CN101322034A - 确定汽车中的加速度传感器的长期偏移漂移的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于决定汽车中的加速度传感器的长期偏移漂移的方法，包括下述步骤：求出汽车重心处的汽车纵向速度V_X；从汽车纵向速度V_X以及偏转比率ω_Z计算对纵向参考加速度公式(I)以及对横向参考加速度公式(II)的行驶动力贡献；通过把为汽车重心计算的行驶动力学参考加速度公式(IV)换算为传感器的位置公式(V)和定向θ公式(VI)，计算在汽车平面中对参考加速度的行驶动力学贡献公式(III)；从传感器的测量的值和该测量值的行驶动力学份额通过取决于情况的取平均过程求出传感器的长期偏移漂移。

Description

确定汽车中的加速度传感器的长期偏移漂移的方法

技术领域

本发明涉及确定汽车中的加速度传感器的长期偏移漂移的方法。

背景技术

这种惯性传感器的典型的偏移漂移可以分为两个在不同的时间标度上表现的贡献。通过传感器的或者它的环境的温度变化引起的漂移延续数分钟到数小时。另外还有传感器偏移的长期漂移，其基本上可以归因于老化过程，并且可在数天到几周直到数月的时间期间被观察到。

在迄今的发明中，人们通常注目于偏移的依赖于温度的部分，并试图通过作为温度的函数的特性曲线求出该部分。为此DE 32 12 611 A1公开了一种对传感器信号进行温度补偿的方法。按照该方法，在具有下述特性曲线的传感器中求出一个点，在该点不同温度的特性曲线相交，其中所述特性曲线的偏移在不加载的状态下具有第一温度系数，而它的斜率具有第二温度系数，其中温度系数的比近似恒定。从该点的坐标、传感器信号、传感器温度和温度系数之一出发优选用微计算机确定测量值。

从现有技术还知道硬件技术的方式，在这些方式通过与可变的比较电压进行比较求出输出电压的偏移。为此DE 33 34 603A1公开了一种用于加速度传感器的放大器装置。这里建议一种用于加速度传感器特别是用于汽车中的约束保护系统的压电式加速度传感器的放大器装置，其中为偏移补偿在比较器中以固定的或者可变的时间周期比较该放大器装置的输出信号与比较电压。取决于该比较器的输出信号在所述时间周期中提高或者降低电流源的输出电流，并且为补偿而供给放大器输入。以这种方式也可以在任意的加速度传感器中补偿时间和温度方面的偏移漂移。

迄今的解决方案的缺点在于，无论温度依赖性还是电压变化都不是精确地确定加速度传感器的偏移漂移的理想的变量，因为这些变量不是与偏移漂移直接相关的量。

发明内容

由此出发，本发明的任务在于，提供一种确定加速度传感器的偏移漂移的方法，其能够精确地求出并补偿长期偏移漂移。

该任务通过具有权利要求1的特征的方法解决。可以单独或者彼此组合使用的有利的改进方案和扩展方案是从属权利要求的主题。

本发明的方法的突出之处在于，首先求出汽车纵向速度V_x。其后从该汽车纵向速度V_x和偏转比率ω_z计算对纵向参考加速度a_x，ref ^dyn以及对横向参考加速度a_y，ref ^dyn的行驶动力学贡献。从这些值通过变换为汽车重心计算的行驶动力学参考加速度(a_x，ref ^dyn，a_y，ref ^dyn)求出对在要补偿的加速度传感器的位置上的参考加速度a_θ，sensor ^dyn，ref的行驶动力学贡献，式中θ表示传感器在平面中的定向。最后从传感器的测量的值a_θ，sensor ^meas和参考加速度的行驶动力学份额a_θ，sensor ^dyn，ref求出传感器的偏移漂移，其中假设，参考加速度的行驶动力学份额a_θ，sensor ^dyn，ref等于测量值的行驶动力学份额 $a_{\mathrm{\θ},\mathrm{sensor}}^{\mathrm{dyn},\mathrm{meas}}=a_{\mathrm{\θ},\mathrm{sensor}}^{\mathrm{dyn},\mathrm{ref}},$ 并且重力对测量的传感器信号的贡献在一定的情况下长期平均为零。

本发明的方法的基础是不同传感器信号的取决于情况的统计分析。如果要补偿的惯性传感器在汽车平面内在任意的方向θ上设置，则从偏转比率ω_z、方向盘角度δ和车轮速度V₁、V₂、V₃、V₄计算一个参考值。这里方向θ是汽车纵轴和加速度传感器的测量方向之间的角度。用于另外的参考计算的重要的基本量是在重心处的汽车纵向速度，其可以从车轮速度、方向盘角度δ、制动灯信号BLS和行驶方向中计算出：

V_x＝V_x(V₁，V₂、V₃，V₄，δ，BLS，行驶方向)

如果车轮转速不仅给出数量而且也给出速度的符号，则不再需要当前行驶方向的附加信息。以最简单的近似为汽车重心处的纵向参考加速度的行驶动力学贡献给出：

$a_{x,\mathrm{ref}}^{\mathrm{dyn}}=\frac{d}{\mathrm{dt}}{V}_x-l_R{\mathrm{\ω}}_z^2$

式中，l_R是汽车重心到后轴的距离。对于汽车重心处的横向参考加速度的行驶动力学贡献以最简单的近似给出：

$a_{y,\mathrm{ref}}^{\mathrm{dyn}}=V_x{\mathrm{\ω}}_x$

还可以为参考的形成使用其他方法。然而应该注意，这些方法要尽可能简单，并且输入的量不具有任何可能引起后继的中值方法失真的系统误差。

为对于位于平面内的要补偿的加速度传感器获得行驶动力学参考值，需要两个变换。首先必须把在汽车重心处计算的行驶动力学参考加速度(a_x，ref ^dyn，a_y，ref ^dyn)变换到传感器的位置；

$a_{x,\mathrm{sensor}}^{\mathrm{dyn},\mathrm{ref}}=a_{x,\mathrm{ref}}^{\mathrm{dyn}}-r_x{\mathrm{\ω}}_z^2$

$a_{y,\mathrm{sensor}}^{\mathrm{dyn},\mathrm{ref}}=a_{y,\mathrm{ref}}^{\mathrm{dyn}}-r_y{\mathrm{\ω}}_z^2$

式中r_x和r_y是传感器位置到汽车重心的纵向或者横向距离。在这种情况下忽略其内存在旋转率以及滚动率和俯仰率的导数的数量。为了还要在传感器的测量方向θ上投影，可以使用下面的关系式

$a_{\mathrm{\θ},\mathrm{sensor}}^{\mathrm{dyn},\mathrm{ref}}=a_{x,\mathrm{sensor}}^{\mathrm{dyn},\mathrm{ref}}\cos \mathrm{\θ}{+a}_{y,\mathrm{sensor}}^{\mathrm{dyn},\mathrm{ref}}\sin \mathrm{\θ}$

从要被监控的传感器读出的测量值从下面的等式产生：

$a_{\mathrm{\θ},\mathrm{sensor}}^{\mathrm{meas}}=a_{\mathrm{\θ},\mathrm{sensor}}^{\mathrm{dyn},\mathrm{meas}}+a_{\mathrm{\θ},\mathrm{sensor}}^{\mathrm{offset}}+g_{\mathrm{II}}$

式中a_θ，sensor ^dyn，meas是测量值的行驶动力学份额，a_θ，sensor ^offset是传感器的要确定的偏移，g_II是重力加速度在测量方向上的分量。

本发明的方法的基本原理是，地球平均说是圆的，因此分量g_II在长期行驶中被平均。该方法规定了取平均过程的时间标度。人们不可能许多天始终上坡行驶，也无需再次许多天始终下坡行驶。因此多个小时的平均常数是有意义的。因此对于传感器偏移的长期贡献由下式给出：

$a_{\mathrm{\θ},\mathrm{langfristig}}^{\mathrm{offset}}=\stackrel{\‾}{a_{\mathrm{\θ},\mathrm{sensor}}^{\mathrm{meas}}-a_{\mathrm{\θ},\mathrm{sensor}}^{\mathrm{dyn},\mathrm{ref}}}$

式中取平均过程通过线表示，并且充分利用g_II＝0，另外假定， $a_{\mathrm{\θ},\mathrm{sensor}}^{\mathrm{dyn},\mathrm{meas}}-a_{\mathrm{\θ},\mathrm{sensor}}^{\mathrm{dyn},\mathrm{ref}}=0.$

为能够干净地执行该取平均过程，使用情况识别器，该情况识别器识别高动力行驶情况和在坡度大时的行驶或者说横向倾斜时的行驶以及汽车停止状态，并且为取平均过程将它们排除。

根据本发明的方法，优选汽车纵向速度V_x从车轮速度V₁、V₂、V₃以及V₄、方向盘角度δ、制动灯信号和行驶方向计算。此外优选，通过为确定车轮速度要求出的车轮转速再现速度的数值和符号。因此不同信号的根据情况进行的统计分析是本发明的方法的基础。

此外，当把传感器的偏移漂移作为中值确定是有利的，其中选择多个小时的平均常数，因为在该时间标度下在偏移漂移的由情况决定的计算中测量的重力加速度平均为0。

此外，当使用用于识别高动力行驶情况和在坡度大时行驶或者横向倾斜时的行驶的情况识别器，以便从取平均过程中将这些不寻常的行驶情况排除时是有利的。此外，停止状态必须从取平均过程中排除

附图说明

下面根据实施例以及根据附图说明本发明的其它优点和实施方式。附图示意性示出：

图1示意表示按本发明的方法的方框图。

具体实施方式

图1示意表示按本发明的方法的方框图。用于本方法的输入通过优选五个输入信号提供。这些输入信号从制动灯信号1、车轮速度2、方向盘角度3、偏转比率4和加速度5获得。从这些信号计算对汽车重心的纵向参考加速度6或者说横向参考加速度7的行驶动力学贡献。这些为汽车重心计算的参考加速度6、7通过变换8到传感器的位置被设置。这些从变换8为传感器的位置求出的参考加速度形成取决于情况的取平均过程9的基础。

此外从上述输入信号还求出参考速度10，它用作用于取决于情况的取平均过程9以及参考计算6、7的直接基础。

此外从输入信号1到5产生的测量值还由情况识别器11采集并且分析，它的分析既流入参考加速度6、7的计算也流入取决于情况的取平均过程9。然后从该取决于情况的取平均过程9产生用于加速度传感器的偏移补偿的值12。

本发明允许确定对在汽车的平面内任何方向上和任何位置处设置的加速度传感器的偏移的长期贡献。正是这一长期漂移非常难于进行模型化，并且因此迄今不能通过特性曲线充分平衡。

Claims (10)

1.用于确定汽车中加速度传感器的长期偏移漂移的方法，该方法包括下述步骤：

-求出汽车重心处的汽车纵向速度V_x；

-从汽车纵向速度V_x和偏转比率ω_z计算对纵向参考加速度a_x，ref ^dyn以及对横向参考加速度a_y，ref ^dyn的行驶动力学贡献；

-通过将为汽车重心计算的行驶动力学参考加速度(a_x，ref ^dyn，a_y，ref ^dyn)变换到传感器的位置(a_x，sensor ^dyn，ref，a_y，sensor ^dyn，ref)和定向θ(a_θ，sensor ^dyn，ref)上，计算在平面中对参考加速度的行驶动力学贡献；

-从传感器的测量的值和该测量值的行驶动力学份额通过取决于情况的取平均过程求出传感器的长期偏移漂移。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述汽车纵向速度V_x从车轮速度V₁、V₂、V₃和V₄、方向盘角度δ、制动灯信号和行驶方向计算出。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，通过为确定车轮速度要确定的车轮转速再现速度的数值和符号。

4.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，执行不同的传感器信号的取决于情况的统计分析。

5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述传感器的偏移漂移作为中值确定。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，选择多个小时的平均时间常数。

7.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，测量的重力加速度在取决于情况的取平均过程中在计算偏移漂移时平均为零。

8.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，使用情况识别器。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，通过所述情况识别器求出高动力行驶情况和在坡度大时的行驶或者说在横向倾斜时的行驶以及停止状态。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于，从取平均过程中排除高动力行驶情况和在坡度大时的行驶或者说横向倾斜时的行驶以及停止状态。

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