DE102008026370A1 - GPS-unterstützte Fahrzeug-Längsgeschwindigkeitsbesimmung - Google Patents

GPS-unterstützte Fahrzeug-Längsgeschwindigkeitsbesimmung Download PDF

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Abstract

Ein Fahrzeug umfasst ein GPS-System und einen Längsbeschleunigungsmesser. Auf der Grundlage von GPS-Geschwindigkeitsdaten werden Beschleunigungsmesserkorrekturen abgeleitet. Anhand von GPS-Geschwindigkeitsdaten werden einzelne Rad-Drehgeschwindigkeiten bestimmt. Anhand von Beschleunigungsmesserdaten oder einzelnen Rad-Drehgeschwindigkeiten kann die Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit bestimmt werden.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Fahrzeugdynamiksteuerung. Genauer bezieht sich die Erfindung auf das Bestimmen der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit in einem Fahrzeugdynamik-Steuersystem.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die genaue Kenntnis der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit kann dazu verwendet werden, viele Fahrzeugdynamik-Steuersysteme zu verbessern. Beispielsweise kann der Antiblockiersystem-(ABS)-Controller die Bremskraft maximieren und den Anhalteweg minimieren. Jedoch ist bei Serienfahrzeugen die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs gewöhnlich nicht verfügbar. Stattdessen werden in vielen Fällen Rad-Drehgeschwindigkeiten verwendet. Jedoch repräsentieren Rad-Drehgeschwindigkeiten nicht die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, wenn ein übermäßiger Reifenschlupf vorkommt.
  • Es sind einige Verfahren vorgeschlagen worden, um die Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit zu ermitteln. Bestimmte Verfahren verwenden Rad-Drehgeschwindigkeiten und die Längsbeschleunigung zum Ermitteln der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit und bedürfen daher einer Kompensation des systematischen Sensorfehlers, der Veränderungen von Rollradien von Rädern und des Längsschlupfes. Außerdem ist vorgeschlagen worden, das Global Positioning Satellite System (GPS) bei Fahrzeuggeschwindigkeits berechnungen zu verwenden. Jedoch leidet dieses Verfahren an einer geringen Bandbreite, weil gewöhnliche GPS-Empfänger eine Aktualisierungsrate von weniger als 10 Hz haben, was für Fahrzeugdynamik-Steueranwendungen zu langsam ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Fahrzeug umfasst einen Längsbeschleunigungsmesser und ein GPS. Ein Verfahren zum Bestimmen der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs umfasst das Messen eines Signals von dem Längsbeschleunigungsmesser. Ferner umfasst das Verfahren das Bestimmen einer Empfindlichkeit und einer systematischen Messabweichung des Längsbeschleunigungsmessers anhand eines Messwertes der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit, der von dem GPS geliefert wird, eines Messwertes der Fahrzeug-Quergeschwindigkeit und eines Messwertes der Fahrzeug-Giergeschwindigkeit. Schließlich umfasst das Verfahren das Anwenden der Empfindlichkeit und der systematischen Messabweichung auf das Messsignal von dem Längsbeschleunigungsmesser. Die Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit kann durch Integrieren der Längsbeschleunigung geschätzt werden.
  • Ferner werden einzelne Rad-Drehgeschwindigkeiten bestimmt, indem anhand der GPS-Geschwindigkeit und der Fahrzeug-Giergeschwindigkeit die Längsgeschwindigkeit und die Quergeschwindigkeit am Fahrzeugschwerpunkt (Center of Gravity, CG) berechnet werden, aus der Längsgeschwindigkeit und der Quergeschwindigkeit am Fahrzeug-CG und der Radverteilung relativ zu dem Fahrzeug-CG einzelne Rad-Längsgeschwindigkeiten und Rad-Quergeschwindigkeiten berechnet werden und anhand der einzelnen Rad-Längsgeschwindigkeiten und Rad-Quergeschwindigkeiten und der Lenkwinkel einzelne Rad-Drehgeschwindigkeiten berechnet werden. Die Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit kann durch Integrieren der Längsbe schleunigung oder anhand einzelner Rad-Drehgeschwindigkeiten geschätzt werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung kann Gestalt annehmen in bestimmten Teilen und einer bestimmten Anordnung von Teilen, wobei ihre bevorzugte Ausführungsform ausführlich beschrieben wird und in den nachstehend aufgenommenen Zeichnungen gezeigt ist; in den Zeichnungen sind:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeug, das ein Dreh- bzw. Wendemanöver erfährt;
  • 2 ein Blockschaltplan des Fahrzeugs von 1, das mit einem GPS in Verbindung steht;
  • 3 ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Bestimmen von Rollradien von Rädern, des Messabweichungs- und Empfindlichkeitsfehlers eines Längsbeschleunigungsmessers und der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit veranschaulicht;
  • 4 ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Bestimmen von Rollradien von Rädern veranschaulicht;
  • 5 ein Ablaufplan, der einen Prozess des Bestimmens des Messabweichungs- und Empfindlichkeitsfehlers eines Längsbeschleunigungsmessers veranschaulicht;
  • 6 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Nickwinkel von der Aufhängung und einem Neigungswinkel von dem Straßengefälle;
  • 7 ein Ablaufplan, der einen Prozess des Schätzens des Messabweichungs- und Empfindlichkeitsfehlers eines Längsbeschleunigungsmessers veranschaulicht;
  • 8 ein Ablaufplan, der einen Prozess des Schätzens der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit anhand von Rad-Drehgeschwindigkeiten veranschaulicht;
  • 9 ein Ablaufplan, der einen Prozess des Schätzens der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit auf Grundlage der Integration der Längsbeschleunigung veranschaulicht; und
  • 10 ein Ablaufplan, der die Prozedur des Bestimmens der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit veranschaulicht.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • In 1 ist ein Fahrzeug 12 gezeigt, das ein Drehmanöver erfährt. Die Längsgeschwindigkeit und die Quergeschwindigkeit am Schwerpunkt sind als vx bzw. vy angegeben. Eine Giergeschwindigkeit ist als r angegeben, während ein vorderer Lenkwinkel als δf dargestellt ist. Der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und der Vorderachse beträgt a, während der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und der Hinterachse b beträgt. Tf und Tr sind die Spurweiten für die Vorderachse und die Hinterachse. Außerdem repräsentieren vx,fl, vx,fr, vx,rl und vx,rr die Längsgeschwindigkeiten an den vier Rädern (vorn links, vom rechts, hinten links bzw. hinten rechts). Ähnlich bezeichnen vy,fl, vy,fr, vy,rl und vy,rr die Quergeschwindigkeiten an den vier Rädern, einem linken vorderen Rad 22, einem vorderen rechten Rad 24, einem linken hinteren Rad 26 und einem rechten hinteren Rad 28.
  • 2 zeigt allgemein ein Fahrzeugdynamik-Steuersystem 14 in einem Fahrzeug 12, das mit dem Global Positioning System (GPS) 200 in Verbindung steht. Um Signale von mehreren Fahrzeugsystemen zu einem Controller 20 zu übertragen, sind mehrere Sensoren oder Systeme 16 vorgesehen. Das Fahrzeugdynamik-Steuersystem 14 umfasst den Controller 20, der dazu verwendet wird, von mehreren Sensoren oder Systemen Informationen oder Signale zu empfangen, die einen Status 16a des Antiblockiersystems (ABS) (antilock brake system, ABS), einen Status 16b der Antriebsschlupfregelung (ASR) (traction control system, TCS), GPS-Daten 16c, die eine GPS-Geschwindigkeit enthalten, eine Giergeschwindigkeit 16d, eine Rad-Drehgeschwindigkeit (an jedem Rad) 16e, eine Querbeschleunigung 16f, einen Lenkwinkel (Handradstellung) 16f, eine Längsbeschleunigung 16g von einem Längsbeschleunigungsmesser 18, eine Nickgeschwindigkeit 16h und eine Lenkwinkelstellung 16i umfassen. Die Lenkwinkelstellung 16i der gelenkten Räder, die Querbeschleunigung, die Längsbeschleunigung, die Giergeschwindigkeit, die Roll- bzw. Wankorientierung und die Drehgeschwindigkeit können auch mittels des Global Positioning System (GPS) erhalten werden. Anhand der Signale 16a–i steuert der Controller 20 das Fahrzeugdynamik-Steuersystem 14, wobei er die Signale 16a–i speichern kann. In Abhängigkeit von der gewünschten Empfindlichkeit, vom Steuersystemtyp und von verschiedenen weiteren Faktoren werden bei kommerziellen Anwendungen gegebenenfalls nicht sämtliche der aufgezählten Signale verwendet.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung betreffend ist in 3 ein Verfahren 30 zum Korrigieren eines Längsbeschleunigungsmessers und zum Bestimmen der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit mittels GPS gezeigt. Zuerst werden Rollradien der Räder 22–28 ermittelt (32). Es werden der Fehler durch systematische Messabweichung (sensor bias) und der Empfindlichkeitsfehler eines Längsbeschleunigungsmessers bestimmt (34). Sobald der Fehler durch systematische Messabweichung und der Empfindlichkeitsfehler des Längsbeschleunigungsmessers bestimmt sind (34), wird eine Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter Verwendung der Rad-Drehgeschwindigkeiten (36) und eines Längsbeschleunigungsmessers (38) geschätzt (38) und bestimmt (40).
  • 4 ist ein ausführlicher Ablaufplan, der das in 3 allgemein angeführte Verfahren (32) zum Bestimmen der Rollradien der Räder 22–28 zeigt. Zuerst werden von den Sensoren eine GPS-Geschwindigkeit, ein Status (d. h. aktiv/inaktiv) des Antiblockiersystems (ABS) und der Antriebsschlupfregelung (ASR), eine Längsbeschleunigung und Rad-Drehgeschwindigkeiten erhalten (48). Sobald Informationen von den Sensoren erhalten sind, wird eine Ermittlung angestellt (50), ob neue GPS-Daten verfügbar sind. Da die erfasste GPS-Geschwindigkeit nicht stets verfügbar ist, werden die Rollradien nur dann bestimmt und aktualisiert, wenn die GPS-Geschwindigkeit verfügbar ist und wenn weder ABS noch ASR aktiv ist, weil ein übermäßiger Längsschlupf an den Rädern die ABS- und ASR-Systeme aktivieren kann. Wenn die GPS-Geschwindigkeit nicht verfügbar ist (52) oder wenn entweder ABS oder ASR aktiv ist (62), werden die Rollradien nicht aktualisiert.
  • Wenn die GPS-Geschwindigkeit verfügbar ist (54) und wenn ABS und ASR nicht aktiv sind (60), wird die folgende in Gleichung 1 gezeigte Bedingung geprüft (64), um Fälle, in denen ein übermäßiger Schlupf an den Rädern vorkommt, auszuschließen. |ax| < ax,th (1)wobei ax die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs ist und ax,th ein fahrzeugabhängiger Schwellenwert für Längsbeschleunigung ist.
  • Wenn der Absolutwert von ax kleiner als ax,th ist (68), werden anhand der GPS-Geschwindigkeit die Längsgeschwindigkeiten an allen Rädern berechnet. Aus der GPS-Geschwindigkeit werden zuerst die Längs- und die Quergeschwindigkeit am Schwerpunkt berechnet (56), wobei der GPS-Antennenposition und der Giergeschwindigkeit Rechnung getragen werden. Sobald die Längs- und die Quergeschwindigkeit am Schwerpunkt berechnet sind (56) werden aus der Längs- und der Quergeschwindigkeit am Schwerpunkt die Längs- bzw. die Quergeschwindigkeiten an allen Rädern berechnet (84) unter Verwendung von Gleichung 2 berechnet: vx,fl = vx – rTf/2, vy,fl = vy + ra vx,fr = vx + rTf/2, vy,fr = vy + ra vx,rl = vx – rTr/2, vy,rl = vy – rb vx,rr = vx + rTr/2, vy,rr = vy – rb (2)
  • Aus den Längs- und Quergeschwindigkeiten werden unter Verwendung von Gleichung 3 die Rad-Drehgeschwindigkeiten an allen Rädern berechnet (84): vws,fl = vx,flcosδf + vy,flsinδf vws,fr = vx,frcosδf + vy,frsinδf vws,rl = vx,rl vws,rr = vx,rr (3) wobei vws,fl, vws,fr, vws,rl und vws,rr die Drehgeschwindigkeiten der jeweiligen Räder 22–28 repräsentieren.
  • Anhand der folgenden Beziehung werden die Rollradien der Räder berechnet (86): vws,fl = rw,flww,fl vws,fr = rw,frww,fr vws,rl = rw,rlww,rl vws,rr = rw,rrww,rr (4)wobei rw,fl, rw,fr, rw,rl und rw,rr die Rollradien der jeweiligen Räder 22–28 sind und wobei ww,fl, ww,fr, ww,rl und ww,rr die Drehzahlen der jeweiligen Räder 22–28 sind.
  • Die Rollradien der Räder werden dann aktualisiert (88), indem entweder ein statistisches Schätzungs- oder Aktualisierungsverfahren, beispielsweise, jedoch nicht darauf begrenzt, das Verfahren des gleitenden Mittelwertes oder ein rekursives Verfahren der kleinsten Quadrate angewandt wird, wie es an sich bekannt ist. Statistische Schätzverfahren sind in "Applied Optimal Estimation" von Arthur Gelb, 1974, The MIT Press, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02142, offenbart, das hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
  • Wenn bei der Bedingung der Absolutwert ax nicht kleiner als ax,th ist (66), wird eine Ermittlung angestellt, ob ax positiv, d. h. größer als null, ist (69). Wenn ax positiv ist (72) bei einem Fahrzeug, das ein nicht angetriebenes Rad besitzt (78), werden die Rollradien aller nicht angetriebenen Räder unter Verwendung der Berechnungen (80), (90), die zu den Berechnungen (84), (86), die die Gleichungen 2, 3 und 4 verwenden, ähnlich sind, aktualisiert (82). Wenn ax gleich oder kleiner als null ist, werden die Rollradien nicht aktualisiert.
  • 5 zeigt einen Ablaufplan, der das in 3 allgemein angeführte Verfahren (34), das den Messabweichungs- und Empfindlichkeitsfehler des Längsbeschleunigungsmessers bestimmt, veranschaulicht. Um den Messabweichungs- und Empfindlichkeitsfehler für den Längsbeschleunigungsmesser 18 zu bestimmen, werden von den Sensoren oder Systemen 16 die GPS-Geschwindigkeit und die Giergeschwindigkeit erhalten (92). Wenn die Quergeschwindigkeit vy entweder durch Messung oder Schätzung verfügbar ist, wird die Quergeschwindigkeit vy ebenfalls erhalten und dazu verwendet, den Messabweichungs- und Empfindlichkeitsfehler des Längsbeschleunigungsmessers zu bestimmen. Wenn vy verfügbar ist (94, 96) oder wenn eine folgende in Gleichung 5 gezeigte Giergeschwindigkeitsbedingung (102) erfüllt ist (107), werden Informationen in einem Puffer 19 gespeichert (98). Wenn vy verfügbar ist, werden Quergeschwindigkeitsinformationen von den Sensoren oder Systemen 16 gespeichert (98). Wenn jedoch vy nicht verfügbar ist (100), jedoch die Giergeschwindigkeitsbedingung von 5 erfüllt ist (107), wird vy als null angenommen (108) und gespeichert (98). Wenn vy nicht verfügbar ist (100) und wenn die in Gleichung 5 gezeigte Giergeschwindigkeitsbedingung nicht erfüllt ist (104), wird der Puffer gelöscht (106) und der Messabweichungs- und Empfindlichkeitsfehler des Längsbeschleunigungsmessers weder geschätzt noch aktualisiert. In Gleichung 5 ist rth ein fahrzeugabhängiger Schwellenwert für eine Giergeschwindigkeit. |r| < rth (5)
  • Nach dem Speichern der Sensorinformationen in dem Puffer (98) wird eine Ermittlung angestellt, ob GPS-Geschwindigkeitsdaten verfügbar sind (112). Der Fehler durch systematische Messabweichung und der Empfindlichkeitsfehler des Längsbeschleunigungsmessers werden geschätzt (118), wie in 7 ausführlicher gezeigt ist, jedoch nur dann, wenn GSP-Geschwindigkeitsdaten verfügbar sind (116).
  • Um nun auf 7, die den in 5 angeführten Prozess (118) des Schätzens des Messabweichungs- und Empfindlichkeitsfehlers des Längsbeschleunigungsmessers veranschaulicht, Bezug zu nehmen, basiert die Schätzung der systematischen Messabweichung und der Empfindlichkeit auf der folgenden in Gleichung 6 gezeigten kinematischen Beziehung: ax = v .x – rvy (6)wobei ax die Beschleunigung des Fahrzeugs längs der Längsachse des Fahrzeugs (d. h. die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs) repräsentiert.
  • Für den Längsbeschleunigungsmesser 18 kann die Beschleunigung des Fahrzeugs längs der Langsachse des Beschleunigungsmessers, ax,sensor, modelliert werden, wie in Gleichung 7 gezeigt ist: ax,sensor = axcosθv + gsin(θr + θv) = (v .x – rvy)cosθv + gsin(θr + θv) (7)wobei θv und θr den Nickwinkel von der Fahrzeugaufhängung bzw. den Neigungswinkel von dem Straßengefälle repräsentieren, wie in 6 gezeigt ist.
  • Außerdem wird eine Ermittlung einer Auswirkung der Empfindlichkeit und der systematischen Messabweichung auf die Beschleunigungsmessung angestellt, wobei die folgenden Gleichungen 8–9 verwendet werden: ax,m = saxax,sensor + bax (8)wobei ax,m die nach der Sensorempfindlichkeit und der Sensorabweichung abgeglichene gemessene Längsbeschleunigung ist, wobei sax und bax die Empfindlichkeit bzw. die systematische Messabweichung des Längsbeschleunigungsmessers sind.
  • Gleichung 7 wird in Gleichung 8 substituiert, worauf, da sowohl θr als auch θv kleine Winkel sind, die Gleichungen 7 und 8 zu Gleichung 9 werden: ax,m = saxv .x – saxrvy + saxgθr + saxgθv + bax (9)
  • Da das GPS-System sowohl die horizontale als auch die vertikale Geschwindigkeit des Fahrzeugs liefert, wird das Straßengefälle θr geschätzt (124), wie in Gleichung 10 gezeigt ist:
    Figure 00110001
    wobei vV,GPS und vH,GPS die horizontale bzw. die vertikale Geschwindigkeit des Fahrzeugs sind, die auf GPS-Werten basieren.
  • Der in 6 gezeigte Nickwinkel θv infolge der Fahrzeugaufhängung wird unter Verwendung der folgenden Gleichung 11 geschätzt (126):
    Figure 00110002
    wobei kθ die Nicksteifigkeit des Fahrzeugs ist.
  • Durch Substituieren von Gleichung 6 in Gleichung 11 wird Gleichung 11 zu Gleichung 12:
    Figure 00120001
  • Durch Substituieren von Gleichung 12 in Gleichung 9 kann die gemessene Längsbeschleunigung ax,m als Gleichung 13 modelliert werden:
    Figure 00120002
    wobei v .x die Beschleunigung des Längsbeschleunigungsmessers ist und sax,e die effektive Empfindlichkeit des Längsbeschleunigungsmessers ist, die die Nickwinkelauswirkung auf den Beschleunigungsmesser infolge der Schwerkraft umfasst und in Gleichung 14 definiert ist:
    Figure 00120003
  • Da jeder Ausdruck in Gleichung 13 mit Ausnahme der Empfindlichkeit und der systematischen Messabweichung des Längsbeschleunigungsmessers, sax,e und bax, gemessen oder geschätzt wird, können sax,e und bax durch Anwendung eines Schätzverfahrens wie etwa eines Verfahrens der kleinsten Quadrate unter Verwendung von in dem Puffer 19 gespeicherten Informationen geschätzt werden (130).
  • Um sax,e und bax zu schätzen, wird in Gleichung 15 ux,delta(t) definiert:
    Figure 00130001
    wobei ux,m(t) in Gleichung 16 definiert ist:
    Figure 00130002
  • Das Problem wird dann wie in der folgenden in Gleichung 17 gezeigten Matrixform formuliert:
    Figure 00130003
  • Gleichung 17 kann als Gleichung 18 umgeschrieben werden: zux = Huxx ^ux (18)wobei
    Figure 00130004
  • Aus Gleichung (18) werden sax,e und bax unter Anwendung eines Verfahrens der kleinsten Quadrate geschätzt, wie in Gleichung 20 gezeigt ist: x ^ux = (HTux Hux)–1HTzux (20)
  • 8 zeigt einen Ablaufplan, der den in 3 allgemein angeführten Prozess (36) der Schätzung der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs anhand von Rad-Drehgeschwindigkeiten veranschaulicht. Bremsen- und ASR-Sta tus, Längsbeschleunigung und Rad-Drehgeschwindigkeiten werden von den Sensoren oder Systemen 16 erhalten (132).
  • Vier Längsgeschwindigkeiten des Fahrzeugs 12 werden zuerst aus den vier zugeordneten vier Rad-Drehgeschwindigkeiten unter Verwendung der Gleichungen 2–4 berechnet (134), und die Rollradien werden aktualisiert (82) oder (88). Es wird eine Ermittlung (136) angestellt, um zu ermitteln, ob die Bremse betätigt ist. Wenn das Fahrzeug bremst, repräsentiert das Maximum der vier Geschwindigkeiten die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (160). Wenn das Fahrzeug 12 nicht bremst (138), wird eine Ermittlung angestellt, ob ax den Schwellenwert ax,th übersteigt oder ob die ASR eingeschaltet ist (142). Wenn ax den Schwellenwert ax,th übersteigt, wie in Gleichung (1) beschrieben ist, oder wenn die ASR eingeschaltet ist (146), wird eine Ermittlung angestellt, ob ein nicht angetriebenes Rad vorkommt (148). Ein Mittelwert der Geschwindigkeiten von den nicht angetriebenen Rädern wird berechnet (152) und repräsentiert eine Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit für ein Fahrzeug, das nicht angetriebene Räder besitzt. Für ein Fahrzeug, das keine nicht angetriebenen Räder besitzt (162), wird ein Minimum der vier Geschwindigkeiten berechnet (158), das die Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit für ein Fahrzeug repräsentiert. Wenn entweder die Bedingung ax > ax,th oder die Bedingung, dass ASR eingeschaltet ist, nicht erfüllt ist, wird ein Mittelwert der Geschwindigkeiten von allen vier Rad-Drehgeschwindigkeiten berechnet (154), der die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentiert.
  • Die Rad-Drehgeschwindigkeiten werden unter Verwendung der Rollradien berechnet, die gemäß (82) oder (88) aktualisiert sind, wie mit Bezug auf 4 beschrieben worden ist.
  • 9 zeigt einen Ablaufplan, der den in 3 allgemein angeführten Prozess (38) der Schätzung der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs unter Verwendung des Längsbeschleunigungsmessers 18 veranschaulicht. GPS-Geschwindigkeit und Längsbeschleunigung werden von den Sensoren oder Systemen 16 erhalten (164). Es wird eine Ermittlung angestellt, ob GPS-Geschwindigkeitsdaten verfügbar sind (166). Wenn die GPS-Geschwindigkeit verfügbar ist, werden die systematische Messabweichung und die Empfindlichkeit des Längsbeschleunigungsmessers geschätzt (118) und aktualisiert, wie in den 5 und 7 gezeigt ist. Wenn keine GPS-Geschwindigkeitsdaten verfügbar sind (168) oder wenn die systematische Messabweichung und die Empfindlichkeit des Längsbeschleunigungsmessers aktualisiert worden sind (118), wird die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs geschätzt 172, indem die Längsbeschleunigungsmesswerte unter Anwendung von Integrationsverfahren, die an sich bekannt sind, integriert werden. Die Schätzung durch Integrationsverfahren kann Verfahren umfassen, die beispielsweise in "Digital Control of Dynamic Systems" von Gene F. Franklin, J. David Powell und Michael Workman, 1998, Addison Wesley Longman, Inc., 2725 Sand Hill Road, Menlo Park, CA 94025, das hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist, offenbart sind.
  • 10 zeigt einen Ablaufplan, der die Bestimmung der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (190) anhand der von den Sensoren oder Systemen 16 erhaltenen Informationen 192 veranschaulicht. Die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs ax,ws wird durch Differenzieren der Rad-Drehgeschwindigkeiten berechnet. Die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs wird mit der gemessenen Längsbeschleunigung von dem Beschleunigungsmesser, ax,m, verglichen (194). Wenn eine Bedingung, die in Gleichung 21 gezeigt ist, erfüllt ist (196), wird die in 8 gezeigte Längsgeschwindigkeitsschätzung aus den Rad-Drehgeschwindigkeiten (36) angewandt. |ax,m – ax,ws| < Δax,th, (21)wobei ax,ws die anhand der Rad-Drehgeschwindigkeiten geschätzte Längsbeschleunigung des Fahrzeugs ist und Δax,th ein fahrzeugabhängiger Schwellenwert ist. Wenn die in Gleichung 21 gezeigte Bedingung nicht erfüllt ist (148), wird die in 9 gezeigte Längsgeschwindigkeitsschätzung (38) von dem Längsbeschleunigungsmesser (38) angewandt.
  • Die Erfindung ist mit spezifischem Bezug auf die Ausführungsformen und Abänderungen daran beschrieben worden. Anderen können mit dem Lesen und Verstehen der Patentbeschreibung weitere Abänderungen und Abwandlungen einfallen. Sämtliche solcher Abänderungen und Abwandlungen sollen, insoweit sie im Umfang der Erfindung liegen, umfasst sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - "Applied Optimal Estimation" von Arthur Gelb, 1974, The MIT Press, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02142 [0025]
    • - "Digital Control of Dynamic Systems" von Gene F. Franklin, J. David Powell und Michael Workman, 1998, Addison Wesley Longman, Inc., 2725 Sand Hill Road, Menlo Park, CA 94025 [0045]

Claims (14)

  1. Verfahren zum Bestimmen der Längsbeschleunigung eines mit einem Längsbeschleunigungsmesser und einem Global Positioning System (GPS) ausgestatteten Fahrzeugs, umfassend: Messen eines Signals von dem Längsbeschleunigungsmesser; Bestimmen einer Empfindlichkeit und einer systematischen Messabweichung des Längsbeschleunigungsmessers anhand eines Messwertes der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit, der von dem GPS geliefert wird, eines Messwertes der Fahrzeug-Quergeschwindigkeit und eines Messwertes der Fahrzeug-Giergeschwindigkeit; und Bestimmen der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs durch Anwenden der Empfindlichkeit und der systematischen Messabweichung auf das Messsignal von dem Längsbeschleunigungsmesser.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Berechnen von Längsgeschwindigkeit und Quergeschwindigkeit am Fahrzeug-Schwerpunkt (center of gravity, CG) anhand der GPS-Geschwindigkeit und der Fahrzeug-Giergeschwindigkeit; Berechnen einzelner Rad-Längsgeschwindigkeiten und Rad-Quergeschwindigkeiten aus der Längsgeschwindigkeit bzw. der Quergeschwindigkeit am Fahrzeug-CG und der Radverteilung relativ zu dem Fahrzeug-CG; und Berechnen einzelner Rad-Drehgeschwindigkeiten anhand der einzelnen Rad-Längsgeschwindigkeiten und Rad-Quergeschwindigkeiten und der Lenkwinkel.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst: Berechnen einzelner Rad-Rollradien anhand einzelner Raddrehzahlen und der einzelnen Rad-Drehgeschwindigkeiten.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bestimmen einer geschätzten Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit durch Integrieren der Längsbeschleunigung.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst: Bestimmen einer geschätzten Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit aus den einzelnen Rad-Drehgeschwindigkeiten.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst: wahlweises Bestimmen der geschätzten Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit entweder aus einer maximalen der einzelnen Rad-Drehgeschwindigkeiten oder einer minimalen der einzelnen Rad-Drehgeschwindigkeiten oder einem Mittelwert der einzelnen Rad-Drehgeschwindigkeiten, die nicht angetriebenen der einzelnen Räder entsprechen.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst: Bestimmen einer ersten geschätzten Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit durch Integrieren der Längsbeschleunigung; Bestimmen einer zweiten geschätzten Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit aus den einzelnen Rad-Drehgeschwindigkeiten; und Bestimmen entweder der ersten oder der zweiten geschätzten Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit als Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit.
  8. Verfahren zum Verwenden eines Fahrzeugdynamik-Steuersystems in einem Fahrzeug mit einem Längsbeschleunigungsmesser, einem Global Positioning System (GPS) und mehreren Rädern, umfassend: Empfangen von Längsbeschleunigungsdaten von dem Längsbeschleunigungsmesser; Empfangen von GPS-Geschwindigkeitsdaten von dem GPS; und Verwenden von GPS-Geschwindigkeitsdaten beim Bestimmen von Korrekturen für die Längsbeschleunigungsdaten und beim Bestimmen der Fahrzeuggeschwindigkeit.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst: Berechnen von Längsgeschwindigkeiten an sämtlichen der mehreren Räder unter Verwendung von GPS-Geschwindigkeitsdaten, wenn weder ein ABS (Antiblockiersystem) noch eine ASR (Antriebsschlupfregelung) aktiv sind und wenn ein Absolutwert einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs kleiner als ein fahrzeugunabhängiger Schwellenwert für Längsbeschleunigung ist; und Berechnen von Längsgeschwindigkeiten lediglich an nicht angetriebenen der mehreren Räder unter Verwendung von GPS-Geschwindigkeitsdaten, wenn weder ein ABS noch eine ASR aktiv ist und wenn die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs positiv und nicht kleiner als der Fahrzeug-Schwellenwert für Längsbeschleunigung ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Berechnen von Längsgeschwindigkeiten umfasst: Berechnen von Längsgeschwindigkeit und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs am Schwerpunkt des Fahrzeugs unter Verwendung von GPS-Geschwindigkeitsdaten; und Berechnen von Längsgeschwindigkeit und Quergeschwindigkeit an einem Rad unter Verwendung der berechneten Längsgeschwindigkeit und der berechneten Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs am Schwerpunkt des Fahrzeugs.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner umfasst: Berechnen einer Rad-Drehgeschwindigkeit des Rades unter Verwendung der berechneten Längsgeschwindigkeit und der berechneten Quergeschwindigkeit an dem Rad.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Berechnen eines Rollradius des Rades unter Verwendung der berechneten Rad-Drehgeschwindigkeit und einer Drehzahl des Rades.
  13. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst: Bestimmen eines Fehlers durch systematische Messabweichung und eines Empfindlichkeitsfehlers, die jeweils mit einem Längsbeschleunigungsmesser verbunden sind.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das ferner umfasst: Erhalten von Daten, die die Längsbeschleunigung, die GPS-Geschwindigkeit und die Giergeschwindigkeit umfassen, von mehreren zugeordneten Sensoren; Speichern der erhaltenen Daten in einem Puffer, wenn die Quergeschwindigkeit von der GPS-Geschwindigkeit verfügbar ist; und Schätzen des Fehlers durch systematische Messabweichung und des Empfindlichkeitsfehlers eines Längsbeschleunigungsmessers, wenn die Quergeschwindigkeit von der GPS-Geschwindigkeit verfügbar ist und wenn neue GPS-Geschwindigkeitsdaten verfügbar sind, sobald die erhaltenen Daten in dem Puffer gespeichert sind.
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