor 6 , the sensor data as a change in position of the vehicle 2 in space in the form of vehicle dynamics data 8th outputs. The driving dynamics data 8th For example, it may include a pitch rate, a roll rate, yaw rate, a lateral acceleration, a longitudinal acceleration, and / or a vertical acceleration.

Ferner umfasst das Fahrzeug 1 einen zweiten Sensor in Form eines Empfängers 10 für ein Signal 11 aus einem GNSS genannten Globalen Navigationssatellitensystem, wie GPS oder GLONASS über eine Antenne 12. Der Empfänger 10 wird daher nachstehend GNSS-Empfänger 10, das Signal 11 wird GNSS-Signal 11 und die Antenne 12 wird GNSS-Antenne 12 genannt. Der GNSS-Empfänger 10 bestimmt aus dem GNSS-Signal 11 Sensordaten in Form von Positionsdaten 13 des Fahrzeuges 1.Furthermore, the vehicle includes 1 a second sensor in the form of a receiver 10 for a signal 11 from a GNSS Global Navigation Satellite System, such as GPS or GLONASS via an antenna 12 , The recipient 10 therefore becomes GNSS receiver below 10 , the signal 11 becomes GNSS signal 11 and the antenna 12 becomes GNSS antenna 12 called. The GNSS receiver 10 determined from the GNSS signal 11 Sensor data in the form of position data 13 of the vehicle 1 ,

Schließlich umfasst das Fahrzeug 1 dritte Sensoren in Form von Drehzahlsensoren 7 an den Rädern 4, die als Sensordaten die Drehzahlen 9 der Räder 4 ausgeben.Finally, the vehicle includes 1 third sensors in the form of speed sensors 7 at the wheels 4 , the sensor data as the speeds 9 the wheels 4 output.

Die erfassten Fahrdynamikdaten 8, die Drehzahlen 9 und die Positionsdaten 13 des Fahrzeuges werden dann dem Fusionssensor 2 zugeführt. Der Fusionssensor 2 bestimmt basierend auf diesen Sensordaten präzisierte Lagedaten 14, die die Lage des Fahrzeuges 1 hinsichtlich seiner Absolutposition und/oder seiner Lageänderung, das heißt der Nickrate, Wankrate, Gierrate, Querbeschleunigung, Längsbeschleunigung und/oder Vertikalbeschleunigung mit einem geringeren Fehler hinsichtlich der tatsächlichen Lage des Fahrzeuges 1 beschreiben, als die Sensordaten aus den zuvor genannten Sensoren. Auf die Funktionsweise des Fusionssensorsystems 2 wird an späterer Stelle näher eingegangen.The recorded driving dynamics data 8th , the speeds 9 and the position data 13 of the vehicle will then be the fusion sensor 2 fed. The fusion sensor 2 determined location data based on these sensor data 14 indicating the location of the vehicle 1 in terms of its absolute position and / or positional change, that is, the pitch rate, roll rate, yaw rate, lateral acceleration, longitudinal acceleration, and / or vertical acceleration with less error in the actual attitude of the vehicle 1 describe as the sensor data from the aforementioned sensors. On the functioning of the fusion sensor system 2 will be discussed later.

Die präzisierten Lagedaten 14 können dann beispielsweise im Rahmen der weiter oben erwähnten Fahrdynamikregelung verwendet werden. Hierzu werden die präzisierten Lagedaten 14 einem Regler 15 zugeführt, der basierend auf den präzisierten Lagedaten 14 beispielsweise über die Gierrate und/oder die Querbeschleunigung prüft, ob das Fahrzeug 1 auf der Fahrbahn von der oben genannten vorgegebenen Trajektorie abweicht. In diesem Fall kann der Regler 15 mit einem an sich bekannten Reglerausgangssignal 16 darauf reagieren. Das Reglerausgangssignal 16 kann dann von einer Stelleinrichtung 17 verwendet werden, um mittels Stellsignalen 18 Stellglieder, wie die Bremsen 5 anzusteuern, die auf das Rutschen und die Abweichung von der vorgegebenen Trajektorie in an sich bekannter Weise reagieren.The more precise location data 14 can then be used for example in the context of the vehicle dynamics control mentioned above. For this purpose, the specified position data 14 a controller 15 supplied based on the specified location data 14 For example, the yaw rate and / or the lateral acceleration checks whether the vehicle 1 on the roadway deviates from the above given trajectory. In this case, the controller can 15 with a known controller output signal 16 to react to that. The regulator output signal 16 can then be from a control device 17 to be used by means of actuating signals 18 Actuators, like the brakes 5 to drive, which respond to the slippage and the deviation from the given trajectory in a conventional manner.

Die präzisierten Lagedaten 14 können ferner in einem Navigationssystem 19 des Fahrzeuges 1 zur präzisen Kennzeichnung der Absolutposition des Fahrzeuges 1 verwendet werden.The more precise location data 14 can also be in a navigation system 19 of the vehicle 1 for precise identification of the absolute position of the vehicle 1 be used.

Die Verwendung der präzisierten Lagedaten 14 ist nicht auf die genannten Beispiele, das heißt die Fahrdynamikregelung und das Navigationssystem 19 beschränkt. Genauso ist die Verwendung des Fusionssensors 2 nicht auf die Generierung von präzisierten Lagedaten 14 beschränkt.The use of the specified location data 14 is not on the examples mentioned, that is, the vehicle dynamics control and the navigation system 19 limited. So is the use of the fusion sensor 2 not on the generation of precise situation data 14 limited.

Anhand der 2 soll die Funktionsweise des Sensorsystems 42 mit dem Fusionssensor 2 zeigt näher erläutert werden.Based on 2 should the functioning of the sensor system 42 with the fusion sensor 2 will be explained in more detail.

Aufgabe des Fusionssensors 2 ist es, aus den verfügbaren Sensordaten 8, 9, 13 (d.h. aus den Positionsdaten 13 des Fahrzeuges 1 aus dem GNSS-Empfänger 10, den Fahrdynamikdaten 8 aus dem Fahrdynamiksensor 6 und den Drehzahlen 9 aus den Raddrehzahlsensoren 7) neues und präziseres Wissen über die verfügbaren Sensordaten 8, 9, 13 und gegebenenfalls weitere Ereignisse zu gewinnen. Dieses neue und präzisierte Wissen ist im Rahmen der vorliegenden Ausführung in den präzisierten Lagedaten 14 enthalten, die die tatsächliche Lage und/oder die Lageänderung des Fahrzeuges 1 mit einem möglichst geringen Signal/Rauschbandabstand beschreiben möglichst fehlerfrei wiedergeben. Task of the fusion sensor 2 is it from the available sensor data 8th . 9 . 13 (ie from the position data 13 of the vehicle 1 from the GNSS receiver 10 , the vehicle dynamics data 8th from the driving dynamics sensor 6 and the speeds 9 from the wheel speed sensors 7 ) new and more precise knowledge of the available sensor data 8th . 9 . 13 and if necessary to win further events. This new and more precise knowledge is in the context of the present implementation in the specified position data 14 include the actual location and / or location change of the vehicle 1 Describe as error-free as possible with the lowest possible signal / noise margin.

Die Gewinnung des neuen und präziseren Wissens über die verfügbaren Sensordaten 8, 9, 13 (i.e. die präzisierten Lagedaten 14) ist möglich, weil sich die durch die Sensordaten 8, 9, 13 beschriebenen Messinformationen in ihrem Informationsgehalt teilweise überschneiden, und somit eine gewisse messtechnisch Redundanz vorliegt. Der redundante Informationsgehalt in den verfügbaren Sensordaten 8, 9, 13 erlaubt es, die mit den verfügbaren Sensordaten 8, 9, 13 beschriebene Lage und/oder Lageänderung des Fahrzeuges 1 zu plausibilisieren und gegebenenfalls zu korrigieren. Gaining new and more accurate knowledge about available sensor data 8th . 9 . 13 (ie the specified position data 14 ) is possible because of the sensor data 8th . 9 . 13 described measurement information in their Information content partially overlap, and thus there is a certain metrological redundancy. The redundant information content in the available sensor data 8th . 9 . 13 allows it with the available sensor data 8th . 9 . 13 described location and / or change in position of the vehicle 1 to make it plausible and, if necessary, correct it.

Kernstück dieser Plausibilisierung und Korrektur der Lage und/oder Lageänderung des Fahrzeuges 1 ist eine im Fusionssensor 2 vorhandene Filtereinrichtung 20, in der die präzisierten Lagedaten 14 basierend auf zu den präzisierten Lagedaten 14 redundanten Vergleichslagedaten 21 gefiltert werden, um einen Gesamtfehler 22 in der durch die präzisierten Lagedaten 14 beschriebenen Lage und/oder Lageänderung des Fahrzeuges 1 zu ermitteln. Zu den Vergleichslagedaten 21, die daher in redundanter Weise die Lage und/oder Lageänderung des Fahrzeuges 1 beschreiben, kann in der Filtereinrichtung 20 in analoger Weise ebenfalls ein Gesamtfehler 23 bestimmt werden. Basierend auf den Gesamtfehlern 22, 23 können dann in einer noch zu beschreibenden Weise die präzisierten Lagedaten 14 beziehungsweise die Vergleichslagedaten rekursiv korrigiert werden. The core of this plausibility check and correction of the situation and / or change in position of the vehicle 1 is one in the fusion sensor 2 existing filter device 20 in which the more precise location data 14 based on the specified position data 14 redundant comparison site data 21 be filtered to a total error 22 in the by the more precise location data 14 described situation and / or change in position of the vehicle 1 to investigate. To the comparison site data 21 , which therefore redundantly the location and / or change in position of the vehicle 1 can describe in the filter device 20 in analogous manner also a total error 23 be determined. Based on the total errors 22 . 23 can then in a manner to be described, the specified location data 14 or the comparative position data are recursively corrected.

Unter die Filterung in der Filtereinrichtung 20 soll dabei eine beliebige analoge oder digitale Signalverarbeitungsmaßnahme fallen, mit der sich die präzisierten Lagedaten 14 und die Vergleichslagedaten 21 gegenüberstellen lassen, um den Gesamtfehler 22 in den präzisierten Lagedaten 14 zu ermitteln. Under the filtering in the filter device 20 is intended to fall any analog or digital signal processing measure with which the more precise location data 14 and the comparison site data 21 Let's face the total error 22 in the specified position data 14 to investigate.

Dazu kann beispielsweise ermittelt werden, inwieweit die durch die präzisierten Lagedaten 14 beschriebene Lage und/oder Lageänderung des Fahrzeuges 1 von einem Mittelwert abweicht, der aus den präzisierten Lagedaten 14 und den Vergleichslagedaten 21 gebildet wird. Weitere Störeinflüsse, wie Rauschen, brauchen dabei nicht mit berücksichtigt werden. Soll das Rauschen mit berücksichtigt werden, käme ein Zustandsbeobachter oder ein Kalman-Filter als Filter in Betracht. Soll auch noch die Form des Rauschens berücksichtigt werden, so könnte ggf. ein Partikelfilter herangezogen werden, der eine Grundmenge an verfügbaren Rauschszenarien besitzt und das bei der Elimination zu berücksichtigende Rauschszenario beispielsweise durch eine Monte-Carlo-Simulation auswählt. Zweckmäßigerweise sollte ein Kalman-Filter zum Einsatz kommen, weil hier präzise Ergebnisse für die präzisierten Lagedaten 14 mit einem vergleichsweise geringen Rechenressourcenanspruch erreicht werden können.For this purpose, it can be determined, for example, to what extent by the specified location data 14 described location and / or change in position of the vehicle 1 deviates from a mean value resulting from the specified position data 14 and the comparison site data 21 is formed. Other disturbances, such as noise, need not be taken into account. If the noise is taken into account, a state observer or a Kalman filter could be considered as a filter. If the shape of the noise is also to be taken into account, it would be possible to use a particle filter which has a basic set of available noise scenarios and selects the noise scenario to be considered for the elimination, for example by means of a Monte Carlo simulation. Conveniently, a Kalman filter should be used, because here precise results for the specified position data 14 can be achieved with a comparatively low computing resource claim.

Die oben genannte Korrektur der präzisierten Lagedaten 14 kann zweckmäßigerweise mit der Erzeugung der präzisierten Lagedaten 14 zusammengelegt werden. Das heißt, dass die präzisierten Lagedaten 14 rekursiv korrigiert werden. Hierzu ist im Fusionsfilter 2 im Rahmen der vorliegenden Ausführung ein beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2006 029 148 A1 bekannter Strapdown-Algorithmus 24 vorhanden, der in sogenannten Trägheitsnavigationssystemen zum Einsatz kommt und die Lage und/oder die Lageänderung des Fahrzeuges 1 basierend auf den Fahrdynamikdaten 8 aus dem Fahrdynamiksensor 6 berechnet. In diesen Strapdown-Algoritmus 24 kann der Gesamtfehler 22 in den präzisierten Lagedaten 14 mit einfließen, so dass die präzisierten Lagedaten 14 rekursiv um ihren Gesamtfehler 22 bereinigt werden können.The above correction of the specified position data 14 may suitably with the generation of the specified position data 14 be merged. That is, the specified location data 14 be corrected recursively. This is in the fusion filter 2 in the context of the present embodiment, for example, from the document DE 10 2006 029 148 A1 known strapdown algorithm 24 present, which is used in so-called inertial navigation systems and the location and / or the change in position of the vehicle 1 based on the vehicle dynamics data 8th from the driving dynamics sensor 6 calculated. In this strapdown algorithm 24 can the total error 22 in the specified position data 14 incorporate so that the more precise location data 14 recursively for their total error 22 can be cleaned up.

Auch die oben genannte Korrektur der Vergleichslagedaten 21 kann zweckmäßigerweise mit der Erzeugung der Vergleichslagedaten 21 zusammengelegt werden, so dass auch die Vergleichslagedaten 21 in dem Fusionssensor 2 rekursiv bestimmt werden. Hierzu ist in dem Fusionssensor 2 beispielsweise in Modell 25 des Fahrzeuges 1 vorhanden, mit dem die Lage und/oder die Lageänderung des Fahrzeuges 1 simuliert werden kann. Hierzu muss das Modell 25 jedoch mit Randbedingungen versorgt werden, die beispielsweise durch die Drehzahlen 9 und die Positionsdaten 13 bereitgestellt werden können. Dem Modell 25 kann beispielsweise das an sich bekannten Zweispurmodell eines Fahrzeuges zugrunde gelegt werden, wobei beispielsweise aus der DE 10 2004 017 845 A1 ein Modell zur Bestimmung der Gierrate des Fahrzeuges 1 bekannt ist. In das Modell 25 kann der Gesamtfehler 23 in den Vergleichslagedaten 21 mit einfließen, so dass die Vergleichslagedaten 21 rekursiv um ihren Gesamtfehler 23 bereinigt werden können.Also, the above-mentioned correction of the comparison position data 21 may suitably with the generation of the comparison position data 21 be merged so that also the comparative situation data 21 in the fusion sensor 2 be determined recursively. This is in the fusion sensor 2 for example in model 25 of the vehicle 1 present, with the location and / or the change in position of the vehicle 1 can be simulated. For this the model must 25 However, be supplied with boundary conditions, for example, by the speeds 9 and the position data 13 can be provided. The model 25 For example, can be based on the known two-track model of a vehicle, for example, from the DE 10 2004 017 845 A1 a model for determining the yaw rate of the vehicle 1 is known. In the model 25 can the total error 23 in the comparison site data 21 with, so that the comparison situation data 21 recursively for their total error 23 can be cleaned up.

In der zuvor beschriebenen Weise fusioniert der Fusionssensor 2 die Fahrdynamikdaten 8 mit den Raddrehzahlen 9 und der Positionsdaten 13 zu den präzisierten Lagedaten 14. Die präzisierten Lagedaten 14 beschreiben damit die eigentlich zu erfassende physikalische Messgröße, also die Lage und/oder die Lageänderung des Fahrzeuges 1. Demgegenüber beschreiben die Fahrdynamikdaten 8 eine physikalische Ausgangsgröße von der ausgehend die physikalische Messgröße bestimmt werden soll. Die Positionsdaten 13 und die Raddrehzahlen 9 stellen im Rahmen des vorliegenden Ausführungsbeispiels diversitäre Korrekturgrößen dar, die sich in ihrem Informationsgehalt zumindest teilweise mit der physikalischen Ausgangsgröße, wie weiter oben bereits erwähnt, überschneiden.In the manner described above, the fusion sensor fuses 2 the driving dynamics data 8th with the wheel speeds 9 and the position data 13 to the specified situation data 14 , The more precise location data 14 thus describe the actual physical quantity to be detected, ie the position and / or the position change of the vehicle 1 , In contrast, the driving dynamics data describe 8th a physical output from which the physical quantity is to be determined. The position data 13 and the wheel speeds 9 represent in the context of the present embodiment diverse correction quantities, which overlap in their information content at least partially with the physical output, as already mentioned above, overlap.

Das zuvor beschriebene Sensorsystem 42 in dem Fahrzeug 1 hat neben der Ausgabe präzisierter Lagedaten 14, die die Lage und/oder Lageänderung des Fahrzeuges 1 hochpräzise beschreiben, den Vorteil, dass der Kalman-Filter 20 den Ausfall eines der Sensorsignale durch die Fusion der einzelnen Sensorsignale kompensieren kann. Fallen beispielsweise bei einer Fahrt unter einem Tunnel hindurch durch den Ausfall des GNSS die Positionsdaten 13 weg, dann kann der Fusionssensor 2 die präzisierten Lagedaten 14 alleine basierend auf den verbleibenden Sensorsignalen, wie den Fahrdynamikdaten 8 und den Raddrehzahlen 9, fortschreiben ohne dass Positionsdaten 13 mit einer Absolutposition des Fahrzeuges 1 über das GNSS erfasst werden. In gleicher Weise könnte auch der Ausfall eines der Drehzahlsensoren 7 kompensiert werden, wenn der Fusionssensor 2 geeignet aufgebaut wird, so dass er in den präzisierten Lagedaten 14 auch oder alternativ Drehzahlen der Räder 4 ausgibt.The sensor system described above 42 in the vehicle 1 has next to the output of precise location data 14 indicating the location and / or location of the vehicle 1 high-precision describe the advantage that the Kalman filter 20 can compensate for the failure of one of the sensor signals by the fusion of the individual sensor signals. Falling, for example, when driving under a tunnel through the failure of the GNSS the position data 13 away, then the fusion sensor can 2 the more precise location data 14 based solely on the remaining sensor signals, such as the vehicle dynamics data 8th and the wheel speeds 9 , continue without that positional data 13 with an absolute position of the vehicle 1 be detected via the GNSS. In the same way could also the failure of one of the speed sensors 7 be compensated when the fusion sensor 2 is constructed appropriately, so that it in the specified position data 14 also or alternatively speeds of the wheels 4 outputs.

Der Ausfall einer der Sensoren 6, 7, 10 oder zumindest eine Fehlfunktion einer der Sensoren 6, 7, 10 senkt jedoch die Präzision der präzisierten Lagedaten 14, weil der Fusionssensor 2 prinzipbedingt den Informationsgehalt der einzelnen Sensorsignale 6, 7, 10 ohne Vergleichsinformationen nicht steigern kann. Die mit dem GNSS-Empfänger 10 erfassten Positionsdaten 13 können beispielsweise durch den Fusionssensor 2 in den präzisierten Lagedaten 14 präzisiert werden. Ein Ausfall des GNSS-Empfängers 10 über einen vergleichsweise kurzen Zeitraum wird dabei durch den Fusionssensor 2 beispielsweise bei einer Tunnelfahrt problemlos kompensiert. Je länger der Ausfall des GNSS-Empfängers 10 jedoch dauert, desto unbestimmter, unzuverlässiger oder unsicherer werden die mit den präzisierten Lagedaten 14 beschriebenen Positionsdaten 13 des Fahrzeuges 1, weil keine messtechnisch erfasste Referenzinformation, insbesondere hinsichtlich der Absolutposition des Fahrzeuges 1 mehr zur Verfügung steht. Dieser Informationsverlust kann daher auf Dauer auch nicht durch die anderen Sensoren 6, 7 kompensiert werden.The failure of one of the sensors 6 . 7 . 10 or at least a malfunction of one of the sensors 6 . 7 . 10 however, reduces the precision of the specified position data 14 because of the fusion sensor 2 principle, the information content of the individual sensor signals 6 . 7 . 10 can not increase without comparative information. The one with the GNSS receiver 10 recorded position data 13 For example, by the fusion sensor 2 in the specified position data 14 be specified. A failure of the GNSS receiver 10 over a comparatively short period of time is thereby by the fusion sensor 2 For example, easily compensated for a tunnel trip. The longer the failure of the GNSS receiver 10 however, the more indefinite, unreliable or uncertain the longer they are with the more precise location data 14 described position data 13 of the vehicle 1 , because no metrologically recorded reference information, in particular with regard to the absolute position of the vehicle 1 more is available. Therefore, this information loss can not be sustained by the other sensors 6 . 7 be compensated.

Daher sollte der Ausfall eines Sensors 6, 7, 10 detektiert und beispielsweise im Rahmen der Wartung des Fahrzeuges 1 in einer Werkstatt möglichst zeitnah aufgefunden werden. Hier greift das angegebene Ausführungsbeispiel mit der Überlegung an, ein Integritätsmaß 26 aufzuzeichnen, das von einem Widerspruch zwischen den Sensordaten 8, 9, 13 abhängig ist. Ein Widerspruch in den Sensordaten 8, 9, 13 würde zwangsläufig dazu führen, dass sich die Sensordaten 8, 9, 13 in ihrem Informationsgehalt nicht mehr überschneiden würden und damit nicht mehr redundant wären. Folglich wären die mit den präzisierten Lagedaten 14 beschriebene Lage und/oder Lageänderung des Fahrzeuges 1 weniger vertrauenswürdig, als wenn sich die Sensordaten 8, 9, 13 nicht widersprechen würden.Therefore, the failure of a sensor should be 6 . 7 . 10 detected and, for example, in the context of the maintenance of the vehicle 1 be found in a workshop as soon as possible. Here, the specified embodiment attacks with the consideration of an integrity measure 26 record that of a contradiction between the sensor data 8th . 9 . 13 is dependent. A contradiction in the sensor data 8th . 9 . 13 would inevitably lead to the sensor data 8th . 9 . 13 would no longer overlap in their information content and thus would no longer be redundant. Consequently, those would be the more precise location data 14 described location and / or change in position of the vehicle 1 less trustworthy than when the sensor data 8th . 9 . 13 would not contradict.

Ein Widerspruch in den Sensordaten 8, 9, 13 könnte beliebig aussehen. Beispielsweise könnte mit dem Fahrdynamiksensor 6 in den Fahrdynamikdaten 8 erfasst werden, dass sich das Fahrzeug 1 mit einer Gierrate von größer Null dreht. Das heißt, das Fahrzeug 1 würde sich in einer Kurvenfahrt befinden. In einer Kurvenfahrt müssten sich an einer Achse des Fahrzeuges 1 die Drehzahlen 9 der Räder 4 unterscheiden, weil sich die radial innen liegenden Räder 4 bei einer Kurvenfahrt langsamer drehen, also die radial außen liegenden Räder. Geben die Raddrehzahlsensoren 7 bei einer Gierrate von größer Null in den Fahrdynamikdaten 8 daher keinen Drehzahlunterschied zwischen den beiden Rädern 4 auf einer Achse des Fahrzeuges 1 aus, wäre das ein Widerspruch, der mit dem Integritätsmaß 26 ausgegeben werden könnte. Dieser Widerspruch kann mit einer Integritätsüberwachungseinrichtung 27 erfasst werden. Aber auch indirekte, von den Sensordaten 8, 9, 13 abhängige Daten, wie die präzisierten Lagedaten 14 und die Vergleichsdaten 21 kämen für eine Überwachung auf einen Widerspruch hin in Frage.A contradiction in the sensor data 8th . 9 . 13 could look arbitrary. For example, could with the vehicle dynamics sensor 6 in the vehicle dynamics data 8th be detected that the vehicle 1 with a yaw rate of greater than zero turns. That is, the vehicle 1 would be in a cornering. In a cornering would have to be on an axle of the vehicle 1 the speeds 9 the wheels 4 differ, because the radially inner wheels 4 turn slower when cornering, so the radially outer wheels. Give the wheel speed sensors 7 at a yaw rate of greater than zero in the vehicle dynamics data 8th therefore no speed difference between the two wheels 4 on an axle of the vehicle 1 that would be a contradiction with the measure of integrity 26 could be spent. This contradiction can be with an integrity monitor 27 be recorded. But also indirect, from the sensor data 8th . 9 . 13 dependent data, such as the specified location data 14 and the comparative data 21 would be suitable for monitoring for a contradiction.

Im Rahmen der vorliegenden Ausführung erfasst die Integritätsüberwachungseinrichtung 27 beispielhaft die Fahrdynamikdaten 8 und die Positionsdaten 13 des Fahrzeuges 1 und überwacht diese auf Widersprüche hin. Ein Widerspruch wäre beispielsweise, wenn die Positionsdaten 13 ergeben würden, dass das Fahrzeug 1 mit einer negativen Beschleunigung abgebremst wird, während die Fahrdynamikdaten 8 jedoch eine positive Längsbeschleunigung für das Fahrzeug 1 beschreiben. In the context of the present embodiment, the integrity monitoring device detects 27 exemplary the driving dynamics data 8th and the position data 13 of the vehicle 1 and monitor these for contradictions. A contradiction would be, for example, if the position data 13 that would result in the vehicle 1 is decelerated with a negative acceleration while the vehicle dynamics data 8th however, a positive longitudinal acceleration for the vehicle 1 describe.

Jedem erfassten Widerspruch kann ein Gewichtsfaktor zugeordnet werden, der beispielsweise davon abhängig ist, wie groß der Widerspruch ist. So kann dem zuvor genannten Widerspruch zwischen den Fahrdynamikdaten 8 und den Positionsdaten 13 bei einer geringen Geschwindigkeit beispielsweise von 15 km/h weitaus weniger Gewicht zugeordnet werden, als bei einer hohen Geschwindigkeit beispielsweise bei mehr als 130km/h. Alle mit der Integritätsüberwachungseinrichtung 27 erkannten und einem Gewichtsfaktor zugeordneten Widersprüche können dann zu dem Integritätsmaß 26 verrechnet werden, das zwischen 100% für eine völlige Widerspruchsfreiheit zwischen den einzelnen Sensorsignalen 8, 9, 13 und 0% für eine völlige Widersprüchlichkeit zwischen den einzelnen Sensorsignalen 8, 9, 13 alle beliebigen Werte annehmen kann.Each detected contradiction can be assigned a weighting factor that depends, for example, on the size of the contradiction. Thus, the aforementioned contradiction between the vehicle dynamics data 8th and the position data 13 for example, at low speed 15 km / h are assigned much less weight than at a high speed, for example, at more than 130km / h. All with the integrity monitor 27 and contradictions associated with a weighting factor can then be added to the integrity measure 26 between 100% for complete consistency between the individual sensor signals 8th . 9 . 13 and 0% for a complete inconsistency between the individual sensor signals 8th . 9 . 13 can accept any values.

Ein Verlauf 28 des Integritätsmaßes 26 ist beispielhaft in 3 über eine Verlaufsvariable in Form des die Fahrstrecke des Fahrzeuges 1 beschreibenden Kilometerstand 29 des Fahrzeuges 1 aufgetragen, der beispielsweise in einem Kilometerzähler 30 aus den Positionsdaten 13 abgeleitet werden kann. Alternativ könnte der Kilometerstand 30 auch in an sich bekannter Weise über die Drehzahlen 7 und der sich daraus ergebenden Übergrundgeschwindigkeit des Fahrzeuges 1 hergeleitet werden. Dieser Verlauf 28 soll unter einer vorbestimmten Bedingung 31 in einem Ringspeicher 32 in einem Analysetool 33 gespeichert werden. Alternativ kann der Verlauf 28 auch über die Zeit aufgetragen und im Ringspeicher 31 gespeichert werden. A course 28 the integrity measure 26 is exemplary in 3 via a progression variable in the form of the driving distance of the vehicle 1 descriptive mileage 29 of the vehicle 1 applied, for example, in an odometer 30 from the position data 13 can be derived. Alternatively, the mileage could be 30 also in a conventional manner about the speeds 7 and the resulting ground speed of the vehicle 1 be derived. This course 28 should be under a predetermined condition 31 in a ring buffer 32 in an analysis tool 33 get saved. Alternatively, you can the history 28 also applied over time and in ring buffer 31 get saved.

Die vorbestimmte Bedingung 31 umfasst im Rahmen der vorliegenden Ausführung einen Grenzwert. Unterschreitet das Integritätsmaß 26 den Grenzwert der vorbestimmten Bedingung 31, soll die vorbestimmte Bedingung als erfüllt gelten. Dies ist jedoch von der Definition des Integritätsmaßes 26 abhängig. Wird im Integritätsmaß 26 die vollständige Widerspruchsfreiheit bei 0% definiert, so sollte die vorbestimmte Bedingung 31 als erfüllt gelten, wenn das Integritätsmaß 26 den Grenzwert überschreitet.The predetermined condition 31 includes within the scope of the present embodiment a limit. Below the integrity measure 26 the limit of the predetermined condition 31 , the predetermined condition should be considered fulfilled. However, this is from the definition of integrity measure 26 dependent. Is in the integrity measure 26 defines the complete consistency at 0%, so should the predetermined condition 31 be considered fulfilled if the integrity measure 26 exceeds the limit.

Eine Ansteuereinrichtung 34 kann dabei feststellen, ob das Integritätsmaß 26 die vorbestimmte Bedingung 31 erfüllt. Erfüllt das Integritätsmaß 26 die vorbestimmte Bedingung 31 kann die Ansteuereinrichtung mit einem Schaltsignal 35 das Integritätsmaß 26 an den Ringspeicher 32 leiten, der das Integritätsmaß 26 dann über den Kilometerstand 29 des Fahrzeuges 1 aufzeichnet. Der Ringspeicher 32 ist dadurch gekennzeichnet, dass er im voll beschriebenen Zustand beim Eingang neuer Daten immer die ältesten im Ringspeicher 32 vorhandenen Daten überschreibt.A drive device 34 can determine if the integrity measure 26 the predetermined condition 31 Fulfills. Meets the integrity measure 26 the predetermined condition 31 can the drive device with a switching signal 35 the integrity measure 26 to the ring buffer 32 conduct the integrity measure 26 then about the mileage 29 of the vehicle 1 records. The ring buffer 32 is characterized in that in the fully described state when entering new data always the oldest in the ring buffer 32 overwrites existing data.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Analysetool 33 zudem einen Pufferspeicher 36, der den Fahrzeugzustand beschreibende Informationen über das Fahrzeug 1 speichert. Im Rahmen der vorliegenden Ausführung sollen die Fahrdynamikdaten 8 beispielhaft als die den Fahrzeugzustand beschreibenden Informationen angesehen werden, wobei dies nicht einschränkend zu sehen ist, weil diese Informationen auch von außerhalb des in 2 gezeigten Sensorsystems 42 kommen können.In the present embodiment, the analysis tool includes 33 also a buffer memory 36 , the vehicle condition descriptive information about the vehicle 1 stores. In the context of the present embodiment, the vehicle dynamics data 8th by way of example, the information describing the state of the vehicle may be regarded as being of an indicative nature, although this is not restrictive, since this information is also available from outside of the vehicle 2 shown sensor system 42 can come.

Erfüllt das Integritätsmaß 26 die vorbestimmte Bedingung 31, dann können zusammen mit dem Integritätsmaß 26 in dem Ringspeicher 32 auch die den Fahrzeugzustand beschreibenden Informationen über das Fahrzeug 1, also in der vorliegenden Ausführung die Fahrdynamikdaten 8 aufgezeichnet werden. Prinzipiell ist zwar eine Zwischenspeicherung in dem Pufferspeicher 36 nicht notwendig, der Pufferspeicher 36 erlaubt es jedoch die den Fahrzeugzustand beschreibenden Informationen über das Fahrzeug 1 über einen größeren Wertebereich des Kilometerstandes 29 zu speichern, der größer ist, als der im Ringspeicher 32 erfassbare Wertebereich des Kilometerstandes 29.Meets the integrity measure 26 the predetermined condition 31 , then along with the integrity measure 26 in the ring buffer 32 also the vehicle state descriptive information about the vehicle 1 , So in the present embodiment, the vehicle dynamics data 8th to be recorded. In principle, there is an intermediate storage in the buffer memory 36 not necessary, the cache 36 however, it allows the vehicle condition descriptive information about the vehicle 1 over a larger value range of the mileage 29 to store, which is greater than that in the ring buffer 32 Recordable value range of the mileage 29 ,

Schließlich kann das Schaltsignal 35 auch zu Ansteuerung einer Warnhinweisanzeige 37 verwendet werden. Mit dieser kann beispielsweise der Fahrer des Fahrzeuges 1 aufgefordert werden, eine Werkstatt aufzusuchen, um der Ursache für das vergleichsweise schlechte Integritätsmaß 26 auf den Grund zu gehen. In der Werkstatt kann dann der Verlauf 28 des Integritätsmaßes 26 über den Kilometerstand 29 aus dem Ringspeicher 32 ausgelesen werden.Finally, the switching signal 35 also to trigger a warning message 37 be used. With this example, the driver of the vehicle 1 be asked to visit a workshop to the cause of the relatively poor degree of integrity 26 to get to the bottom of it. In the workshop then the course 28 the integrity measure 26 about the mileage 29 from the ring buffer 32 be read out.

Gemeinsam mit den aus dem Fusionssensor 2 ausgegebenen Signalen, also beispielsweise den präzisierten Lagedaten 14, kann zusätzlich noch ein Kennungssignal 43 ausgegeben werden, aus dem hervorgeht, wie die aus dem Fusionssensor 2 ausgegebenen Signale erzeugt wurden. Das könnte beispielsweise eine direkte Messung, eine Ableitung aus gemessenen Daten, beispielsweise durch Schätzung, Filterung (wie mit dem Kalman-Filter 20) oder Modellierung (wie mit dem Modell 25), eine Ableitung aus einer Reduzierten Menge an Daten, wie sie beispielsweise bei einem Sensorausfall auftritt oder durch eine lineare Fortschreibung von Daten sein. Im vorliegenden Fall würde das Kennungssignal 43 anzeigen, dass die präzisierten Lagedaten 14 im Kalman-Filter 20 gefiltert und im Strapdown-Algorithmus 24 modelliert sind.Together with those from the fusion sensor 2 output signals, so for example the more precise location data 14 , In addition, can also have a signal identifier 43 be issued, which shows how the from the fusion sensor 2 output signals were generated. This could be for example a direct measurement, a derivative of measured data, for example by estimation, filtering (as with the Kalman filter 20 ) or modeling (as with the model 25 ), a derivative of a reduced amount of data, such as occurs in a sensor failure or by a linear update of data. In the present case, the identification signal 43 show that the specified location data 14 in the Kalman filter 20 filtered and in the strapdown algorithm 24 are modeled.

Auf diese Weise werden die aus dem Fusionssensor 2 ausgegebenen Signale kategorisiert. Eine andere Form der Kategorisierung könnte sein, die einzelnen Signale nach echtem Sensorsignal, virtuellen Sensorsignal (ermittelt aus anderen Sensorsignalen) oder linear fortgeschriebenen Sensorsignal zu unterteilen.In this way, those from the fusion sensor 2 categorized output signals. Another form of categorization could be to subdivide the individual signals according to the real sensor signal, virtual sensor signal (determined from other sensor signals) or linearly updated sensor signal.

In 3 ist ein beispielhafter Verlauf 28 dargestellt, der über einen größeren Wertebereich für den Kilometerstand 29 dargestellt ist, als er im Ringspeicher 32 hinterlegt wird.In 3 is an exemplary course 28 represented over a larger value range for the mileage 29 is shown when he is in the ring buffer 32 is deposited.

Unter der Annahme, dass das Sensorsystem 42 der 2 normalen Verschleiß unterliegt, kann in 3 beobachtet werden, wie das Integritätsmaß 26 in einem Anfangsintervall 38 zunächst verschleißbedingt langsam abnimmt. Angenommen, der Fahrdynamiksensor 6 fällt dann an einem Ausfallzeitpunkt 39 aus, würde das Integritätsmaß 26 ab diesem Ausfallzeitpunkt 39 stärker abfallen und zu einem Erfüllungszeitpunkt 40 unter den Grenzwert der vorbestimmten Bedingung 31 fallen. Ab diesem Erfüllungszeitpunkt 40 beginnt das Aufzeichnungsintervall 41 ab dem das Integritätsmaß 26 im Ringspeicher 32 aufgezeichnet wird, so dass beim Auslesen des Verlaufes 28 aus dem Ringspeicher 32 auch nur das Aufzeichnungsintervall 41 zu sehen ist.Assuming that the sensor system 42 of the 2 is subject to normal wear, can in 3 be observed, such as the integrity measure 26 in an initial interval 38 initially due to wear slowly decreases. Suppose the driving dynamics sensor 6 then falls at a time of failure 39 out, that would be the integrity measure 26 from this time of failure 39 fall more and at a time of fulfillment 40 below the limit of the predetermined condition 31 fall. From this time of fulfillment 40 the recording interval starts 41 from that the integrity measure 26 in ring buffer 32 is recorded, so that when reading the course 28 from the ring buffer 32 also only the recording interval 41 you can see.

Dabei kann mit jeder neu gestarteten Aufzeichnung des Verlaufs 28 des Integritätsmaßes 26 im Ringspeicher 32 der Erfüllungszeitpunkt 40 als Zeitstempel mithinterlegt werden.It can with each restarted recording of the course 28 the integrity measure 26 in ring buffer 32 the time of fulfillment 40 be stored as a timestamp.

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Claims (10)

Verfahren zum Überwachen eines Sensorsystems (42) in einem Fahrzeug (1) zum Erfassen von Messdaten (14) zu einer physikalischen Messgröße basierend auf einer Sensorfusion (2) von ersten Sensordaten (8) zu einer ersten Sensorgröße aus einem ersten Sensor (6) und zweiten Sensordaten (13) zu einer zweiten Sensorgröße aus einem zweiten Sensor (10), die wenigstens teilweise zu den ersten Sensordaten (8) redundant sind, umfassend: – Fusionieren (2) der ersten Sensordaten (8) und der zweiten Sensordaten (13) zu den Messdaten (14), – Bestimmen (27) eines Verlaufs (28) eines von einem Widerspruch zwischen den ersten Sensordaten (8) und den zweiten Sensordaten (13) abhängigen Integritätsmaßes (26) für die Messdaten (14) über eine Verlaufsvariable (29), und – Speichern (32) des Verlaufs (28) des Integritätsmaßes (26) ab einem Ereigniswert (40) für die Verlaufsvariable (29), ab dem das Integritätsmaß (26) eine vorbestimmte Bedingung (31) erfüllt.Method for monitoring a sensor system ( 42 ) in a vehicle ( 1 ) for acquiring measured data ( 14 ) to a physical quantity based on a sensor fusion ( 2 ) of first sensor data ( 8th ) to a first sensor size from a first sensor ( 6 ) and second sensor data ( 13 ) to a second sensor size from a second sensor ( 10 ) which at least partially matches the first sensor data ( 8th ) are redundant, comprising: - merging ( 2 ) of the first sensor data ( 8th ) and the second sensor data ( 13 ) to the measured data ( 14 ), - determining ( 27 ) of a course ( 28 ) one of a contradiction between the first sensor data ( 8th ) and the second sensor data ( 13 ) dependent integrity measure ( 26 ) for the measured data ( 14 ) via a history variable ( 29 ), and - Save ( 32 ) of the course ( 28 ) of the integrity measure ( 26 ) from an event value ( 40 ) for the history variable ( 29 ), from which the integrity measure ( 26 ) a predetermined condition ( 31 ) Fulfills. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Bedingung (31) einen Grenzwert umfasst, den das Integritätsmaß (26) zur Erfüllung der vorbestimmten Bedingung (31) erreicht.Method according to claim 1, wherein the predetermined condition ( 31 ) includes a limit that the integrity measure ( 26 ) to fulfill the predetermined condition ( 31 ) reached. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Speichern (32) ein Überschreiben eines zuvor gespeicherten Verlaufs (28) des Integritätsmaßes (26) umfasst.Method according to claim 1 or 2, wherein said storing ( 32 ) overwriting a previously saved history ( 28 ) of the integrity measure ( 26 ). Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Verlauf (28) des Integritätsmaßes (26) zum Überschreiben des zuvor gespeicherten Verlaufs (28) des Integritätsmaßes (26) in einem Ringspeicher (32) hinterlegt wird.Method according to claim 3, wherein the course ( 28 ) of the integrity measure ( 26 ) to overwrite the previously saved history ( 28 ) of the integrity measure ( 26 ) in a ring buffer ( 32 ) is deposited. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: – Aufzeichnen (36) eines Verlaufs wenigstens einer den Fahrzeugzustand beschreibenden Information (8) über die gleiche Verlaufsvariable (29), über die auch das Integritätsmaß (26) aufgezeichnet wird.Method according to one of the preceding claims, comprising: - recording ( 36 ) a course of at least one information describing the vehicle condition ( 8th ) over the same history variable ( 29 ), about which the integrity measure ( 26 ) is recorded. Verfahren nach Anspruch 5, umfassend: – Auslesen des Verlaufs der den Fahrzeugzustand beschreibenden Information (8) aus einem Pufferspeicher (36).Method according to claim 5, comprising: reading the course of the information describing the vehicle condition ( 8th ) from a buffer memory ( 36 ). Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Pufferspeicher (36) eingerichtet ist, den Verlauf der den Fahrzeugzustand beschreibenden Information (8) über ein Verlaufsintervall zu speichern, das größer ist, als ein Verlaufsintervall (41) des gespeicherten Integritätsmaßes (26).Method according to claim 6, wherein the buffer memory ( 36 ) is set up, the course of the information describing the vehicle condition ( 8th ) over a history interval that is greater than a history interval ( 41 ) of the stored integrity measure ( 26 ). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: – Empfangen der den Fahrzeugzustand beschreibenden Information (8) von außerhalb des Sensorsystems.Method according to one of the preceding claims, comprising: receiving the information describing the vehicle condition ( 8th ) from outside the sensor system. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: – Speichern einer Zeitinformation (40) mit dem Verlauf des Integritätsmaßes (26) ab einem Zeitpunkt (40), ab dem das Integritätsmaß (26) die vorbestimmte Bedingung (31) erfüllt, wobei die Zeitinformation (40) von dem Zeitpunkt (40) abhängig ist.Method according to one of the preceding claims, comprising: - storing time information ( 40 ) with the course of the integrity measure ( 26 ) from a date ( 40 ), from which the integrity measure ( 26 ) the predetermined condition ( 31 ), the time information ( 40 ) from the date ( 40 ) is dependent. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: – Ausgeben eines Warnhinweises (37), ab dem Zeitpunkt (40), ab dem das Integritätsmaß (26) die vorbestimmte Bedingung (31) erfüllt.Method according to one of the preceding claims, comprising: issuing a warning ( 37 ), from the date ( 40 ), from which the integrity measure ( 26 ) the predetermined condition ( 31 ) Fulfills.
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