CN111448462A - 用于运行用于车辆的惯性传感器单元的方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行用于车辆的惯性传感器单元的方法(100)，该方法具有步骤：a.在车辆的行驶期间获取(101)惯性传感器数据、行驶方向数据和/或转向角度数据和/或车轮转速；b.根据所获取的行驶方向数据和/或转向角度数据求取(102)用于惯性传感器数据的校正矩阵；c.根据行驶方向数据和/或转向角度数据为目标坐标系求取(103)用于惯性传感器数据的变换矩阵；d.借助于校正矩阵和/或变换矩阵变换(104)惯性传感器数据；e.输出(105)变换后的惯性传感器数据。

Description

用于运行用于车辆的惯性传感器单元的方法以及装置

背景技术

惯性传感器单元获取惯性传感器数据，也就是说加速度数据和转速数据。原则上，惯性传感器单元可以获取任何空间方向的惯性传感器数据。通常，在根据三指定则或右手定则的三个经典空间方向上创建惯性传感器数据。从中得到惯性传感器的坐标系。

如果惯性传感器单元被安装在车辆中，存在导致坐标系与车辆的坐标系或与其它车辆系统的目标坐标系不一致的多种原因。

因此，通常借助于预设的规则将惯性传感器数据变换到所期望的一个或多个目标坐标系中。

如果在开发惯性传感器单元的处理软件时考虑该规则，可能会产生只能高成本地部分消除的错误或模糊。

发明内容

在该背景下，通过本发明提出一种用于运行用于车辆的惯性传感器单元的方法。

该方法具有以下步骤：

a)在车辆的行驶期间获取惯性传感器数据、行驶方向数据或转向角度数据或车轮转速；

b)根据行驶方向数据或转向角度数据求取用于惯性传感器数据的校正矩阵；

c)根据行驶方向数据或转向角度数据为目标坐标系求取用于惯性传感器数据的变换矩阵；

d)借助于校正矩阵或变换矩阵变换惯性传感器数据；

e)输出变换后的惯性传感器数据。

行驶方向数据应当理解为包括关于车辆的行驶方向的信息的当前数据。

转向角度数据应当理解为包括关于车辆的转向角度或弯道行驶的信息的当前数据。

可以从车轮转速与转向角度中导出横摆角速度(Yaw-Rate)。

校正矩阵是用于变换惯性传感器数据的规则，旨在补偿惯性传感器系统在被安装到车辆中时的安装公差。

变换矩阵是用于将惯性传感器数据从惯性传感器单元的坐标系变换到目标坐标系中的规则。在这里，这种目标坐标系可以包括惯性传感器单元的坐标系的180°旋转。还可以设想的是或附加地，空间方向的方向变化，使得根据三指定则具有正值的轴现在具有负值。变换矩阵同样可以具有与原来的坐标系不同的缩放比例。

本发明的方法的优点在于，可以省去用于变换惯性传感器数据的预设规则。

因此，例如在求取变换矩阵的步骤中可以通过利用目标坐标系校准所获取的惯性传感器数据、行驶方向数据或转向角度数据来求取变换矩阵。

为此，可以将目标坐标系存储在与惯性传感器单元相关联的存储器，例如非易失性存储器中。

存储器与惯性传感器单元相关联，这意味着惯性传感器单元可以访问存储器。存储器本身不必一定是惯性传感器单元的一部分。因此，例如存储器可以是车辆系统的与惯性传感器单元耦合的部分。

然后，借助于本发明的方法来求取变换矩阵。因此，可以避免设计错误和程序错误。

此外，不必为每个预设的目标坐标系开发明确的规则，而是预设或存储所期望的目标坐标系就足够了。然后，自动地借助于根据本发明的方法求取变换矩阵。

因此，使得惯性传感器单元的运行或处理惯性传感器单元数据的单元的运行，诸如用于高精度定位的装置的运行较可靠。

按照根据本发明的方法的一个实施方式，仅在惯性传感器单元的运行的学习阶段中执行求取校正矩阵的步骤或求取变换矩阵的步骤。

对于惯性传感器单元可以规定，将惯性传感器单元安装到车辆中之后的第一使用时间构成学习阶段。在该时间中进行惯性传感器单元的基本上自动进行的配置和精调。在学习阶段结束之后，在学习阶段期间可变的设置是固定的，并且无法改变或必须以巨大的工作量才能改变。

还可以设想的是，只能在维护工作或更换工作的情况下进行改变。在这里，可以设想的是，借助于诊断装置，例如借助于诊断插头改变或删除。

对于学习阶段，可以确定车辆必须行驶的特定时间或特定路程。在这里，典型值是20km。根据配置活动的工作量和范围，可以调整时间和路程。明显的是，在配置的精度和完全使用惯性传感器单元或完全使用与惯性传感器单元连接或耦合的其它车辆系统之间权衡。可以设想的是，在学习阶段期间，惯性传感器单元或其它车辆系统提供有限的功能范围。

按照根据本发明的方法的一个实施方式，该方法具有附加的组合步骤，其中在该步骤中将校正矩阵和变换矩阵组合成校正变换矩阵。

根据该实施方式，在变换步骤中，借助于组合后的校正变换矩阵变换惯性传感器数据。

该实施方式的优点是，代替多次变换，即首先校正变换并且随后变换到目标坐标系中或者相反，借助于校正变换矩阵的单次变换就足够了。这节省了计算资源，从而可以有助于加快方法的速度。

还可以节省存储空间，因为仅将校正变换矩阵存储在惯性传感器单元的非易失性存储器中就足够了。

有利的是，随着学习阶段的结束执行组合步骤。

在学习阶段期间，特别地可以不断调整校正矩阵。因此，有利的是，在学习阶段结束时才组合校正矩阵和变换矩阵。

按照根据本发明的方法的一个实施方式，校正变换矩阵被存储在与惯性传感器单元相关联的非易失性存储器中。

该实施方式带来的优点是，校正变换矩阵不必在每次重新起动惯性传感器单元时被重新建立，而是以可调用的方式存在于存储器中。

存储器与惯性传感器单元相关联，这意味着，惯性传感器单元可以访问存储器。存储器本身不必一定是惯性传感器单元的一部分。因此，例如存储器可以是车辆系统的与惯性传感器单元耦合的部分。

还可以设想的是，从存储器中读取校正变换矩阵，以便检查或验证。

还可以设想的是，改变或删除校正变换矩阵，以便诊断或维护。

有利的是，在学习阶段结束时进行存储。

备选地，可以设想的是，在学习阶段期间持续地进行存储，并且在学习阶段结束时停止或防止继续存储。例如，通过在存储器上设置所谓的Lock，即锁。

在学习阶段期间，特别地可以不断调整校正变换矩阵。因此，有利的是，在学习阶段结束时才在非易失性存储器中存储校正变换矩阵。

按照根据本发明的方法的一个实施方式，校正矩阵被存储在惯性传感器单元的非易失性存储器中。

该实施方式带来的优点是，校正矩阵不必在每次重新起动惯性传感器单元时被重新建立，而是以可调用的方式存在于存储器中。

有利的是，在学习阶段结束时进行存储。

备选地，可以设想的是，在学习阶段期间持续地进行存储，并且在学习阶段结束时停止或防止继续存储。例如，通过在存储器上设置所谓的Lock，即锁。

在学习阶段期间，特别地可以不断调整校正矩阵。因此，有利的是，在学习阶段结束时才在非易失性存储器中存储校正矩阵。

按照根据本发明的方法的一个实施方式，变换矩阵被存储在惯性传感器单元的非易失性存储器中。

该实施方式带来的优点是，变换矩阵不必在每次重新起动惯性传感器单元时被重新建立，而是以可调用的方式存在于存储器中。

有利的是，在学习阶段结束时进行存储。

在学习阶段期间，也可以不断调整变换矩阵。因此，有利的是，在学习阶段结束时才在非易失性存储器中存储变换矩阵。

按照根据本发明的方法的一个实施方式，该方法具有附加的步骤：借助于缩放矩阵缩放惯性传感器数据。

在这里可以设想的是，将惯性传感器数据的分辨率变化包括到变换中。还可以设想的是，将缩放矩阵包括到组合后的校正变换矩阵中，因此，对于输出到数据总线上的步骤中的输出，不需要其它转换，即不需要其它数据换算。

因此，可以减少从获取到输出的处理步骤，这特别地节省了计算资源和时间。

本发明的另一方面是一种计算机程序，该计算机程序被配置为执行根据本发明的方法的所有步骤。

本发明的另一方面是一种机器可读的存储介质，根据本发明的计算机程序被存储在该存储介质上。

本发明的另一方面是一种电子控制单元，该电子控制单元被配置为执行根据本发明的方法的所有步骤。

根据本发明的电子控制单元的一个实施方式具有用于存储校正矩阵或变换矩阵或校正变换矩阵的至少一个非易失性存储器。

附图说明

下面根据附图详细解释本发明的细节和实施方式。

其中：

图1示出了根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的方法100的流程图。

在具有根据本发明的惯性传感器单元的车辆的行驶期间执行方法100。

在步骤101中，获取惯性传感器数据以及行驶方向数据或转向角度数据和车轮转速数据。可以通过相应的车辆传感器获取行驶方向数据或转向角度数据。在这里还可以设想的是，例如通过换挡杆的位置或车辆的动力传动系统的设置、特别地变速器的设置来获取行驶方向数据。

在步骤102中，根据所获取的行驶方向数据或转向角度数据求取用于惯性传感器数据的校正矩阵。校正矩阵可以用于校正小的角度误差，该角度误差由惯性传感器单元在车辆中的安装公差产生或由惯性传感器单元作为其它车辆系统的一部分在这些车辆系统中的安装公差产生。特别地，在惯性传感器单元是车辆系统的用于高精度定位的部分的情况下，有利的是，即使最小的角度误差也尽可能早地在信号链中被校正。

在这里，求取基于对所获取的惯性传感器数据、行驶方向数据和转向角度数据的校准。在这里还可以设想的是，通过目标-实际比较进行校正。

在步骤103中，根据行驶方向数据或转向角度数据或车轮转速数据求取用于目标坐标系的变换矩阵。

该步骤可以以两种形式执行。

一方面，可以根据惯性传感器数据、行驶方向数据或转向角度数据或车轮转速数据校准惯性传感器单元的坐标系和目标坐标系。在这里，首先可以进行粗略的确定。例如确定坐标系是否根据三指定则构建，或者在安装到车辆中期间，惯性传感器单元的坐标系是否与车辆的坐标系一致(符号检查)。

对于求取的该形式有益的是，存在目标坐标系，该目标坐标系例如被存储在与惯性传感器单元相关联的存储单元或非易失性存储器中。

存储器与惯性传感器单元相关联，这意味着惯性传感器单元可以访问存储器。存储器本身不必一定是惯性传感器单元的一部分。因此，例如存储器可以是车辆系统的与惯性传感器单元耦合的部分。

另一方面，例如如果目标坐标系不只是相对于惯性传感器单元的坐标系旋转90°的倍数，或者坐标系的各个轴在不同方向上具有其正值，而是如果变换变得较复杂，则可以进行微调。

与对于第一形式一样，存在目标坐标系对于第二形式而言也是有益的。

在步骤104中，借助于校正矩阵和变换矩阵变换惯性传感器数据。

在这里，应用还是可变的。例如，可以设想的是，对于耦合的、进一步处理的车辆系统而言，未校正且未变换的惯性传感器数据与经校正且经变换的惯性传感器数据一样必要。同样可以设想的是，根据耦合的、进一步处理的车辆系统存在多个变换矩阵。因此，在校正惯性传感器数据之后，利用不同的变换矩阵进行多次变换，以便补偿安装公差或温度公差。

在步骤105中，输出变换后的惯性传感器数据。在这里，可以通过车辆通信系统，诸如总线系统，诸如CAN、Flexray或Ethernet输出惯性传感器数据。还可以设想通过无线通信装置或无线通信通道输出。

Claims (10)

1.一种用于运行用于车辆的惯性传感器单元的方法(100)，所述方法具有步骤：

a.在所述车辆的行驶期间获取(101)惯性传感器数据、行驶方向数据和/或转向角度数据和/或车轮转速；

b.根据所获取的所述行驶方向数据和/或转向角度数据求取(102)用于所述惯性传感器数据的校正矩阵；

c.根据所述行驶方向数据和/或转向角度数据为目标坐标系求取(103)用于所述惯性传感器数据的变换矩阵；

d.借助于所述校正矩阵和/或所述变换矩阵变换(104)所述惯性传感器数据；

e.输出(105)变换后的所述惯性传感器数据。

2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中仅在所述惯性传感器单元的所述运行的学习阶段中，执行求取(102)校正矩阵的步骤和/或求取(103)变换矩阵的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，具有附加的步骤：将所述校正矩阵和所述变换矩阵组合成校正变换矩阵，特别地其中随着所述学习阶段的结束执行所述组合步骤，其中在所述变换(104)步骤中，借助于组合后的所述校正变换矩阵变换所述惯性传感器数据。

4.根据权利要求3所述的方法(100)，其中，特别地在所述学习阶段结束时，所述校正变换矩阵被存储在所述惯性传感器单元的非易失性存储器中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，特别地在所述学习阶段结束时，所述校正矩阵和/或所述变换矩阵被存储在所述惯性传感器单元的非易失性存储器中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，具有附加的步骤：对于所述惯性传感器数据的输出，借助于缩放矩阵缩放所述惯性传感器数据。

7.一种计算机程序，被配置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)的所有步骤。

8.一种机器可读的存储介质，根据权利要求7所述的计算机程序被存储在所述存储介质上。

9.一种电子控制单元，被配置为执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法(100)的所有步骤。

10.根据权利要求9所述的电子控制单元，具有用于存储校正矩阵和/或变换矩阵和/或校正变换矩阵的至少一个非易失性存储器。

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