CN108349469A

CN108349469A - 用于确定传感器单元的取向的方法和设备

Info

Publication number: CN108349469A
Application number: CN201680065566.XA
Authority: CN
Inventors: O·荣特; M·赫格斯; F·黑克尔; M·沃雷特
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2018-07-31
Anticipated expiration: 2036-09-06
Also published as: DE102015115282A1; US11037380B2; EP3347248A1; US20190043277A1; EP3347248B1; WO2017042138A1; CN108349469B

Abstract

本发明涉及一种用于确定传感器单元(50)的取向的方法(100)，其中，所述传感器单元(50)具有至少一个加速度传感器并且安装在车辆(70)中，包括：在所述车辆(70)无加速的状态中检测(S110)所述加速度传感器的第一传感器信号；响应所述车辆(70)的线性加速检测(S120)所述加速度传感器的第二传感器信号；并且基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号求取(S130)所述传感器单元相对于所述车辆(70)的取向。

Description

用于确定传感器单元的取向的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于确定传感器单元的取向的方法和设备并且尤其涉及用于快速识别ESP单元的安装方向的方法和设备。

背景技术

电子稳定程序(ESP)单元是驾驶辅助系统，它确定异常的车辆位置并且据此触发相应的应对措施。为了满足其功能，ESP单元典型地具有至少一个偏转率传感器和横向加速度传感器。这些传感器构成传感器单元。在目前常用的ESP单元中，所述传感器单元必须以确定的取向安装在车辆中。只有这样，所述传感器单元才能够符合规定地工作并且将可能的异常的横向加速度与正常的车辆纵向加速度或制动过程明确地区分开。

由于ESP的重要性，因此需要复查其安装，以便因此可靠地确保，ESP符合规定地并且没有由于意外而颠倒地安装。

为了复查传感器单元的取向，在当今系统中应用一种方法，在该方法中需要至少一次弯道行驶，以便因此由多个传感器信号相互独立地计算车辆的偏转速度。在此检查：由不同输入值计算出的偏转率是否在一定的公差内并且尤其是否在其符号方面一致。在文献EP 1 118 519中说明了这样的方法，其中，根据所说明的方法，车辆完成至少一次弯道行驶，以便执行测量。该做法首先是费事的，因为必须存在具有足够弯道的相应测试路段。此外，该做法隐含的风险是，在意外事故的情况下，在第一次弯道行驶中就可能需要进行ESP介入，尽管该ESP还没有经过检查。最后，由于可能不正确的安装位置在第一次弯道行驶中或之后就进行可能必要的错误警告，这使驾驶员从驾驶工作中分心。为了避免这种情况，存在的需求是，寻求用于复查ESP单元在车辆中的可靠安装的替代方案。

发明内容

本发明的任务是，提供一种用于确定传感器单元的取向的方法和设备，所述方法和设备不具有上述缺点并且使得尤其能够对取向进行低风险的复查。

该任务通过按照权利要求1或4所述的方法并且通过按照权利要求10所述的设备来解决。从属权利要求涉及独立权利要求内容的另外的有利构型。

本发明尤其涉及用于确定传感器单元的取向的第一方法，其中，传感器单元具有至少一个加速度传感器并且安装在车辆中。该第一方法包括以下步骤：在车辆无加速的状态(例如停止状态或静止状态)中检测加速度传感器的第一传感器信号；响应车辆的线性加速检测加速度传感器的第二传感器信号；并且基于第一传感器信号和第二传感器信号求取传感器单元相对于车辆的取向。

所述步骤(以及另外的步骤)的顺序没有隐含时间次序或仅在绝对必要的范围内隐含时间次序。例如，首先可以检测第一传感器信号并且随后进行第二传感器信号(即加速度)的检测。然而，也可以首先加速并且检测第二传感器信号并且接下来检测第一传感器信号。

传感器单元的取向应理解为关于车辆坐标系的空间取向，从而在已知取向的情况下，传感器信号、例如沿确定方向的加速度值可以明确地配属于车辆方向(例如车辆纵向方向、竖直方向或车辆横向方向)。因此，可以相应地校准传感器单元，然而也可以确定错误的安装。

术语“传感器信号的检测”在本发明的范畴内广义地解释并且不仅包括读取相应的传感器信号，而且同样包括询问或简单地接收例如由控制单元提供的传感器信号。

无加速的状态或静止状态通常可以定义为下述状态，在该状态中，仅重力加速度作用到车辆上，即车辆或者可以停止或者可以以恒定的、直线的速度运动或简单滚动。

线性加速度不但可以涉及速度增加而且可以涉及速度减小(即制动)。因此，静止状态可以在以恒定的、非零速度的运动中测量并且在接下来的减速中检测第二传感器信号。

除非另外指明，否则在本申请中，平行的取向也应当包含反平行取向的情况(即不平行的直线也不是反平行的)。

上述任务通过本发明通过下述方式解决：利用第一传感器信号来根据重力加速度找出或定义竖直方向，并且在线性加速期间利用第二传感器信号(加速度值)来借助线性加速度的方向来定义车辆的纵向方向或者确定绕着竖直轴线的潜在偏转。

传感器单元尤其可以布置在ESP单元中或在ESP单元上，使得如果已经相应地测量了传感器单元，那么也就知道了ESP单元的取向。因此，为了例如校准ESP单元中的偏转率传感器，不需要弯道行驶，因为借助确定传感器单元的取向同样已知在ESP单元中存在的传感器、例如偏转率传感器的取向。如所述的那样，静止状态可以在车辆启动之前就已经进行检查，以便通过车辆在较短的路段上简单地加速已经能够确定：示例性的ESP单元是否已经正确地安装。

所使用的加速度传感器可以输出用于第一加速度轴线、第二加速度轴线和第三加速度轴线的传感器信号并且车辆定义纵向轴线、横向轴线和竖直轴线，其中，竖直轴线平行于重力加速度矢量并且纵向轴线平行于线性加速度。借助这些定义，求取的步骤可以进一步包括以下：根据第一传感器信号求取绕着纵向轴线旋转的第一角度和绕着横向轴线旋转的第二角度。所述第一角度和第二角度通过以下方式定义：所属的旋转使重力加速度矢量平行(或反平行)于竖直轴线取向。

此外，可以包括储存由第一角度和第二角度定义的调校旋转，以便使得能够实现变换，从而在车辆静止状态中的加速度传感器的传感器信号仅显示沿着第三加速度轴线的加速度。因此，加速度传感器被正确地校正。

当然，定义的变换不必强制地实施。相反，如果已知相应的角度，则足够使得被示例性的ESP单元检测到的相应的传感器信号能够被正确地解释。可能地倾斜的安装可以由此得到补偿。同样地，求出的角度也仅能够用作以下目的：在超过理想安装的公差偏差时警告驾驶员错误安装。然后可以复查安装。

借助所述角度求取取向是一种可能性。此外，存在多个数学上等同的可能性，以便确定并且相应地参数化传感器单元关于车辆的空间旋转，使得可以确定正确的安装或者相应地补偿可能的倾斜并且可以正确地诠释传感器信号。

加速度传感器例如可以是三维(3D)传感器并且因此确定三个独立的用于三个轴线(方向)的加速度值。所述轴线不一定必须相互处于正交，而是可以线性地相互独立。当然，3D加速度传感器可以由多个独立的一维(1D)和/或二维(2D)加速度传感器(它们可以独立地测量一个或两个加速度)构成。

在另外的实施例中，第一方法此外包括检测至少一个运动传感器的运动信号并且基于该运动信号确定车辆停止状态(或无加速的状态)。

本发明还涉及用于确定车辆的传感器单元取向的第二方法，其中，对车辆又定义纵向轴线、横向轴线和竖直轴线。

竖直轴线平行于重力加速度矢量并且传感器单元具有至少一个加速度传感器，该加速度传感器具有相对于竖直轴线预定的取向并且构造为输出用于第一加速度轴线和不同于竖直轴线的第二加速度轴线的传感器信号。第二方法包括步骤：响应车辆沿着纵向轴线的线性加速检测加速度传感器的加速度传感器信号(第二传感器信号)，并且基于检测到的加速度传感器信号求取传感器单元在一个平面中的取向，该平面由纵向轴线和横向轴线张开。

在另外的实施例中，所述方法此外包括根据第二传感器信号求取绕着第三加速度轴线旋转的第三角度。该第三角度通过以下方式定义：所属的旋转使车辆的线性加速度平行或反平行于第一加速度轴线取向。

可选地，所述方法进一步包括储存由第三角度定义的补偿旋转，以便使得能够实现变换，从而加速度传感器的传感器信号在沿着车辆的纵向轴线的加速时仅显示沿着第一加速度轴线的加速度。

所述方法优选地在车辆的直线行驶(或静止状态)期间实施。然而，这不能总是得到保证。因此，车辆可选地包括一个或多个另外的传感器，所述另外的传感器直接或间接地检测至少一个车轮的旋转，以便因此求取速度并且由所述速度的时间变化求取加速度。因此，所述方法可以进一步包括以下步骤：通过检测另一个传感器的传感器信号求取车辆的加速度值；基于第二传感器信号求取线性加速度的量值；并且确定加速度值与线性加速度的量值的偏差并且在求取取向的步骤中考虑该偏差。

在另外的实施例中，所述方法此外包括：如果求出的传感器单元的取向用信号表示错误安装，则输出警告。错误安装可以定义为与正常状态的偏差。

实施例也包括存储介质，该存储介质具有在其上储存的计算机程序，该计算机程序构造为促使该设备执行之前所说明的方法，如果该计算机程序在处理器(处理单元)上运行的话。该存储介质可以是机器可读的介质，该介质包括用于存储或传输以机器(例如计算机)可读形式的数据的机构。该设备例如可以是具有处理器的控制单元。计算机程序在所述处理器上运行。

因此，本发明还涉及用于确定传感器单元的取向的设备，其中，该传感器单元具有至少一个加速度传感器并且安装在车辆中。该设备例如是上述实施上面所说明的方法的控制单元并且包括以下特征：检测单元，用于在车辆的无加速的状态中检测加速度传感器的第一传感器信号和/或响应车辆的线性加速检测加速度传感器的第二传感器信号。该设备进一步包括处理单元，用于基于第一传感器信号和/或第二传感器信号求取传感器单元相对于车辆的取向。存储单元用于存放结果(例如，求出的角度)。

在该设备中，加速度传感器可以是之前所提到的三轴线加速度传感器，该三轴线加速度传感器可以具有相对于安装在车辆中的ESP的预定的位置，使得传感器单元求出的取向同样显示ESP的取向。可选地，加速度传感器也可以集成在ESP中并且与ESP一起安放在共同的壳体中。

本发明还涉及一种具有传感器单元的车辆，该传感器单元具有至少一个加速度传感器，并且具有之前所说明的设备。

附图说明

本发明的实施例由以下详细的说明和不同实施例的附图来更好地理解，然而，所述不同的实施例不应当理解为它们将公开局限于特定的实施方式，而是仅用于解释和理解。

图1A,B示出用于确定根据本发明的实施例的传感器单元的取向的方法的流程图；

图2示出用于确定根据本发明的实施例的传感器单元的取向的设备；

图3示出在车辆停止状态中的具有安装的传感器单元的示例性的车辆；

图4示出在车辆停止状态期间测量的加速度矢量的示例性的取向；

图5示出绕着x-轴线旋转的结果；

图6示出接下来绕着y-轴线旋转的结果；

图7示出具有在xy-平面内旋转的传感器单元的车辆；

图8示出在旋转补偿之前与车辆加速度叠加的重力加速度；

图9示出在补偿由竖直位置的旋转之后引起的总加速度；

图10示出在补偿传感器单元的所有旋转之后的最终结果。

具体实施方式

图1A,B示出用于确定根据本发明的实施例的传感器单元的取向的方法的流程图。

图1A示出用于确定传感器单元的取向的第一方法。该传感器单元具有至少一个加速度传感器并且安装在车辆中。该方法包括以下步骤：在车辆的无加速的状态中检测S110加速度传感器的第一传感器信号；响应车辆的线性加速检测S120加速度传感器的第二传感器信号；和基于第一传感器信号和第二传感器信号求取S130传感器单元相对于车辆的取向。

图1B示出用于确定车辆的传感器单元的取向的第二方法，其中，该车辆定义了纵向轴线、横向轴线和竖直轴线。竖直轴线平行于重力加速度矢量(假设车辆直立)。传感器单元包括至少一个加速度传感器并且构造为输出用于第一加速度轴线和第二加速度轴线的传感器信号(即加速度值)，所述第一加速度轴线和第二加速度轴线不同于竖直轴线z。与第一方法不同地在这里假设：加速度传感器相对于竖直轴线具有预定的定向。第二方法包括以下步骤：响应车辆沿着纵向轴线的线性加速检测S210加速度传感器的加速度传感器信号(第二传感器信号)；和基于检测到的加速度传感器信号求取S220传感器单元在由车辆的纵向轴线和横向轴线构成的平面中的取向。

图2示出用于实施第一和/或第二方法的设备300，以便确定安装在车辆70中的传感器单元50的取向。该设备300包括检测单元310、处理单元320和可选的存储单元330。检测单元310构造为用于从传感器单元50(例如加速度传感器)和可选地从一个或多个另外的传感器80接收传感器信号。接收到的传感器信号被转给处理单元320，在那里进行传感器信号的分析处理。

在执行第一方法时，处理单元320分析处理两个测量。在一个测量中确定车辆70的无加速状态(例如静止状态)并且在该状态中通过加速度传感器50测量(作为第一传感器信号)重力加速度(尤其重力加速度的方向)。该结果被用来确定传感器单元50从竖直位置的可能偏转。该偏转可以通过使重力加速度矢量沿着传感器单元50的竖直轴线定向的变换(例如，旋转)来定义。在另一测量中，在车辆沿着车辆纵向轴线的线性加速期间，通过加速度传感器50(作为第二传感器信号)测量引起的加速度(尤其加速度的方向)。该结果被用来确定传感器单元50绕着竖直轴线的可能偏转。该偏转相应于使检测到的线性加速度矢量进入线性加速度方向的旋转变换。当线性加速例如沿着车辆纵向方向进行，而没有完成弯道行驶时，所述旋转变换使测量到的加速度矢量如此变换，以至于该加速度矢量沿着车辆纵向轴线指向。

加速度传感器50例如是可以封装在独立的壳体中和安装在车架上的旋转率和加速度单元。该设备例如可以是ESP控制器，传感器单元50连接到该ESP控制器上并且该ESP控制器分析处理信号并且从而提前识别传感器单元的可能错误的安装位置。

所述偏转的求取因此一方面可以提示：传感器单元50或ESP单元60已经错误地安装在车辆70中。在这种情况中，可以发出相应的警告提示。然而，所求出的变换同样可以用来进行传感器单元50或ESP单元60的校准(或校正)，以便因此提高测量精度。在这种情况中，不一定必须进行安装的纠正。相反，可以自动地考虑与理想安装的偏差。

与常规的方法不同地，利用该做法只需要完成短的加速或减速路段(例如在短暂停止之前或之后)，以便确定传感器单元50如何安装在车辆70中。

传感器单元50例如可以构造为一维(或二维)加速度传感器并且这样耦合到ESP单元60上，使得该加速度传感器相对于示例性的ESP单元处于固定关系(即取向)。因此可能的是，由加速度传感器50的测量到的加速度值推导出ESP单元60相对于车辆70的取向。可选地，也可能的是，三维加速度传感器50是示例性的ESP单元60的一部分或集成在该示例性的ESP单元中。ESP单元本身例如可以包括一个或多个加速度传感器，所述加速度传感器能够产生传感器信号并且求取沿三个相互不同的空间方向的加速度。因此，传感器单元50也可以集成在控制器、例如ESP单元中，以便从而自动地求取控制器的正确的安装位置。

然而，加速度传感器50不一定必须是三维加速度传感器。该加速度传感器也可以构造为二维加速度传感器，从而使得它仅基于两个独立的空间方向确定两个独立的加速度值。这样的加速度传感器足以执行第二方法。然而，在这种情况中重要的是，二维加速度传感器50这样耦合到示例性的ESP单元60上，使得这两个可确定的加速度值不平行于或反平行于车辆70的竖直取向，而是优选地处于垂直于所述竖直取向的平面内。然而，在这种情况中，对传感器单元50的校正进一步重要的是：在竖直方向方面已知或者预定了所述示例性的ESP单元60或传感器单元50的安装，从而可以只需要补偿或确定绕竖直方向的偏转方面的不确定性。所述偏转的确定方式与第一方法中已经说明的方式相同，即通过在车辆的线性加速和确定测量出的加速度矢量方向期间的加速度测量。

所述另外的传感器80例如包括至少一个运动传感器或检测发动机转速或探测车轮旋转或者车轮旋转速度的传感器。也可以存在探测转向并且从而提示弯道行驶的传感器。所有这些另外的传感器例如通过车轮耦合并且响应于车辆70的相应加速，而不必动用独立于所述传感器80的示例性的ESP单元60。下面更详细地说明所述传感器的功能。

图3至10示出用于求取传感器单元50取向的示例性的做法的进一步细节。

图3首先以后视图(左侧)并且以侧视图(右侧)示出车辆70。在此，坐标系这样选择，使得x轴沿着车辆纵向方向向前延伸，z轴表示竖直方向并且y轴表示车辆横向方向。在车辆中示出示例性的传感器单元50，该传感器单元相对于车辆70的(全局)xyz坐标系倾斜，即传感器单元50的自己的(局部)的由(正交)方向a_1S,a_2S,a_3S构成的参考系相对于全局xyz坐标系偏转。传感器单元50例如可以相对于y轴以角度倾斜并且相对于x轴以角度θ倾斜。所述角度也作为侧倾角度已知并且所述角度θ作为所谓的俯仰角度已知。轴线方向的选择在很大程度上可自由选取，使得在其它坐标系中，一个或多个所示的轴线以相反的方向示出或并非相互垂直。

如之前所说明的，为了求取传感器单元50相对于车辆70的倾斜，在测量步骤中求取在未加速状态中(例如在停止状态中)的重力矢量g的定向。以下的出发点是车辆在该测量步骤中处于停止状态，尽管本发明不局限于此。重要的仅是：在该测量步骤中，没有其它的、与重力加速度g不同的加速度作用到车辆70上。

图4示出在示例性的车辆停止期间测得的重力加速度矢量g的示例性的定向，如在图3中已经示出的那样。因为车辆70处于停止状态，所以仅仅是由传感器单元50测得的重力加速度g作用到车辆70上。在所示的示例中，重力加速度g并非沿着负z轴定向，而是在负x轴上具有值a_S1，在负y轴上具有值a_S2并且沿着负z轴具有值a_S3。

所示的车辆停止状态例如可以根据在使用相应的传感器信号或其它车辆测量值(例如由驻车制动器，关于挂入的档位或发动机运转的信息)的情况下的车轮转速来确定。为此，可以利用之前所说明的另外的传感器80。也可以通过ESP传感器信号(旋转率和其它加速度信号)识别车辆70的停止状态。

在车辆停止状态中，通过定义，仅重力加速度g作用到车辆70上，使得以下方程适用于所测得的加速度：

为了可以在以后的测量中相应地考虑在图3中所示的传感器单元50的非竖直的取向(或者用信号通知错误安装)，在以下步骤中均衡静态的侧倾角和俯仰角。这意味着，在通过相应的补偿旋转求取所述角度之后，可以首先将测出的加速度值变换为坐标系，在该坐标系中，重力加速度g仅沿一个方向作用，该方向可以定义为垂直方向。

这可以以两个步骤进行。在第一步骤中，首先使测出的加速度矢量绕着其x轴旋转，使得测出的加速度矢量的y分量消失。该补偿旋转相应于以下变换：

其中：

图5示出该旋转的结果，即旋转后的加速度矢量g在y轴上没有分量，而是仅具有z分量和x分量。

作为下一步骤，图5的矢量再次旋转，确切地说绕着y轴旋转，从而使得到的矢量垂直于xy平面(即平行于z轴)。为此所需的旋转定义如下：

其中：

图6示出方程(2)至(5)的两次旋转的结果，其中，加速度矢量g不再具有x和y分量并且且平行于z轴定向。

然而可能地，传感器单元50也可以仍以角度ψ绕着z轴(即在xy平面中)偏转。以下说明另一过程：怎样也可确定该偏转。

图7首先以俯视图示出车辆70，其中，传感器单元50以角度ψ绕着z轴(即在xy平面中)旋转。为了确定该偏转，作为下一步骤，执行车辆70的线性加速或直线加速，使得车辆的加速度矢量与重力加速度g相加并且提供可通过传感器单元50检测的总加速度矢量。

可选地，例如可以由轮转速或由角速度ω₁...ω_n求取车辆的瞬时速度v，其中，n是不同轮上的测量数量(n≥1)。角速度例如可以借助轮转速检测器测量(最好在非驱动轮上，以便排除打滑)。如果不同的轮具有直径r_i...r_n，则对于车辆的速度(作为n次测量的平均)得出：

并且其瞬时加速度：

该加速度矢量加上之前确定出的重力加速度g(参见图4)。假设车辆70的线性加速度沿x方向实施，则仅沿x方向作用。总加速度(a₁,a₂,a₃)的量值因此通过以下公式给出：

因为在车辆运动时，不能够总是完全排除车辆侧向地漂移或者车辆的不平度或倾斜导致其它加速度值，所以可选地也可根据驱动轮的转速求取：加速度值是否实际上与测出的值相一致。

为此，例如可以利用上面所说明的其它传感器80。例如，可以借助所述传感器由附加传感器信号的时间次序求取：轮的速度如何改变，以便据此求取加速度值。因为该加速度值是由轮的旋转求取的，所以它仅包括车辆70相对于地面的速度增加并且在线性加速度的偏离方面不敏感。另一方面，加速度传感器50与加速度的原因无关地测量加速度，即该加速度传感器测量所有加速度(重力、车辆加速度、弯道行驶，地面变化等)的叠加。因此这些另外的传感器80可以被有效地用来求取能够叠加线性加速度并且使结果失真的另外的加速度。因此，也可以确定：地面是倾斜的还是车辆下坡或上坡或侧向倾斜行驶。因此，借助所述传感器也可确定地面的不平度，该不平度同样可能导致信号失真。

为了实现这一点，加速度传感器50不但能够求取加速度的方向，而且也可以检测加速度的绝对量。当车辆70严格地水平并且严格地直线加速时并且当已经考虑到与竖直位的偏离时，该加速度传感器50的加速度的绝对量与另外的传感器的加速度值相一致。如果发生偏离，则测量条件不理想。结果、即检测出的偏离例如可以通知给驾驶员，使得他可以在其它条件下重复该测试。也可以的是，考虑在求取取向时的偏差或者补偿附加加速度，使得结果不失真。

图8示出叠加的车辆加速度和在静止状态中测出的重力加速度g。

图9示出作为重力加速度g和车辆加速度的矢量相加的总加速度其中，已经考虑(已经补偿)绕着x和y轴的已知偏转，使得重力加速度g仅沿着z轴作用并且有效的纵向加速度位于xy平面内。

假设车辆70的线性加速度仅定义(沿着车辆纵向轴线的)a_x加速度，则在xy平面中绕着旋转角度ψ的偏转(绕着z轴)通过以下变换给出：

其中：

和

(在上面假设的情况下a_z＝0).

图10示出最终结果，其中，分量在进行归一化之后仅沿着x轴定向。与之相应地，线性加速引起加速度矢量绕着y轴(即由z轴)的有效偏转。

总之，因此能够通过以下变换将传感器单元50的三个测出的加速度变换成在车辆坐标系(参见图2)中的车辆加速度：

角度和θ通过以下方式确定：重力加速度g仅沿着z轴定向，并且角度ψ通过以下方式定义：车辆加速度仅具有沿x轴的分量。

由到目前为止所示的过程得出，对于传感器单元50相对于车辆坐标系的每次偏转通过相应的传感器信号确定加速度。因此，对于沿所有三个空间方向的一般偏转，需要三维或三轴的传感器信号，该传感器信号不但可以检测绕俯仰角、绕侧倾角的偏转而且可以检测绕着竖直轴线的偏转。

这样的三维传感器信号可以由传感器单元50产生，该传感器单元与示例性的ESP单元耦合，以便因此确定ESP单元的取向。然而，ESP单元本身不需要具有三维的加速度传感器。在这种情况中，可以设置附加的三维加速度传感器，它关于传感器单元50具有固定的取向并且可用于校正传感器单元50。

然而，如果传感器单元50和另外的独立的加速度传感器均不能够检测所有三个空间方向，则也可以使用二维的传感器元件来确定传感器单元50的取向。然而，因为在使用二维的传感器单元时，不能检测所有三个空间方向，所以对于这种情况重要的是，传感器单元已经保证相对于竖直轴线的垂直安装或具有相对于竖直轴线的预定角度。

如果确保了这一点，则可以取消直至方程(5)的步骤，因为重力矢量g已经平行于z轴定向或者由于规定的角度而可相应地变换。在这种情况中，仅需要实施用方程(6)到(10)所描述的步骤。

如果二维的传感器元件没有严格地在z轴上定向或者车辆例如在停止状态中倾斜(在斜坡位中)，则该偏差可以考虑为在停止状态中的传感器偏移并且相应地校正。

本发明的实施例的优点和其重要的方面可以总结如下：

本发明通过所说明的方法使得能够快速和可靠地检查传感器单元50、例如ESP单元60的取向。也可以持续地监控传感器单元50或其定向(例如，在每次行驶启动之前或者甚至在行驶期间)，从而能够在精确的安装方面放松规定。因此，所说明的做法对于持续地或定期地检查传感器单元50的取向是有利的。借助传感器取向的确定可以保证：ESP正常工作。

根据本发明，传感器单元的加速度a₁,a₂并且必要时a₃(所述加速度典型地相互正交地取向)与车辆坐标系a_x,a_y,a_z相符。因此，不但使用横向加速度传感器，而且使用多轴的加速度传感器。如果在此涉及三维的加速度传感器，则可直接测量作用在传感器上的加速度矢量，包括重力加速度部分。在车辆停止状态中(或具有恒定速度的单调的运动中)仅重力加速度起作用，使得在开始行驶之前已经可以直接求取传感器单元50相对于纵向和横向轴线的位置并且在相对于预给定的方向出现不允许的偏离的情况下发出警告。因此，在开始行驶之前或者直接在开始行驶时已经识别错误的安装位置并且可以及时警告驾驶员。替代地，可以容忍与理想的安装位置的偏差，其中，所说明的做法用于校正(自动补偿与理想位置的偏差)。

通过短暂的加速(例如启动)可以探测绕着竖直位的偏转。在启动时(所述启动对于EPS控制器可通过驱动装置的CAN信息和/或轮转速传感器80的信号识别)，通过借助至少一个2D测量的加速度传感器求出的加速度信号的变化来确定：传感器单元50安装在绕着竖直轴线的哪个角度位置中。

如果已知绕着竖直轴线的偏转，则可以由加速度矢量的量值和方向计算出对ESP重要的横向加速度，或者，如果规定了绕着竖直轴线的确定的安装方向，则如果该安装方向与求出的安装方向偏离就发出警告。

为此，可以测量车辆沿行驶方向的实际的没有横向于行驶方向(弯道行驶)的加速度部分的加速度。这可以通过以下方式实现：通过转向角度传感器识别：转向处于直线，并且由车辆通信总线(例如，CAN J1939)的信号(例如发动机转矩和转速、离合器位态、挂入的档位)识别：车辆现在由静止向前加速。

因此，本发明的实施例允许可以复查ESP单元，而不必进行可能已经需要ESP介入的弯道行驶。此外可能的是，已经识别出由于错误的安装位置导致的可能必需的错误警告，而不必驶过第一弯道。

车辆沿行驶方向或横向于该行驶方向可能的倾斜位置在此必须容忍在允许的界限内。然而，通过2D或3D加速度传感器可以容忍绕着竖直轴线的大偏差，或者可以取消绕着竖直轴线的安装方向的预给定。

在说明书、权利要求书和附图中公开的本发明的特征不但可以单独地而且可以以任意的组合对实现本发明是重要的。

附图标记列表

50 传感器单元

60 ESP单元

70 车辆

80 另外的传感器

300 用于确定取向的设备(控制单元)

310 检测单元

320 处理单元

330 存储单元

x,y,z 车辆的纵向轴线、横向轴线和竖直轴线

a1 第一加速度轴线

a2 第二加速度轴线

a3 第三加速度轴线

g 重力加速度矢量

Claims

1.一种用于确定传感器单元(50)的取向的方法，其中，所述传感器单元(50)具有至少一个加速度传感器并且安装在车辆(70)中，

其特征在于，

-在所述车辆(70)的无加速的状态中检测(S110)所述加速度传感器的第一传感器信号；

-响应所述车辆(70)的线性加速检测(S120)所述加速度传感器的第二传感器信号；并且

-基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号求取(S130)所述传感器单元相对于所述车辆(70)的取向。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述加速度传感器输出用于第一加速度轴线(a₁)、第二加速度轴线(a₂)和第三加速度轴线(a₃)的传感器信号并且所述车辆(70)定义纵向轴线(x)、横向轴线(y)和竖直轴线(z)，其中，所述竖直轴线(z)平行于重力加速度矢量(g)并且所述纵向轴线(x)平行于线性加速度，

其特征在于，所述求取步骤(130)进一步包括：

-由所述第一传感器信号求取绕着所述纵向轴线(x)的第一角度和绕着所述横向轴线(y)的第二角度(θ)，其中，所述第一角度和所述第二角度(θ)定义所属的旋转，所述旋转使所述重力加速度矢量(g)平行或反平行于所述竖直轴线(a₃)旋转；并且

-储存通过所述第一角度和所述第二角度(θ)定义的调校旋转，以便使得能够变换，从而所述加速度传感器(50)的传感器信号在所述车辆(70)无加速的状态中仅显示沿着所述第三加速度轴线(a₃)的加速度。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，所述车辆(70)具有至少一个运动传感器，

其特征在于，所述方法进一步包括：

-由所述至少一个运动传感器(80)检测运动信号；并且

-基于所述运动信号确定无加速的状态。

4.一种用于确定车辆(70)的传感器单元的取向的方法，其中，所述车辆(70)定义纵向轴线(x)、横向轴线(y)和竖直轴线(z)，其中，所述竖直轴线(z)平行于重力加速度矢量(g)并且传感器单元(50)具有至少一个加速度传感器，其中，所述加速度传感器具有相对于所述竖直轴线(z)预定的定向并且构造为输出用于第一加速度轴线(a₁)和第二加速度轴线(a₂)的传感器信号，所述第一加速度轴线和所述第二加速度轴线不同于所述竖直轴线(z)，

其特征在于，

-响应所述车辆(70)沿着所述纵向轴线(x)的线性加速检测(S210)所述加速度传感器的第二传感器信号；并且

-基于检测到的第二传感器信号求取(S220)所述传感器单元在由所述纵向轴线(x)和横向轴线(y)构成的平面中的取向。

5.按照权利要求2到4中任一项所述的方法，

其特征在于，所述求取步骤(S130；220)进一步包括：

-由所述第二传感器信号求取绕着所述第三加速度轴线(a₃)的第三角度(ψ)，其中，所述第三角度(ψ)定义所属的旋转，所述旋转使所述车辆(70)的线性加速度平行或反平行于所述第一加速度轴线(a₁)旋转；并且

-储存由所述第三角度(ψ)定义的补偿旋转，以便使得能够变换，从而在沿着所述车辆(70)的纵向轴线(x)的加速时所述加速度传感器(50)的传感器信号仅显示沿着所述第一加速轴线(a₁)的加速度。

6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述车辆(70)包括另外的传感器(80)，所述另外的传感器直接或间接地检测至少一个车轮的旋转，

其特征在于，进一步包括以下步骤：

-通过检测所述另外的传感器(80)的传感器信号求取所述车辆(70)的加速度值；

-基于所述第二传感器信号求取所述线性加速度的量值；并且

-确定加速度值与所述线性加速度的量值的偏差并且在求取取向的步骤(S130；200)中考虑所述偏差。

7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，进一步包括以下步骤：

如果求出的所述传感器单元(50)的取向表示错误安装，则发出警告。

8.按照前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述方法在所述车辆(70)的直线行驶期间实施。

9.一种计算机程序产品，具有在其上储存的计算机程序，所述计算机程序构造为实施按照权利要求1到8中任一项所述的方法，如果该计算机程序在处理器上运行的话。

10.一种用于确定传感器单元(50)的取向的设备(300)，其中，所述传感器单元(50)具有至少一个加速度传感器并且安装在车辆(70)中，

其特征在于，

-检测单元(310)，用于在所述车辆(70)的无加速的状态中检测所述加速度传感器的第一传感器信号和/或响应所述车辆(70)的线性加速检测所述加速度传感器的第二传感器信号；和

-处理单元(320)，用于基于所述第一传感器信号和/或所述第二传感器信号求取所述传感器单元相对于所述车辆(70)的取向。

11.按照权利要求10所述的设备(300)，其中，所述车辆(70)具有电子稳定程序(ESP)，

其特征在于，

所述加速度传感器(50)是三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器具有相对于所述ESP预定的位置，从而所述传感器单元(50)的求出的取向同样显示所述ESP的取向。

12.按照权利要求10或11所述的设备(300)，

其特征在于，

所述加速度传感器(50)集成在所述ESP中。

13.一种具有传感器单元(50)的车辆(70)，所述传感器单元具有至少一个加速度传感器，

其特征在于，

其包括按照权利要求10到12中任一项所述的设备(300)。