DE102013202240A1

DE102013202240A1 - Method and device for determining a movement state of a vehicle by means of a rotation rate sensor

Info

Publication number: DE102013202240A1
Application number: DE102013202240.9A
Authority: DE
Inventors: Sven Semmelrodt
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2014-08-14
Also published as: DE112014000771A5; WO2014124889A1; DE112014000771B4

Abstract

Es wird ein Verfahren gezeigt zur Ermittlung eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs mittels eines ersten Drehratensensors. Abhängig von einem ersten Messsignal (MS) des Drehratensensors wird ein Vibrationssignal (VS) mittels Tiefpassfilterung ermittelt, das repräsentativ ist für eine Rotationsbewegung des Fahrzeugs. Abhängig von einem Vergleichen des Vibrationssignals (VS) mit einem vorgegebenen Schwellenwert wird ermittelt, ob das Fahrzeug steht oder ob das Fahrzeug fährt.A method is shown for determining a state of motion of a vehicle by means of a first rotation rate sensor. Depending on a first measurement signal (MS) from the yaw rate sensor, a vibration signal (VS) is determined by means of low-pass filtering, which is representative of a rotational movement of the vehicle. Depending on a comparison of the vibration signal (VS) with a predetermined threshold value, it is determined whether the vehicle is stationary or whether the vehicle is moving.

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren und andererseits eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs mittels eines Drehratensensors. On the one hand, the invention relates to a method and, on the other hand, to a device for determining a state of motion of a vehicle by means of a yaw-rate sensor.

Eine fortwährend zunehmende Verkehrsdichte von Fahrzeugen auf Verkehrswegen verlangt immer häufiger sowohl nach einer präzisen Verkehrsleittechnik als auch nach einer individuellen Abrechnung der jeweils genutzten Verkehrswege. Sowohl in der Verkehrsleittechnik als auch für die individuelle Abrechnung der genutzten Verkehrswege, beispielsweise durch Mautsysteme, ist eine genaue Kenntnis von dynamischen Fahrzeugdaten eine wesentliche Voraussetzung. Insbesondere für Mautsysteme ist es dabei wichtig, die benötigten dynamischen Fahrzeugdaten ausfall- und manipulationssicher ermitteln zu können. Eine Mindestanforderung in Bezug auf die dynamischen Fahrzeugdaten ist dabei die Erkenntnis, ob sich das Fahrzeug bewegt oder ob das Fahrzeug steht. An ever-increasing traffic density of vehicles on traffic routes requires more and more often both a precise traffic control technology as well as an individual account of each used traffic routes. Both in traffic control and for the individual accounting of the used traffic routes, for example by toll systems, an accurate knowledge of dynamic vehicle data is an essential prerequisite. In particular for toll systems, it is important to be able to determine the required dynamic vehicle data failure-proof and tamper-proof. A minimum requirement with respect to the dynamic vehicle data is the recognition of whether the vehicle is moving or whether the vehicle is stationary.

WO 2010/023165 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs mit einem Beschleunigungssensor. WO 2010/023165 A1 discloses a method for determining a state of motion of a vehicle having an acceleration sensor.

EP 1130357 A2 offenbart ein Verfahren zur Unterscheidung zwischen einem Bewegungszustand und einem Ruhezustand eines Kraftfahrzeugs, bei dem das Rauschen eines Sensorsignals zur Unterscheidung zwischen dem Bewegungszustand und dem Ruhezustand ausgewertet wird. EP 1130357 A2 discloses a method for discriminating between a motion state and a rest state of a motor vehicle in which the noise of a sensor signal for discriminating between the motion state and the rest state is evaluated.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, einerseits ein Verfahren und andererseits eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem beziehungsweise mit der zuverlässig ein Bewegungszustand eines Fahrzeugs ermittelt werden kann. The object on which the invention is based is, on the one hand, to provide a method and, on the other hand, a device with which a movement state of a vehicle can reliably be determined.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich aus einerseits durch ein Verfahren und andererseits durch eine korrespondierende Vorrichtung zum Ermitteln eines Bewegungszustandes eines Fahrzeugs mittels eines ersten Drehratensensors. Abhängig von einem ersten Messsignal des ersten Drehratensensors wird mittels Tiefpassfilterung ein Vibrationssignal ermittelt. Das Vibrationssignal ist repräsentativ für Rotationsbewegungen des Fahrzeugs. Abhängig von einem Vergleich des Vibrationssignals mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert wird ermittelt, ob das Fahrzeug steht oder ob das Fahrzeug fährt. The invention is characterized on the one hand by a method and on the other hand by a corresponding device for determining a movement state of a vehicle by means of a first rotation rate sensor. Depending on a first measurement signal of the first rotation rate sensor, a vibration signal is determined by means of low-pass filtering. The vibration signal is representative of rotational movements of the vehicle. Depending on a comparison of the vibration signal with at least one predetermined threshold, it is determined whether the vehicle is stationary or whether the vehicle is traveling.

Da das Vibrationssignal repräsentativ ist für Rotationsbewegungen des Fahrzeugs und da das Fahrzeug während der Fahrt durch Fahrzeugvibrationen und/oder Rollgeräusche und/oder Wankbewegungen der Fahrzeugkanzel normalerweise stärkere Rotationsbewegungen als im Stillstand erzeugt, kann abhängig von einem Vergleich des Vibrationssignals mit dem vorgegebenen Schwellenwert ermittelt werden, ob das Fahrzeug steht oder ob das Fahrzeug fährt. Hierdurch ist eine einfache und robuste Analyse des Fahrzeugbewegungszustands möglich. Durch die Tiefpassfilterung kann gegebenenfalls auf einfache Weise der Bewegungszustand robust ermittelt werden. Durch die Verwendung eines Drehratensensors spielt die Gravitation bei der Messung gegebenenfalls keine Rolle. Since the vibration signal is representative of rotational movements of the vehicle and since the vehicle normally generates stronger rotational movements than during standstill while driving through vehicle vibrations and / or rolling noises and / or rolling movements of the vehicle cockpit, it can be determined according to a comparison of the vibration signal with the predetermined threshold value, whether the vehicle is stationary or whether the vehicle is driving. As a result, a simple and robust analysis of the vehicle motion state is possible. Due to the low-pass filtering, if necessary, the state of motion can be determined robustly in a simple manner. By using a rotation rate sensor, gravity may not play a role in the measurement.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Messsignal des ersten Drehratensensors repräsentativ für eine Rotationsbewegung um eine vertikale Fahrzeugachse. Gerade die vertikale Fahrzeugachse, ermöglicht eine zuverlässige Analyse des Bewegungszustands, da Kurvenfahrten Einfluss auf das Messsignal haben. According to an advantageous embodiment, the first measurement signal of the first rotation rate sensor is representative of a rotational movement about a vertical vehicle axis. Especially the vertical vehicle axle, allows a reliable analysis of the state of motion, as cornering influences the measurement signal.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird mindestens ein weiteres Messsignal eines weiteren Drehratensensors erfasst, der orthogonal zu dem ersten Drehratensensor ausgerichtet ist. Das Vibrationssignal wird zusätzlich abhängig von dem weiteren Messsignal ermittelt. Auf diese Weise kann ein zweidimensionaler Drehratensensor oder ein dreidimensionaler Drehratensensor zur Ermittlung des Bewegungszustands verwendet werden. So kann gegebenenfalls noch robuster auf den Bewegungszustand geschlossen werden, da somit beispielsweise auch Steigungen einen Einfluss auf das Messsignal haben. According to a further advantageous embodiment, at least one further measuring signal of a further rotation rate sensor is detected which is oriented orthogonally to the first rotation rate sensor. The vibration signal is additionally determined as a function of the further measurement signal. In this way, a two-dimensional rotation rate sensor or a three-dimensional rotation rate sensor can be used to determine the state of motion. Thus, if necessary, the state of motion can be concluded even more robustly, since, for example, gradients also have an influence on the measurement signal.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden das erste Messsignal und das weitere Messsignal additiv überlagert und das Vibrationssignal abhängig von dem additiv überlagerten Signal ermittelt. So können einfach zwei oder mehrere Messsignale von zwei oder mehreren Drehratensensoren miteinander kombiniert werden. According to a further advantageous embodiment, the first measurement signal and the further measurement signal are superimposed additively and the vibration signal is determined as a function of the additive superimposed signal. Thus, simply two or more measurement signals from two or more yaw rate sensors can be combined with each other.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von dem ersten Messsignal ein Rohvibrationssignal ermittelt durch einen Abzug eines Gleichanteils des Messsignals von dem ersten Messsignal. Abhängig von dem Rohvibrationssignal wird das Vibrationssignal ermittelt. Dies ermöglicht eine gleichzeitige Auswertung positiver und negativer Beschleunigungsanteile, die charakteristisch für die Rotationsbewegungen des Fahrzeugs sind. Die Tiefpassfilterung zur Ermittlung des Vibrationssignals kann hierbei vor dem Ermitteln des Rohvibrationssignals und/oder nach dem Ermitteln des Rohvibrationssignals erfolgen. According to a further advantageous embodiment, depending on the first measurement signal, a raw vibration signal is determined by subtracting a DC component of the measurement signal from the first measurement signal. Depending on the raw vibration signal, the vibration signal is detected. This allows a simultaneous evaluation of positive and negative acceleration components, which are characteristic of the rotational movements of the vehicle. The low-pass filtering for determining the vibration signal can be carried out before the determination of the raw vibration signal and / or after the determination of the raw vibration signal.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Gleichanteil des ersten Messsignals ermittelt mittels der Bildung des arithmetischen Mittels von zumindest einem erfassten Zeitabschnitt des ersten Messsignals. Dies ermöglicht eine kostengünstige Ermittlung des Gleichanteils zum einen dadurch, dass die Bildung des arithmetischen Mittels beispielsweise im Vergleich zu rekursiv arbeitenden statistischen Vorgehensweise weniger Rechenleistung benötigt. Ein Verzicht auf beispielsweise rekursiv arbeitende Vorgehensweisen hat zum anderen den Vorteil, dass eine Recheneinheit auf diese Weise einfach unterbrochen und in einen Ruhezustand versetzt werden kann. Dies hat einen geringen Energieverbrauch zur Folge. According to a further advantageous embodiment, the DC component of the first measurement signal is determined by means of the formation of the arithmetic mean of at least one detected time segment of the first measurement signal. This allows a cost-effective determination of the DC component on the one hand in that the formation of the arithmetic mean, for example, compared to recursively working statistical approach requires less computing power. On the other hand, a waiver of, for example, recursively working procedures has the advantage that an arithmetic unit can simply be interrupted in this way and placed in a state of rest. This results in low energy consumption.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von dem Rohvibrationssignal durch Gleichrichten ein gleichgerichtetes Rohvibrationssignal ermittelt mittels eines Gleichrichters und abhängig von dem gleichgerichteten Rohvibrationssignal das Vibrationssignal ermittelt. Die Tiefpassfilterung zur Ermittlung des Vibrationssignals kann hierbei vor dem Gleichrichten und/oder nach dem Gleichrichten durchgeführt werden. In accordance with a further advantageous embodiment, a rectified raw vibration signal is determined by rectification as a function of the raw vibration signal by means of a rectifier and the vibration signal is determined as a function of the rectified raw vibration signal. The low-pass filtering for determining the vibration signal can be carried out before rectification and / or after rectification.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird bei der Tiefpassfilterung zumindest ein PT2-Glied eingesetzt. Hierdurch kann eine gute Tiefpassfilterung realisiert werden. Die effektive Zeitkonstante des Filters liegt dabei typischerweise zwischen einer und mehreren Sekunden. According to a further advantageous embodiment, at least one PT2 element is used in the low-pass filtering. As a result, a good low-pass filtering can be realized. The effective time constant of the filter is typically between one and several seconds.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ermittelt, ob das Fahrzeug steht oder ob das Fahrzeug fährt abhängig von einem Vergleich des Vibrationssignals mit einem vorgegebenen oberen Schwellenwert und mit einem vorgegebenen unteren Schwellenwert. Der Einsatz von zwei vorgegebenen Schwellwerten ermöglicht beispielsweise die Ausbildung einer Hysterese, wodurch eine gegebenenfalls verlässlichere Aussage über den Bewegungszustand ermöglicht wird. According to a further advantageous embodiment, it is determined whether the vehicle is stationary or whether the vehicle is traveling as a function of a comparison of the vibration signal with a predetermined upper threshold value and with a predetermined lower threshold value. The use of two predetermined threshold values makes it possible, for example, to form a hysteresis, which makes it possible, if necessary, to make a more reliable statement about the state of motion.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von dem Vibrationssignal bei einem Überschreiten des vorgegebenen oberen Schwellenwerts darauf geschlossen, dass das Fahrzeug fährt und bei Unterschreiten des vorgegebenen unteren Schwellenwerts darauf geschlossen, dass das Fahrzeug steht. Hierdurch kann gegebenenfalls wirkungsvoll vermieden werden, dass einem stehenden Fahrzeug ein fahrender Bewegungszustand zugeordnet wird. According to a further advantageous embodiment, depending on the vibration signal, when the predetermined upper threshold value is exceeded, it is concluded that the vehicle is traveling and when it falls below the predetermined lower threshold value it is concluded that the vehicle is stationary. As a result, it can optionally be effectively avoided that a stationary vehicle is assigned a traveling movement state.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden der vorgegebene obere Schwellenwert und/oder der vorgegebene untere Schwellenwert ermittelt abhängig von mindestens einem GPS-Signal eines GPS-Moduls und/oder einem Geschwindigkeitssignal eines Geschwindigkeitsgebers. Dies ermöglicht eine einfache Ermittlung des vorgegebenen oberen und/oder des vorgegebenen unteren Schwellenwerts. According to a further advantageous embodiment, the predetermined upper threshold value and / or the predetermined lower threshold value are determined depending on at least one GPS signal of a GPS module and / or a speed signal of a speed sensor. This allows a simple determination of the predetermined upper and / or the predetermined lower threshold value.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der vorgegebene obere Schwellenwert und/oder der vorgegebene untere Schwellenwert einen vorgegebenen Mindestabstand auf. Hierdurch kann vermieden werden, dass die beiden Schwellenwerte zu nah aneinander liegen. According to a further advantageous embodiment, the predetermined upper threshold value and / or the predetermined lower threshold value have a predetermined minimum distance. In this way it can be avoided that the two threshold values are too close to each other.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.

Es zeigen: Show it:

1 ein Fahrzeug mit einer Steuervorrichtung, einem Drehratensensor, einem GPS-Modul und einem Geschwindigkeitsgeber, 1 a vehicle with a control device, a rotation rate sensor, a GPS module and a speed sensor,

2 die Steuervorrichtung, den Drehratensensor, das GPS-Modul und den Geschwindigkeitsgeber, 2 the control device, the rotation rate sensor, the GPS module and the speed sensor,

3 ein Ablaufdiagramm zur Ermittlung eines Bewegungszustands des Fahrzeugs, 3 a flowchart for determining a movement state of the vehicle,

4 ein Geschwindigkeitssignal aufgetragen über eine Zeit, 4 a speed signal plotted over a time

5 ein Messsignal des Drehratensensors aufgetragen über eine Zeit, 5 a measuring signal of the rotation rate sensor plotted over a time

6 das Messsignal des Drehratensensors und ein ermittelter Gleichanteil aufgetragen über eine Zeit, 6 the measurement signal of the rotation rate sensor and a determined DC component plotted over a time,

7 ein gleichgerichtetes Rohvibrationssignal und ein ermitteltes Vibrationssignal aufgetragen über eine Zeit, 7 a rectified raw vibration signal and a detected vibration signal plotted over time,

8 eine Adaption eines oberen Schwellenwertes und eines unteren Schwellenwertes, 8th an adaptation of an upper threshold and a lower threshold,

9 ein GPS-Signal aufgetragen über eine Zeit und 9 a GPS signal plotted over time and

10 ermittelte Bewegungszustände aufgetragen über eine Zeit. 10 determined movement states plotted over a period of time.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Elements of the same construction or function are identified across the figures with the same reference numerals.

1 zeigt ein Fahrzeug 2 mit einer Steuervorrichtung 4, die auch als Vorrichtung zur Ermittlung eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs bezeichnet werden kann. Das Fahrzeug 2 weist außerdem einen ersten Drehratensensor 6, einen Geschwindigkeitsgeber 8 sowie ein GPS-Modul 10 auf. 1 shows a vehicle 2 with a control device 4 , which may also be referred to as a device for determining a state of motion of a vehicle. The vehicle 2 has also a first rotation rate sensor 6 , a speed sensor 8th as well as a GPS module 10 on.

Das Fahrzeug 2 kann des Weiteren eine oder mehrere Geräuschquellen 12 aufweisen, die das Fahrzeug 2 sowohl im Fahrzustand als auch gegebenenfalls im Fahrzeugstillstand unter Vibrationen versetzen können. The vehicle 2 may also have one or more sources of noise 12 have the vehicle 2 Both during driving and possibly in vehicle standstill can put under vibration.

Mittels des ersten Drehratensensors können Fahrzeugvibrationen und/oder Rollgeräusche und/oder Wankbewegungen der Fahrzeugkanzel und/oder andere Rotationsbewegungen erfasst werden. By means of the first rotation rate sensor vehicle vibrations and / or rolling noise and / or rolling movements of the vehicle pulley and / or other rotational movements can be detected.

Die Steuervorrichtung 4 ist ausgebildet zur Ermittlung eines Bewegungszustands des Fahrzeugs 2 abhängig von mittels des ersten Drehratensensors 6 erfassten Winkelbeschleunigungen und/oder Winkelgeschwindigkeiten des Fahrzeugs 2. Hierbei wird die Erkenntnis genutzt, dass sich Rotationsbewegungen des Fahrzeugs 2 im Stand von den Rotationsbewegungen während einer Fahrt unterscheiden. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass eine Auswertung der für den Bewegungszustand charakteristischen Rotationsbewegungen erschwert werden kann durch eine Überlagerung von Vibrationen, die ihren Ursprung in der Geräuschquelle 12 des Fahrzeugs 2 haben. Die Berücksichtigung der Vibrationen des Fahrzeugs 2 ermöglicht die Ermittlung des Bewegungszustands des Fahrzeugs 2 abhängig von dem ersten Drehratensensor 6. The control device 4 is designed to determine a state of motion of the vehicle 2 depending on the means of the first rotation rate sensor 6 detected angular acceleration and / or angular velocities of the vehicle 2 , Here, the knowledge is used that rotational movements of the vehicle 2 differ in standing from the rotational movements during a ride. It should be borne in mind that an evaluation of the rotational movements characteristic of the state of motion can be made more difficult by a superimposition of vibrations originating in the noise source 12 of the vehicle 2 to have. The consideration of the vibrations of the vehicle 2 allows the determination of the state of motion of the vehicle 2 depending on the first rotation rate sensor 6 ,

Der erste Drehratensensor 6, der Geschwindigkeitsgeber 8 sowie das GPS-Modul 10 sind der Steuervorrichtung 4 zugeordnet. Über den ersten Drehratensensor 6 bezieht die Steuervorrichtung 4 ein Signal zum Erfassen einer Rotationsgeschwindigkeit und/oder einer Rotationsbeschleunigung. Über das GPS-Modul 10 empfängt die Steuervorrichtung 4 ein GPS-Signal. Bei dem GPS-Signal handelt es sich beispielsweise um eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Orientierung des Fahrzeugs 2 und/oder eine örtliche Lage des Fahrzeugs 2. Der Geschwindigkeitsgeber 8 sendet an die Steuervorrichtung 4 ein Geschwindigkeitssignal. Dabei kann es sich beispielsweise um die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 2 handeln. Der Geschwindigkeitsgeber 8 ermittelt das Geschwindigkeitssignal beispielsweise abhängig von Raddrehzahlen des Fahrzeugs 2. Wenn das Geschwindigkeitssignal und/oder das GPS-Signal zuverlässig ermittelt werden können, kann der Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 einfach und präzise abhängig von dem Geschwindigkeitssignal und/oder dem GPS-Signal ermittelt werden. Allerdings ist das Geschwindigkeitssignal und/oder das GPS-Signal nicht immer zuverlässig ermittelbar. The first rotation rate sensor 6 , the speed transmitter 8th as well as the GPS module 10 are the control device 4 assigned. About the first rotation rate sensor 6 relates the control device 4 a signal for detecting a rotational speed and / or a rotational acceleration. About the GPS module 10 receives the control device 4 a GPS signal. The GPS signal is, for example, a vehicle speed and / or an orientation of the vehicle 2 and / or a location of the vehicle 2 , The speed sensor 8th sends to the control device 4 a speed signal. This may be, for example, the longitudinal speed of the vehicle 2 act. The speed sensor 8th determines the speed signal, for example, depending on wheel speeds of the vehicle 2 , If the speed signal and / or the GPS signal can be detected reliably, the state of motion of the vehicle can 2 be determined easily and precisely depending on the speed signal and / or the GPS signal. However, the speed signal and / or the GPS signal can not always be reliably determined.

Für diesen Fall, falls der Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 nicht mittels des Geschwindigkeitssignals und/oder des GPS-Signals ermittelbar ist, kann der Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 ermittelt werden abhängig von einem ersten Messsignal MS des ersten Drehratensensors 6. In this case, if the state of motion of the vehicle 2 can not be determined by means of the speed signal and / or the GPS signal, the state of motion of the vehicle 2 be determined depending on a first measurement signal MS of the first rotation rate sensor 6 ,

2 zeigt die Steuervorrichtung 4, den ersten Drehratensensor 6, den Geschwindigkeitsgeber 8 sowie das GPS-Modul 10. Der erste Drehratensensor 6, der Geschwindigkeitsgeber 8 sowie das GPS-Modul 10 sind der Steuervorrichtung 4 zugeordnet und tauschen mit der Steuervorrichtung 4 Signale aus. Die Steuervorrichtung 4 umfasst eine Recheneinheit 14 sowie ein analoges Modul 16. Das analoge Modul 16 weist einen Verstärker 18 und einen Tiefpassfilter 20 auf. Der Verstärker 18 ist dazu ausgebildet, das erste Messsignal MS des ersten Drehratensensors 6 zu erfassen und an den Tiefpassfilter 20 weiterzuleiten. 2 shows the control device 4 , the first rotation rate sensor 6 , the speed sensor 8th as well as the GPS module 10 , The first rotation rate sensor 6 , the speed transmitter 8th as well as the GPS module 10 are the control device 4 assigned and exchange with the control device 4 Signals off. The control device 4 includes a computing unit 14 as well as an analog module 16 , The analog module 16 has an amplifier 18 and a low-pass filter 20 on. The amplifier 18 is designed to the first measurement signal MS of the first rotation rate sensor 6 to capture and to the low-pass filter 20 forward.

Die Recheneinheit 14 umfasst einen Prozessor 22, einen Programmspeicher 24 sowie einen Datenspeicher 26. Der Prozessor 22, der Programmspeicher 24 sowie der Datenspeicher 26 sind gekoppelt miteinander über einen Systembus 28. The arithmetic unit 14 includes a processor 22 , a program memory 24 as well as a data memory 26 , The processor 22 , the program memory 24 as well as the data memory 26 are coupled together via a system bus 28 ,

Die Recheneinheit 14 der Steuervorrichtung 4 ist ausgebildet zur Ausführung eines Programms, das bevorzugt in dem Programmspeicher 24 gespeichert ist. Mittels des Programms kann eine Ermittlung des Bewegungszustands des Fahrzeugs 2 durchgeführt werden. Der Datenspeicher 26 ist ausgebildet zur Speicherung von Daten, wie beispielsweise von Signalen. The arithmetic unit 14 the control device 4 is designed to execute a program, preferably in the program memory 24 is stored. By means of the program can be a determination of the state of motion of the vehicle 2 be performed. The data store 26 is designed to store data, such as signals.

Der Systembus 28 ist gekoppelt mit einem Analog-Digital-Wandler 30. Mittels des Analog-Digital-Wandlers 30 können die von dem analogen Modul 16 aufbereiteten Signale digitalisiert und über den Systembus 28 dem Prozessor 22 sowie dem Datenspeicher 26 für eine weitere Bearbeitung zur Verfügung gestellt werden. Mit dem Geschwindigkeitsgeber 8 und dem GPS-Modul 10 ist die Steuervorrichtung 4 gekoppelt über eine Schnittstelle 32. Auf diese Weise kann beispielsweise über die Schnittstelle 32 das GPS-Signal und das Geschwindigkeitssignal über den Systembus 28 an den Prozessor 22 oder den Datenspeicher 26 weitergeleitet werden. The system bus 28 is coupled with an analog-to-digital converter 30 , By means of the analog-digital converter 30 can be from the analog module 16 processed signals digitized and over the system bus 28 the processor 22 as well as the data memory 26 be made available for further processing. With the speed sensor 8th and the GPS module 10 is the control device 4 coupled via an interface 32 , This way, for example, via the interface 32 the GPS signal and the speed signal over the system bus 28 to the processor 22 or the data store 26 to get redirected.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm des Programms zur Ermittlung des Bewegungszustands des Fahrzeugs 2. 3 shows a flowchart of the program for determining the state of motion of the vehicle 2 ,

Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden können. The program is started in a step S1 in which variables can be initialized if necessary.

In einem Schritt S3 wird das erste Messsignal MS des ersten Drehratensensors 6 erfasst. In a step S3, the first measurement signal MS of the first rotation rate sensor 6 detected.

In einem optionalen Schritt S5 wird das erste Messsignal MS von dem analogen Modul 16 aufbereitet. Beispielsweise kann das erste Messsignal MS mittels des Verstärkers 18 verstärkt und anschließend mittels des Tiefpassfilters 20 gefiltert werden. In an optional step S5, the first measurement signal MS from the analog module 16 edited. For example, the first measurement signal MS by means of the amplifier 18 amplified and then by means of the low-pass filter 20 be filtered.

In einem Schritt S7 wird das erste Messsignal MS digitalisiert mittels des Analog-Digital-Wandlers 30. Es ist jedoch auch beispielsweise denkbar, das Verfahren analog durchzuführen. In a step S7, the first measurement signal MS is digitized by means of the analog-to-digital converter 30 , However, it is also conceivable, for example, to carry out the method analogously.

In einem Schritt S9 wird zumindest ein Zeitabschnitt des ersten Messsignals MS aufgezeichnet. Der Zeitabschnitt des ersten Messsignals MS kann beispielsweise digital gespeichert werden, beispielsweise mittels des Datenspeichers 26. Beispielsweise liegt ein solcher Zeitabschnitt bei einigen Minuten. In a step S9, at least a time segment of the first measurement signal MS is recorded. The time segment of the first measurement signal MS can be stored, for example, digitally, for example by means of the data memory 26 , For example, such a period of time is a few minutes.

In einem Schritt S11 wird ein Gleichanteil OT des ersten Messsignals MS zunächst ermittelt und anschließend wird das erste Messsignal MS um den Gleichanteil OT korrigiert. Bevorzugt wird der Gleichanteil OT des ersten Messsignals MS ermittelt mittels des arithmetischen Mittels des jeweils in dem Schritt S7 ermittelten Zeitabschnitt des ersten Messsignals MS. Durch den Abzug des Gleichanteils von dem ersten Messsignal MS können beispielsweise Temperatur- oder andere Schwankungen ausgeglichen werden. Durch den Abzug des Gleichanteils OT von dem ersten Messsignal MS wird ein Rohvibrationssignal RVS gebildet. In a step S11, a DC component OT of the first measurement signal MS is first determined, and then the first measurement signal MS is corrected by the DC component OT. Preferably, the DC component OT of the first measurement signal MS is determined by means of the arithmetic mean of the time interval of the first measurement signal MS ascertained in each case in the step S7. By deducting the DC component of the first measurement signal MS, for example, temperature or other fluctuations can be compensated. By deducting the DC component OT from the first measurement signal MS, a raw vibration signal RVS is formed.

In einem Schritt S13 wird ein gleichgerichtetes Rohvibrationssignal gRVS gebildet mittels eines Gleichrichtens des Rohvibrationssignals RVS. Das Gleichrichten des Rohvibrationssignals RVS umfasst beispielsweise eine Betragsbildung des Rohvibrationssignals RVS. Das so ermittelte gleichgerichtete Rohvibrationssignal gRVS kann optional zusätzlich normiert und dadurch dimensionslos werden, indem in einem vorgegebenen Zeitfenster die Werte des gleichgerichteten Rohvibrationssignals gRVS durch den in diesem Zeitfenster maximal auftretenden Wert des gleichgerichteten Rohvibrationssignals gRVS dividiert werden. In a step S13, a rectified raw vibration signal gRVS is formed by rectifying the raw vibration signal RVS. The rectification of the raw vibration signal RVS comprises, for example, an absolute value formation of the raw vibration signal RVS. The thus determined rectified raw vibration signal gRVS can optionally be additionally normalized and thereby dimensionless by dividing the values of the rectified raw vibration signal gRVS by the maximum value of the rectified raw vibration signal gRVS occurring in this time window in a given time window.

In einem Schritt S15 wird mittels Tiefpassfilterung des gleichgerichteten Rohvibrationssignals gRVS ein Vibrationssignal VS ermittelt. Für die Tiefpassfilterung wird beispielsweise ein PT2-Glied eingesetzt. Alternativ kann auch ein PT1-Glied eingesetzt werden. Mittels des PT2-Gliedes kann allerdings gegebenenfalls eine bessere Auswertung erfolgen. Die Tiefpassfilterung kann alternativ oder zusätzlich beispielsweise auch auf das Rohvibrationssignal RVS und/oder auf das erste Messsignal MS angewandt werden. In a step S15, a vibration signal VS is determined by means of low-pass filtering of the rectified raw vibration signal gRVS. For low-pass filtering, for example, a PT2 element is used. Alternatively, a PT1 element can also be used. However, if necessary, a better evaluation can be carried out by means of the PT2 element. The low-pass filtering may alternatively or additionally be applied, for example, to the raw vibration signal RVS and / or to the first measurement signal MS.

In einem Schritt S17 wird abhängig von dem Vibrationssignal VS und zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert ermittelt, ob das Fahrzeug 2 steht oder ob das Fahrzeug 2 fährt. Ist ein jeweiliger Wert des Vibrationssignals VS größer als der Schwellenwert, so wird dem Fahrzeug 2 ein fahrender Bewegungszustand zugewiesen, ist er kleiner, so wird dem Fahrzeug ein stehender Bewegungszustand zugewiesen. Bevorzugt erfolgt die Ermittlung des Bewegungszustands des Fahrzeugs 2 abhängig von einem oberen Schwellenwert OS und einem unteren Schwellenwert US. Bevorzugt wird der obere Schwellenwert OS und der untere Schwellenwert US derart initialisiert, dass der obere Schwellenwert OS relativ groß ist zu dem unteren Schwellenwert US. Ist ein jeweiliger Wert des Vibrationssignals VS größer als der obere Schwellenwert OS, so wird dem Fahrzeug 2 ein fahrender Bewegungszustand zugewiesen, ist er kleiner als der untere Schwellenwert US, so wird dem Fahrzeug ein stehender Bewegungszustand zugewiesen. In a step S17, depending on the vibration signal VS and at least one predetermined threshold value, it is determined whether the vehicle 2 stands or whether the vehicle 2 moves. If a respective value of the vibration signal VS is greater than the threshold, then the vehicle 2 assigned a traveling movement state, it is smaller, so the vehicle is assigned a stationary state of motion. Preferably, the determination of the state of motion of the vehicle takes place 2 depending on an upper threshold OS and a lower threshold US. Preferably, the upper threshold OS and the lower threshold US are initialized such that the upper threshold OS is relatively large to the lower threshold US. If a respective value of the vibration signal VS is greater than the upper threshold value OS, then the vehicle 2 assigned a traveling movement state, it is smaller than the lower threshold US, so the vehicle is assigned a stationary state of motion.

Nach der Ausführung des Schritts S17 kann das Programm in einem Schritt S19 beendet werden und gegebenenfalls wieder in dem Schritt S1 gestartet werden. After the execution of step S17, the program may be terminated in a step S19 and, if necessary, started again in step S1.

Bevorzugt wird das mittels der Steuervorrichtung 4 ausgeführte Programm nach dem Schritt S17 fortgesetzt in einem Schritt S18. In dem Schritt S18 werden der obere Schwellenwert OS und/oder der untere Schwellenwert US adaptiert. This is preferably done by means of the control device 4 The executed program after step S17 is continued in step S18. In step S18, the upper threshold OS and / or the lower threshold US are adapted.

Eine Adaption des oberen Schwellenwerts OS und/oder des unteren Schwellenwerts US hat den Vorteil, dass eine Änderung des Vibrationssignals VS aufgrund beispielsweise eines veränderten Betriebsmodus des Fahrzeugs 2 berücksichtigt werden kann. An adaptation of the upper threshold OS and / or the lower threshold US has the advantage that a change of the vibration signal VS due to, for example, a changed operating mode of the vehicle 2 can be taken into account.

Die Adaption wird dabei bevorzugt wie folgt vorgenommen: Für den Fall, dass dem Fahrzeug 2 ein stehender Bewegungszustand zugeordnet ist und dass der jeweilig korrelierende Wert des Vibrationssignals VS größer ist als der untere Schwellenwert US, wird dem unteren Schwellenwert US der jeweilige korrelierende Wert des Vibrationssignals VS zugeordnet. Für den Fall, dass dem Fahrzeug 2 ein fahrender Bewegungszustand zugeordnet ist und dass der jeweilig korrelierende Wert des Vibrationssignals VS kleiner ist als der obere Schwellenwert OS, wird dem oberen Schwellenwert OS der jeweilig korrelierende Wert des Vibrationssignals VS zugeordnet. The adaptation is preferably carried out as follows: In the event that the vehicle 2 is assigned a stationary state of motion and that the respective correlating value of the vibration signal VS is greater than the lower threshold US, the lower threshold US is assigned the respective correlating value of the vibration signal VS. In the event that the vehicle 2 is assigned a traveling state of motion and that the respective correlating value of the vibration signal VS is smaller than the upper threshold value OS, the upper threshold value OS is assigned the respective correlating value of the vibration signal VS.

Bevorzugt werden sowohl der obere Schwellenwert OS als auch der untere Schwellenwert US nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums in Richtung ihrer Initialwerte korrigiert. Bei dem vorgegebenen Zeitraum handelt es sich beispielsweise um einige Stunden, ein paar Tage oder ein paar Wochen. Preferably, both the upper threshold value OS and the lower threshold value US are corrected after expiration of a predetermined time period in the direction of their initial values. For example, the given time period is a few hours, a few days or a few weeks.

Bevorzugt wird der obere Schwellenwert OS derart vorgegeben, dass dem stehenden Fahrzeug 2 nicht fälschlicherweise der fahrende Bewegungszustand zugeordnet wird. Hierfür wird bevorzugt nach jeder Adaption ein Abstand des unteren Schwellenwerts US zu dem oberen Schwellenwert OS ermittelt. Für den Fall, dass der Abstand kleiner ist als ein Mindestabstand, wird der obere Schwellenwert OS derart adaptiert, dass ihm die Summe des unteren Schwellenwerts US und des Mindestabstands zugeordnet wird. Dies kann einen Fehler beim Ermitteln des Bewegungszustands beispielsweise bei starken Vibrationen im stehenden Bewegungszustand vermeiden. Preferably, the upper threshold OS is set such that the stationary vehicle 2 not erroneously assigned the moving state of motion. For this purpose, a distance of the lower threshold value US to the upper threshold value OS is preferably determined after each adaptation. In the event that the distance is less than a minimum distance, the upper threshold OS is adapted to be assigned the sum of the lower threshold US and the minimum distance. This can avoid an error in determining the state of motion, for example, in strong vibrations in the stationary state of motion.

Bevorzugt wird bei einer Adaption des oberen Schwellenwerts OS und/oder des unteren Schwellenwerts US eine Totzeit berücksichtigt, beispielsweise eine Totzeit von einigen Minuten. Dies stellt sicher, dass das Vibrationssignal VS nach einem Wechsel des Bewegungszustands des Fahrzeugs 2 sicher eingeschwungen ist, bevor die Adaption vorgenommen wird. Preferably, an adaptation of the upper threshold value OS and / or the lower threshold value US takes into account a dead time, for example a dead time of a few minutes. This ensures that the vibration signal VS after changing the state of motion of the vehicle 2 is safely settled before the adaptation is made.

Für den Fall eines verlässlichen Empfangs des Geschwindigkeitssignals oder des GPS-Signals werden der obere Schwellenwert OS und/oder der untere Schwellenwert US bevorzugt in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitssignal und/oder dem GPS-Signal adaptiert. In the case of a reliable reception of the speed signal or the GPS signal, the upper threshold OS and / or the lower threshold US are preferably adapted in response to the speed signal and / or the GPS signal.

Nach einer Ausführung des Schritts S18 kann das Programm zur erneuten Ermittlung des Bewegungszustands des Fahrzeugs 2 mit dem Schritt S17 fortfahren. Es ist jedoch auch möglich, dass das Programm nach Ablauf des Schritts S18 im Schritt S3 oder im Schritt S19 fortgeführt wird. After execution of step S18, the program may again determine the state of motion of the vehicle 2 proceed to step S17. However, it is also possible that the program is continued after step S18 in step S3 or in step S19.

Anstelle eines eindimensionalen Drehratensensors DS kann auch ein zweidimensionaler oder dreidimensionaler Sensor mit jeweils orthogonal ausgerichteten Drehratenssensoren verwendet werden. Hierbei können die jeweiligen Messsignale der einzelnen Drehratensensoren beispielsweise additiv zu einem Signal überlagert werden. Hierdurch kann gegebenenfalls eine sehr gute Bewegungszustandsanalyse erfolgen. Vorteilhafterweise werden anstelle der jeweiligen Messsignale, die jeweiligen gleichgerichteten normierten Rohvibrationssignale vor der Tiefpassfilterung additiv überlagert. Instead of a one-dimensional rotation rate sensor DS, it is also possible to use a two-dimensional or three-dimensional sensor with respectively orthogonally oriented rotation rate sensors. In this case, the respective measurement signals of the individual rotation rate sensors can be superimposed, for example, additively to form a signal. As a result, if appropriate, a very good state of motion analysis can take place. Advantageously, instead of the respective measurement signals, the respective rectified normalized raw vibration signals are superposed additively before the low-pass filtering.

4 zeigt beispielhaft ein mittels des Geschwindigkeitsgebers 8 erfasstes Geschwindigkeitssignal. 4 shows an example by means of the speed sensor 8th detected speed signal.

5 zeigt beispielhaft ein in dem Schritt S3 erfasstes erstes Messsignal MS des ersten Drehratensensors 6. 5 shows by way of example a detected in step S3 first measurement signal MS of the first rotation rate sensor 6 ,

In 6 ist beispielhaft der in dem Schritt S11 ermittelte Gleichanteil OT zu sehen, der anschließend von dem ersten Messsignal MS abgezogen werden kann, um das Rohvibrationssignal RVS zu bilden. In 6 is to be seen as an example of the determined in step S11 DC component OT, which can then be subtracted from the first measurement signal MS to form the Rohvibrationssignal RVS.

7 zeigt beispielhaft normierte Werte NW des in dem Schritt S13 gleichgerichteten und normierten Rohvibrationssignals gRVS und des nach dem Tiefpassfiltern in dem Schritt S15 ermittelten Vibrationssignals VS. 7 2 shows exemplary normalized values NW of the raw vibration signal gRVS rectified and normalized in step S13 and of the vibration signal VS. determined after low-pass filtering in step S15.

8 zeigt exemplarisch eine Adaption des oberen Schwellenwertes OS und des unteren Schwellenwertes US, wie sie im Schritt S17 durchgeführt wird. 8th shows an example of an adaptation of the upper threshold OS and the lower threshold US, as it is performed in step S17.

9 zeigt ein mittels des GPS-Moduls 10 erfasstes GPS-Geschwindigkeitssignal. 9 shows one by means of the GPS module 10 detected GPS speed signal.

10 zeigt beispielhaft einen Verlauf von in dem Schritt S17 ermittelten Bewegungszuständen FE, sowie die korrespondierenden Referenzbewegungszustände REF, wobei unterschieden wird zwischen einem Fahrbewegungszustand FZ, in dem das Fahrzeug fährt, einem nicht definiertem Bewegungszustand ND und einem Standbewegungszustand SZ, in dem das Fahrzeug steht. 10 shows by way of example a course of movement states FE determined in step S17, and the corresponding reference movement states REF, wherein a distinction is made between a driving movement state FZ in which the vehicle is traveling, an undefined state of motion ND and a stationary state SZ in which the vehicle is stationary.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2010/023165 A1 [0003]
EP 1130357 A2 [0004]

Claims

Method for determining a movement state of a vehicle ( 2 ) by means of a first rotation rate sensor ( 6 ), in which - depending on a first measurement signal (MS) of the first rotation rate sensor ( 6 ) a vibration signal (VS) is determined by means of low-pass filtering, which is representative of rotational movements of the vehicle ( 2 ) and - is determined depending on a comparison of the vibration signal (VS) with at least one predetermined threshold value, whether the vehicle ( 2 ) or whether the vehicle ( 2 ) moves.

Method according to Claim 1, in which the first measuring signal (MS) of the first yaw-rate sensor (MS) 6 ) representative of a rotational movement about a vertical vehicle axis.

Method according to claim 1 or 2, in which - at least one further measuring signal of a further rotation rate sensor is detected which is orthogonal to the first rotation rate sensor ( 6 ) is aligned and - the vibration signal (VS) is additionally determined depending on the further measurement signal.

The method of claim 3, wherein - The first measurement signal (MS) and the other measurement signal are additively superimposed and - The vibration signal (VS) is determined depending on the additive superimposed signal.

Method according to one of the preceding claims, wherein depending on the first measurement signal (MS), a raw vibration signal (RVS) is determined by deducting a DC component (OT) of the measurement signal (MS) from the first measurement signal (MS) and depending on the Raw vibration signal (RVS) the vibration signal (VS) is detected.

Method according to Claim 5, in which the DC component (TDC) of the first measurement signal (MS) is determined by means of the formation of the arithmetic mean of at least one detected time segment of the first measurement signal (MS).

Method according to Claim 5 or 6, in which, depending on the raw vibration signal (RVS), a rectified raw vibration signal (gRVS) is determined by means of a rectifier and the vibration signal (VS) is determined as a function of the rectified raw vibration signal (gRVS) becomes.

Method according to one of the preceding claims, wherein in the low-pass filtering at least one PT2 element is used.

Method according to one of the preceding claims, in which it is determined whether the vehicle ( 2 ) or whether the vehicle ( 2 ), depending on a comparison of the vibration signal (VS) with a predetermined upper threshold (OS) and with a predetermined lower threshold (US).

Method according to Claim 9, it being concluded in dependence on the vibration signal (VS) when the predetermined upper threshold value (OS) is exceeded that the vehicle ( 2 ) and when it falls below the predetermined lower threshold value (US) it is concluded that the vehicle ( 2 ) stands.

Method according to one of Claims 9 or 10, in which the predetermined upper threshold value (OS) and / or the predetermined lower threshold value (US) are determined as a function of at least one GPS signal of a GPS module ( 10 ) and / or a speed signal of a speed sensor ( 8th ).

The method of claim 11, wherein the predetermined upper threshold (OS) and / or the predetermined lower threshold (US) have a predetermined minimum distance.

Contraption ( 2 ) for determining a movement state of a vehicle ( 2 ) by means of a first rotation rate sensor ( 6 ), which is adapted to carry out a method according to one of claims 1 to 12.