DE102007034354B4

DE102007034354B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen des Verhaltens eines Fahrzeugs unter Verwendung von GPS-Signalen

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Publication number: DE102007034354B4
Application number: DE102007034354A
Authority: DE
Inventors: Minoru Okada; Mamoru Sawada; Takehito Fujii; Hiromichi Tanaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2027-07-25
Also published as: DE102007034354B9; GB0714521D0; US7885765B2; US8170797B2; DE102007034354A1; GB2440644B; JP4983132B2; US20110093198A1; DE102007034354B8; US20080027645A1; GB2440644A; JP2008032434A

Abstract

Verfahren des Schätzens der Richtung der Längsachse eines Fahrzeugs bezüglich eines Lokalkoordinatensystems, mit den Schritten: Berechnen von Geschwindigkeitsvektoren (V1, V2) an jeweils zwei oder mehr zueinander unterschiedlichen Positionen (P1d, P2d) am Fahrzeug unter Verwendung von GPS-(Globalpositionierungssystem)-Signalen, die von zwei oder mehr GPS-Antennen (10A, 10B) empfangen werden, die an den zueinander unterschiedlichen Positionen (P1d, P2d) am Fahrzeug angeordnet sind, wobei für die Differenz von zwei der Geschwindigkeitsvektoren (V1, V2) ein Schwellenwertbereich festgelegt wird; und dann, wenn die Differenz der zwei Geschwindigkeitsvektoren nicht innerhalb des festgelegten Schwellenwertbereichs liegt – Schätzen der Richtung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich eines Lokalkoordinatensystems durch Durchführen eines Berechnens auf der Grundlage der Formel:wobei V1_e und V1_n die jeweiligen Komponenten des Geschwindigkeitsvektors V1 in der Ost/West- und Nord/Süd-Richtung sind, V2_e und V2_n jeweilige Komponenten des Geschwindigkeitsvektors V2 in der Ost/West- und Nord/Süd-Richtung sind und θ der Winkel zwischen der Senkrechten zur Längsachse des Fahrzeugs und...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[Technisches Gebiet der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen von Verhalten eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel einer Richtung eines Fahrzeugs oder einer Fläche, die von dem Fahrzeug auf dem Lokalkoordinatensystem belegt wird, unter Verwendung von GPS-(Globalpositionierungssystem)-Signalen. In der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Lokalkoordinatensystem das LLS (Local-Level-System), ENU (East-North-Up) und Universal Transverse Mercator.
[Stand der Technik]
Es ist ein Verfahren bekannt, in welchem eine GPS-(Globalpositionierungssystem)-Antenne auf einem Fahrzeug vorgesehen ist, um die GPS-Signale zu empfangen, die von einem Satelliten gesendet werden, und Fahrzeugzustände werden auf der Grundlage der empfangenen GPS-Signale geschätzt.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2005-186 739 A offenbart zum Beispiel ein Verfahren zum Schätzen einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs auf der Grundlage einer Ist-Stelle des Fahrzeugs, welche durch die GPS-Signale bestimmt wird, und zum Bestimmen der Fahrzeugzustände (hauptsächlich des Reifendrucks) auf der Grundlage der Fahrgeschwindigkeit.
Im Stand der Technik ist die Ist-Stelle, die auf der Grundlage der GPS-Signale bestimmt wird, lediglich als ein Punkt angezeigt worden. Dies hat lediglich ein Schätzen bezüglich der Ist-Stelle oder der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs mit der Stelle der GPS-Antenne als eine Referenz zugelassen. Daher ist der Stand der Technik einem Schätzen von Fahrzeugverhalten, wie zum Beispiel einer Richtung eines Fahrzeugs oder einer Fläche, die von dem Fahrzeug auf dem Lokalkoordinatensystem belegt, nicht gerecht geworden.
Ein Schätzen von Fahrzeugverhalten, wie zum Beispiel einer Richtung eines Fahrzeugs oder einer Fläche, die von dem Fahrzeug auf dem Lokalkoordinatensystem belegt wird, ist beim richtigen Steuern des Fahrzeugs vorteilhaft, um zum Beispiel eine Stabilität eines Fahrens zu erzielen.
Aus der US 2003/0149512 A1 ist ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung bekannt, mit dem die Richtung, entlang der ein Fahrzeug fährt, geschätzt wird, wobei folgende Schritte bzw. Einrichtungen zur Durchführung der Schritte vorgesehen sind: Berechnen von Geschwindigkeitsvektoren an jeweils zwei oder mehr zueinander unterschiedlichen Positionen des Fahrzeugs unter Verwendung von GPS-Signalen, die von zwei oder mehr GPS-Antennen empfangen werden, die an den zueinander unterschiedlichen Positionen des Fahrzeugs angeordnet sind; und Berechnen der Richtung des Fahrzeugs unter Verwendung von Positionsdaten der Antennen. Die Richtung bzw. der Gierwinkel des Fahrzeugs wird dabei nicht bezüglich eines Lokalkoordinatensystems sondern bezüglich eines Koordinatensystems ermittelt, dessen Ursprung innerhalb der Ausdehnungen des Fahrzeugs befindlich ist.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend von der US 2003/0149512 A1 ein alternatives Verfahren des Schätzens der Richtung der Längsachse eines Fahrzeugs sowie eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 4.
Entsprechend einem Aspekt, welcher nicht die vorliegende Erfindung betrifft jedoch deren Erläuterung dient, wird ein Fahrzeugverhalten-Schätzverfahren geschaffen, das ein Verfahren eines Schätzens einer Richtung aufweist, entlang welcher ein Fahrzeug fährt. Das Verfahren weist Schritte eines Berechnens von Geschwindigkeitsvektoren an zwei oder mehr jeweils zueinander unterschiedlichen Positionen des Fahrzeugs unter Verwendung von GPS-(Globalpositionierungssystem)-Signalen, die von zwei oder mehr GPS-Antennen empfangen werden, die an den zueinander unterschiedlichen Positionen des Fahrzeugs angeordnet sind; eines Berechnens von Positionen der GPS-Antennen in einer lokalen geodätischen Koordinate auf der Grundlage der berechneten Geschwindigkeitsvektoren, wobei die Positionen der GPS-Antennen den Geschwindigkeitsvektoren entsprechen; und eines Berechnens der Richtung des Fahrzeugs dezentral auf der Grundlage der geschätzten Positionen der GPS-Antennen auf.
Zum Beispiel sind die zwei oder mehr zueinander unterschiedlichen Positionen des Fahrzeugs zwei Positionen, die aus einer Vorderseitenposition des Fahrzeugs und einer Rückseitenposition des Fahrzeugs bestehen, und weisen die GPS-Antennen die Anzahl zwei auf.
Eine Verwendung dieses Verfahrens kann ein Schätzen einer Richtung einer Längsachse des Fahrzeugs auf der Grundlage einer Linie zulassen, die die Positionen der GPS-Antennen verbindet.
Zum Beispiel kann, wenn die GPS-Antennen entlang der Längsachse eines Fahrzeugs angeordnet sind, die Richtung der Längsachse des Fahrzeugs durch die Linie definiert werden, die die Positionen der GPS-Antennen verbindet.
Wie es bekannt ist, können Geschwindigkeitsvektoren aus den GPS-Signalen mit einer hohen Genauigkeit abgeleitet werden. Deshalb lässt ein Verwenden der hochgenauen Geschwindigkeitsvektoren ein hochgenaues Schätzen der Positionen der GPS-Antennen und der Fahrzeugrichtung zu.
Beim Messen der Positionen durch das zuvor erwähnte Positionsbestimmungsverfahren weist das Schätzverfahren weiterhin einen Schritt eines Berechnens von Referenzpositionen der GPS-Antennen unter Verwendung der berechneten Geschwindigkeitsvektoren auf. In diesem Fall berechnet der Positionsberechnungsschritt die Positionen der GPS-Antennen in der lokalen geodätischen Koordinate durch Integrieren der berechneten Geschwindigkeitsvektoren bezüglich einer Einheitszeit und Verschieben der Referenzpositionen der GPS-Antennen um Werte der integrierten Geschwindigkeitsvektoren, wobei die verschobenen Positionen jeweils den Positionen der GPS-Antennen in der lokalen geodätischen Koordinate entsprechen.
Dies lässt ein Schätzen bezüglich der Positionen der GPS-Antennen auf dem Lokalkoordinatensystem zu, wobei diese Positionen den jeweiligen Geschwindigkeitsvektoren entsprechen.
Die ”Referenzpositionen der GPS-Antennen” können vorbestimmte Positionen sein, können jedoch eingestellt werden, wenn es erforderlich ist.
Zum Beispiel kann, wenn zwei GPS-Antennen entlang der Längsachse des Fahrzeugs angeordnet sind, das folgende Verfahren verwendet werden.
Bei diesem Verfahren gibt es einen weiteren Schritt eines Bestimmens, ob die berechneten Geschwindigkeitsvektoren innerhalb eines vorbestimmten Schwellwertbereichs sind oder nicht. In diesem Fall beinhaltet, wenn es bestimmt wird, dass jeder der berechneten Geschwindigkeitsvektoren innerhalb eines vorbestimmten Schwellwertbereichs ist, der Referenzposition-Berechnungsschritt einen Schritt i) eines Festlegens einer vorbestimmten Position der lokalen geodätischen Koordinate auf eine erste Referenzposition von einer der zwei GPS-Antennen und ii) eines Festlegens einer zweiten Referenzposition der anderen der zwei GPS-Antennen durch Verschieben der ersten Position, auf die verwiesen wird, um einen Abstand zwischen den zwei GPS-Antennen zu der anderen GPS-Antenne von der ersten Position, auf die zu verweisen ist, entlang einer Richtung der berechneten Geschwindigkeitsvektoren.
Daher können die Referenzpositionen der jeweiligen GPS-Antennen auf eine Stufe, bei der die GPS-Antennen, die entlang der Längsachse des Fahrzeugs angeordnet sind, verschoben worden sind, während ihre Geschwindigkeitsvektoren Näherungswerte aufweisen, das heisst auf eine Stufe eingestellt werden, an der das Fahrzeug als geradeaus nach vorne fahrend erachtet wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugverhalten-Schätzverfahren geschaffen, das die Schritte aufweist: Berechnen von Geschwindigkeitsvektoren von jeweils zwei oder mehr zueinander unterschiedlichen Positionen des Fahrzeugs unter Verwendung von GPS-(Globalpositionierungssystem)-Signalen, die von zwei oder mehr GPS-Antennen empfangen werden, die an den zueinander unterschiedlichen Positionen des Fahrzeugs angeordnet sind; und Berechnen der Richtung des Fahrzeugs in einer lokalen geodätischen Koordinate durch Durchführen eines Berechnens auf der Grundlage einer Formel:
wobei V1 und V2 die Geschwindigkeitsvektoren sind, V1_e und V1_n jeweilige Komponenten des Geschwindigkeitsvektors V1 in Ost/West- und Nord/Süd-Richtungen der lokalen geodätischen Koordinate sind, V2_e und V2_n jeweilige Komponenten des Geschwindigkeitsvektors V2 in den Ost/West- und Nord/Süd-Richtungen der lokalen geodätischen Koordinate sind und θ ein Winkel ist, der der Richtung des Fahrzeugs in der lokalen geodätischen Koordinate entspricht.
Gemäß diesem Aspekt kann bei dem Verfahren eines Schätzens von Fahrzeugverhalten ein Verwenden von lediglich den Geschwindigkeitsvektoren eine Definition der Linie zulassen, die die Positionen der GPS-Antennen an der Vorderseite und Rückseite des Fahrzeugs verbindet.
Wenn die zwei GPS-Antennen entlang der Längsachse des Fahrzeugs angeordnet sind, kann ein Verwenden von lediglich den Geschwindigkeitsvektoren ein Schätzen bezüglich der Neigung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich des Lokalkoordinatensystems, das heisst ein Schätzen bezüglich der Fahrzeugrichtung auf dem Lokalkoordinatensystem, zulassen.
Die Richtung des Fahrzeugs hierin wird auf der Grundlage des Winkels der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich einer Richtung, entlang welcher sich die Länge erhöht/verringert (hier im weiteren Verlauf als eine ”Ost/West-Richtung” bezeichnet), als eine Referenzrichtung auf dem Lokalkoordinatensystem geschätzt. Alternativ kann jedoch die Richtung auf der Grundlage des Winkels der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich einer Richtung, entlang welcher die Breite sich erhöht/verringert (hier im weiteren Verlauf als eine ”Nord/Süd-Richtung” bezeichnet), als eine Referenzrichtung auf dem Lokalkoordinatensystem geschätzt werden. Zu diesem Zweck können andere Formeln verwendet werden, um einen derartigen Winkel zu bestimmen.
Wie es bekannt ist, können Geschwindigkeitsvektoren aus den GPS-Signalen mit einer hohen Genauigkeit abgeleitet werden. Deshalb kann der Winkel, der durch die Formel bestimmt wird, welche auf derartigen hochgenauen Geschwindigkeitsvektoren basiert, als die Neigung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich des Lokalkoordinatensystems sehr genau vorsehend erachtet werden.
Wenn die Geschwindigkeitsvektoren V1 und V2 Näherungswerte aufweisen, kann das Berechnen des Winkels unter Verwendung der Formel 7 zu ”arctan (0/0)” führen. Demgemäß kann der erzielte Wert unbestimmt sein, was das Schätzen bezüglich der zuvor erwähnten Neigung nicht zulässt.
Um eine derartige Situation zu verhindern, kann das folgende Verfahren verwendet werden.
Bei diesem Verfahren gibt es einen weiteren Schritt eines Berechnens von Referenzpositionen der GPS-Antennen unter Verwendung der berechneten Geschwindigkeitsvektoren, wobei die Richtungsberechnungseinrichtung die Richtung des Fahrzeugs in der lokalen geodätischen Koordinate durch Durchführen eines Berechnens auf der Grundlage einer Formel berechnet:
wobei V0_e und V0_n jeweilige Komponenten von jedem des Geschwindigkeitsvektors V1 oder V2 in den Ost/West- und Nord/Süd-Richtungen der lokalen geodätischen Koordinate sind und θ ein Winkel ist, der der Richtung des Fahrzeugs in der lokalen geodätischen Koordinate entspricht.
Daher kann auch dann, wenn die Geschwindigkeitsvektoren V1 und V2 Näherungswerte aufweisen, die Neigung geschätzt werden.
Es ist bevorzugt, dass das Schätzverfahren weiterhin einen Schritt eines Berechnens einer Fläche, die räumlich in der lokalen geodätischen Koordinate belegt wird, auf der Grundlage von sowohl der berechneten Richtung des Fahrzeugs als auch einem Parameter aufweist, der mindestens eine Größe des Fahrzeugs anzeigt.
Daher ist es möglich, nicht nur die Neigung des Fahrzeugs auf dem Lokalkoordinatensystem, sondern ebenso die Fläche zu bestimmen, die von dem Fahrzeug auf dem Lokalkoordinatensystem belegt wird. Dies kann zu einer Interpretation des Fahrzeugs als ein Festkörper führen, der auf dem Lokalkoordinatensystem vorhanden ist. Als Ergebnis können die Verhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage von viel mehr Informationsstücken überprüft werden.
Die ”Parameter, die die Abmessung des Fahrzeugs anzeigen” meinen hierin diejenigen Parameter, die die Fläche bezeichnen, die sich von der Achse als eine Referenz des Fahrzeugs ausdehnt. Die Parameter beinhalten zum Beispiel die Breite, Länge und Höhe des Fahrzeugs, welche im Voraus gegeben sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeugverhalten-Schätzvorrichtung geschaffen, die Strukturen aufweist, die auf die gleiche Weise wie das Vorhergehende wirken oder die identische oder ähnliche Vorteile wie diejenigen schaffen, die zuvor angegeben worden sind.
Die Fahrzeugverhalten-Schätzvorrichtung zum Schätzen einer Richtung, entlang welcher ein Fahrzeug fährt, weist die folgende grundlegende Struktur auf. Die Vorrichtung weist einen Geschwindigkeitsberechnungsblock, der Geschwindigkeitsvektoren an jeweils zwei oder mehr zueinander unterschiedlichen Positionen des Fahrzeugs unter Verwendung von GPS-(Globalpositionierungssystem)-Signalen berechnet, die von zwei oder mehr GPS-Antennen empfangen werden, die an den zueinander unterschiedlichen Positionen des Fahrzeugs angeordnet sind; einen Positionsberechnungsblock, der Positionen der GPS-Antennen in einer lokalen geodätischen Koordinate auf der Grundlage der berechneten Geschwindigkeitsvektoren berechnet, wobei die Positionen der GPS-Antennen den Geschwindigkeitsvektoren entsprechen; und einen Richtungsberechnungsblock auf, der die Richtung des Fahrzeugs dezentral auf der Grundlage der geschätzten Positionen der GPS-Antennen berechnet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
In der beiliegenden Zeichnung zeigt:
1 ein Blockschaltbild eines Aufbaus einer Fahrzeugverhalten-Schätzvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
2 eine Darstellung der Stellen von GPS-Antennen und GPS-Empfängern der vorliegenden Erfindung;
3 ein Flussdiagramm eines Richtungsschätzverfahrens (Programm 1) gemäß einem ersten Beispiel, welches nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, sondern deren Erläuterung dient;
4A bis 4C Darstellungen, von denen jede eine Richtung eines Fahrzeugs auf dem Lokalkoordinatensystem (zweidimensionale Koordinate) gemäß dem ersten Beispiel anzeigt;
5 ein Flussdiagramm eines Richtungsschätzverfahrens (Programm 2) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6A und 6B Darstellungen, von denen jede eine Richtung eines Fahrzeugs auf dem Lokalkoordinatensystem (dreidimensionale Koordinaten) gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anzeigt; und
7A und 7B Blockschaltbilder, von denen jedes einen Aufbau einer Fahrzeugverhalten-Schatzvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Schätzen von Verhalten eines Fahrzeugs beschrieben.
(1) Gesamtaufbau
In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Schätzvorrichtung und das Schätzverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung als eine Vorrichtung und ein Verfahren in die Praxis umgesetzt, die sowohl Richtungen eines Fahrzeugs als auch Flächen schätzen, die räumlich von dem Fahrzeug belegt werden. Hier im weiteren Verlauf wird diese Vorrichtung als eine Fahrzeugrichtung-Schätzvorrichtung bezeichnet.
Eine Fahrzeugrichtung-Schätzvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung, die in ein Fahrzeug eingebaut ist. Diese Vorrichtung beinhaltet, wie es in 1 gezeigt ist, zwei GPS-(Globalpositionierungssystem)-Antennen 10A und 10B, zwei GPS-Empfänger 20A und 20B, die elektrisch mit den jeweiligen GPS-Antennen 10A und 10B verbunden sind, und eine Fahrzeugzustand-Schätzeinheit 30, die später beschrieben wird. Diese Komponenten sind zur Kommunikation über ein Netz (zum Beispiel ein CAN (Controller-Area-Network)) miteinander verbunden.
Wie es in 2 gezeigt ist, kann jede der GPS-Antennen 10A und 10B an irgendeiner Position entlang einer Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind derartige zwei GPS-Antennen 10A und 10B an dem vorderen und hinteren Ende des Fahrzeugs angeordnet. An diesen Endstellen empfängt jede der GPS-Antennen 10A und 10B GPS-Signale von GPS-Satelliten.
Die GPS-Empfänger 20A und 20B sind in dem Inneren des Fahrzeugraums angeordnet, um die GPS-Signale über die GPS-Antennen 10A und 10B zu empfangen. Weiterhin erfasst jeder GPS-Empfänger 20A (20B), wenn es erforderlich ist, einen Parameter, der den Geschwindigkeitsvektor an der Position anzeigt, an der jede der GPS-Antennen 10A und 10B angeordnet ist, auf der Grundlage der empfangenen GPS-Signale und unterrichtet die Fahrzeugzustand-Schätzeinheit 30 über den Parameter.
Die Fahrzeugzustand-Schätzeinheit 30 besteht zum Beispiel aus einem bekannten Mikrocomputer, um die gesamte Funktionsweise der Fahrzeugrichtung-Schätzvorrichtung 1 zu steuern. Der Mikrocomputer ist mit einer CPU (zentralen Verarbeitungseinheit) und Speichern versehen, in welchen zuvor gegebene Softwareprogramme, vorübergehende Daten, die zum Verarbeiten in der CPU erforderlich sind, und andere erforderliche Daten gespeichert sind. Die CPU, das heisst die Einheit 30, führt Verfahren durch, die später in Übereinstimmung mit einem Programm beschrieben werden, das vorhergehend in einem enthaltenen Speicher gespeichert ist.
(2) Richtungsschätzverfahren
Das Folgende ist eine Beschreibung bezüglich Richtungsschätzverfahren, die von der Fahrzeugzustand-Schätzeinheit 30 durchgeführt werden. Inhalte der Fahrzeugrichtung-Schätzverfahren sind teilweise abhängig von dem Programm, das in dem Speicher gespeichert ist, welcher in der Fahrzeugzustand-Schätzeinheit 30 enthalten ist, zueinander unterschiedlich. Deshalb wird eine Beschreibung bezüglich der Verfahren für jedes Programm getrennt vorgesehen.
Es sollte wahrgenommen werden, dass das Richtungsschätzverfahren wiederholt in Intervallen nach einem Aktivieren der Fahrzeugrichtung-Schätzvorrichtung 1 als Reaktion auf ein Einschalten des Zündschalters des Fahrzeugs durchgeführt wird.
(2-1) Erstes Programm
Unter Bezugnahme auf 3, welche nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft, sondern deren Erläuterung dient, wird hier im weiteren Verlauf ein Verfahren eines ersten Programms zum Schätzen von Verhalten eines Fahrzeugs beschrieben. In dem vorliegenden Beispiel und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen richtet sich das Schätzen bezüglich der Verhalten hauptsächlich auf Richtungen eines Fahrzeugs und einer Fläche, die räumlich von dem Fahrzeug auf dem Lokalkoordinatensystem (wie zum Beispiel LLS (Local-Level-System), ENU (East-North-Up) oder Universal Transverse Mercator) belegt wird.
Mit dem Start des Richtungsschätzverfahrens werden Geschwindigkeitsvektoren für die Positionen bestimmt, an denen die jeweiligen GPS-Antennen 10A und 10B angeordnet sind (Schritt S110 in 3). In diesem Schritt werden die Geschwindigkeitsvektoren V1 und V2 auf der Grundlage der Parameter, die von den GPS-Empfängern 20A und 20B unterrichtet werden, für die Positionen bestimmt, an denen die jeweiligen GPS-Antennen 10A und 10B angeordnet sind (siehe 4A).
Hier im weiteren Verlauf wird der Geschwindigkeitsvektor, der aus den GPS-Signalen abgeleitet wird, welche von der GPS-Antenne 10A empfangen werden, die sich an dem vorderen Ende des Fahrzeugs befindet, als ”V1” bezeichnet und wird der Geschwindigkeitsvektor, der aus den GPS-Signalen abgeleitet wird, welche von der GPS-Antenne 10B empfangen werden, die sich an dem hinteren Ende des Fahrzeugs befindet, als ”V2” bezeichnet.
Nachfolgend wird ein Überprüfen bezüglich dessen durchgeführt, ob die Geschwindigkeitsvektoren, die in dem Schritt S110 bestimmt werden, Näherungswerte aufweisen oder nicht, die innerhalb eines vorbestimmten Schwellwertbereichs fallen (|V1 – V2| < Schwellwert) (Schritt S120).
Wenn es in einem Schritt S120 bestimmt wird, dass die Geschwindigkeitsvektoren Näherungswerte aufweisen, die innerhalb des vorbestimmten Schwellwertbereichs fallen (Schritt S120: JA), und wenn der Zustand eines Seins der Näherungswerte für eine vorbestimmte Zeitdauer (zum Beispiel 5 Sekunden) gehalten wird (Schritt S130: JA), werden Referenzpositionen der jeweiligen GPS-Antennen 10 erneuert (Schritt S140).
In dem vorliegenden Beispiel werden die Parameter, die die Referenzpositionen der einzelnen GPS-Antennen 10A und 10B anzeigen, in dem Speicher gespeichert, der in der Fahrzeugzustand-Schätzeinheit 30 enthalten ist. In einem Schritt S140 wird eine vorbestimmte Position (zum Beispiel der Ursprung) auf dem Lokalkoordinatensystem als ein Parameter erneuert, der die Referenzposition an einer (10A) der GPS-Antennen 10A und 10B anzeigt. Die Referenzposition ist zu der Seite der anderen Antenne 10B entlang des Geschwindigkeitsvektors, der in dem Schritt S110 bestimmt wird, um einen Abstand L verschoben, der zwischen den Positionen der GPS-Antennen 10A und 10B definiert ist, von welchen in dem vorliegenden Beispiel ein Antennen-zu-Antennen-Abstand der Gesamtlänge des Fahrzeugs entspricht. Die versetzte Position wird dann als ein Parameter erneuert, der die Referenzposition der anderen GPS-Antenne 10B anzeigt.
Zum Beispiel werden, wenn ein Positionsvektor, der die Referenzposition der GPS-Antenne 10A anzeigt, die an dem vorderen Ende des Fahrzeugs angeordnet ist, ”P1d” ist, und wenn ein Positionsvektor, der die Referenzposition der GPS-Antenne 10B anzeigt, die an dem hinteren Ende des Fahrzeugs angeordnet ist, ”P2d” ist, und weiterhin, wenn dieses ”P2d” als die vorbestimmte Position auf dem Lokalkoordinatensystem erachtet wird, jeweilige Richtungskomponenten (das heisst Ost/West-Richtungskomponenten und Nord/Süd-Richtungskomponenten) der Referenzpositionen P1d und P2d aus der folgenden Formel (1) berechnet:
wobei ”P*d_e” (durchgängig durch die vorliegende Beschreibung bezeichnet ”*” 1 oder 2) ein Positionsvektor ist, der die Referenzposition in der Ost/West-Richtung anzeigt, ”P*d_n” ein Positionsvektor ist, der die Referenzposition in der Nord/Süd-Richtung anzeigt, und ”ϕ” ein Winkel ist, der zwischen dem Geschwindigkeitsvektor V2 und der Ost/West-Richtung besteht (siehe 4B). Dieser Winkel ”ϕ” durch einen Winkel (Azimut) definiert, der zwischen der Ost/West-Richtungskomponente und der Nord/Süd-Richtungskomponente des Geschwindigkeitsvektors besteht, der aus den GPS-Signalen abgeleitet wird, die sich an der Referenzposition P2d des hinteren Endes des Fahrzeugs befinden.
Nachfolgend zu Schritt S140 kehrt ein Steuern zu dem Schritt S110 zurück.
Wenn die Geschwindigkeitsvektoren in dem Schritt S120 als nicht die Näherungswerte seiend bestimmt werden, die innerhalb des vorbestimmten Schwellwertbereichs fallen (Schritt S120: NEIN), oder wenn die Geschwindigkeitsvektoren als die Näherungswerte seiend bestimmt werden, die innerhalb des vorbestimmten Schwellwertbereichs fallen, aber der Zustand eines Seins der Näherungswerte nicht für eine vorbestimmte Zeitdauer gehalten wird (Schritt S130: NEIN), können die Positionen der jeweiligen GPS-Antennen 10A und 10B auf dem Lokalkoordinatensystem bestimmt werden (Schritt S150).
Genauer gesagt werden in einem Schritt S150 die Geschwindigkeitsvektoren (V1, V2), die in dem Schritt S110 bestimmt werden, jeweils bezüglich einer Einheitszeit integriert. Dann werden die Referenzpositionen (P1d, P2d) der GPS-Antennen 10A und 10B, die den jeweiligen Geschwindigkeitsvektoren entsprechen, jeweils um Werte der Integralwerte verschoben. Die verschobenen Positionen werden dann als die Positionen der jeweiligen GPS-Antennen 10A und 10B auf dem Lokalkoordinatensystem bestimmt.
Genauer gesagt wird ein Positionsvektor ”P1”, der die Position der GPS-Antenne 10A anzeigt, die sich an dem vorderen Ende des Fahrzeugs befindet, durch die folgende Formel (2) berechnet. Weiterhin wird ein Positionsvektor ”P2”, der die Position der GPS-Antenne 10B anzeigt, die sich an dem hinteren Ende des Fahrzeugs befindet, durch die folgende Formel (3) berechnet. P1 = ∫V1dt + P1d (2) P2 = ∫V2dt + P2d (3)
Auf das Schätzen der Positionen der jeweiligen GPS-Antennen 10A und 10B in dem Schritt S150 folgend werden die Richtung des Fahrzeugs und die zwei- oder dreidimensionale Fläche, die räumlich von dem Fahrzeug belegt wird, auf der Grundlage der geschätzten Positionen bestimmt (Schritt S160).
Genauer gesagt werden in dem Schritt S160 die Positionen, die in dem Schritt S150 geschätzt werden, durch eine Linie verbunden und wird die Richtung der Linie auf dem Lokalkoordinatensystem als eine Richtung bestimmt, die die Richtung des Fahrzeugs anzeigt.
Genauer gesagt werden in dem Schritt S160 die Positionen, die in dem Schritt S150 geschätzt werden, durch eine Linie verbunden und wird ein Winkel θ, der zwischen einer Linie, die rechtwinklig zu dieser verbundenen Linie ist, und einer Linie besteht, die sich in der Ost/West-Richtung ausdehnt (siehe 4C), als eine Richtung bestimmt, die die Richtung des Fahrzeugs auf dem Lokalkoordinatensystem anzeigt. Dieser Winkel θ wird aus der folgenden Formel (4) berechnet:
wobei ”P*_e” ein Positionsvektor ist, der eine Position in der Ost/West-Richtung anzeigt, entlang welcher sich die Länge erhöht oder verringert, und ”P*_n” ein Positionsvektor ist, der eine Position in der Nord/Süd-Richtung anzeigt, entlang welcher sich die Breite erhöht oder verringert.
Ebenso wird in dem Schritt S160 eine Fläche, die räumlich von dem Fahrzeug auf dem Lokalkoordinatensystem belegt wird, auf der Grundlage der Neigung der Fahrzeugachse, die durch die Fahrzeugrichtung festgelegt ist, die unter Verwendung der Formel (4) berechnet worden ist, und auf der Grundlage der vorbestimmten Parameter bestimmt, die die Abmessung des Fahrzeugs (zum Beispiel Breite, Länge und Höhe des Fahrzeugs) anzeigen.
Nachfolgend werden die Geschwindigkeitsvektoren, die in dem Schritt S110 bestimmt werden, zu dem xy-Koordinatensystem (siehe 4C) mit der Fahrzeugachse als eine Referenz gewandelt, wobei die Fahrzeugachse aus der Fahrzeugrichtung abgeleitet wird, welche in dem Schritt S160 bestimmt worden ist (Schritt S170). In dem Schritt S170 wird die Wandlung der Koordinatensysteme unter Verwendung der folgenden Formeln (5) und (6) durchgeführt:
wobei ”V*_x” ein Geschwindigkeitsvektor in einer Richtung der x-Achse ist, ”V*_y” ein Geschwindigkeitsvektor in einer Richtung der y-Achse ist, ”V*_e” ein Geschwindigkeitsvektor in der Ost/West-Richtung ist und ”V*_n” ein Geschwindigkeitsvektor in der Nord/Süd-Richtung ist.
Die Parameter, die die Geschwindigkeitsvektoren anzeigen, die durch das Wandeln in dem Schritt S170 erzielt worden sind, und die Parameter, die die Fahrzeugfläche anzeigen, welche in dem Schritt S160 bestimmt worden sind, werden zu einer Fahrzeugsteuereinheit 100 gesendet, welche über das Netz verbunden ist (Schritt S180), wie es in 1 gezeigt ist. Dann kehrt ein Steuern zu dem Schritt S110 zurück. Die Fahrzeugsteuereinheit 100, die die Parameter empfangen hat, führt auf der Grundlage der Parameter verschiedene Verfahren aus, um die Fahrzeugbewegungen zu steuern.
(2-2) Zweites Programm
Unter Bezugnahme auf 5, welche den Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft, wird hier im weiteren Verlauf ein Verfahren eines Schätzens einer Richtung beschrieben, welches in Übereinstimmung mit einem zweiten Programm ausgeführt wird. Dieses zweite Programm, welches von dem ersten Programm abgeändert ist, ersetzt das erste Programm.
Mit dem Start des Richtungsschätzverfahrens werden die Geschwindigkeitsvektoren wie in dem zuvor erwähnten Schritt S110 bezüglich der Positionen bestimmt, an denen die jeweiligen GPS-Antennen 10A und 10B angeordnet sind (Schritt S210).
Nachfolgend wird ein Überprüfen bezüglich dessen durchgeführt, ob die Geschwindigkeitsvektoren, die in S110 bestimmt werden, Näherungswerte aufweisen, die innerhalb eines vorbestimmten Schwellwertbereichs fallen, oder nicht (|V1 – V2| < Schwellwert) (Schritt S220).
Wenn die Geschwindigkeitsvektoren als nicht die Näherungswerte aufweisend bestimmt werden, die innerhalb des vorbestimmten Schwellwertbereichs fallen (Schritt S220: NEIN), werden die Geschwindigkeitsvektoren, die in dem Schritt S210 bestimmt werden, als Grundlage verwendet, um eine Neigung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich des Lokalkoordinatensystems und eine Fläche zu bestimmen, die von dem Fahrzeug räumlich belegt wird (Schritt S230).
Genauer gesagt wird in dem Schritt S230 auf der Grundlage der Richtungskomponenten der Geschwindigkeitsvektoren, die in dem Schritt S210 geschätzt werden, der Winkel θ (siehe 4C), der zwischen einer Linie, die rechtwinklig zu der Längsachse des Fahrzeugs ist, und einer Linie besteht, die sich in der Nord/Süd-Richtung auf dem Lokalkoordinatensystem ausdehnt, unter Verwendung der folgenden Formel (7) berechnet. Die Neigung, die diesen Winkel θ anzeigt, wird als die Neigung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich des Lokalkoordinatensystems bestimmt.
In dem Schritt S230 wird ebenso eine Fläche, die räumlich von dem Fahrzeug auf dem Lokalkoordinatensystem belegt wird, auf der Grundlage der Neigung der Fahrzeugachse, die die Richtung des Fahrzeugs wiedergibt, die unter Verwendung der Formel (7) berechnet worden ist, und ebenso auf der Grundlage der vorbestimmten Parameter bestimmt, die die Abmessung des Fahrzeugs (zum Beispiel die Breite, Länge und Höhe des Fahrzeugs) anzeigen.
Es sollte wahrgenommen werden, dass die Formel (7), die vorher vorgesehen worden ist, wie folgt erzielt worden ist.
Zuerst wird unter der Annahme, dass die Stellen der GPS-Antennen 10A und 10B unverändert bleiben und der Abstand L, der zwischen den GPS-Antennen 10A und 10B definiert ist, konstant ist, die folgende Formel (8) gebildet: (P1_e – P2_e)² + (P1_n – P2_)² = L (8)
Eine Differenziation von beiden Seiten der Formel (8) bezüglich einer Einheitszeit ”t” bildet die folgende Formel (9):
Die Beziehung, die durch die folgende Formel (10) ausgedrückt ist, kann aus den Formeln (8) und (9) abgeleitet werden:
Die linke Seite der Formel (10) zeigt den tanθ an. Unterdessen werden die Beziehungen, die durch die folgenden Formeln (11) bis (14) ausgedrückt sind, gebildet. Demgemäß kann durch Herausarbeiten des Winkels θ, der zuvor erwähnt worden ist, mit diesen Formeln die vorhergehende Formel 7 abgeleitet werden. dP1_e / dt = V1_e (11) dP2_e / dt = V2_e (12) dP1_n / dt = V1_n (13) dP2_n / dt = V2_n (14)
Die Neigung des Fahrzeugs in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird auf der Grundlage des Winkels der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich der Ost/West-Richtung als eine Referenzrichtung auf dem Lokalkoordinatensystem bestimmt. Alternativ kann jedoch die Neigung auf der Grundlage des Winkels der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich der Nord/Süd-Richtung als eine Referenzrichtung auf dem Lokalkoordinatensystem bestimmt werden. Zu diesem Zweck können andere Formeln verwendet werden, um einen derartigen Winkel zu bestimmen.
Nachfolgend werden die Geschwindigkeitsvektoren, die in dem Schritt S210 bestimmt werden, zu dem xy-Koordinatensystem (siehe 4C) mit der Fahrzeugachse als eine Referenz gewandelt, wobei die Fahrzeugachse aus der Neigung abgeleitet wird, die in dem Schritt S230 bestimmt wird (Schritt S240). In dem Schritt S240 wird die Wandlung der Koordinatensysteme unter Verwendung der Formeln (5) und (6) wie in dem Schritt S170 durchgeführt.
Ähnlich dem Schritt S180 werden die Parameter, die die Geschwindigkeitsvektoren anzeigen, welche durch das Wandeln in dem Schritt S240 erzielt worden sind, und die Parameter, die die Fahrzeugfläche anzeigen, welche in den Schritten S230 und S260 bestimmt worden sind, zu der Fahrzeugsteuereinheit 100 gesendet, welche über das Netz verbunden ist (Schritt S250). Dann kehrt ein Steuern zu dem Schritt S210 zurück.
Wenn die Geschwindigkeitsvektoren in dem Schritt S220 als die Näherungswerte aufweisend bestimmt werden, die innerhalb des vorbestimmten Schwellwertbereichs fallen (Schritt S220: JA), wird irgendeiner der Geschwindigkeitsvektoren, die in dem Schritt S210 bestimmt werden, als eine Grundlage verwendet, um die Neigung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich des Lokalkoordinatensystems zu bestimmen (Schritt S260).
In dem Schritt S260 wird irgendeiner der Geschwindigkeitsvektoren, die in dem Schritt S210 geschätzt werden, willkürlich ausgewählt oder wird ein vorbestimmter Geschwindigkeitsvektor ausgewählt. Auf der Grundlage der Richtungskomponenten des ausgewählten Geschwindigkeitsvektors (als ”V0” bezeichnet) wird der Winkel θ (siehe 4C), der zwischen einer Linie, die rechtwinklig zu der Längsachse des Fahrzeugs ist, und einer Linie besteht, die sich in der Nord/Süd-Richtung auf dem Lokalkoordinatensystem ausdehnt, unter Verwendung der folgenden Formel (15) berechnet. Die Neigung, die diesen Winkel θ anzeigt, wird als die Neigung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich des Lokalkoordinatensystems wiedergebend bestimmt.
Die vorhergehende Formel (15) wird durch lediglich Machen von einem der Geschwindigkeitsvektoren in Formel (7) zu ”0” erzielt. In der Formel (15) ist ”V0_e” der Geschwindigkeitsvektor in der Ost/West-Richtung und ist ”V0_n” der Geschwindigkeitsvektor in der Nord/Süd-Richtung.
In dem Schritt S260 wird ebenso eine Fläche, die räumlich von dem Fahrzeug auf dem Lokalkoordinatensystem belegt wird, auf der Grundlage der Neigung der Fahrzeugachse, die unter Verwendung der Formel (15) berechnet worden ist, und auf der Grundlage der vorbestimmten Parameter bestimmt, die die Abmessung des Fahrzeugs (zum Beispiel die Breite, Länge und Höhe des Fahrzeugs) anzeigen.
Dem Verfahren in dem Schritt 260 nachfolgend schreitet ein Steuern zu dem Schritt S240 fort.
(3) Vorteile
In der Fahrzeugrichtung-Schätzvorrichtung 1, die ausgestaltet ist, wie es zuvor beschrieben worden ist, sind die GPS-Antennen 10A und 10B entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet. Daher kann die Richtung der Längsachse des Fahrzeugs aus der Linie, die die Positionen der GPS-Antennen 10A und 10B verbindet, abgeleitet werden (siehe den Schritt S160 in 3 und die Schritte S230 und S260 in 5).
Wie es bekannt ist, können die Geschwindigkeitsvektoren aus den GPS-Signalen mit einer hohen Genauigkeit abgeleitet werden. Daher führt das Schätzen der Positionen auf der Grundlage der hochgenauen Geschwindigkeitsvektoren, wie es zuvor beschrieben worden ist, zu einem Ableiten der Positionen der GPS-Antennen 10 und des Fahrzeugwinkels mit einer hohen Genauigkeit.
In dem Richtungsschätzverfahren des Programms 1 werden die Geschwindigkeitsvektoren, die in dem Schritt S110 von 3 bestimmt werden, jeweils bezüglich einer Einheitszeit integriert. Dann werden die Referenzpositionen der GPS-Antennen 10A und 10B, die den jeweiligen Geschwindigkeitsvektoren entsprechen, um die Integralwerte verschoben. Die verschobenen Positionen werden als die Positionen der jeweiligen GPS-Antennen 10A und 10B auf dem Lokalkoordinatensystem bestimmt. Daher kann ein Verwenden der Geschwindigkeitsvektoren ein Schätzen der Positionen der GPS-Antennen 10A und 10B auf dem Lokalkoordinatensystem zulassen, von welchen Positionen den jeweiligen Geschwindigkeitsvektoren entsprechen.
Weiterhin können in dem Richtungsschätzverfahren des Programms, in dem die Geschwindigkeitsvektoren, die in dem Schritt S110 von 3 bestimmt werden, die Näherungswerte aufweisen, die innerhalb eines vorbestimmten Schwellwertbereichs fallen (”JA” in dem Schritt S120 von 3), die Referenzpositionen der jeweiligen GPS-Antennen 10A und 10B erneuert werden. Der Zustand, in dem beide der Geschwindigkeitsvektoren Näherungswerte aufweisen, kann ein Zustand sein, in dem die Fahrzeugachse, auf der sich die Geschwindigkeitsvektoren befinden, und die Fahrzeugfahrrichtung genähert sind, oder ein Zustand sein, in dem das Fahrzeug als geradeaus nach vorne fahrend erachtet wird. Deshalb können in dem Richtungsschätzverfahren des ersten Programms die Referenzpositionen der jeweiligen GPS-Antennen 10A und 10B auf eine Stufe eingestellt werden, an der das Fahrzeug als geradeaus nach vorne fahrend erachtet wird.
In dem Richtungsschätzverfahren des zweiten Programms kann ein Verwenden von lediglich den Geschwindigkeitsvektoren, die in dem Schritt S210 von 5 bestimmt werden, die Neigung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich des Lokalkoordinatensystems bestimmen. Das heisst, ein Verwenden von lediglich den Geschwindigkeitsvektoren kann die Fahrzeugrichtung bezüglich des Lokalkoordinatensystems bestimmen.
Wie es bekannt ist, können die Geschwindigkeitsvektoren aus den GPS-Signalen mit einer hohen Genauigkeit abgeleitet werden. Deshalb kann der Winkel, der auf der Grundlage von derartigen hochgenauen Geschwindigkeitsvektoren bestimmt wird, sehr genau die Neigung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich des Lokalkoordinatensystems anzeigen.
In dem Richtungsschätzverfahren des zweiten Programms, in dem die Geschwindigkeitsvektoren V1 und V2 Näherungswerte aufweisen, die innerhalb des vorbestimmten Bereichs fallen, kann die Fahrzeugrichtung unter Verwendung lediglich irgendeines der Geschwindigkeitsvektoren bestimmt werden (”JA” in dem Schritt S220 bis Schritt S260 von 5).
In Fällen, in denen die Geschwindigkeitsvektoren V1 und V2 Näherungswerte aufweisen, kann ein Bestimmen der Neigung unter Verwendung der Formel 7 wie in dem Fall, in dem die Vektoren nicht genähert sind, zu ”arctan (0/0)” führen. Daher kann der erzielte Wert unbestimmt sein, was das Bestimmen bezüglich der Neigung nicht zulässt.
Unter derartigen Umständen kann durch Vorsehen des vorhergehenden Aufbaus, welcher ein Schätzen bezüglich der Fahrzeugrichtung unter Verwendung lediglich von einem der Geschwindigkeitsvektoren zulässt, die Neigung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich des Lokalkoordinatensystems auch dann bestimmt werden, wenn die Geschwindigkeitsvektoren V1 und V2 Näherungswerte aufweisen.
Der vorhergehende Aufbau kann ein Schätzen bezüglich der Fläche, die räumlich von dem Fahrzeug auf dem Lokalkoordinatensystem belegt wird, auf der Grundlage der Fahrzeugrichtung oder der Neigung und den Parametern zulassen, die die Abmessung des Fahrzeugs anzeigen (siehe den Schritt S160 von 3 und die Schritte S230 und S260 von 5).
Daher kann zusätzlich zu der Fahrzeugneigung auf dem Lokalkoordinatensystem die Fläche, die räumlich von dem Fahrzeug auf den Koordinaten belegt wird, geschätzt werden. Dies kann zu einer Interpretation des Fahrzeugs als ein Festkörper seiend, der auf dem Lokalkoordinatensystem vorhanden ist, führen. Auf diese Weise können die Verhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage von viel mehr Informationsstücken überprüft werden, so dass die Fahrzeugverhalten genauer als Positionsbeziehungen zu Umgebungsfaktoren, wie zum Beispiel den Formen von Straßen, entlang welcher Fahrzeuge nun fahren, und/oder Hinternissen geschätzt werden können, die vor fahrenden Fahrzeugen angeordnet sind.
(Ausgestaltungen)
Einige Beispiele und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind vorhergehend beschrieben worden. Jedoch sollte es wahrgenommen werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern in verschiedenen Ausführungsbeispielen realisiert werden kann, solange die Ausführungsbeispiele innerhalb des technischen Umfangs der vorliegenden Erfindung fallen. Einige Beispiele von Ausgestaltungen sind nachstehend vorgesehen.
Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel hat die Aufbauten beispielhaft dargelegt, wobei in jedem von diesen die GPS-Antennen 10A und 10B im vorderen und im hinteren Ende des Fahrzeugs angeordnet worden sind. Die GPS-Antennen 10A und 10B können jedoch lediglich entlang der Längsachse des Fahrzeugs voneinander beabstandet angeordnet sein und können daher an anderen Positionen als dem vorderen und dem hinteren Ende des Fahrzeugs angeordnet sein.
In diesem Fall kann die Richtung der Längsachse des Fahrzeugs auf der Grundlage von Winkeldifferenzen zwischen der Längsachse des Fahrzeugs und der Linie geschätzt werden, die die zwei GPS-Antennen verbindet.
Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel hat die Aufbauten beispielhaft dargelegt, wobei in jedem von diesen die zwei GPS-Antennen 10A und 10B entlang der Längsachse des Fahrzeugs angeordnet worden sind. Alternativ können jedoch mehr als zwei GPS-Antennen entlang der Längsachse oder der Querachse des Fahrzeugs angeordnet sein, so dass die GPS-Signale, die von diesen GPS-Antennen empfangen werden, verwendet werden können, um das zuvor beschriebene Richtungsschätzverfahren durchzuführen.
Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel hat die Aufbauten beispielhaft dargelegt, wobei in jedem von diesen die Fahrzeugrichtung bezüglich der zweidimensionalen Koordinaten oder des Lokalkoordinatensystems geschätzt worden ist, das aus den Ost/West- und Nord/Süd-Richtungskomponenten besteht. Alternativ kann, da dreidimensionale Geschwindigkeitsvektoren aus den GPS-Signalen abgeleitet werden können, die Fahrzeugrichtung-Schätzvorrrichtung derart ausgestaltet sein, dass sie dreidimensionale Koordinaten verwendet, um sowohl einen ersten Fahrzeugwinkel ϕ in der horizontalen Ebene, die die Ost/West- und Nord/Süd-Richtungen beinhaltet, und einen zweiten Fahrzeugwinkel δ in einer vertikalen Ebene zu schätzen, die vertikal zu der horizontalen Ebene ist (siehe die 6A und 6B).
Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel hat die Aufbauten beispielhaft dargelegt, wobei in jedem von diesen zwei GPS-Empfänger 20A und 20B für die jeweiligen GPS-Antennen 10A und 10B vorgesehen worden sind. Alternativ kann jedoch ein einzelner GPS-Empfänger 20 verwendet werden, um die GPS-Signale aus den einzelnen GPS-Antennen 10A und 10B zum Erfassen von Parametern zu empfangen, wie es erforderlich ist. In diesem Fall sollte, von welcher Antenne 10A (10B) die GPS-Signale auch immer empfangen werden, jeder Parameter zu der Fahrzeugzustand-Schätzeinheit 30 in dem Zustand gesendet werden, dass die GPS-Antenne 10A (10B) identifiziert werden kann, die den Parameter empfangen hat (siehe 7A).
Schließlich hat das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel die Aufbauten beispielhaft dargelegt, wobei in jedem von diesen die Fahrzeugrichtung-Schätzvorrichtung 1 als ein getrennter Körper vorgesehen worden ist. Alternativ kann die Fahrzeugrichtung-Schätzvorrichtung 1 teilweise zum Beispiel in die Fahrzeugsteuereinheit 100 integriert sein. Als ein bestimmtes Beispiel kann die Fahrzeugzustand-Schätzeinheit 30 in die Fahrzeugsteuereinheit 100 integriert sein (siehe 7B).
Korrelationen zwischen dem Ausführungsbeispiel und der vorliegenden Erfindung sind wie folgt. In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht der Schritt S110 von 3 dem Geschwindigkeitsschätzverfahren oder der Geschwindigkeitsschätzeinrichtung. Der Schritt S150 von 3 entspricht dem Positionsschätzverfahren oder der Positionsschätzeinrichtung. Der Schritt S160 von 3 entspricht dem Richtungsschätzverfahren oder der Richtungsschätzeinrichtung. Der Schritt S140 von 3 entspricht dem Referenzbestimmungsverfahren oder der Referenzbestimmungseinrichtung.
Weiterhin entspricht der Schritt S210 von 5 dem Geschwindigkeitsschätzverfahren oder der Geschwindigkeitsschätzeinrichtung. Die Schritte S230 und S260 von 5 entsprechen dem Richtungsschatzverfahren oder der Richtungsschätzeinrichtung.

Claims

Verfahren des Schätzens der Richtung der Längsachse eines Fahrzeugs bezüglich eines Lokalkoordinatensystems, mit den Schritten: Berechnen von Geschwindigkeitsvektoren (V1, V2) an jeweils zwei oder mehr zueinander unterschiedlichen Positionen (P1d, P2d) am Fahrzeug unter Verwendung von GPS-(Globalpositionierungssystem)-Signalen, die von zwei oder mehr GPS-Antennen (10A, 10B) empfangen werden, die an den zueinander unterschiedlichen Positionen (P1d, P2d) am Fahrzeug angeordnet sind, wobei für die Differenz von zwei der Geschwindigkeitsvektoren (V1, V2) ein Schwellenwertbereich festgelegt wird; und dann, wenn die Differenz der zwei Geschwindigkeitsvektoren nicht innerhalb des festgelegten Schwellenwertbereichs liegt – Schätzen der Richtung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich eines Lokalkoordinatensystems durch Durchführen eines Berechnens auf der Grundlage der Formel:
wobei V1_e und V1_n die jeweiligen Komponenten des Geschwindigkeitsvektors V1 in der Ost/West- und Nord/Süd-Richtung sind, V2_e und V2_n jeweilige Komponenten des Geschwindigkeitsvektors V2 in der Ost/West- und Nord/Süd-Richtung sind und θ der Winkel zwischen der Senkrechten zur Längsachse des Fahrzeugs und der Ost/West-Richtung ist.
Schätzverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt: wenn die Differenz der zwei Geschwindigkeitsvektoren innerhalb des festgelegten Schwellenwertbereichs liegt – Schätzen der Richtung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich eines Lokalkoordinatensystems durch Durchführen eines Berechnens auf der Grundlage der Formel:
wobei V0_e und V0_n jeweilige Komponenten entweder des Geschwindigkeitsvektors V1 oder V2 in der Ost/West- und Nord/Süd-Richtung sind und θ der Winkel zwischen der Senkrechten zur Längsachse des Fahrzeugs und der Ost/West-Richtung ist.
Schätzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den Schritt eines Berechnens einer Fläche, die räumlich von dem Fahrzeug in dem Lokalkoordinatensystem belegt wird, auf der Grundlage sowohl von der berechneten Richtung der Längsachse des Fahrzeugs als auch von einem Parameter, der mindestens eine Abmessung des Fahrzeugs anzeigt.
Vorrichtung zum Schätzen der Richtung der Längsachse eines Fahrzeugs bezüglich eines Lokalkoordinatensystems, mit: einem Berechnungsblock, der Geschwindigkeitsvektoren (V1, V2) an jeweils zwei oder mehr zueinander unterschiedlichen Positionen (P1d, P2d) am Fahrzeug unter Verwendung von GPS-(Globalpositionierungssystem)-Signalen berechnet, die von zwei oder mehr GPS-Antennen (10A, 10B) empfangen werden, die an den zueinander unterschiedlichen Positionen (P1d, P2d) am Fahrzeug angeordnet sind; wobei für die Differenz von zwei der Geschwindigkeitsvektoren (V1, V2) ein Schwellenwertbereich festgelegt ist; wobei der Berechnungsblock dann, wenn die Differenz der zwei Geschwindigkeitsvektoren nicht innerhalb des festgelegten Schwellenwertbereichs liegt, die Richtung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich eines Lokalkoordinatensystems auf der Grundlage der Formel
berechnet, wobei V1_e und V1_n jeweilige Komponenten des Geschwindigkeitsvektors V1 in Ost/West- und Nord/Süd-Richtung sind, V2_e und V2_n jeweilige Komponenten des Geschwindigkeitsvektors V2 in der Ost/West- und Nord/Süd-Richtung sind und θ der Winkel zwischen der Senkrechten zur Längsachse des Fahrzeugs und der Ost/West-Richtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Berechnungsblock dann, wenn die Differenz der zwei Geschwindigkeitsvektoren innerhalb des festgelegten Schwellenwertbereichs liegt, die Richtung der Längsachse des Fahrzeugs bezüglich eines Lokalkoordinatensystems auf der Grundlage der Formel
berechnet, wobei V0_e und V0_n jeweilige Komponenten entweder des Geschwindigkeitsvektors V1 oder V2 in der Ost/West- und Nord/Süd-Richtung sind und θ der Winkel zwischen der Senkrechten zur Längsachse des Fahrzeugs und der Ost/West-Richtung ist.