DE102017209747A1 - Determining a slope of a roadway - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren dient zum Bestimmen einer Steigung (a) einer Fahrbahn (FB), bei dem eine Geschwindigkeit (v) eines Fahrzeugs (1) bestimmt wird, mittels eines Beschleunigungssensors eine Inertialbeschleunigung (ax) des Fahrzeugs (1) in Fahrtrichtung (x) gemessen wird, und mittels einer stochastischen Filterung die Steigung (a) berechnet wird, wobei die Geschwindigkeit (v) und die Inertialbeschleunigung (ax) als Eingangsparameter der stochastischen Filterung verwendet werden. Ein Fahrzeug (1) weist einen Geschwindigkeitssensor zur Bestimmung einer Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1), einen Beschleunigungssensor zur Bestimmung einer Inertialbeschleunigung (ax) des Fahrzeugs (1) in Fahrtrichtung (x) und eine Auswerteeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens auf. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar auf zweirädrige Fahrzeuge, insbesondere Motorräder.

Figure DE102017209747A1_0000
A method is used for determining a gradient (a) of a roadway (FB), in which a speed (v) of a vehicle (1) is determined, by means of an acceleration sensor an inertial acceleration (a x ) of the vehicle (1) in the direction of travel (x) the slope (a) is calculated using stochastic filtering, the velocity (v) and the inertial acceleration (a x ) being used as input parameters of the stochastic filtering. A vehicle (1) has a speed sensor for determining a speed (v) of the vehicle (1), an acceleration sensor for determining an inertial acceleration (a x ) of the vehicle (1) in the direction of travel (x) and an evaluation device for carrying out the method. The invention is particularly advantageous applicable to two-wheeled vehicles, especially motorcycles.
Figure DE102017209747A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Steigung einer Fahrbahn. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, das zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichtet ist. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar auf zweirädrige Fahrzeuge, insbesondere Motorräder.The invention relates to a method for determining a slope of a roadway. The invention also relates to a vehicle that is set up to carry out this method. The invention is particularly advantageous applicable to two-wheeled vehicles, especially motorcycles.

Eine Abschätzung einer Steigung einer Fahrbahn ist wichtig für eine Berechnung einer Radkraft, da eine (positive oder negative) Steigung der Fahrbahn einen Fahrwiderstand merklich beeinflussen kann. Verschiedene Methoden zur Abschätzung einer Fahrbahnsteigung sind bereits bekannt:An estimation of a slope of a road is important for a calculation of a wheel force, since a (positive or negative) slope of the roadway can significantly affect a driving resistance. Various methods for estimating a road gradient are already known:

Beispielsweise nutzt Boniolo I, Corbetta S, Savaresi SM: „Attitude estimation of a motorcycle in a Kalman filtering framework“; 6th IFAC Symposium Advances in Automotive Control; 2010, Juli 12.-14, München, Deutschland, pp. 779-784 , einen inertialen Beschleunigungssensor mit sechs Freiheitsgraden („6-DOF-IMU“), um Zustände eines Motorrads mit Hilfe von Eulerwinkeln abzuschätzen. Darüber hinaus wird ein erweitertes Kalman-Filter verwendet, um die Fahrzeugzustände abzuschätzen.For example, uses Boniolo I, Corbetta S, Savaresi SM: "Attestation estimation of a motorcycle in a Kalman filtering framework"; 6th IFAC Symposium Advances in Automotive Control; 2010, July 12th-14th, Munich, Germany, pp. 779-784 , a six-degree-of-freedom ("6-DOF-IMU") inertial accelerometer to estimate states of a motorcycle using Euler angles. In addition, an extended Kalman filter is used to estimate vehicle conditions.

Vahidi A, Stefanopoulou A, Peng H.: „Recursive least squares with forgetting for online estimation of vehicle mass and road grade: theory and experiments“; Veh. Syst. Dyn. 2005; vol. 43(1), pp. 31-55 , schätzt eine Steigung einer Fahrbahn zusammen mit der Masse eines Schwerlastfahrzeugs unter Verwendung einer rekursiven Methode der kleinsten Quadrate mit einem Gedächtnisfaktor ab. Vahidi A, Stefanopoulou A, Peng H .: "Recursive least squares with forgetting for online estimation of vehicle mass and road grade: theory and experiments"; Veh. Syst. Dyn. 2005; vol. 43 (1), pp. 31-55 , estimates a slope of a roadway along with the mass of a heavy duty vehicle using a recursive least squares method with a memory factor.

Lingman P, Schmidtbauer B.: „Road Slope and Vehicle Mass Estimation Using Kalman Filtering“; Veh. Syst. Dyn. 2002; vol. 37(1), pp. 12-23 offenbart ein weiteres Beispiel für eine Abschätzung einer Steigung unter Verwendung einer erweiterten Kalman-Filterung. Lingman P, Schmidtbauer B .: "Road Slope and Vehicle Mass Estimation Using Kalman Filtering"; Veh. Syst. Dyn. 2002; vol. 37 (1), pp. 12-23 discloses another example of estimating a slope using extended Kalman filtering.

Die obigen Methoden nutzen Fahrwiderstandskräfte und Longitudinaldynamiken zur Abschätzung der Steigung.The above methods use drag and longitudinal dynamics to estimate the slope.

Corno M, Spagnol P, Savaresi SM. Road Slope Estimation in Bicycles without Torque Measurements: IFAC Proceedings Volumes; 2014 Aug. 24-29, Kapstadt, Südafrika: IFAC; 2014, pp. 6295-6300 , beschreibt eine Abschätzung einer Steigung für Fahrräder basierend auf einem Kalman-Filter. Corno M, Spagnol P, Savaresi SM. Road Slope Estimation in Bicycles without Torque Measurements: IFAC Proceedings Volumes; 2014 Aug. 24-29, Cape Town, South Africa: IFAC; 2014, pp. 6295-6300 , describes an estimate of a gradient for bicycles based on a Kalman filter.

Bei den bekannten Methoden ist es nachteilig, dass dazu auch eine Masse des Fahrzeugs abgeschätzt wird oder werden muss.In the known methods, it is disadvantageous that a mass of the vehicle is or must be estimated for this purpose.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine besonders einfach umsetzbare und robuste Methode zum Abschätzen oder Bestimmen einer Steigung einer Fahrbahn unter einem Fahrzeug bereitzustellen.It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages of the prior art, and in particular to provide a particularly simple and robust method for estimating or determining a slope of a roadway under a vehicle.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.This object is achieved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments are in particular the dependent claims.

Die Aufgabe wird gelöst durch Verfahren zum Bestimmen einer Steigung α einer Fahrbahn unter einem Fahrzeug, bei dem eine Geschwindigkeit v des Fahrzeugs in Fahrtrichtung bestimmt wird, mittels eines inertialen Beschleunigungssensors eine Beschleunigung („Inertialbeschleunigung“) ax des Fahrzeugs in Fahrtrichtung gemessen wird und mittels einer stochastischen Filterung die Steigung α berechnet wird, wobei die Geschwindigkeit v und die Inertialbeschleunigung ax als Eingangsparameter der stochastischen Filterung verwendet werden.The object is achieved by methods for determining a slope α a roadway under a vehicle where a speed v the vehicle is determined in the direction of travel, by means of an inertial acceleration sensor acceleration ("inertial acceleration") a x of the vehicle is measured in the direction of travel and by means of a stochastic filtering the slope α is calculated, the speed v and the inertial acceleration a x be used as input parameters of the stochastic filtering.

Dieses Verfahren gibt den Vorteil, dass auf einen gesonderten Nick- oder Steigungssensor verzichtet werden kann, was einen besonders preiswerten Aufbau ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Steigung α unabhängig von einer Masse oder Masseabschätzung berechnet werden kann, die Masse des Fahrzeugs also keinen Eingangsparameter für das Verfahren darstellt und auch nicht abgeschätzt zu werden braucht. Dies erleichtert die Durchführung des Verfahrens erheblich und steigert zudem eine Genauigkeit. Darüber hinaus wird die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs üblicherweise bereits bestimmt, so dass dieser Eingangsparameter ohne weiteres zur Verfügung steht. Durch die Verwendung einer stochastischen Filterung sind die Berechnungsergebnisse besonders robust und zuverlässig.This method has the advantage that it can be dispensed with a separate pitch or pitch sensor, which allows a particularly inexpensive construction. Another advantage is that the slope α can be calculated independently of a mass or mass estimate, so the mass of the vehicle is not an input parameter for the process and also need not be estimated. This greatly facilitates the implementation of the method and also increases accuracy. In addition, the speed v of the vehicle usually already determined, so that this input parameter is readily available. By using stochastic filtering, the calculation results are particularly robust and reliable.

Es ist eine Ausgestaltung, dass das Fahrzeug ein zwei- oder dreirädriges Fahrzeug ist. Dies ergibt den Vorteil, dass durch Verzicht auf einen Steigungssensor eine besonders hohe relative Kosteneinsparung möglich ist. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Motorrad sein.It is an embodiment that the vehicle is a two- or three-wheeled vehicle. This provides the advantage that by dispensing with a gradient sensor, a particularly high relative cost savings is possible. The vehicle may in particular be a motorcycle.

Der Beschleunigungssensor kann ein inertialer Translations-Beschleunigungssensor zum Messen einer Inertialbeschleunigung in Fahrtrichtung sein. Der Beschleunigungssensor kann beispielsweise ein inertialer Beschleunigungssensor mit fünf Freiheitsgraden („5-DOF-IMU“) sein.The acceleration sensor may be an inertial translation acceleration sensor for measuring an inertial acceleration in the direction of travel. For example, the acceleration sensor may be an inertial five-degree-of-freedom ("5-DOF-IMU") acceleration sensor.

Die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs wird mittels eines anderen Sensors als dem Beschleunigungssensor bestimmt. Es ist eine Weiterbildung, dass die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs mittels eines Radsensors bestimmt wird. Der Radsensor kann dazu beispielsweise eine Drehung eines Rads (beispielsweise eine Drehzahl eines Rads, z.B. eines Hinterrads) feststellen. Daraus wiederum kann auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geschlossen werden bzw. die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs berechnet werden.The speed v of the vehicle is determined by means of a sensor other than the acceleration sensor. It is a training that speeds v the vehicle is determined by means of a wheel sensor. The wheel sensor can, for example, a rotation of a wheel (for example, a speed of a wheel, eg a rear wheel). In turn, it can be concluded on the speed of the vehicle or the speed v of the vehicle.

Dass die Geschwindigkeit v und die Inertialbeschleunigung ax als Eingangsparameter der stochastischen Filterung verwendet werden, kann insbesondere umfassen, dass vorteilhafterweise nur die Geschwindigkeit v und die Inertialbeschleunigung ax als Eingangsparameter der stochastischen Filterung verwendet zu werden brauchen.That the speed v and the inertial acceleration a x may be used as input parameters of the stochastic filtering, may in particular include that advantageously only the speed v and the inertial acceleration a x need to be used as input parameters of the stochastic filtering.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die Steigung α mittels einer Kalman-Filterung berechnet wird. Diese ist besonders einfach umsetzbar und robust.It is an embodiment that the slope α is calculated by Kalman filtering. This is particularly easy to implement and robust.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Steigung mittels einer linearen Kalman-Filterung berechnet wird. Dieses ermöglicht eine besonders einfache Durchführung des Verfahrens, beispielsweise im Vergleich zur Nutzung einer erweiterten Kalman-Filterung.It is still an embodiment that the slope is calculated by means of a linear Kalman filtering. This allows a particularly simple implementation of the method, for example compared to the use of an extended Kalman filtering.

Es ist eine Weiterbildung, dass als ein Zustandsvektor x s

Figure DE102017209747A1_0001
der Kalman-Filterung ein Vektor x s = ( v sin  α )
Figure DE102017209747A1_0002
mit v der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und α der Steigung verwendet wird. Es ist noch eine Weiterbildung, dass als ein Messvektor z s
Figure DE102017209747A1_0003
die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs verwendet wird. Es ist auch eine Weiterbildung, dass als ein Störungsvektor u s
Figure DE102017209747A1_0004
die Inertialbeschleunigung ax des Fahrzeugs verwendet wird. Als ein Resultat der Kalman-Filterung wird ein Schätzwert für sin α ausgegeben. Die Nutzung von sin α gibt im Vergleich zu einer Nutzung von α in dem Zustandsvektor x s
Figure DE102017209747A1_0005
eine zuverlässigere Berechnung.It is a training that as a state vector x s
Figure DE102017209747A1_0001
Kalman filtering a vector x s = ( v sin α )
Figure DE102017209747A1_0002
with v the speed of the vehicle and α the slope is used. There is still a training that as a measurement vector z s
Figure DE102017209747A1_0003
the speed v the vehicle is used. It is also a training that as a disturbance vector u s
Figure DE102017209747A1_0004
the inertial acceleration a x the vehicle is used. As a result of Kalman filtering, an estimate for sin α output. The use of sin α gives in comparison to a use of α in the state vector x s
Figure DE102017209747A1_0005
a more reliable calculation.

Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass eine Berechnung der Steigung α ausgesetzt wird, wenn ein ungültiger Fahrzustand erkannt wird. So wird vorteilhafterweise eine Verfälschung der Berechnung der Steigung α aufgrund bestimmter („ungültiger“) Fahrzustände, auf welche die lineare Kalman-Filterung nicht ohne weiteres anwendbar ist, vermieden.It is another embodiment that calculates the slope α is suspended when an invalid driving condition is detected. Thus, advantageously, a distortion of the calculation of the slope α due to certain ("invalid") driving conditions to which linear Kalman filtering is not readily applicable.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Berechnung der Steigung α mit vor der Aussetzung vorliegenden Werten der Eingangsparameter fortgesetzt wird, wenn der ungültige Fahrzustand beendet wird. Dadurch wird mit Beenden des ungültigen Fahrzustands eine praktisch verzögerungsfreie Weiterberechnung der Steigung α ermöglicht.It is yet another embodiment that calculating the slope α is continued with pre-suspension values of the input parameters when the invalid drive state is terminated. As a result, ending the invalid driving state results in a virtually instantaneous calculation of the gradient α allows.

Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Berechnung der Steigung α nur mit Werten der Eingangsparameter fortgesetzt wird, die nach der Beendigung des ungültigen Fahrzustands gemessen werden. Dies entspricht einer Rücksetzung oder Neuaufsetzung des Verfahrens ab der Beendigung des ungültigen Fahrzustands. So kann eine Verfälschung der Berechnung der Steigung α besonders zuverlässig verhindert werden.It is also an embodiment that calculates the slope α is continued only with values of the input parameters measured after the completion of the invalid driving state. This corresponds to a reset or re-establishment of the procedure from the termination of the invalid driving state. Thus, a falsification of the calculation of the slope α be prevented particularly reliable.

Es ist eine Weiterbildung, dass die Berechnung der Steigung α mit vor der Aussetzung vorliegenden Werten der Eingangsparameter fortgesetzt wird, wenn ein Beginn eines ungültigen Fahrzustands nicht länger als eine vorgegebene Zeitdauer zurückliegt, und dass die Berechnung der Steigung α nur mit Werten der Eingangsparameter fortgesetzt wird, wenn ein Beginn eines ungültigen Fahrzustands länger als eine vorgegebene Zeitdauer zurückliegt. Die vorgegebene Zeitdauer kann z.B. 1 s, 2 s, 5 s usw. betragen.It is a training that calculates the slope α is continued with values of the input parameters present before the suspension, if a start of an invalid driving state is not older than a predetermined period of time, and that the calculation of the slope α is continued only with values of the input parameters, if a start of an invalid driving state is older than a predetermined period of time. The predetermined period of time may be, for example, 1 s, 2 s, 5 s, etc.

Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass ein ungültiger Fahrzustand eine Kurvenfahrt, eine Bremsung und/oder eine Beschleunigung des Fahrzeugs umfasst. Diese Fahrzustände können die Berechnung der Steigung α besonders stark verfälschen. Dass eine Kurvenfahrt, eine Bremsung und/oder eine Beschleunigung als ungültig eingestuft wird, kann dadurch erkannt werden, dass ein zugehöriger kritischer Wert erreicht oder überschritten wird. Beispielsweise kann ein zugehöriger kritischer Wert einer Kurvenfahrt ein Gierwinkel, eine Gierrate oder eine Giergeschwindigkeit sein. Ein kritischer Wert einer Bremsung und/oder einer Beschleunigung kann z.B. ein vorgegebener vorzeichensensitiver oder absoluter Wert einer Bremsung und/oder Beschleunigung sein.It is also an embodiment that an invalid driving state includes cornering, braking and / or acceleration of the vehicle. These driving conditions can calculate the slope α especially badly distorted. That a cornering, a braking and / or acceleration is classified as invalid, can be detected by the fact that an associated critical value is reached or exceeded. For example, an associated critical value of a turn may be a yaw rate, a yaw rate, or a yaw rate. A critical value of braking and / or acceleration may be, for example, a predetermined sign-sensitive or absolute value of braking and / or acceleration.

Es ist eine Weiterbildung, dass aus der abgeschätzten Steigung α ein Höhenprofil eines durch das Fahrzeug abgefahrenen Fahrwegs bestimmt wird. Dies kann z.B. durch die Verknüpfung der Steigung mit der Geschwindigkeit v oder der unter der Steigung zurückgelegten Strecke umgesetzt werden.It is a training that out of the estimated slope α a height profile of a worn by the vehicle track is determined. This can be done, for example, by linking the slope to the speed v or the distance traveled under the slope.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug, aufweisend einen Geschwindigkeitssensor zur Bestimmung einer Geschwindigkeit v des Fahrzeugs, einen Beschleunigungssensor zur Bestimmung einer Inertialbeschleunigung ax des Fahrzeugs in Fahrtrichtung und eine Auswerteeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens wie oben beschrieben. Das Fahrzeug kann analog zu dem Verfahren ausgebildet werden und weist die gleichen Vorteile auf.The object is also achieved by a vehicle, comprising a speed sensor for determining a speed v of the vehicle, an acceleration sensor for determining an inertial acceleration a x of the vehicle in the direction of travel and an evaluation device for carrying out the method as described above. The vehicle can be designed analogously to the method and has the same advantages.

Der Beschleunigungssensor kann ein inertialer Beschleunigungssensor mit fünf Freiheitsgraden („5-DOF-IMU“) sein. Die Auswerteeinrichtung kann eine Steuereinheit des Fahrzeugs sein.The acceleration sensor may be an inertial five-degree-of-freedom ("5-DOF-IMU") acceleration sensor. The evaluation device may be a control unit of the vehicle.

Es ist eine Ausgestaltung, dass das Fahrzeug ein zwei- oder dreirädriges Fahrzeug ist. Dies ergibt den Vorteil, dass durch Verzicht auf einen Steigungssensor eine besonders hohe relative Kosteneinsparung möglich ist. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Motorrad sein. It is an embodiment that the vehicle is a two- or three-wheeled vehicle. This provides the advantage that by dispensing with a gradient sensor, a particularly high relative cost savings is possible. The vehicle may in particular be a motorcycle.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.

  • 1 zeigt ein Fahrzeug, das sich auf einer schrägen Fahrbahn befindet;
  • 2 zeigt eine Auftragung einer Steigung α gegen eine Länge eines Fahrwegs; und
  • 3 zeigt eine Auftragung einer Höhe h über dem Meeresspiegel gegen eine Länge eines Fahrwegs.
The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following schematic description of an embodiment which will be described in detail in conjunction with the drawings.
  • 1 shows a vehicle that is on a sloping roadway;
  • 2 shows a plot of a slope α against a length of a driveway; and
  • 3 shows a plot of a height H over the sea level against a length of a driveway.

1 zeigt ein Fahrzeug in Form eines Motorrads 1, das sich auf einer schrägen Fahrbahn FB befindet. Die Fahrbahn FB weist eine ansteigende Steigung α auf. Das Motorrad 1 wird als steif angenommen, so dass auch das Motorrad 1 mit einem entsprechenden Nickwinkel oder Steigungswinkel geneigt ist. Das Motorrad 1 kann seine Geschwindigkeit v entlang der Fahrbahn FB (d.h., entlang einer x-Richtung in einem auf die Fahrbahn FB bezogenen kartesischen Koordinatensystem) messen, z.B. mittels eines Radsensors (o. Abb.). 1 shows a vehicle in the form of a motorcycle 1 that is on a sloping roadway FB located. The roadway FB has a rising slope α on. The motorcycle 1 is considered stiff, so that too the motorcycle 1 inclined with a corresponding pitch angle or pitch angle. The motorcycle 1 can its speed v along the roadway FB (ie, along an x-direction in one on the roadway FB referenced Cartesian coordinate system), eg by means of a wheel sensor (not shown).

Das Motorrad 1 weist ferner eine 5-DOF-IMU als inertialen Beschleunigungssensor auf, mittels der eine Inertialbeschleunigung ax entlang der Fahrbahn FB (d.h., in x-Richtung) messbar ist. Die Inertialbeschleunigung ax entspricht auf horizontaler Fahrbahn FB mit einer Steigung α = 0° einer aus der gemessenen Geschwindigkeit v abgeleiteten tatsächlichen Beschleunigung .The motorcycle 1 also has a 5-DOF IMU as an inertial acceleration sensor, by means of which an inertial acceleration a x along the roadway FB (ie, in the x-direction) is measurable. The inertial acceleration a x corresponds to horizontal carriageway FB with a slope α = 0 ° one of the measured speed v derived actual acceleration V ,

Auf einer geneigten Fahrbahn FB hingegen misst der inertiale Beschleunigungssensor zusätzlich einen Anteil der Erdbeschleunigung g, der entlang der x-Richtung wirkt. Bei ansteigender Steigung α erhöht sich der Betrag von ax . Folglich gilt sin  α = ( a x v ˙ ) g

Figure DE102017209747A1_0006
On a sloping road FB In contrast, the inertial acceleration sensor additionally measures a proportion of the gravitational acceleration G acting along the x-direction. With increasing slope α increases the amount of a x , Consequently, sin α = ( a x - v ˙ ) G
Figure DE102017209747A1_0006

Die Fahrbahnneigung oder Steigung α kann direkt aus der Inertialbeschleunigung ax und der tatsächlichen, aus einer Raddrehzahl bestimmten Beschleunigung berechnet werden, nämlich gemäß: α = arcsin ( a x v ˙ ) g

Figure DE102017209747A1_0007
The road gradient or incline α can directly from the inertial acceleration a x and the actual acceleration determined from a wheel speed V calculated according to: α = arcsin ( a x - v ˙ ) G
Figure DE102017209747A1_0007

Da die Eingangssignale oder Eingangsparameter aufgrund ihrer Messung und ggf. ihrer Differentiation stark rauschanfällig sind, ist eine Nutzung der Steigung α mittels einer direkten Berechnung aus Gl. (3) stark fehlerbehaftet.Since the input signals or input parameters are highly susceptible to noise due to their measurement and possibly their differentiation, use is of the slope α by means of a direct calculation from Eq. ( 3 ) strongly faulty.

Zur Unterdrückung oder Beseitigung des Rauschens wird daher eine lineare Kalman-Filterung verwendet, um die Steigung α zu berechnen bzw. abzuschätzen. Eine Kalman-Filterung kann als ein rekursiver Datenverarbeitungs-Algorithmus verstanden werden, der einen zufälligen Fehler statistisch minimiert. Um die Steigung α mittels der linearen Kalman-Filterung abschätzen zu können, muss eine diskrete lineare Differenzengleichung aufgestellt werden. Dazu wurde vorliegend das zu lösende System in einem Zustandsraum formuliert. Der Zustandsvektor x s n

Figure DE102017209747A1_0008
weist als Komponenten die Geschwindigkeit v sowie eine Größe Φ auf: x s = ( v Φ ) ,   Φ = sin α
Figure DE102017209747A1_0009
To suppress or eliminate the noise, therefore, a linear Kalman filtering is used to control the slope α to calculate or estimate. Kalman filtering can be understood as a recursive data processing algorithm that statistically minimizes a random error. To the slope α By means of linear Kalman filtering it is necessary to establish a discrete linear difference equation. For this purpose, the system to be solved has been formulated in a state space. The state vector x s n
Figure DE102017209747A1_0008
indicates the speed as components v and a size Φ on: x s = ( v Φ ) . Φ = sin α
Figure DE102017209747A1_0009

Der Index s deutet an, dass der Zustandsvektor so formuliert ist, dass mit seiner Hilfe die Steigung α abgeschätzt wird. Die Ersetzung von Φ = sin α führt zu einer linearen Formulierung des Systems, was die Anwendung einer linearen Kalman-Filterung ermöglicht.The index s indicates that the state vector is formulated so that with its help the slope α is estimated. The replacement of Φ = sin α results in a linear formulation of the system, allowing the use of linear Kalman filtering.

Ein Messvektor z s m

Figure DE102017209747A1_0010
mit hier m = 1 ist durch die gemessene Geschwindigkeit v definiert und wird typischerweise bei Motorrädern bereitgestellt. Eine Transformation von Gl. (4) ergibt die Zustandsbeschreibung des Systems: x ˙ s = ( a x g Φ 0 ) ,   z s = v
Figure DE102017209747A1_0011
A measurement vector z s m
Figure DE102017209747A1_0010
with here m = 1 is by the measured speed v is defined and typically provided on motorcycles. A transformation of Eq. ( 4 ) gives the state description of the system: x ˙ s = ( a x - G Φ 0 ) . z s = v
Figure DE102017209747A1_0011

Um eine lineare Kalman-Filterung anwenden zu können, wird nun die explizit diskrete zeitinvariante Formulierung des Systems abgeleitet. Dies wird durch Verwendung der expliziten Eulerschen Vorwärtsintegration erreicht, bei welcher s die Zeitschrittgröße ist: x s | k = ( v k Φ k ) = ( v k 1 + s [ a x | k 1 g Φ k 1 ] + q s 1 | k 1 Φ k 1 + q s 2 | k 1 )

Figure DE102017209747A1_0012
In order to apply linear Kalman filtering, the explicit discrete time invariant formulation of the system is now derived. This is achieved by using the explicit Eulerian forward integration, where s is the time step size: x s | k = ( v k Φ k ) = ( v k - 1 + s [ a x | k - 1 - G Φ k - 1 ] + q s 1 | k - 1 Φ k - 1 + q s 2 | k - 1 )
Figure DE102017209747A1_0012

Prozess- und Messrauschen werden durch die Größen qs bzw. rs dargestellt. Es wird angenommen, dass diese Größen unabhängig voneinander und unkorreliert sind, und zwar mit einer Wahrscheinlichkeitsverteilung entsprechend einem weißen Rauschen gemäß: p ( q s ) N ( 0, Q s ) , p ( r s ) N ( 0, R s ) .

Figure DE102017209747A1_0013
Process and measurement noise are determined by the sizes q s or rs shown. It is assumed that these quantities are independent and uncorrelated, with a probability distribution corresponding to white noise according to: p ( q s ) ~ N ( 0 Q s ) . p ( r s ) ~ N ( 0 R s ) ,
Figure DE102017209747A1_0013

Qs stellt dabei die Kovarianzmatrix des Prozessrauschens („process noise“) und Rs die Kovarianzmatrix des Messrauschens dar. Gleichung (YY) wird in die lineare stochastische Differenzgleichung (8) umformuliert: x s | k = [ 1 s g 0 1 ] A s ( v k 1 Φ k 1 ) x s | k 1 + [ s 0 ] B s a x | k 1 u s | k 1 + [ 1 0 0 1 ] ( q s 1 | k 1 q s 2 | k 1 ) q s | k 1

Figure DE102017209747A1_0014
und zwar mit der Messgleichung (9): z s | k = [ 1 0 ] H s ( v k Φ k ) x s | k + r s | k
Figure DE102017209747A1_0015
Qs represents the covariance matrix of the process noise and Rs the covariance matrix of the measurement noise. Equation (YY) is reformulated into the linear stochastic difference equation (8): x s | k = [ 1 - s G 0 1 ] } A s ( v k - 1 Φ k - 1 ) } x s | k - 1 + [ s 0 ] } B s a x | k - 1 } u s | k - 1 + [ 1 0 0 1 ] ( q s 1 | k - 1 q s 2 | k - 1 ) } q s | k - 1
Figure DE102017209747A1_0014
with the measurement equation (9): z s | k = [ 1 0 ] } H s ( v k Φ k ) } x s | k + r s | k
Figure DE102017209747A1_0015

Die lineare (n x n) Systemmatrix As verknüpft den Zustand oder Zustandsvektor x s

Figure DE102017209747A1_0016
zu einem vorhergehenden Zeitschritt oder Zeitpunkt k-1 mit dem Zustandsvektor x s
Figure DE102017209747A1_0017
zum aktuellen Zeitschritt k. Die lineare (n x I) Eingangsmatrix Bs verknüpft einen Störungsvektor („control input vector“) u s l
Figure DE102017209747A1_0018
mit dem Zustandsvektor x s ,
Figure DE102017209747A1_0019
während die Inertialbeschleunigung ax als die Störung verwendet wird, also u s = a x
Figure DE102017209747A1_0020
gilt. Die lineare (m x n) Messmatrix Hs verknüpft den Zustand oder Zustandsvektor x s
Figure DE102017209747A1_0021
mit der Messung bzw. dem Messvektor z s .
Figure DE102017209747A1_0022
The linear (nxn) system matrix A s combines the state or state vector x s
Figure DE102017209747A1_0016
at a previous time step or time k-1 with the state vector x s
Figure DE102017209747A1_0017
to the current time step k. The linear (nx I) input matrix Bs combines a disturbance vector ("control input vector") u s l
Figure DE102017209747A1_0018
with the state vector x s .
Figure DE102017209747A1_0019
during the inertial acceleration a x when the error is used, so u s = a x
Figure DE102017209747A1_0020
applies. The linear (mxn) measurement matrix Hs combines the state or state vector x s
Figure DE102017209747A1_0021
with the measurement or the measurement vector z s ,
Figure DE102017209747A1_0022

Im Vergleich zu der direkten Berechnung der Steigung gemäß Gl. (3) benötigt die Kalman-Filterung in der beschriebenen Formulierung vorteilhafterweise keine zeitliche Ableitung der gemessenen Geschwindigkeit v, um die Steigung α zu berechnen. Die Kovarianzmatrix Rs des Messrauschens wird aus vorhergehenden Messungen der Geschwindigkeit v bestimmt oder abgeschätzt und kann z.B. auf Rs = 0,01 gesetzt werden. Die Kovarianzmatrix Qs des Prozessrauschens kann empirisch angepasst werden, was bekannte Praxis bei einer Kalman-Filterung ist.Compared to the direct calculation of the slope according to Eq. ( 3 ) Kalman filtering in the described formulation advantageously requires no time derivative of the measured velocity v to the slope α to calculate. The covariance matrix Rs of the measurement noise becomes from previous measurements of the velocity v determined or estimated and can be set to Rs = 0.01, for example. The covariance matrix Qs of the process noise can be adjusted empirically, which is known practice in Kalman filtering.

Im Gegensatz zu einem ideal steifen Motorrad weist ein reales Motorrad einen Freiheitsgrad um die y-Achse (Nick) auf. Es kann eine An/Aus-Logik implementiert werden, um einen Einfluss des Nickens auf eine Abschätzung der Steigung α zu verringern oder praktisch ganz zu eliminieren.Unlike a perfectly rigid motorcycle, a real motorcycle has one degree of freedom about the y-axis (nick). An on / off logic may be implemented to detect an influence of pitching on an estimate of the slope α reduce or virtually eliminate it.

Da ein Motorrad zum Durchführen des obigen Verfahrens kein Steigungs- oder Nick-Signal benötigt oder verwendet, kann die longitudinale Inertialbeschleunigung ax dazu benutzt werden, um Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge zu erkennen. Insbesondere kann der obige Algorithmus dann ausgesetzt werden, wenn ein vorgegebener Schwellwert der Inertialbeschleunigung ax erreicht, unterschritten oder überschritten wird, insbesondere ein absoluter Wert der Inertialbeschleunigung ax einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder überschreitet. Dies wird mit einem Eintritt eines „ungültigen“ Fahrzustands gleichgesetzt.Since a motorcycle for carrying out the above method does not require or use a pitch or pitch signal, the longitudinal inertial acceleration may a x used to detect acceleration and deceleration processes. In particular, the above algorithm may be suspended when a predetermined inertial acceleration threshold a x is reached, exceeded or exceeded, in particular an absolute value of the inertial acceleration a x reaches or exceeds a predetermined threshold. This is equated with the occurrence of an "invalid" driving condition.

Ferner sind die Annahmen für die lineare Kalman-Filterung nur für den Fall gültig, dass das Motorrad keine merkliche Kurve fährt bzw. keinen merklichen Lenkerausschlag aufweist. Folglich kann der obige Algorithmus auch dann ausgesetzt werden wenn, wenn eine gemessene Gierrate einen vorgegebenen (Schwell-)Wert erreicht oder überschreitet.Further, the assumptions for linear Kalman filtering are valid only in the case where the motorcycle does not make any noticeable turn or has any appreciable steering deflection. Consequently, the above algorithm can be suspended even when a measured yaw rate reaches or exceeds a predetermined (threshold) value.

Insgesamt können also insbesondere die Randbedingungen zur Anwendung der Abschätzung der Steigung α mittels der oben beschriebenen Kalman-Filterung gelten, bei denen (a) ein Absolutwert der Gierrate geringer ist als ein vorgegebener erster Schwellwert und/oder (b) ein Absolutwert der longitudinalen Inertialbeschleunigung ax geringer ist als ein vorgegebener zweiter Schwellwert. Wenn mindestens eine Bedingung nicht erfüllt ist, wird der Algorithmus zur Abschätzung der Steigung so lange angehalten, bis beide Bedingungen wieder erfüllt sind.Overall, therefore, in particular the boundary conditions for applying the estimate of the slope α using the Kalman filtering described above, in which a ) an absolute value of the yaw rate is less than a predetermined first threshold value and / or ( b ) an absolute value of the longitudinal inertial acceleration a x is less than a predetermined second threshold. If at least one condition is not met, the slope estimation algorithm is halted until both conditions are met again.

2 zeigt eine Auftragung einer aus Testfahrten mit einem Motorrad 1 abgeschätzten Steigung α in % einer abgefahrenen Fahrbahn gegen eine Länge L eines Fahrwegs in m im Vergleich zu einer tatsächlichen Steigung aFB der Fahrbahn für verschiedene Geschwindigkeiten v. Die für beide Geschwindigkeiten v = 25 km/h und v = 45 km/h abgeschätzte Steigung α ist in sehr guter Übereinstimmung mit der tatsächlichen Steigung aFB. 2 shows a plot of a test ride with a motorcycle 1 estimated slope α in% of a worn lane against a length L of a travel path in m compared to an actual slope AFB the roadway for different speeds v , The slope estimated for both speeds v = 25 km / h and v = 45 km / h α is in very good agreement with the actual slope AFB ,

3 zeigt eine Auftragung einer Höhe h über dem Meeresspiegel eines Motorrads 1 während einer Testfahrt gegen eine Länge L eines Fahrwegs für eine mittels der abgeschätzten Steigung α abgeleitete Höhe ha und für eine mittels eines GPS-Systems ermittelte Höhe hGPS. Die aus der abgeschätzten Steigung α abgeleitete Höhe ha ist in sehr guter Übereinstimmung mit der mittels des GPS-Systems ermittelten Höhe hGPS. 3 shows a plot of a height H above the sea level of a motorcycle 1 during a test drive against a length L a guideway for one by means of the estimated slope α derived altitude Ha and for a height determined by a GPS system HGPS , The from the estimated slope α derived altitude Ha is in very good agreement with the altitude determined by the GPS system HGPS ,

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Of course, the present invention is not limited to the embodiment shown.

Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.Generally, "on", "an", etc. may be taken to mean a singular or a plurality, in particular in the sense of "at least one" or "one or more" etc., unless this is explicitly excluded, e.g. by the expression "exactly one", etc.

Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.Also, a number may include exactly the specified number as well as a usual tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Motorradmotorcycle
ax a x
Inertialbeschleunigunginertial acceleration
FBDepartment
Fahrbahnroadway
gG
Erdbeschleunigungacceleration of gravity
hH
Höhe über dem MeeresspiegelAbove sea level
haHa
Aus der abgeschätzten Steigung bestimmte Höhe über dem MeeresspiegelFrom the estimated slope determined height above sea level
hGPSHGPS
Aus einem GPS-System bestimmte Höhe über dem MeeresspiegelFrom a GPS system certain altitude above sea level
LL
Länge eines FahrwegsLength of a driveway
αα
Abgeschätzte SteigungEstimated slope
aFBAFB
Steigung einer FahrbahnSlope of a roadway
vv
Gemessene GeschwindigkeitMeasured speed
V
Aus der gemessenen Geschwindigkeit abgeleitete BeschleunigungAcceleration derived from the measured velocity
xx
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs / x-Richtung im Koordinatensystem der FahrbahnMovement direction of the vehicle / x-direction in the coordinate system of the roadway
yy
y-Richtung im Koordinatensystem der Fahrbahny-direction in the coordinate system of the roadway
zz
z-Richtung im Koordinatensystem der Fahrbahnz-direction in the coordinate system of the roadway

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Boniolo I, Corbetta S, Savaresi SM: „Attitude estimation of a motorcycle in a Kalman filtering framework“; 6th IFAC Symposium Advances in Automotive Control; 2010, Juli 12.-14, München, Deutschland, pp. 779-784 [0003]Boniolo I, Corbetta S, Savaresi SM: "Attestation estimation of a motorcycle in a Kalman filtering framework"; 6th IFAC Symposium Advances in Automotive Control; 2010, July 12th-14th, Munich, Germany, pp. 779-784 [0003]
  • Vahidi A, Stefanopoulou A, Peng H.: „Recursive least squares with forgetting for online estimation of vehicle mass and road grade: theory and experiments“; Veh. Syst. Dyn. 2005; vol. 43(1), pp. 31-55 [0004]Vahidi A, Stefanopoulou A, Peng H .: "Recursive least squares with forgetting for online estimation of vehicle mass and road grade: theory and experiments"; Veh. Syst. Dyn. 2005; vol. 43 (1), pp. 31-55 [0004]
  • Lingman P, Schmidtbauer B.: „Road Slope and Vehicle Mass Estimation Using Kalman Filtering“; Veh. Syst. Dyn. 2002; vol. 37(1), pp. 12-23 [0005]Lingman P, Schmidtbauer B .: "Road Slope and Vehicle Mass Estimation Using Kalman Filtering"; Veh. Syst. Dyn. 2002; vol. 37 (1), pp. 12-23 [0005]
  • Corno M, Spagnol P, Savaresi SM. Road Slope Estimation in Bicycles without Torque Measurements: IFAC Proceedings Volumes; 2014 Aug. 24-29, Kapstadt, Südafrika: IFAC; 2014, pp. 6295-6300 [0007]Corno M, Spagnol P, Savaresi SM. Road Slope Estimation in Bicycles without Torque Measurements: IFAC Proceedings Volumes; 2014 Aug. 24-29, Cape Town, South Africa: IFAC; 2014, pp. 6295-6300 [0007]

Claims (9)

Verfahren zum Bestimmen einer Steigung (a) einer Fahrbahn (FB), bei dem - eine Geschwindigkeit (v) eines Fahrzeugs (1) bestimmt wird, - mittels eines Beschleunigungssensors eine Inertialbeschleunigung (ax) des Fahrzeugs (1) in Fahrtrichtung (x) gemessen wird, und - mittels einer stochastischen Filterung die Steigung (a) berechnet wird, wobei die Geschwindigkeit (v) und die Inertialbeschleunigung (ax) als Eingangsparameter der stochastischen Filterung verwendet werden.Method for determining a gradient (a) of a roadway (FB), in which - a speed (v) of a vehicle (1) is determined, - an inertial acceleration (a x ) of the vehicle (1) in the direction of travel (x) by means of an acceleration sensor the gradient (a) is calculated by means of a stochastic filtering, whereby the velocity (v) and the inertial acceleration (a x ) are used as input parameters of the stochastic filtering. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Steigung (a) mittels einer Kalman-Filterung berechnet wird.Method according to Claim 1 in which the slope (a) is calculated by Kalman filtering. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem bei dem die Steigung (a) mittels einer linearen Kalman-Filterung berechnet wird, wobei - als ein Zustandsvektor x s
Figure DE102017209747A1_0023
der Kalman-Filterung ein Vektor x s = ( v sin  α )
Figure DE102017209747A1_0024
mit v der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) und α der Steigung verwendet wird, - als ein Messvektor z s
Figure DE102017209747A1_0025
die Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1) verwendet wird und - als ein Störungsvektor u s
Figure DE102017209747A1_0026
die Inertialbeschleunigung (ax) des Fahrzeugs (1) verwendet wird.
Method according to Claim 2 in which the slope (a) is calculated by means of a linear Kalman filtering, wherein - as a state vector x s
Figure DE102017209747A1_0023
Kalman filtering a vector x s = ( v sin α )
Figure DE102017209747A1_0024
is used with v the speed of the vehicle (1) and α of the slope, - as a measuring vector z s
Figure DE102017209747A1_0025
the speed (v) of the vehicle (1) is used and - as a disturbance vector u s
Figure DE102017209747A1_0026
the inertial acceleration (a x ) of the vehicle (1) is used.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Berechnung der Steigung (a) ausgesetzt wird, wenn ein ungültiger Fahrzustand erkannt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a calculation of the slope (a) is suspended when an invalid driving condition is detected. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Berechnung der Steigung (a) mit vor der Aussetzung vorliegenden Werten der Eingangsparameter (v, ax) fortgesetzt wird, wenn der ungültige Fahrzustand beendet wird.Method according to Claim 4 in which the calculation of the slope (a) is continued with pre-suspension values of the input parameters (v, a x ) when the invalid driving condition is terminated. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem die Berechnung der Steigung (a) nur mit Werten der Eingangsparameter (v, ax) fortgesetzt wird, die nach der Beendigung des ungültigen Fahrzustands gemessen werden.Method according to one of Claims 4 or 5 in which the calculation of the slope (a) is continued only with values of the input parameters (v, a x ) measured after the invalid driving condition has ended. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem ein ungültiger Fahrzustand eine Kurvenfahrt, eine Bremsung und/oder eine Beschleunigung umfasst.Method according to one of Claims 4 to 6 in which an invalid driving condition includes cornering, braking and / or acceleration. Fahrzeug (1), aufweisend einen Geschwindigkeitssensor zur Bestimmung einer Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1), einen Beschleunigungssensor zur Bestimmung einer Inertialbeschleunigung (ax) des Fahrzeugs (1) in Fahrtrichtung (x) und eine Auswerteeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle (1), comprising a speed sensor for determining a speed (v) of the vehicle (1), an acceleration sensor for determining an inertial acceleration (ax) of the vehicle (1) in the direction of travel (x) and an evaluation device for carrying out the method according to one of previous claims. Fahrzeug (1) nach Anspruch 8, wobei das Fahrzeug (1) ein zweirädriges Fahrzeug, insbesondere Motorrad, ist.Vehicle (1) to Claim 8 , wherein the vehicle (1) is a two-wheeled vehicle, in particular motorcycle.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110979342A (en) * 2019-12-30 2020-04-10 吉林大学 Working condition information acquisition method for vehicle global energy management control
CN113492868A (en) * 2020-04-02 2021-10-12 广州汽车集团股份有限公司 Automobile acceleration intention identification method and device, automobile and computer readable storage medium
EP4063211A4 (en) * 2021-02-02 2022-11-02 Zhejiang Geely Holding Group Co., Ltd. Method, apparatus, and system for controlling engine, and vehicle
CN116161046A (en) * 2023-04-24 2023-05-26 禾多科技(北京)有限公司 Determination method and device of gradient estimation value, storage medium and electronic device
CN117565870A (en) * 2024-01-16 2024-02-20 江苏智能无人装备产业创新中心有限公司 Ultra-low vehicle speed prediction control method for ramp section of off-road unmanned vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070083314A1 (en) * 2005-09-14 2007-04-12 C.R.F. Societa Consortile Per Azioni Method and system for recognizing the sign of the velocity of a vehicle and for estimating the road slope
US20140032068A1 (en) * 2011-04-04 2014-01-30 Mattias Nilsson Estimation of road inclination
DE102013216638A1 (en) * 2012-08-31 2014-05-15 Ford Global Technologies, Llc ARBITRATION OF ROAD GRADIENT ESTIMATES
DE102014201769A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 Zf Friedrichshafen Ag Method for determining a road gradient

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070083314A1 (en) * 2005-09-14 2007-04-12 C.R.F. Societa Consortile Per Azioni Method and system for recognizing the sign of the velocity of a vehicle and for estimating the road slope
US20140032068A1 (en) * 2011-04-04 2014-01-30 Mattias Nilsson Estimation of road inclination
DE102013216638A1 (en) * 2012-08-31 2014-05-15 Ford Global Technologies, Llc ARBITRATION OF ROAD GRADIENT ESTIMATES
DE102014201769A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 Zf Friedrichshafen Ag Method for determining a road gradient

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Boniolo I, Corbetta S, Savaresi SM: „Attitude estimation of a motorcycle in a Kalman filtering framework"; 6th IFAC Symposium Advances in Automotive Control; 2010, Juli 12.-14, München, Deutschland, pp. 779-784
BONIOLO, Ivo; CORBETTA, Stefano; SAVARESI, Sergio M.: Attitude estimation of a motorcycle in a Kalman filtering framework. In: IFAC Proceedings Volumes. 2010, Vol. 43, H. 7, S. 779-784. ISSN 1474-6670. DOI: 10.3182/20100712-3-DE-2013.00065. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1474667015369251/pdf?md5=29631f467966a5746ec05541821d5fa8&pid=1-s2.0-S1474667015369251-main.pdf [abgerufen am 2017-12-13] *
Corno M, Spagnol P, Savaresi SM. Road Slope Estimation in Bicycles without Torque Measurements: IFAC Proceedings Volumes; 2014 Aug. 24-29, Kapstadt, Südafrika: IFAC; 2014, pp. 6295-6300
CORNO, Matteo; SPAGNOL, Pierfrancesco ; SAVARESI, Sergio M.: Road slope estimation in bicycles without torque measurements. In: IFAC Proceedings Volumes. 2014, Vol. 47, H. 3, S. 6295-6300. ISSN 1474-6670. DOI: 10.3182/20140824-6-ZA-1003.00302. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1474667016425991/pdf?md5=d95dc8c7128a2b52c78f959e062b8d01&pid=1-s2.0-S1474667016425991-main.pdf [abgerufen am 2017-12-13] *
Lingman P, Schmidtbauer B.: „Road Slope and Vehicle Mass Estimation Using Kalman Filtering"; Veh. Syst. Dyn. 2002; vol. 37(1), pp. 12-23
LINGMAN, Peter ; SCHMIDTBAUER, Bengt: Road slope and vehicle mass estimation using kalman filtering. In: Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility. 2002, Vol. 37, Supp. 1, S. 12-23. ISSN 0042-3114 (P). DOI: 10.1080/00423114.2002.11666217 *
Vahidi A, Stefanopoulou A, Peng H.: „Recursive least squares with forgetting for online estimation of vehicle mass and road grade: theory and experiments"; Veh. Syst. Dyn. 2005; vol. 43(1), pp. 31-55
VAHIDI, A. ; STEFANOPOULOU, A. ; PENG, H.: Recursive least squares with forgetting for online estimation of vehicle mass and road grade: theory and experiments. In: Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility. 2005, Vol. 43, H. 1, S. 31-55. ISSN 0042-3114 (P). DOI: 10.1080/00423110412331290446 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110979342A (en) * 2019-12-30 2020-04-10 吉林大学 Working condition information acquisition method for vehicle global energy management control
CN110979342B (en) * 2019-12-30 2021-02-05 吉林大学 Working condition information acquisition method for vehicle global energy management control
CN113492868A (en) * 2020-04-02 2021-10-12 广州汽车集团股份有限公司 Automobile acceleration intention identification method and device, automobile and computer readable storage medium
EP4063211A4 (en) * 2021-02-02 2022-11-02 Zhejiang Geely Holding Group Co., Ltd. Method, apparatus, and system for controlling engine, and vehicle
CN116161046A (en) * 2023-04-24 2023-05-26 禾多科技(北京)有限公司 Determination method and device of gradient estimation value, storage medium and electronic device
CN116161046B (en) * 2023-04-24 2023-09-22 禾多科技(北京)有限公司 Determination method and device of gradient estimation value, storage medium and electronic device
CN117565870A (en) * 2024-01-16 2024-02-20 江苏智能无人装备产业创新中心有限公司 Ultra-low vehicle speed prediction control method for ramp section of off-road unmanned vehicle
CN117565870B (en) * 2024-01-16 2024-03-22 江苏智能无人装备产业创新中心有限公司 Ultra-low vehicle speed prediction control method for ramp section of off-road unmanned vehicle

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