DE102008002664A1

DE102008002664A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Gierratensensors eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102008002664A1
Application number: DE102008002664A
Authority: DE
Inventors: Jan Sparbert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: DE102008002664B4

Abstract

Verfahren zum Kalibrieren eines Gierratensensors (12) eines Kraftfahrzeugs, das mit einem Navigationssystem (14) mit digitaler Straßenkarte ausgerüstet ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: - Bestimmen eines Anfangsrichtungswinkels (phiN0) des Fahrzeugs anhand der digitalen Straßenkarte, - Bestimmen eines ersten Endrichtungswinkels (phi1) durch Integrieren des Signals des Gierratensensors von dem Anfangsrichtungswinkel an, - Bestimmen eines zweiten Endrichtungswinkels (phiN1) anhand der digitalen Straßenkarte und - Kalibrieren des Gierratensensors anhand der Differenz zwischen den ersten und zweiten Endrichtungswinkeln.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Gierratensensors eines Kraftfahrzeugs, das mit einem Navigationssystem mit digitaler Straßenkarte ausgerüstet ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
In Kraftfahrzeugen, die mit Sicherheitssystemen wie z. B. ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) oder Fahrerassistenzsystemen wie z. B. ACC (Adaptive Cruise Control) oder PSS (Predictive Safety System) ausgerüstet sind, wird ein Gierraten-Sensor benötigt, mit dem sich die Giergeschwindigkeit oder Gierrate des eigenen Fahrzeugs messen läßt, damit z. B. der Kurs des eigenen Fahrzeugs vorausberechnet werden kann und/oder bestimmt werden kann, inwieweit scheinbare Querbewegungen von Objekten, die mit einem Radarsystem oder Videosystem geortet wurden, durch Gierbewegungen des eigenen Fahrzeugs bedingt sind.
Die Signale solcher Gierratensensoren sind jedoch häufig mit einem systematischen Fehler, einem sogenannten Offset behaftet, der zu falschen Ergebnissen bei der Messung der Gierrate führt. Mit steigenden Genauigkeitsanforderungen der Sicherheits- und Fahrerassistenzsysteme werden deshalb verhältnismäßig teure Gierratensensoren mit entsprechend geringem Offset benötigt.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es erlauben, die Meßgenauigkeit eines preisgünstigen Gierratensensors zu verbessern.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie es in Anspruch 1 angegeben ist, wird der Gierratensensor während der Fahrt automatisch kalibriert. Dazu wird die Information genutzt, die in der digitalen Straßenkarte eines in dem Fahrzeug installierten Navigationssystems enthalten ist. Insbesondere enthält eine solche digitale Straßenkarte auch Information über die Richtung, in welche die dort verzeichneten Straßen relativ zur Nordrichtung verlaufen. Wenn mit Hilfe des Navigationssystems die Straße identifiziert worden ist, die derzeit von dem Fahrzeug befahren wird, läßt sich daher der Fahrtrichtungswinkel des Fahrzeugs relativ präzise bestimmen. Betrachtet man zwei Fahrtrichtungswinkel, die mit zeitlichem Abstand auf diese Weise mit Hilfe des Navigationssystems gewonnen wurden, so muß die Differenz zwischen diesen beiden Fahrtrichtungswinkeln dem Integral der mit dem Gierratensensor gemessenen Gierrate entsprechen, falls der Sensor richtig kalibriert ist. Wenn diese Werte voneinander abweichen, so läßt sich aus der Größe der Abweichung der Offset bestimmen und damit der Gierratensensor neu kalibrieren.
Auf diese Weise erlaubt die Erfindung eine genaue Bestimmung der Gierrate mit Hilfe eines relativ preisgünstigen Gierratensensors. Im weiteren Sinne kann dabei als Gierratensensor auch ein Querbeschleunigungssenor betrachtet werden, aus dessen Querbeschleunigungssignal sich durch Verrechnung mit der bekannten Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs die Gierrate bestimmen läßt.
Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist Gegenstand des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Zeichnungsfigur zeigt ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kalibrieren eines Gierratensensors.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht im Kern aus einer elektronischen Steuereinrichtung 10, die mit einem im Fahrzeug eingebauten Gierratensensor 12 sowie mit einem gleichfalls in dem Fahrzeug installierten Navigationssystem 14 kommuniziert. Bei der Steuereinrichtung 10 kann es sich z. B. um ein Vielzweck-Datenverarbeitungssystem handeln, das auch andere Aufgaben im Rahmen eines Sicherheitssystems und/oder Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs übernimmt. Die nachfolgend beschriebenen Funktionen der Steuereinrichtung 10 sind dann als Software in dem Datenverarbeitungssystem implementiert.
Das Navigationssystem 14 ist hier symbolisch als Ausschnitt einer digitalen Straßenkarte dargestellt, wie sie in ähnlicher Form auch auf dem einen Display des Navigationssystems wiedergegeben wird. Die aktuelle Position und Richtung des Fahrzeugs ist durch eine Marke 16 angegeben. Im gezeigten Beispiel befährt das Fahrzeug eine Autobahn 18 und fährt etwa in ost-nordöstlicher Richtung. Zu einem gegebenen Anfangszeitpunkt t0, zu dem eine Prozedur zur Kalibrierung des Gierratensensors 12 beginnt, bildet das eigene Fahrzeug mit der Nordrichtung den Anfangsrichtungswinkel φ_N0. Während die Kalibrierungsprozedur läuft, nähert sich das Fahrzeug auf der Autobahn 18 einem Autobahnkreuz 20 und fährt dann auf einer anderen Autobahn 22 in nordwestlicher Richtung weiter. Zu einem bestimmten Endzeitpunkt t1, der das Ende der Kalibrierungsprozedur markiert, bildet die Fahrtrichtung mit der Nordrichtung einen Endrichtungswinkel φ_N1. Die Position und Richtung des Fahrzeugs zu diesem Zeitpunkt ist in der Zeichnung durch eine Marke 16' angegeben.
Die Steuereinrichtung 10 enthält einen Zeitgeber 24, der zu irgendeinem geeigneten Zeitpunkt, beispielsweise nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne seit Einschalten der Zündung oder nach Zurücklegen einer bestimmten Fahrtstrecke, eine Kalibrierungsprozedur auslöst. Dazu wird am Beginn der Prozedur, zum Zeitpunkt t0, von einem Prozessor 26 der Steuereinrichtung der Anfangsrichtungswinkel φ_N0 gelesen und als Anfangswert φ₀ in ein Register 28 geladen. Gleichzeitig wird der Gierratensensor 12 vom Zeitgeber 24 angewiesen, fortlaufend die aktuelle Gierrate ω zu übermitteln. In der Steuereinrichtung 10 werden der Anfangswert φ₀ und die aktuelle Gierrate ω in ein Integrationsglied 30 eingegeben und fortlaufend über die Zeit integriert. Nach Ablauf einer gewissen Integrationszeit T, zum Zeitpunkt t1, erhält man so einen ersten Endrichtungswinkel φ₁ als Ergebnis der Integration. Weiterhin wird zum Zeitpunkt t1 ein der Endrichtungswinkel T_N1 als zweiter Endrichtungswinkel vom Navigationssystem 14 übernommen.
Wenn der Gierratensensor 12 fehlerfrei arbeitet und somit keinen Offset aufweist, sollten die ersten und zweiten Endrichtungswinkel φ₁ und φ_N1 übereinstimmen.
Wenn allerdings das Fahrzeug während der Kalibrierungsprozedur eine vollständige Schleife von 360° oder mehr gefahren ist, so muß für den Vergleich zwischen φ_N1 und φ₁ der erste Richtungswinkel φ₁ modulo 360° genommen werden.
Eine etwaige Abweichung Δ = φ_N1 – φ₁ weist auf einen Offset des Gierratensensors 12 hin. Da diese Differenz linear mit der Integrationszeit T zunehmen wird, läßt sich der Offset Δω = Δ/T berechnen, indem durch die Integrationszeit T dividiert wird. Der so erhaltene Offset wird in einem Register 32 gespeichert und wird dann bis zum Beginn der nächsten Kalibrierungsprozedur zur Korrektur der Meßwerte des Gierratensensors 12 benutzt.
In dem hier gezeigten Beispiel erfolgt auch diese Korrektur durch die Steuereinrichtung 10. Der vom Gierratensensor 12 übernommene Wert ist mit ω bezeichnet und wird durch Addition des Offsets in einen korrigierten Wert ω_korr umgewandelt, der als offsetkorrigierter Wert für die Gierrate an nachgeschaltete Systeme ausgeben wird.

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines Gierratensensors (12) eines Kraftfahrzeugs, das mit einem Navigationssystem (14) mit digitaler Straßenkarte ausgerüstet ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – bestimmen eines Anfangsrichtungswinkels (φ_N0) des Fahrzeugs anhand der digitalen Straßenkarte, – bestimmen eines ersten Endrichtungswinkels (φ₁) durch Integrieren des Signals des Gierratensensors von dem Anfangsrichtungswinkel an, – bestimmen eines zweiten Endrichtungswinkels (φ_N1) anhand der digitalen Straßenkarte, und – kalibrieren des Gierratensensors anhand der Differenz zwischen den ersten und zweiten Endrichtungswinkeln.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierung automatisch in gewissen Intervallen wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationszeit (T) so lang ist, daß das Fahrzeug während dieser Zeit eine Schleife von 360° oder mehr fahren kann, und daß beim Kalibrieren des Gierratensensors der zweite Endrichtungswinkel mit dem ersten Endrichtungswinkel modulo 360° verglichen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Gierratensensor (12) gemessene Gierrate (ω_G) automatisch um einen Offset korrigiert wird, der proportional zu der Differenz zwischen den ersten und zweiten Endrichtungswinkeln und umgekehrt proportional zur Integrationszeit (T) ist.
Vorrichtung zum Kalibrieren eines Gierratensensors eines Kraftfahrzeugs, das mit einem Navigationssystem (14) mit digitaler Straßenkarte ausgerüstet ist, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (10), die mit dem Gierratensensor (12) und dem Navigationssystem (14) verbunden und dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen.