DE102014212410B4 - Method and sensor for determining a vehicle's own speed over the ground - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Eigengeschwindigkeit (Vx) eines Fahrzeugs (2) über Grund, wobei in mehreren Messzyklen jeweils ein in der Umgebung des Fahrzeugs (2) befindliches Objekt (6, 8, 10) erfasst wird, wobei überprüft wird, ob das erfasste Objekt (6, 8, 10) ein ortsfestes Objekt (6, 8) oder ein nicht-ortsfestes Objekte (10) ist und wobei in jedem Messzyklus jeweils ein Messdatensatz (MI, MII, ..., Mn) mit einem Relativgeschwindigkeitswert (Vri; Vr2) und einem Winkelwert (α1, α2) des ortsfesten Objekts (6, 8) in Bezug auf das Fahrzeug (2) bestimmt wird, wobei die in jedem Messzyklus bestimmten Messdatensätze (MI, MII, ..., Mn) des ortsfesten Objekts (6, 8) durch eine Clusteranalyse Clustern (C1,I; C2,I) zugeordnet werden, wobei durch Auswertung von den Clustern (C1,I; C2,I) eine oder mehrere Werthypothesen (H1,I; H2,I) der Eigengeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs (2) bestimmt werden, wobei die Eigengeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs (2) aus der einen oder den mehreren Werthypothesen (H1,I; H2,I) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Eigengeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs (2) aus der einen oder den mehreren Werthypothesen (H1,I; H2,I) die eine oder mehreren Werthypothesen (H1,I; H2,I) mit einem Kalman-Filter gefiltert werden.Method for determining a vehicle's own speed (Vx) over the ground, an object (6, 8, 10) located in the vicinity of the vehicle (2) being detected in several measuring cycles, with a check being made to determine whether the detected object is (6, 8, 10) is a stationary object (6, 8) or a non-stationary object (10) and in each measurement cycle a measurement data set (MI, MII, ..., Mn) with a relative speed value (Vri; Vr2) and an angle value (α1, α2) of the stationary object (6, 8) is determined in relation to the vehicle (2), the measurement data sets (MI, MII, ..., Mn) of the stationary object determined in each measurement cycle (6, 8) are assigned to clusters (C1, I; C2, I) by a cluster analysis, whereby one or more value hypotheses (H1, I; H2, I) of the Own speed (Vx) of the vehicle (2) can be determined, the own speed (Vx) of the vehicle (2) from the one or more value hypothes en (H1, I; H2, I) is determined, characterized in that to determine the vehicle's own speed (Vx) from the one or more value hypotheses (H1, I; H2, I) the one or more value hypotheses (H1, I; H2 , I) be filtered with a Kalman filter.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Sensor zur Bestimmung einer Eigengeschwindigkeit eines Fahrzeugs über Grund sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method and a sensor for determining an airspeed of a vehicle over the ground as well as a computing unit and a computer program for its implementation.

Stand der TechnikState of the art

Eine Geschwindigkeitsmessung einer Fahrzeug-Eigengeschwindigkeit über Grund kann mittels Raddrehzahlsensoren, optischer Sensoren, GPS-basierter Sensoren oder Doppler-Radare erfolgen. Jedoch sind Raddrehzahlsensoren schlupfbehaftet, optische Sensoren können verschmutzen, GPS-Signale stehen z.B. in einem Tunnel nicht zur Verfügung und Doppler-Radare sind kostenintensiv, nehmen viel Bauraum in Anspruch und Radarsignale werden vom Untergrund entlang des Fahrweges verfälscht.A vehicle's own speed over the ground can be measured using wheel speed sensors, optical sensors, GPS-based sensors or Doppler radars. However, wheel speed sensors are susceptible to slippage, optical sensors can get dirty, GPS signals are not available in a tunnel, for example, and Doppler radars are expensive, take up a lot of installation space and radar signals are falsified by the ground along the route.

Gemäß der DE 10 2012 200 139 A1 kann zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs ein in der Umgebung befindliches Objekt beispielsweise mit einem frequenzmodulierten Radar, wie einem FMCW-Radar (frequencymodulated-continiouos-wave), erfasst und eine Relativgeschwindigkeit des erfassten Objekts in Bezug auf das Fahrzeug gemessen werden. Dabei kann eine Differenzierung zwischen eigenbewegten und ortsfesten Objekten erfolgen. Zur Bestimmung der genauen Position von Objekten in einem Weltkoordinatensystem kann neben dem radialen Abstand der Objekte zum Fahrzeug auch eine Richtungsinformation (Azimutalwinkel) der betreffenden Objekte in Bezug auf die Fahrtrichtung gemessen werden. Durch Plausibilisierung kann dann im Fahrzeug die eigene Geschwindigkeit über die Relativgeschwindigkeit zu den erfassten Objekten, insbesondere zu den ortsfesten Objekten, bestimmt werden. Jedoch ist dies Verfahren empfindlich gegenüber Messartefakten, die auf verfälschten Radarsignalen beruhen.According to the DE 10 2012 200 139 A1 For example, to determine the speed of a vehicle, an object in the vicinity can be detected with a frequency-modulated radar, such as an FMCW radar (frequencymodulated-continiouos-wave), and a relative speed of the detected object in relation to the vehicle can be measured. A differentiation can be made between self-moving and stationary objects. In order to determine the exact position of objects in a world coordinate system, in addition to the radial distance between the objects and the vehicle, direction information (azimuthal angle) of the objects in question in relation to the direction of travel can also be measured. By means of a plausibility check, the vehicle's own speed can then be determined via the relative speed to the detected objects, in particular to the stationary objects. However, this method is sensitive to measurement artifacts based on falsified radar signals.

Daher besteht Bedarf daran, die Geschwindigkeitsbestimmung über Grund weiter zu verbessern.There is therefore a need to further improve the determination of the speed over the ground.

Aus der DE 102 52 323 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Eigenbewegung eines Fahrzeugs bekannt, wobei die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ausgehend von einer Relativgeschwindigkeit zu einem ortsfesten Objekt bestimmt wird.From the DE 102 52 323 A1 a method for determining the proper movement of a vehicle is known, the speed of the vehicle being determined on the basis of a relative speed to a stationary object.

Aus der US 2002/0107637 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung bekannt, die eingerichtet ist, Objekte zu erkennen.From the US 2002/0107637 A1 a device for monitoring a vehicle environment is known which is set up to detect objects.

Aus der JP 2010-43960 A sind ein System und ein Verfahren zur Erkennung der Bewegung eines Fahrzeugs bekannt. Hierbei wird mittels Radarsensoren eine Relativgeschwindigkeit zu stationären Objekten ermittelt.From the JP 2010-43960 A a system and a method for detecting the movement of a vehicle are known. A relative speed to stationary objects is determined by means of radar sensors.

Aus der DE 10 2012 224 338 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schätzen einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bekannt, wobei die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aus erfassten Geschwindigkeiten von per Sensor erkannten Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs ermittelt wird.From the DE 10 2012 224 338 A1 a device and a method for estimating a speed of a vehicle are known, the speed of the vehicle being determined from detected speeds of objects in the vicinity of the vehicle that are detected by a sensor.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und ein Sensor zur Bestimmung einer Fahrzeug-Eigengeschwindigkeit über Grund und eine Recheneinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method and a sensor for determining a vehicle's own speed over the ground and a computing unit with the features of the independent claims are proposed. Advantageous refinements are the subject matter of the subclaims and the description below.

Im Rahmen der Erfindung wird in mehreren Messzyklen jeweils ein in der Umgebung des Fahrzeugs befindliches Objekt erfasst. Es wird dann überprüft, ob das erfasste Objekt ein ortsfestes Objekt oder ein nicht-ortsfestes Objekt ist. Für ein ortsfestes Objekt wird in jedem Messzyklus jeweils ein Messdatensatz mit einem Relativgeschwindigkeitswert und einem Winkelwert des ortsfesten Objektes in Bezug auf das Fahrzeug, insbesondere mittels einer Relativgeschwindigkeits- und Winkelbestimmungseinrichtung, bestimmt. Dann werden die in jedem Messzyklus bestimmten Messdatensätze des ortsfesten Objekts durch eine Clusteranalyse Clustern zugeordnet, wobei durch Auswertung von den Clustern Werthypothesen der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden.Within the scope of the invention, an object located in the vicinity of the vehicle is recorded in a number of measurement cycles. It is then checked whether the detected object is a stationary object or a non-stationary object. For a stationary object, a measurement data set with a relative speed value and an angle value of the stationary object in relation to the vehicle is determined in each measurement cycle, in particular by means of a relative speed and angle determination device. The measurement data records of the stationary object determined in each measurement cycle are then assigned to clusters by a cluster analysis, with value hypotheses of the vehicle's own speed being determined by evaluating the clusters.

Unter einer Clusteranalyse wird dabei ein Verfahren verstanden, bei dem mit einem Clustering-Algorithmus (auch: Ballungsanalyse) Ähnlichkeitsstrukturen in (großen) Datenbeständen entdeckt werden können. Die Werte der Messdatensätze werden als Zufallsvariablen aufgefasst. Sie werden in der Regel in Form von Vektoren als Punkte in einem Vektorraum dargestellt, deren Dimensionen die Eigenschaftsausprägungen des Objekts bilden. Bereiche, in denen sich Punkte anhäufen (Punktwolke), werden Cluster genannt. Bei Streudiagrammen dienen die Abstände der Punkte zueinander oder die Varianz innerhalb eines Clusters als sogenannte Proximitätsmaße, welche die Ähnlichkeit bzw. Unterschiedlichkeit zwischen den Objekten zum Ausdruck bringen. Es werden also Objekte einer heterogenen (beschrieben durch unterschiedliche Werte der Messdatensätze) Gesamtmenge mit Hilfe der Clusteranalyse zu Clustern zusammengefasst, die in sich möglichst homogen sind, d.h. die Unterschiede der Werte der Messdatensätze sind möglichst gering. Es wird durch die Auswertung von den Clustern eine Werthypothese der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt. Hierzu werden die jeweiligen Cluster z.B. mit einem Algorithmus analysiert, der einen Mittelpunkt z.B. einer Punktwolke bestimmt. Der dem Mittelpunkt entsprechende Wert wird dann als Wert für die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs ausgewählt. Dabei wird durch die Auswertung von Messdaten, die in mehreren Messzyklen gewonnen und durch Clusterbildung ausgewertet wurden, die Messgenauigkeit der Bestimmung der Fahrzeug-Eigengeschwindigkeit über Grund verbessert. Durch die Clusterbildung wird erreicht, dass Messwertartefakte von der weiteren Verarbeitung der Messdaten ausgeschlossen werden und so nicht das Messergebnis verfälschen. Somit wird die Messgenauigkeit gesteigert.A cluster analysis is understood to mean a process in which similarity structures can be discovered in (large) databases using a clustering algorithm (also: cluster analysis). The values of the measurement data records are interpreted as random variables. They are usually represented in the form of vectors as points in a vector space, the dimensions of which form the properties of the object. Areas in which points accumulate (point cloud) are called clusters. In scatter diagrams, the distances between the points or the variance within a cluster serve as so-called proximity measures, which express the similarity or difference between the objects. Objects of a heterogeneous total amount (described by different values of the measurement data sets) are therefore combined with the help of the cluster analysis to form clusters which are as homogeneous as possible, ie the differences in the values of the measurement data sets are as small as possible. By evaluating the clusters, a value hypothesis of the vehicle's own speed becomes certainly. For this purpose, the respective clusters are analyzed, for example with an algorithm that determines a center point, for example a point cloud. The value corresponding to the center point is then selected as the value for the vehicle's own speed. The measurement accuracy of the determination of the vehicle's own speed over the ground is thereby improved through the evaluation of measurement data obtained in several measurement cycles and evaluated by cluster formation. The cluster formation ensures that measurement value artifacts are excluded from further processing of the measurement data and thus do not falsify the measurement result. This increases the measurement accuracy.

Gemäß einer Ausführungsform weisen die gemessen Messdatensätze einen Abstandswert des Objekts von dem Fahrzeug auf. Aus dem Relativgeschwindigkeitswert und dem Winkelwert kann auf einfache Art und Weise, z.B. nach einer Transformation der in Polarkoordinaten vorliegenden Messwerte der Messdatensätze in kartesische Koordinaten, eine Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs in Fahrrichtung bestimmt werden. Die Genauigkeit der Bestimmung der Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs in Fahrrichtung kann durch Berücksichtigung des Abstandswerts weiter gesteigert werden.According to one embodiment, the measured measurement data records have a distance value of the object from the vehicle. From the relative speed value and the angle value, the vehicle's own speed in the direction of travel can be determined in a simple manner, e.g. after a transformation of the measured values of the measured data records in polar coordinates into Cartesian coordinates. The accuracy of the determination of the vehicle's own speed in the direction of travel can be further increased by taking the distance value into account.

Erfindungsgemäß werden die Werthypothesen mit einem Kalman-Filter gefiltert. Dabei wird unter einem Kalman-Filter ein Verfahren verstanden, dass dazu eingesetzt wird, Modelle mit in der Zeit variierenden Parametern zu schätzen. Hierbei handelt es sich um ein rekursives Schätzverfahren. Durch das Filtern mit einem Kalman-Filter können z.B. von Messgeräten verursachte Störungen aus den Messwerten entfernt werden. Dabei blendet (gating) der Kalman-Filter fehlerhafte Messwerte aus und erlaubt außerdem eine Fortsetzung einer Messwertreihe durch Vorhersage weiterer Messwerte bei Ausfall der Messgeräte. Somit wird die Messgenauigkeit nochmals gesteigert.According to the invention, the value hypotheses are filtered with a Kalman filter. A Kalman filter is understood to mean a method that is used to estimate models with parameters that vary over time. This is a recursive estimation method. By filtering with a Kalman filter, for example, interference caused by measuring devices can be removed from the measured values. The Kalman filter gates out incorrect measured values and also allows a series of measured values to be continued by predicting further measured values in the event of failure of the measuring devices. Thus the measuring accuracy is increased again.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Werthypothesen mit einem Tracking-Algorithmus getrackt. Als Tracking-Algorithmus kann z.B. ein α/β/γ-Filter oder ein Algorithmus gemäß der Monte-Carlo-Methode verwendet werden. Beim Tracken der Werthypothese werden Informationen über den Verlauf der Werthypothese und zum anderen Abweichungen (relative Fehlerdaten) aus einem Strom von Werthypothesen extrahiert. Störungen entstehen aus zufälligen technischen Messfehlern oder aus unvermeidlichem physikalischem Messrauschen. Ziel des Trackens der Werthypothese ist das Abbilden der Veränderungen der Werthypothese zum Zusammenführen mehrerer Werthypothesen.According to a further embodiment, the value hypotheses are tracked with a tracking algorithm. For example, an α / β / γ filter or an algorithm according to the Monte Carlo method can be used as the tracking algorithm. When tracking the value hypothesis, information about the course of the value hypothesis and, on the other hand, deviations (relative error data) are extracted from a stream of value hypotheses. Interferences arise from random technical measurement errors or from unavoidable physical measurement noise. The aim of tracking the value hypothesis is to map the changes in the value hypothesis in order to merge several value hypotheses.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird aus den Werthypothesen je ein Indikator bestimmt. Der Indikator erlaubt eine Auswahl einer Werthypothese. Z. B. kann es sich bei den Indikatoren um einen Gütewert, wie z.B. eine quadratische Fehlerabweichung getrackter und zusammengeführter Werthypothesen handeln.According to a further embodiment, an indicator is determined from each of the value hypotheses. The indicator allows a selection of a value hypothesis. For example, the indicators can be a quality value, such as a quadratic error deviation of tracked and merged value hypotheses.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird anhand des Indikators eine Werthypothese ausgewählt. Somit wird ein Indikator verwendet, dessen Gütewert anzeigt, dass diese Werthypothese gegenüber anderen Werthypothesen zu bevorzugen ist.According to a further embodiment, a value hypothesis is selected on the basis of the indicator. Thus, an indicator is used whose quality value indicates that this value hypothesis is to be preferred over other value hypotheses.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Messdatensätze über eine Schnittstelle eines Sensors des Fahrzeugs übertragen. Z.B. können die Messdatensätze über eine drahtgebundene Verbindung oder eine drahtlose Verbindung in ein Bussystem des Fahrzeugs (z.B. CAN) zu einem Human Machine Interface (HMI) (wie einem Monitor, PC, Laptop, SmartDevice (Tablet oder Telefon)) übertragen werden. Hierzu kann der Sensor eine Bluetooth-Schnittstelle aufweisen, mit der eine datenübertragende Verbindung, z.B. eine drahtlose datenübertragende Verbindung, mit z.B. einem CAN-Bussystem des Fahrzeugs (insbesondere über ein sog. CAN2Bluetooth-Modul) aufgebaut werden kann. Der Sensor mit der Schnittstelle kann über ein Bordnetz des Fahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt werden oder weist eine eigene Energiequelle, wie z.B. eine Batterie auf. According to a further embodiment, the measurement data records are transmitted via an interface of a sensor of the vehicle. For example, the measurement data sets can be transferred to a human machine interface (HMI) (such as a monitor, PC, laptop, SmartDevice (tablet or phone)) via a wired connection or a wireless connection in a bus system of the vehicle (e.g. CAN). For this purpose, the sensor can have a Bluetooth interface with which a data transferring connection, e.g. a wireless data transferring connection, with e.g. a CAN bus system of the vehicle (in particular via a so-called CAN2Bluetooth module) can be established. The sensor with the interface can be supplied with electrical energy via an on-board network of the vehicle or has its own energy source, such as a battery.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. in einem Sensor, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Ein erfindungsgemäßer Sensor weist eine solche Recheneinheit und eine Relativgeschwindigkeits- und Winkelbestimmungseinrichtung, insbesondere aufweisend eine Radar-Einrichtung, auf.A computing unit according to the invention, e.g. in a sensor, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention. A sensor according to the invention has such a computing unit and a relative speed and angle determination device, in particular having a radar device.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of the method in the form of software is also advantageous, since this results in particularly low costs, in particular if an executing control device is still used for other tasks and is therefore available anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs, etc. A program can also be downloaded via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or can be used on their own without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using an exemplary embodiment and is described in detail below with reference to the drawing.

FigurenlisteFigure list

  • 1 zeigt ein Geschwindigkeitsmessszenario eines Fahrzeugs in schematischer Darstellung. 1 shows a speed measurement scenario of a vehicle in a schematic representation.
  • 2 zeigt eine Mess- und Datenübertragungsanordnung in schematischer Darstellung. 2 shows a measurement and data transmission arrangement in a schematic representation.
  • 3 zeigt eine Auswertevorgang in schematischer Darstellung. 3 shows an evaluation process in a schematic representation.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

1 zeigt ein Geschwindigkeitsmessszenario, bei dem eine Eigengeschwindigkeit Vx eines Fahrzeugs 2 in Fahrrichtung gemessen wird. 1 shows a speed measurement scenario in which an airspeed Vx of a vehicle 2 is measured in the direction of travel.

Bei dem Fahrzeug 2 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Eisenbahnlokomotive, die sich über Grund in Richtung eines Schienenwegs 4 mit der Eigengeschwindigkeit Vx fortbewegt. Ebenso kann es sich bei dem Fahrzeug 2 auch um ein Kraftfahrzeug oder Nutzfahrzeug handeln, das sich analog über Grund in Richtung einer Straße mit der Eigengeschwindigkeit Vx fortbewegt.With the vehicle 2 In the present exemplary embodiment, it is a railroad locomotive that moves over the ground in the direction of a railroad 4th moved at the airspeed Vx. It can be the same with the vehicle 2 also be a motor vehicle or utility vehicle that is moving analogously over ground in the direction of a road at its own speed Vx.

Zur Geschwindigkeitsmessung der Eigengeschwindigkeit Vx des Fahrzeugs 2 weist das Fahrzeug 2 einen Sensor 12 auf. Der Sensor 12 ist vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels einer Halterung (nicht in 1 dargestellt) an der Frontseite des Fahrzeugs 2 befestigt und wird von einer Energieversorgungseinheit (nicht in 1 dargestellt) mit elektrischer Energie versorgt. Somit kann der Sensor 12 auch zur Geschwindigkeitsmessung anderer Fahrzeuge verwendet werden, da er nicht fest mit dem Fahrzeug 2 verbunden ist, sondern portabel ausgebildet ist. Alternativ kann der Sensor 2 fest in das Fahrzeug 2 integriert sein und über ein Bordnetz des Fahrzeugs 2 mit elektrischer Energie versorgt werden.For speed measurement of the vehicle's own speed Vx 2 instructs the vehicle 2 a sensor 12th on. The sensor 12th is present exemplary embodiment by means of a bracket (not in 1 shown) on the front of the vehicle 2 attached and is powered by a power supply unit (not in 1 shown) supplied with electrical energy. Thus, the sensor can 12th Can also be used to measure the speed of other vehicles as it is not firmly attached to the vehicle 2 is connected, but is designed to be portable. Alternatively, the sensor 2 firmly in the vehicle 2 be integrated and via an on-board network of the vehicle 2 be supplied with electrical energy.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Sensor 12 ein FMCW-Radar (nicht in 1 dargestellt) als Relativgeschwindigkeits- und Winkelbestimmungseinrichtung und eine Auswerteeinheit (nicht in 1 dargestellt) auf. Ein FMCW-Radar (von englisch frequency modulated continuous wave radar) ist ein moduliertes Dauerstrichradar, dessen Sender z.B. ein frequenzmoduliertes Signal aussendet. Es handelt es sich somit um ein Dauerstrichradar, bei dem ein Sender des Dauerstrichradars während der Dauer eines Messvorganges ununterbrochen arbeitet.In the present exemplary embodiment, the sensor 12th an FMCW radar (not in 1 shown) as a relative speed and angle determination device and an evaluation unit (not in 1 shown). An FMCW radar (from English frequency modulated continuous wave radar) is a modulated continuous wave radar, the transmitter of which sends out a frequency modulated signal, for example. It is therefore a continuous wave radar in which a transmitter of the continuous wave radar works continuously for the duration of a measurement process.

Mit dem FMCW-Radar wird ein Bereich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 2 abgetastet. In diesem Bereich befinden sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Objekte 6, 8, 10. Von diesen drei Objekten 6, 8, 10 sind die beiden Objekte 6, 8 ortsfest, während sich das dritte Objekt 10 in Pfeilrichtung von dem Schienenweg 4 mit einer Eigengeschwindigkeit Vy wegbewegt.With the FMCW radar, an area is located in front of the vehicle in the direction of travel 2 scanned. In the present exemplary embodiment, there are three objects in this area 6th , 8th , 10 . Of these three objects 6th , 8th , 10 are the two objects 6th , 8th stationary while the third object 10 in the direction of the arrow from the railroad track 4th moved away at an airspeed Vy.

Die 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Sensors 12 im Detail. Der Sensor 12 weist die hier als Magnethalterung ausgebildete Halterung 44 mit einem Permanentmagneten, die hier als Batterie ausgebildete Energieversorgungseinheit 38 zur Versorgung des Sensors 12 und seiner Komponenten, hier als Relativgeschwindigkeits- und Winkelbestimmungseinrichtung das FMCW-Radar 40 und die Auswerteinheit 42 zur Auswertung der Radarsignale des FMCW-Radars 40 auf.The 2 shows a preferred embodiment of the sensor 12th in detail. The sensor 12th has the holder designed here as a magnetic holder 44 with a permanent magnet, the power supply unit designed here as a battery 38 to supply the sensor 12th and its components, here the FMCW radar as a relative speed and angle determination device 40 and the evaluation unit 42 for evaluating the radar signals of the FMCW radar 40 on.

Ferner zeigt die 2, dass der Sensor 12 eine Schnittstelle 14 aufweist. Mit der Schnittstelle 14 kann eine datenübertragende Verbindung mit einem Bussystem 16 des Fahrzeugs 2, z.B. einem CAN-Bus, hergestellt werden. Die datenübertragende Verbindung kann drahtgebunden oder drahtlos, z.B. gemäß Bluetooth, ausgebildet sein. Entsprechend weist dann das Bussystem 16 des Fahrzeugs 2 eine Schnittstelle 36 in Form z.B. eines Bluetooth-Adapters zum Herstellen der datenübertragenden Verbindung auf. Das Bussystem weist weiterhin eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle (HMI) 18 auf.Furthermore, the 2 that the sensor 12th an interface 14th having. With the interface 14th can establish a data transmission connection with a bus system 16 of the vehicle 2 , e.g. a CAN bus. The data-transmitting connection can be wired or wireless, for example in accordance with Bluetooth. The bus system then points accordingly 16 of the vehicle 2 an interface 36 in the form, for example, of a Bluetooth adapter to establish the data-transferring connection. The bus system also has a human-machine interface (HMI) 18th on.

Bei der Mensch-Maschinen-Schnittstelle 18 kann es sich um einen Monitor, einen PC, einen Tablet-Computer oder ein Mobiltelefon, wie z.B. ein Smartphone, handeln.With the human-machine interface 18th it can be a monitor, a PC, a tablet computer or a mobile phone such as a smartphone.

Im Betrieb werden von dem FMCW-Radar 40 Messdatensätze MI, MII, ..., Mn zu der Auswerteinheit 42 übertragen.In operation, the FMCW radar 40 Measurement data sets MI, MII, ..., Mn for the evaluation unit 42 transfer.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Auswerteeinheit 42 eine Recheneinheit auf, die zur Bestimmung der Eigengeschwindigkeit Vx durch Auswertung der Messdatensätze MI, MII, ..., Mn ausgebildet ist. Alternativ kann auch ein Steuergerät des Fahrzeugs 2 die Auswertung der Messdatensätze MI, MII, ..., Mn teilweise oder ganz durchführen. Hierzu weist die Auswerteeinheit 42 oder das Steuergerät Hard- und oder Softwaremodule auf.In the present exemplary embodiment, the evaluation unit 42 an arithmetic unit which is designed to determine the airspeed Vx by evaluating the measurement data sets MI, MII, ..., Mn. Alternatively, a control unit of the vehicle can also be used 2 carry out the evaluation of the measurement data records MI, MII, ..., Mn partially or completely. To this end, the evaluation unit 42 or the control unit has hardware and / or software modules.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Auswerteeinheit 42 zur Bestimmung der Eigengeschwindigkeit Vx folgende Module auf, deren Funktion später genauer erläutert wird: ein Messdatenaufbereitungsmodul 22, ein Clustermodul 24, ein Hypothesenmodul 26, ein Kalman-Filtermodul 28, ein Trackingmodul 30, ein Indikatormodul 32 und ein Bestimmungsmodul 34.In the present exemplary embodiment, the evaluation unit 42 to determine the airspeed Vx on the following modules, the function of which will be explained in more detail later: a measurement data processing module 22nd , a cluster module 24 , a hypothesis module 26th , a Kalman filter module 28 , a tracking module 30th , an indicator module 32 and a determination module 34 .

Die 3 zeigt einen Auswertevorgang in schematischer Darstellung.The 3 shows an evaluation process in a schematic representation.

In einem ersten Schritt werden mit dem FMCW-Radar 40 die Objekte 6, 8, 10 erfasst. Durch Auswertung von z.B. Frequenzverschiebungen der Radarsignale 12 wird weiterhin bestimmt, ob die Objekte 6, 8, 10 (wie die beiden Objekte 6, 8) ortsfest sind oder nicht (wie das Objekt 10). Radarsignale, die auf nicht ortsfesten Objekte beruhen, werden verworfen oder herausgefiltert, während Radarsignale, die auf ortsfesten Objekten beruhen, wie nachfolgend beschrieben weiter verarbeitet werden.The first step will be using the FMCW radar 40 the objects 6th , 8th , 10 detected. By evaluating, for example, frequency shifts in the radar signals 12th it is still determined whether the objects 6th , 8th , 10 (like the two objects 6th , 8th ) are stationary or not (like the object 10 ). Radar signals based on non-stationary objects are discarded or filtered out, while radar signals based on stationary objects are further processed as described below.

Von den beiden ortsfesten Objekten 6, 8 werden mit dem Sensor 12 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Relativgeschwindigkeitswert Vr1, ein Abstandswert A1 und ein Winkelwert α1 des ersten Objekts 6 und ein Relativgeschwindigkeitswert Vr2, ein Abstandswert A2 und ein Winkelwert α2 des zweiten Objekts 8 in Bezug auf das Fahrzeug 2 gemessen. Zur Messung der Winkelwerte α12 wird z.B. die aktuelle Ausrichtung der Empfangsantenne des Sensor 12 ausgewertet oder die Verteilung von Signalintensitäten ermittelt, die von verschiedenen Antennen des Sensors 12 empfangen werden. Dabei werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel diese Werte in Polarkoordinaten erfasst.From the two stationary objects 6th , 8th be with the sensor 12th In the present exemplary embodiment, a relative speed value V r1 , a distance value A 1 and an angle value α 1 of the first object 6th and a relative speed value V r2 , a distance value A 2 and an angle value α 2 of the second object 8th in relation to the vehicle 2 measured. For example, the current alignment of the receiving antenna of the sensor is used to measure the angle values α 1 , α 2 12th evaluated or the distribution of signal intensities determined by different antennas of the sensor 12th be received. In the present exemplary embodiment, these values are recorded in polar coordinates.

Die Relativgeschwindigkeitswerte Vr1, Vr2, die Abstandswerte A1, A2 und die Winkelwerte α1, α2, bilden einen ersten Messdatensatz MI.The relative speed values V r1 , V r2 , the distance values A 1, A 2 and the angle values α 1 , α 2 form a first measurement data set MI.

In einem weiteren Schritt werden von dem Messdatenaufbereitungsmodul 22 in einem ersten Messzyklus I der erste Messdatensatz MI der beiden ortsfesten Objekte 6, 8 mit den jeweiligen Relativgeschwindigkeitswerten Vr1,I, Vr2,I den Abstandswerten A1,I, A2,I und den Winkelwerten α1,I, α2,I in Bezug zu dem Fahrzeug 2 ausgewertet, um je einen Zwischenwert V1,I, V2,I für die beiden ortsfesten Objekte 6, 8 gemäß folgender Formel zu bestimmten: V x , n = V r x , n cos ( α x , n ) A x , n φ ˙ n sin ( α x , n )

Figure DE102014212410B4_0001
mit

Vx,n
Zwischenwert
Vrx,n
Relativgeschwindigkeitswert
Ax,n
Abstandswert
αx,n
Winkel des Objekts zur Fahrtrichtung
φ̇n
Eigenrotation (Winkelgeschwindigkeit) des Fahrzeugs um die Vertikale
x
Index Objekt
n
Index Zyklus
In a further step, the measurement data processing module 22nd in a first measurement cycle I the first measurement data record MI of the two stationary objects 6th , 8th with the respective relative speed values Vr 1, I , Vr 2, I, the distance values A 1, I , A 2, I and the angle values α 1, I , α 2, I in relation to the vehicle 2 evaluated by an intermediate value V 1, I , V 2, I each for the two stationary objects 6th , 8th according to the following formula to determine: V x , n = V r x , n cos ( α x , n ) - A. x , n φ ˙ n sin ( α x , n )
Figure DE102014212410B4_0001
With
Vx, n
Intermediate value
Vrx, n
Relative speed value
Ax, n
Distance value
αx, n
Angle of the object to the direction of travel
φ̇n
Self-rotation (angular speed) of the vehicle around the vertical
x
Index object
n
Index cycle

Alternativ können die Zwischenwerte Vx,n, ohne Berücksichtigung der Abstandswerte Ax,n, allerdings mit geringerer Genauigkeit mit folgender Formel bestimmt werden: V x , n V r x , n cos ( α x , n )

Figure DE102014212410B4_0002
Alternatively, the intermediate values V x, n can be determined without taking into account the distance values A x, n , but with less accuracy using the following formula: V x , n V r x , n cos ( α x , n )
Figure DE102014212410B4_0002

Die so bestimmten Zwischenwerte V1,I, V2,I werden dann im vorliegenden Ausführungsbeispiel zu dem ersten Messdatensatz MI hinzugefügt.The intermediate values V 1, I , V 2, I determined in this way are then added to the first measurement data set MI in the present exemplary embodiment.

In den weiteren Messzyklen II, ..., Mn werden weitere Messdatensätze MII, ..., Mn analog aufbereitet.In the further measuring cycles II, ..., Mn, further measurement data sets MII, ..., Mn are processed analogously.

Somit umfassen der erste Messdatensatz MI als auch die weiteren Messdatensätze MII, ... Mn neben den Zwischenwerten V1,I, V1,II, ..., V1,n und V2,I, V2,II, ..., V2,n bzw. allgemein Vx,n auch Werte, die den Messvorgang charakterisieren und damit auch für die Messgenauigkeit von Bedeutung sind, wie z.B. die jeweiligen Abstandswerte A1,I, A1,II, ..., A1,n und A2,I, A2,II, ..., A2,n, bzw. allgemein Ax,n und/oder die jeweiligen Winkelwerte α1,I, α1,II, ..., α1,n und α2,I, α2,II, ..., α2,n bzw. allgemein αx,n.Thus, the first measurement data record MI and the further measurement data records MII, ... Mn include the intermediate values V 1, I , V 1, II , ..., V 1, n and V 2, I , V 2, II,. .., V 2, n or in general V x, n also values that characterize the measuring process and are therefore also of importance for the measuring accuracy, such as the respective distance values A 1, I , A 1, II , ..., A 1, n and A 2, I , A 2, II , ..., A 2, n , or generally A x, n and / or the respective angle values α 1, I , α 1, II , ... , α 1, n and α 2, I , α 2, II , ..., α 2, n or in general α x, n .

Die Messdatensätze MI, MII, ..., Mn werden dann in einem weiteren Schritt mit dem Clustermodul 24 gemäß einem Clusterverfahren geclustert. Hierzu werden die Daten der Messdatensätze MI, MII, ..., Mn in Form von Vektoren als Punkte in einem Vektorraum dargestellt. Nach einer Anzahl von Messzyklen I, II, ..., n kristallisieren sich Bereiche heraus, in denen sich Punkte anhäufen (Punktwolke). Diese Bereiche bilden nach dem ersten Messzyklus I die Cluster C1,I, C2,I.The measurement data sets MI, MII, ..., Mn are then in a further step with the cluster module 24 clustered according to a clustering method. For this purpose, the data of the measurement data records MI, MII,..., Mn are represented in the form of vectors as points in a vector space. After a number of measuring cycles I, II, ..., n, areas crystallize in which points accumulate (point cloud). After the first measurement cycle I, these areas form the clusters C 1, I , C 2, I.

Mit jedem Messzyklus I, II, ..., n werden weitere Messdatensätze MI, MII, ..., Mn bereitgestellt, die mit dem Clusterverfahren geclustert werden und entsprechende Cluster C1,I, C1,II, ..., C1,n und C2,I, C2,II, ..., C2,n bzw. allgemein Cx,n bilden.With each measurement cycle I, II, ..., n, further measurement data sets MI, MII, ..., Mn are provided, which are clustered using the clustering method and corresponding clusters C 1, I , C 1, II , ..., C 1, n and C 2, I , C 2, II , ..., C 2, n or, in general, C x, n .

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in dem Cluster C1,I Messdaten basierend auf dem ersten Objekt 6 und in dem Cluster C2,I Messdaten basierend auf dem zweiten Objekt 8 zusammengefasst. Mit anderen Worten, die Clusterung ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eindeutig.In the present exemplary embodiment, measurement data based on the first object are in the cluster C 1, I 6th and in the cluster C 2, I measurement data based on the second object 8th summarized. In other words, the clustering is unambiguous in the present exemplary embodiment.

In einem weiteren Schritt werden mit dem Hypothesenmodul 26 die Cluster C1,I, C2,I des ersten Messzyklus I ausgewertet, um für jeden Cluster C1,I, C2,I eine Werthypothese H1,I, H2,I für die Eigengeschwindigkeit Vx basierend auf den Daten des ersten Messzyklus I bereitzustellen. Zur Bestimmung der Werthypothesen H1,I, H2,I werden z.B. die Mittelpunkte der Punktwolken der Cluster C1,I, C2,I bestimmt. Als Werthypothesen H1,I, H2,I werden dann die Mittelpunkte der jeweiligen Punktwolken der Cluster C1,I, C2,I ausgewählt.In a further step, the hypothesis module 26th the cluster C1, I, C 2, the first measurement cycle I evaluated I in order for each cluster C 1, I C 2, I is a value hypothesis H 1, I, H 2, I based on the intrinsic speed Vx on the data of first measurement cycle I. To determine the value hypotheses H 1, I , H 2, I , for example, the center points of the point clouds of clusters C 1, I , C 2, I are determined. The center points of the respective point clouds of clusters C 1, I , C 2, I are then selected as value hypotheses H 1, I , H 2, I.

Mit jedem Messzyklus I, II, ..., n werden weitere Cluster C1,I, C1,II, ..., C1,n und C2,I, C2,II, ..., C2,n bereitgestellt, anhand der in jedem weiteren Messzyklus I, II, ..., n weitere Werthypothesen H1,I, H1,II, ..., H1,n und H2,I, H2,II, ..., H2,n bzw. allgemein Hx,n gebildet werden.With each measurement cycle I, II, ..., n further clusters C 1, I , C 1, II , ..., C 1, n and C 2, I , C 2, II , ..., C 2 , n , based on the further value hypotheses H 1, I , H 1, II , ..., H 1, n and H 2, I , H2, II,. .., H 2, n or generally H x, n are formed.

In einem weiteren Schritt werden die Werthypothesen H1,I, H1,II, ..., H1,n und H2,I, H2,II, ..., H2,n mit dem Kalman-Filtermodul 28 mit einem Kalman-Filter gefiltert. In a further step, the value hypotheses H 1, I , H 1, II , ..., H 1, n and H 2, I , H2, II , ..., H 2, n with the Kalman filter module 28 filtered with a Kalman filter.

Der Kalman-Filter ist ein rekursiver Filter, dem Werthypothesen H1,I; H1,II, ..., H1,n und H2,I, H2,II, ..., H2,n der weiteren Messzyklen I, II, ...., n fortlaufend zugeführt werden, und der mit jedem Messzyklus I, II,..., n Kalman-gefilterte Werthypothesen H1,I', H1,II', ..., H1,n'' und H2,I', H2,II', ..., H2,n' bzw. allgemein Hx,n' bereitstellt.The Kalman filter is a recursive filter, the value hypotheses H 1, I ; H 1, II , ..., H 1, n and H 2, I , H 2, II , ..., H 2, n of the further measuring cycles I, II, ...., n are continuously supplied, and the Kalman-filtered value hypotheses H 1, I ', H 1, II ', ..., H 1, n '' and H 2, I ', H 2, II with each measurement cycle I, II, ..., n ', ..., H 2, n ' or generally H x, n 'provides.

Durch das Filtern mit dem Kalman-Filter werden Störungen aus den Werthypothesen H1,I, H1,II, ..., H1,n und H2,I, H2,II, ..., H2,n entfernt, die z.B. auf Messfehlern des Sensors 12 beruhen. Der Kalman-Filter blendet fehlerhafte Werthypothesen aus und erlaubt außerdem eine Fortsetzung einer Werthypothesenreihe durch Vorhersage weiterer Werthypothesen bei einem zeitweisen Ausfall des Sensors 12.Filtering with the Kalman filter removes interference from the value hypotheses H 1, I , H 1, II , ..., H 1, n and H 2, I , H2, II , ..., H 2, n which, for example, on measurement errors of the sensor 12th are based. The Kalman filter hides incorrect value hypotheses and also allows a series of value hypotheses to be continued by predicting further value hypotheses in the event of a temporary failure of the sensor 12th .

In einem weiteren Schritt werden mit dem Trackingmodul 30 mit einem Tracking-algorithmus die Kalman-gefilterten Werthypothesen H1,I', H1,II', ..., H1,n' und H2,I', H2,II', ..., H2,n' getrackt. Beim Tracken wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der zeitliche Verlauf der Werthypothesen H1,I', H1,II', ..., H1,n' und H2,I', H2,IL', ... , H2,n' mit zunehmender Messzyklusanzahl verfolgt. Zusätzlich können Abweichungen aus dem Werthypothesenstrom entfernt werden. Mit dem Tracken entsteht ein Abbild der zeitlichen Veränderung der Werthypothesen H1,I', H1,II', ..., H1,n' und H2,I', H2,II', ..., H2,n'. Als Tracking-Algorithmus kann ein α/β/γ-Filter oder ein Algorithmus gemäß der Monte-Carlo-Methode verwendet werden.In a further step, the tracking module 30th the Kalman-filtered value hypotheses H 1, I ' , H 1, II ', ..., H 1, n 'and H 2, I ', H 2, II ', ..., H 2 with a tracking algorithm , n 'tracked. In the present exemplary embodiment, the tracking of the value hypotheses H 1, I ', H 1, II ', ..., H 1, n 'and H 2, I ', H 2, IL ', ..., H 2, n 'tracked with increasing number of measurement cycles. In addition, deviations from the stream of value hypotheses can be removed. The tracking creates an image of the temporal change in the value hypotheses H 1, I ', H 1, II ', ..., H 1, n 'and H 2, I ', H 2, II ', ..., H 2, n '. An α / β / γ filter or an algorithm according to the Monte Carlo method can be used as the tracking algorithm.

In einem weiteren Schritt wird mit dem Indikatormodul 32 aus den getrackten Werthypothesen H1,I', H1,II', ..., H1,n' und H2,I', H2,II', ..., H2,n' je ein Indikator bestimmt. Bei dem Indikator kann es sich um einen Gütefaktor handeln, wie ein Fehlerquadrat. Es können aber zusätzlich oder alternativ auch andere Verfahren zur Regressionsanalyse verwendet werden.In a further step, the indicator module 32 one indicator each from the tracked value hypotheses H 1, I ', H 1, II ', ..., H 1, n 'and H 2, I ', H 2, II ', ..., H 2, n' certainly. The indicator can be a figure of merit, such as a least square. However, other methods for regression analysis can also be used in addition or as an alternative.

In einem weiteren Schritt wird von dem Bestimmungsmodul 34 der Wert aus den Werthypothesen H1,I', H1,II', ..., H1,n' und H2,I', H2,II', ..., H2,n' ausgewählt, dessen Indikator anzeigt, dass eine Werthypothese gegenüber anderen Werthypothesen zu bevorzugen ist. So zeigt 3, dass die Werthypothesen H1,I', H1,II', ..., H1,n' eine untere Werthypothesenreihe R1 bilden, während die oberen Werthypothesen H2,I', H2,II', ..., H2,n' eine obere Werthypothesenreihe R2 bilden. Ferner zeigt 3, dass die untere Werthypothesenreihe R1 schneller konvergiert als die obere Werthypothesenreihe R2. Entsprechend ist das Fehlerquadrat der unteren Werthypothesenreihe R1 kleiner als das Fehlerquadrat der oberen Werthypothesenreihe R2. Daher wird die Werthypothese H1,n' als Wert für die Eigengeschwindigkeit Vx des Fahrzeugs 2 ausgewählt und als Messwert an der Schnittstelle 14 ausgegeben..In a further step, the determination module 34 the value selected from the value hypotheses H 1, I ', H 1, II ', ..., H 1, n 'and H 2, I ', H 2, II ', ..., H 2, n ', whose indicator shows that one value hypothesis is preferable to other value hypotheses. So shows 3 that the value hypotheses H 1, I ', H 1, II ', ..., H 1, n 'form a lower value hypothesis series R1, while the upper value hypotheses H 2, I ', H 2, II ', ... , H 2, n 'form an upper series of value hypotheses R2. Also shows 3 that the lower value hypothesis series R1 converges faster than the upper value hypothesis series R2. Correspondingly, the error square of the lower value hypothesis series R1 is smaller than the error square of the upper value hypothesis series R2. Therefore, the value hypothesis H 1, n 'is used as the value for the airspeed Vx of the vehicle 2 selected and as a measured value at the interface 14th issued ..

Im weiteren Verlauf, d.h. bei weiterer Fortbewegung des Fahrzeugs 2 entlang des Schienenwegs 4, verändern sich der Abstandswert A1 und der Winkelwert α1 des ersten Objekts 6 sowie der Abstandswert A2 und der Winkelwert α2 des zweiten Objekts 8 in Bezug auf das Fahrzeug 2. Während z.B. in dem in 1 dargestellten Szenario das erste Objekt 6 sich in einer Position befindet, in der z.B. die Messgenauigkeit des Sensors 12 aufgrund des Abstandswerts A1 und des Winkelwerts α1 optimal ist, ist bei einer anderen Stelle des Fahrzeugs 2 entlang des Schienenwegs 4 das zweite Objekt 8 in einer Position, in der die Messgenauigkeit des Sensors 12 aufgrund des Abstandswerts A2 und des Winkelwerts α2 optimal ist.In the further course, ie when the vehicle continues to move 2 along the railroad 4th , the distance value A 1 and the angle value α 1 of the first object change 6th as well as the distance value A 2 and the angle value α 2 of the second object 8th in relation to the vehicle 2 . While in the in 1 the scenario shown is the first object 6th is in a position in which, for example, the measuring accuracy of the sensor 12th is optimal based on the distance value A 1 and the angle value α 1 , is at another point in the vehicle 2 along the railroad 4th the second object 8th in a position in which the measurement accuracy of the sensor 12th is optimal due to the distance value A 2 and the angle value α 2.

Eine Fahrt des Fahrzeugs 2 entlang des Schienenweges 4 führt also zu wechselnden Messgenauigkeiten und damit -fehlern. Somit ändern sich die Fehlerquadraten für die beiden Werthypothesenreihen R1, R2. Folglich konvergiert dann z.B. die oberen Werthypothesenreihe R2 schneller als die untere Werthypothesenreihe R1.One ride of the vehicle 2 along the railroad 4th thus leads to changing measurement accuracies and thus errors. The error squares for the two series of value hypotheses R1, R2 therefore change. Consequently, for example, the upper value hypothesis series R2 then converges faster than the lower value hypothesis series R1.

Somit wird durch die Auswertung von Messdaten, die in mehreren Messzyklen gewonnen und durch Clusterbildung ausgewertet wurden die Messgenauigkeit der Messung der Fahrzeug-Eigengeschwindigkeit über Grund verbessert.The measurement accuracy of the measurement of the vehicle's own speed over the ground is thus improved by evaluating measurement data obtained in several measurement cycles and evaluated by cluster formation.

Claims (13)

Verfahren zur Bestimmung einer Eigengeschwindigkeit (Vx) eines Fahrzeugs (2) über Grund, wobei in mehreren Messzyklen jeweils ein in der Umgebung des Fahrzeugs (2) befindliches Objekt (6, 8, 10) erfasst wird, wobei überprüft wird, ob das erfasste Objekt (6, 8, 10) ein ortsfestes Objekt (6, 8) oder ein nicht-ortsfestes Objekte (10) ist und wobei in jedem Messzyklus jeweils ein Messdatensatz (MI, MII, ..., Mn) mit einem Relativgeschwindigkeitswert (Vri; Vr2) und einem Winkelwert (α1, α2) des ortsfesten Objekts (6, 8) in Bezug auf das Fahrzeug (2) bestimmt wird, wobei die in jedem Messzyklus bestimmten Messdatensätze (MI, MII, ..., Mn) des ortsfesten Objekts (6, 8) durch eine Clusteranalyse Clustern (C1,I; C2,I) zugeordnet werden, wobei durch Auswertung von den Clustern (C1,I; C2,I) eine oder mehrere Werthypothesen (H1,I; H2,I) der Eigengeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs (2) bestimmt werden, wobei die Eigengeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs (2) aus der einen oder den mehreren Werthypothesen (H1,I; H2,I) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Eigengeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs (2) aus der einen oder den mehreren Werthypothesen (H1,I; H2,I) die eine oder mehreren Werthypothesen (H1,I; H2,I) mit einem Kalman-Filter gefiltert werden.Method for determining a vehicle's own speed (Vx) over the ground, with an object (6, 8, 10) located in the vicinity of the vehicle (2) being recorded in several measuring cycles, with a check being made as to whether the detected object (6, 8, 10) is a stationary object (6, 8) or a non-stationary object (10) and in each measurement cycle a measurement data set (MI, MII, ..., Mn) with a relative speed value (Vri; Vr 2 ) and an angle value (α 1 , α 2 ) of the stationary object (6, 8) is determined in relation to the vehicle (2), the measurement data sets (MI, MII, ..., Mn) determined in each measurement cycle. of the stationary object (6, 8) by a cluster analysis Clusters (C 1, I ; C 2, I ) are assigned, whereby by evaluating the clusters (C 1, I ; C 2, I ) one or more value hypotheses (H 1, I ; H 2, I ) of the airspeed ( Vx) of the vehicle (2) can be determined, the vehicle's own speed (Vx) being determined from the one or more value hypotheses (H 1, I ; H 2, I ), characterized in that for determining the own speed (Vx) of the vehicle (2) from the one or more value hypotheses (H 1, I ; H 2, I ) the one or more value hypotheses (H 1, I ; H 2, I ) are filtered with a Kalman filter. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die gemessen Messdatensätze (MI, MII, ..., Mn) einen Abstandswert (A1; A2) des ortsfesten Objektes (6, 8) von dem Fahrzeug (2) aufweisen.Procedure according to Claim 1 , in which the measured data records (MI, MII, ..., Mn) have a distance value (A 1 ; A 2 ) of the stationary object (6, 8) from the vehicle (2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zur Bestimmung der Eigengeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs (2) aus der einen oder den mehreren Werthypothesen (H1,I; H2,I) die eine oder mehreren Werthypothesen (H1,I; H2,I) mit einem Tracking-Algorithmus getrackt werden.Procedure according to Claim 1 or 2 , in which to determine the vehicle's own speed (Vx) from the one or more value hypotheses (H 1, I ; H 2, I ) the one or more value hypotheses (H 1, I ; H 2, I ) with can be tracked using a tracking algorithm. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zur Bestimmung der Eigengeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs (2) aus der einen oder den mehreren Werthypothesen (H1,I; H2,I) aus der einen oder den mehreren Werthypothesen (H1,I; H2,I) je ein Indikator bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, in which to determine the vehicle's own speed (Vx) from the one or more value hypotheses (H 1, I ; H 2, I ) from the one or more value hypotheses (H 1, I ; H 2, I ) one indicator each is determined. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem zur Bestimmung der Eigengeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs (2) aus der einen oder den mehreren Werthypothesen (H1,I; H2,I) anhand des Indikators eine der einen oder mehreren Werthypothese (H1,I; H2,I) ausgewählt wird.Procedure according to Claim 4 , in which to determine the vehicle's own speed (Vx) from the one or more value hypotheses (H 1, I ; H 2, I ) using the indicator, one of the one or more value hypotheses (H 1, I ; H 2 , I ) is selected. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Messdatensätze (MI, MII, ..., Mn) und/oder die bestimmte Eigengeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs (2) über eine Schnittstelle (14) eines Sensors (12) des Fahrzeugs (2) übertragen werden.Method according to one of the preceding claims, in which the measurement data records (MI, MII, ..., Mn) and / or the determined vehicle speed (Vx) of the vehicle (2) via an interface (14) of a sensor (12) of the vehicle ( 2) are transferred. Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Computing unit which is set up to carry out a method according to one of the preceding claims. Sensor (12) zur Bestimmung einer Eigengeschwindigkeit (Vx) eines Fahrzeugs (2) über Grund, mit einer Relativgeschwindigkeits- und Winkelbestimmungseinrichtung (40) und einer Recheneinheit (42) nach Anspruch 7.Sensor (12) for determining an airspeed (Vx) of a vehicle (2) above ground, with a relative speed and angle determination device (40) and a computing unit (42) Claim 7 . Sensor (12) nach Anspruch 8, mit einer Halterung (44) zum lös- und wiederverbindbaren Befestigen des Sensors (12) an einem Fahrzeug (2).Sensor (12) Claim 8 , with a holder (44) for detachable and reconnectable fastening of the sensor (12) to a vehicle (2). Sensor (12) nach Anspruch 8 oder 9, mit einer Energieversorgungseinheit (38) zur Versorgung des Sensors (12) und/oder seiner Komponenten mit Betriebsenergie.Sensor (12) Claim 8 or 9 , with an energy supply unit (38) for supplying the sensor (12) and / or its components with operating energy. Sensor (12) nach Anspruch 8, 9 oder 10, mit einer Schnittstelle (14) zur Übertragung von Daten an ein Fahrzeug (2) und/oder eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle (18).Sensor (12) Claim 8 , 9 or 10 , with an interface (14) for the transmission of data to a vehicle (2) and / or a man-machine interface (18). Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.Computer program that causes a computing unit to implement a method according to one of the Claims 1 to 6th to be carried out when it is executed on the processing unit. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 12.Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon Claim 12 .
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