DE102009050209B4 - Method and device for determining the standstill position of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestimmung der Position des tatsächlichen Stillstandspunkts eines Kraftfahrzeugs während eines Bremsvorgangs des Kraftfahrzeugs, aufweisend die folgenden Schritte:- Bestimmen der tatsächlichen Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs,- Bestimmung einer mittleren Längsbeschleunigung unter Berücksichtigung der Eigenfrequenz des Einpendelns des Kraftfahrzeugs am Ende des Bremsvorgangs,- Bestimmung einer Längsbeschleunigungsabweichung durch Differenzbildung der tatsächlichen Längsbeschleunigung und der mittleren Längsbeschleunigung, und- Bestimmung des tatsächlichen Stillstandspunkts des Kraftfahrzeugs aus der Längsbeschieunigungsabweichung.Method for determining the position of the actual standstill point of a motor vehicle during a braking process of the motor vehicle, comprising the following steps: - determining the actual longitudinal acceleration of the motor vehicle, - determining a mean longitudinal acceleration taking into account the natural frequency of the oscillation of the motor vehicle at the end of the braking process, - determining a Longitudinal acceleration deviation by forming the difference between the actual longitudinal acceleration and the mean longitudinal acceleration, and determining the actual standstill point of the motor vehicle from the longitudinal acceleration deviation.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Stillstandsposition eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung der Vorrichtung in einem Fahrerassistenzsystem sowie in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for determining the standstill position of a motor vehicle according to
Odometrie ist die Lehre, von der Positionsbestimmung eines mobilen Systems anhand von Daten seines Vortriebssystems. Insbesondere benutzen radangetriebene Systeme dazu die Anzahl der Radumdrehungen, wobei der zurückgelegte Weg zwischen zwei Messpunkten aus der Anzahl der Radumdrehungen zusammen mit dem bekannten Radumfang bestimmt werden kann. Ist daher die Position des Anfangspunktes, beispielsweise des ersten Messpunktes, bekannt, so ergibt sich in Verbindung mit dem Lenkwinkel und dem zurückgelegten Weg die Position des Endpunktes, d.h. des zweiten Messpunktes.Odometry is the science of determining the position of a mobile system using data from its propulsion system. In particular, wheel-driven systems use the number of wheel revolutions for this purpose, whereby the distance covered between two measuring points can be determined from the number of wheel revolutions together with the known wheel circumference. If the position of the starting point, for example the first measuring point, is known, the result is the position of the end point, i.e. the second measuring point, in conjunction with the steering angle and the distance covered.
Allerdings sind odometrische Verfahren, wie alle Koppelnavigationsverfahren, stark fehlerbehaftet, wobei sich der Positionsfehler mit länger andauernder Messung bzw. der Nacheinanderfolge mehrerer Messungen ohne zwischenzeitliche Stützstellen immer weiter vergrößert.However, like all dead reckoning methods, odometric methods are highly error-prone, with the position error increasing with longer-lasting measurement or the successive sequence of several measurements without intermediate support points.
Größen, die Einfluss auf die Genauigkeit der odometrischen Positionsmessung haben, sind beispielsweise:
- - Radgeometrie (Unrundheit, Verschleiß, fehlerhafte Messung des Raddurchmessers),
- - Bodenbeschaffenheit (Schlupf, Unebenheit der Straßenoberfläche),
- - Fahrgestellgeometrie (Spiel, fehlerhafte Messung der Radabstände und Lenkeinrichtung), und
- - Fahrzeuggewicht (ungleiche Gewichtsverteilung).
- - wheel geometry (out-of-roundness, wear, incorrect measurement of the wheel diameter),
- - soil conditions (slippage, unevenness of the road surface),
- - Chassis geometry (play, incorrect measurement of the wheel spacing and steering device), and
- - Vehicle weight (uneven weight distribution).
Zur Minimierung von Fehlern bei der odometrischen Positionsbestimmung offenbart die Druckschrift
Ferner ist aus der
Beim Bremsen eines Fahrzeuges in den Stillstand wird die Längsbeschleunigung nach einer Vorwärtsfahrt negativ, mit anderen Worten das Fahrzeug wird verzögert. Am Ende dieser Verzögerung bleibt das Fahrzeug' stehen und die Verzögerung sollte schlagartig auf Null gehen, was aber in der Realität nicht der Fall ist, sondern das zum Stillstand kommende Fahrzeug pendelt sich um seine Nulllage ein, wobei es sich beispielsweise als Funktion der Straßenneigung und der Gewichtsverhältnisse im Fahrzeug zu einer von Null abweichenden Längsbeschleunigung einpendeln kann. Während dieses Einpendelns kann beispielsweise der Wegimpulssensor eines Hinterrades noch Wegimpulse für das Hinterrad senden, obwohl das Fahrzeug aber offensichtlich bereits steht. Der Grund für das Auftreten derartiger Wegimpulse trotz Stillstand des Fahrzeugs kann beispielsweise darin liegen, dass bei einer Bremsung mittels des Bremspedals eine Verteilung der Bremskraft durchgeführt wird, bei der die Vorderachse mit mehr Bremskraft beaufschlagt wird als die Hinterachse. Hat nun die Hinterachse aufgrund der Aufhängung und Federung noch eine kleine Menge Spiel, so kann es trotz Stillstand des Fahrzeugs zur Generierung weiterer Wegimpulse kommen. Es ist nun offensichtlich, dass die Berücksichtigung dieser Wegimpulse bei der Odometrie zu einer fehlerhaften Positionsbestimmung führen würde, was beispielsweise bei einem automatischen Einparkvorgang zu Navigationsfehlern und Fehlern in der Ausrichtung des Fahrzeugs in der Parklücke führen würde.When braking a vehicle to a standstill, the longitudinal acceleration becomes negative after driving forward, in other words the vehicle is decelerated. At the end of this deceleration, the vehicle comes to a standstill and the deceleration should suddenly go to zero, which is not the case in reality the weight ratios in the vehicle can level off at a longitudinal acceleration other than zero. During this leveling out, for example, the distance pulse sensor of a rear wheel can still send distance pulses for the rear wheel, although the vehicle is obviously already at a standstill. The reason for the occurrence of such travel impulses despite the vehicle being at a standstill can, for example, be that the braking force is distributed during braking by means of the brake pedal, in which the front axle is subjected to more braking force than the rear axle. If the rear axle still has a small amount of play due to the suspension and suspension, further travel impulses can be generated despite the vehicle being at a standstill. It is now obvious that taking these path impulses into account in odometry would lead to incorrect position determination, which, for example, would lead to navigation errors and errors in the alignment of the vehicle in the parking space during an automatic parking process.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Fehler in der odometrischen Positionsbestimmung, insbesondere bei der Bestimmung der Stillstandsposition nach einem Abbremsen, eines Fahrzeugs zu verringern.The invention is therefore based on the object of reducing errors in the odometric position determination, in particular when determining the standstill position after braking a vehicle.
Diese Aufgabe wird durch die Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 5 sowie durch die Vorrichtungen mit den Merkmalen der Ansprüche 7, 9 und 10 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the method with the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Position des tatsächlichen Stillstandspunkts eines Kraftfahrzeugs bezüglich eines Abbremsvorgangs des Kraftfahrzeugs, weist die folgenden Schritte auf:
- - Bestimmen der tatsächlichen Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs,
- - Bestimmung einer mittleren Längsbeschleunigung unter Berücksichtigung der Eigenfrequenz des Einpendelns des Kraftfahrzeugs am Ende des Bremsvorgangs,
- - Bestimmung einer Längsbeschleunigungsabweichung durch Differenzbildung der tatsächlichen Längsbeschleunigung und der mittleren Längsbeschleunigung, und
- - Bestimmung des tatsächlichen Stillstandspunkts des Kraftfahrzeugs aus der Längsbeschleunigungsabweichung.
- - determining the actual longitudinal acceleration of the motor vehicle,
- - Determination of a mean longitudinal acceleration taking into account the natural frequency the leveling off of the vehicle at the end of the braking process,
- - Determination of a longitudinal acceleration deviation by calculating the difference between the actual longitudinal acceleration and the mean longitudinal acceleration, and
- - Determination of the actual standstill point of the motor vehicle from the longitudinal acceleration deviation.
Aufgrund der zumindest teilweise elastischen Verbindung zwischen Fahrwerk und Karosserie des Fahrzeugs, mit anderen Worten der Aufhängung der Räder, der Lenkung und der Achsen gegenüber der Karosserie, etc., wobei die Verbindungselemente der entsprechenden Elemente teilweise gummielastisch und/oder federelastisch ausgeführt sind, pendelt das Fahrzeug am Ende des Bremsvorgangs bis zum Stillstand mit einer typischen Eigenfrequenz um seine Nulllage, bis es aufgrund der systembedingten Dämpfung zur Ruhe kommt. Diese Eigenfrequenz des Pendelns des Fahrzeugs um seine Nulllage hängt dabei im Wesentlichen vom Fahrzeugtyp ab und kann daher für jeden Fahrzeugtyp im Sinn einer Eichmessung bestimmt werden. Aus der Betrachtung der Abweichung der Längsbeschleunigung von der mittleren Längsbeschleunigung als Funktion der Eigenfrequenz lässt sich in vorteilhafter Weise der tatsächliche Stillstandspunkt des Fahrzeugs erkennen.Due to the at least partially elastic connection between the chassis and the body of the vehicle, in other words the suspension of the wheels, the steering and the axles in relation to the body, etc., the connecting elements of the corresponding elements being partially elastic and / or spring elastic, this oscillates At the end of the braking process, the vehicle comes to a standstill with a typical natural frequency around its zero position, until it comes to rest due to the system-related damping. This natural frequency of the vehicle oscillating around its zero position essentially depends on the vehicle type and can therefore be determined for each vehicle type in the sense of a calibration measurement. By considering the deviation of the longitudinal acceleration from the mean longitudinal acceleration as a function of the natural frequency, the actual standstill point of the vehicle can be recognized in an advantageous manner.
Vorteilhafterweise werden die mittlere Längsbeschleunigung und die Längsbeschleunigungsabweichung des Kraftfahrzeugs beim Abbremsen bis zum Stillstand durch Tiefpassfiltern bestimmt. Dabei erfolgt die Erkennung des tatsächlichen Stillstandspunkts durch Vergleich der Längsbeschleunigungsabweichung mit einem vorgegebenen Schwellwert. Dabei kann der vorgegebene Schwellwert als Bereich vorgegeben werden, wobei der Schwellwert und dessen Bereich ebenfalls durch Versuche fahrzeugtypabhängig festgelegt werden können.The mean longitudinal acceleration and the longitudinal acceleration deviation of the motor vehicle when braking to a standstill are advantageously determined by low-pass filters. The actual standstill point is detected by comparing the longitudinal acceleration deviation with a predetermined threshold value. The specified threshold value can be specified as a range, the threshold value and its range also being able to be determined as a function of the vehicle type through tests.
Das oben geschilderte Verfahren zur Erkennung des Stillstandspunkts eines Kraftfahrzeugs kann vorteilhafterweise zur Bestimmung fehlerhafter Wegimpulse mindestens eines Wegimpulssensors eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Dabei werden die Wegimpulse zur Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs mittels Odometrie benutzt, wobei aber diejenigen Wegimpulse des Wegimpulssensors, die zeitlich später als der tatsächliche Stillstandspunkt des Kraftfahrzeugs auftreten, zur Positionsbestimmung mittels Odometrie nicht berücksichtigt bzw. im Nachhinein kompensiert werden.The above-described method for detecting the standstill point of a motor vehicle can advantageously be used to determine faulty travel impulses of at least one travel impulse sensor of a motor vehicle. The distance pulses are used to determine the position of the motor vehicle by means of odometry, but those distance pulses from the position pulse sensor that occur later than the actual standstill point of the motor vehicle are not taken into account for position determination by means of odometry or are compensated for afterwards.
Zur Bestimmung der „überschüssigen“ Wegimpulse wird vorzugsweise ein vermeintlicher Stillstandspunkt des Kraftfahrzeugs bestimmt, wobei der vermeintliche Stillstandspunkt dadurch definiert wird, dass für eine vorgegebene Zeit keine Wegimpulse durch den Wegimpulssensor erzeugt werden. Als vorgegebene Zeit kann beispielsweise ein Zeitintervall von 0,5 Sekunden verwendet werden. Wegimpulse zwischen dem tatsächlichen Stillstandspunkt und dem vermeintlichen Stillstandspunkt werden bei der Odometrie nicht berücksichtigt.To determine the “excess” travel impulses, an alleged standstill point of the motor vehicle is preferably determined, the alleged standstill point being defined in that no travel impulses are generated by the travel impulse sensor for a predetermined time. A time interval of 0.5 seconds, for example, can be used as the predetermined time. Distance impulses between the actual standstill point and the supposed standstill point are not taken into account in odometry.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei der nach dem tatsächlichen Stillstandspunkt auftretende „überschüssige“ Wegimpulse nicht berücksichtigt werden, umfasst mindestens einen an einem Rad des Kraftfahrzeugs angeordneten Wegimpulssensor, eine Odometrieeinrichtung zur Bestimmung der Position des Kraftfahrzeugs mittels der Wegimpulse des mindestens einen Wegimpulssensors und einen Tiefpassfilter zur Bestimmung der mittleren Längsbeschleunigung sowie der Längsbeschleunigungsabweichung des Kraftfahrzeugs beim Abbremsen zum Stillstand. Dabei ist die Filterfunktion des Tiefpassfilters eine Funktion der Eigenfrequenz beim Einpendeln des Fahrzeugs.A device according to the invention for a motor vehicle, in which "excess" distance pulses occurring after the actual standstill point are not taken into account, comprises at least one distance pulse sensor arranged on a wheel of the motor vehicle, an odometry device for determining the position of the motor vehicle by means of the distance pulses of the at least one distance pulse sensor and a Low-pass filter for determining the mean longitudinal acceleration as well as the longitudinal acceleration deviation of the motor vehicle when braking to a standstill. The filter function of the low-pass filter is a function of the natural frequency when the vehicle levels off.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der Längsbeschleunigungsabweichung mit einem vorbestimmten Schwellwert auf, wobei aus dem Vergleich der tatsächliche Stillstandspunkt des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.The device preferably has a comparison device for comparing the longitudinal acceleration deviation with a predetermined threshold value, the actual standstill point of the motor vehicle being determined from the comparison.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kommt insbesondere in einer Fahrerassistenzvorrichtung zum unterstützten oder automatischen Einparken eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz.The device according to the invention is used in particular in a driver assistance device for assisted or automatic parking of a motor vehicle.
Vorzugsweise weist ein Kraftfahrzeug eine im Vorangegangenen erläuterte Fahrerassistenzvorrichtung auf.A motor vehicle preferably has a driver assistance device explained above.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung erläutert, wobei
-
1 ein Beispiel eines zum Stillstand führenden Bremsvorgangs zeigt.
-
1 shows an example of a braking operation leading to a standstill.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe geht es im Kern darum, den tatsächlichen Stillstandspunkt des Fahrzeugs zu erkennen und alle Wegimpulse, die nach diesem Zeitpunkt generiert werden, zu erkennen und von einer Berücksichtigung auszuschließen, um auf diesem Weg zu einer verbesserten Odometrie zu gelangen.The solution to the problem according to the invention is essentially about recognizing the actual standstill point of the vehicle and recognizing all travel impulses that are generated after this point in time and excluding them from consideration in order to achieve an improved odometry in this way.
Entspricht beispielsweise ein Wegimpuls einem zurückgelegten Weg von 2 bis 3 cm und ist die Anzahl der Wegimpulse für linkes und rechtes Hinterrad unterschiedlich, so würde die Odometrie bei einem automatischen Einparkvorgang eine schräge Position des Fahrzeugs in der Parklücke berechnen oder würde das Fahrzeug in der Parklücke nicht parallel zur Parklückenachse einparken.For example, if a distance pulse corresponds to a distance of 2 to 3 cm and if the number of distance pulses for the left and right rear wheel is different, the odometry would calculate an inclined position of the vehicle in the parking space during an automatic parking process or the vehicle would not park in the parking space parallel to the parking space axis.
Zum Bestimmen des tatsächlichen Stillstandspunktes eines Fahrzeugs wird die Eigenfrequenz des Einpendelns des Fahrzeugs um seine Nulllage verwendet. Diese Einpendelfrequenz ist eine charakteristische Größe eines Fahrzeugs und kann per Eichmessung bestimmt werden. Insbesondere ist die Einpendelfrequenz eine charakteristische Größe eines Fahrzeugstyps, so dass sie nicht für jedes Fahrzeug individuell bestimmt werden muss, sondern es ist ausreichend die Einpendelfrequenz für eine Fahrzeugtyp einmal zu bestimmen und den so bestimmten Wert für diesen Typ zu verwenden. Größenordnungsmäßig liegt die Einpendelfrequenz für ein Fahrzeug der Mittelklasse bei ca. 3 Hz.The natural frequency of the vehicle's oscillation around its zero position is used to determine the actual standstill point of a vehicle. This oscillation frequency is a characteristic variable of a vehicle and can be determined by calibration measurement. In particular, the oscillation frequency is a characteristic variable of a vehicle type, so that it does not have to be determined individually for each vehicle, but rather it is sufficient to determine the oscillation frequency once for a vehicle type and to use the value determined in this way for this type. In terms of magnitude, the oscillation frequency for a mid-range vehicle is around 3 Hz.
In
Im unteren Teil der
Zur Ermittlung des tatsächlichen Stillstandspunkts wird mittels eines Tiefpasses der Form
Aus dieser mittleren Längsbeschleunigung und der Längsbeschleunigung wird die Längsbeschleunigungsabweichung 〈ax - 〈ax〉〉 wie folgt gebildet:
Dabei ist die obige Art der Signalverarbeitung nur als Beispiel zu verstehen und der Tiefpass in (1) und (2) kann von der oben angegebenen Form abweichen.The above type of signal processing is only to be understood as an example and the low-pass filter in (1) and (2) can differ from the form given above.
Mittig in der
Dabei wird der Logikpegel
Wird dieses Bit
Das Fahrzeug setzt ein weiteres Bit
Durch das Bit
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- LBLB
- Längsbeschleunigung [m/s2]Longitudinal acceleration [m / s 2 ]
- LL.
- Logiklogic
- WIWI
- WegimpulseTravel impulses
- tt
- Zeit in Sekundentime in seconds
- AA.
- Längsbeschleunigung ax Longitudinal acceleration a x
- BB.
- mittlere Längsbeschleunigung 〈ax〉central longitudinal acceleration <a x>
- CC.
- Längsbeschleunigungsabweichung 〈ax-〈ax〉〉Longitudinal acceleration deviation <a x x -<a >>
- DD.
- Längsbeschleunigungsabweichung > SchwelleLongitudinal acceleration deviation> threshold
- EE.
- Schwelle überschritten UND Fahrzeug hat noch keinen Stillstand erkanntThreshold exceeded AND vehicle has not yet recognized a standstill
- FF.
- keine Wegimpulse für eine vorgegebene Zeitno travel impulses for a specified time
- GG
- TriggerTrigger
- HH
- WegimpulskorrekturDistance pulse correction
- WZWZ
- Wegimpulszahl des WegimpulssensorsDistance pulse number of the distance pulse sensor
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