DE102018116512A1

DE102018116512A1 - New odometric calculations for a motor vehicle's own movement on the basis of an estimation of rigidity coefficients

Info

Publication number: DE102018116512A1
Application number: DE102018116512.9A
Authority: DE
Inventors: Mohamed Radwan
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2020-01-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Eigenbewegung eines Kraftfahrzeugs durch Ermitteln einer lateralen Geschwindigkeit (V_y), einer ersten Gierrate (θ̇_f), eines Radius (R) betreffend eine Rotation des Kraftfahrzeugs und einer longitudinalen Geschwindigkeit (V_x) senkrecht zu der lateralen Geschwindigkeit (V_y). Das Kraftfahrzeug weist mindestens eine Vorderachse und mindestens eine Hinterachse auf. Zunächst wird ein Lenkwinkel (δ_f) der Vorderachse, ein Lenkwinkel (δ_R) der Hinterachse, jeweils eine erste Umlaufdrehzahl (RPS_f) für die Vorderachse und eine zweite Umlaufdrehzahl (RPS_r) für die Hinterachse sowie eine zweite Gierrate (θ̇_GYR) ermittelt. Basierend auf einer oder beider Umlaufdrehzahlen (RPS_f, RPS_r) wird eine longitudinale Geschwindigkeit (V_x) berechnet. Mithilfe von vorgegebenen Referenzdaten wird jeweils ein Schräglaufwinkel (α_f, α_r) betreffend die Vorderachse und Hinterachse ermittelt. Im weiteren Verfahren werden der Radius, die erste Gierrate (θ̇_f) sowie die laterale Geschwindigkeit (V_y) ermittelt. Dabei wird vorzugsweise auf den Einsatz von teuren Sensoren wie zum Beispiel Lidarsensoren verzichtet.

The invention relates to a method for determining a natural movement of a motor vehicle by determining a lateral speed (V _y ), a first yaw rate (θ̇ _f ), a radius (R) relating to a rotation of the motor vehicle and a longitudinal speed (V _x ) perpendicular to that lateral speed (V _y ). The motor vehicle has at least one front axle and at least one rear axle. First, a steering angle (δ _f ) of the front axle, a steering angle (δ _R ) of the rear axle, a first rotation speed (RPS _f ) for the front axle and a second rotation speed (RPS _r ) for the rear axle and a second yaw rate (θ̇ _GYR ) determined. A longitudinal speed (V _x ) is calculated based on one or both rotational speeds (RPS _f , RPS _r ). A slip angle (α _f , α _r ) relating to the front and rear axles is determined with the aid of predefined reference data. In the further procedure, the radius, the first yaw rate (θ̇ _f ) and the lateral speed (V _y ) are determined. The use of expensive sensors such as lidar sensors is preferably avoided.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Eigenbewegung eines Kraftfahrzeugs durch Ermitteln einer lateralen Geschwindigkeit, einer ersten Gierrate, eines Radius betreffend eine Rotation eines Kraftfahrzeugs und einer longitudinalen Geschwindigkeit senkrecht zur lateralen Geschwindigkeit, wobei das Kraftfahrzeug mindestens eine Vorderachse und mindestens eine Hinterachse aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a method for determining a self-movement of a motor vehicle by determining a lateral speed, a first yaw rate, a radius relating to a rotation of a motor vehicle and a longitudinal speed perpendicular to the lateral speed, the motor vehicle having at least one front axle and at least one rear axle. The present invention also relates to a sensor system for a motor vehicle.

Bisher ist noch keine Lösung bekannt, wie eine Eigenbewegung eines Kraftfahrzeugs mit einer hohen Genauigkeit und Zuverlässigkeit basierend auf konventionellen, günstigen Basissensoren erfolgen kann. Mit Basissensoren sind insbesondere günstige Sensoren wie zum Beispiel Drehzahlsensoren, Lenkwinkelsensoren oder ein Gyroskop gemeint. Lidarsensoren oder dGPS-Sensoren sind insbesondere nicht mit dem Begriff Basissensoren angesprochen.So far, no solution is known of how a motor vehicle's own movement can be carried out with high accuracy and reliability based on conventional, inexpensive basic sensors. Basic sensors mean, in particular, inexpensive sensors such as, for example, speed sensors, steering angle sensors or a gyroscope. Lidar sensors or dGPS sensors in particular are not addressed by the term basic sensors.

Die europäische Patentschrift EP 1 826 530 B1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umfangermittlung eines Rades. Dazu wird der Umfang des ersten Rades zusätzlich in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des zweiten Rades, von der Gierrate des Fahrzeugs, der Spurweite und dem Verhältnis zwischen Umfang des ersten Rades und Umfang des zweiten Rades ermittelt.The European patent specification EP 1 826 530 B1 relates to a method and a device for determining the circumference of a wheel. For this purpose, the circumference of the first wheel is additionally determined as a function of the rotational speed of the second wheel, the yaw rate of the vehicle, the track width and the ratio between the circumference of the first wheel and the circumference of the second wheel.

Existierende Lösungen, die eine Berechnung der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise weitere odometrische Berechnungen erlauben, basieren auf aufwändigen beziehungsweise teuren Sensoren, welche häufig in oder an einem Kraftfahrzeug angebracht werden. Zu diesen teuren Sensoren gehören beispielsweise Laserscanner, Lidarsensoren, Differential-Global-Positioning-System Sensoren (dGPS), etc.Existing solutions that allow a calculation of the motor vehicle's own movement or further odometric calculations are based on complex or expensive sensors that are often installed in or on a motor vehicle. These expensive sensors include, for example, laser scanners, lidar sensors, differential global positioning system sensors (dGPS), etc.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine laterale Geschwindigkeit, eine erste Gierrate, einen Radius betreffend eine Rotation eines Kraftfahrzeugs und eine longitudinale Geschwindigkeit für eine Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs berechnen kann. Dabei soll auf die vorgenannten teuren Sensoren (u.a. Lidarsensoren und dGPS-Sensoren) verzichtet werden und es sollen lediglich günstige Basissensoren zum Einsatz kommen. Ebenso soll eine entsprechende Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden.It is an object of the present invention to provide a method which can calculate a lateral speed, a first yaw rate, a radius relating to a rotation of a motor vehicle and a longitudinal speed for a self-movement of the motor vehicle. The above-mentioned expensive sensors (including lidar sensors and dGPS sensors) should be dispensed with and only cheap basic sensors should be used. A corresponding sensor device for a motor vehicle is also to be provided.

Diese Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Patentansprüchen dieser Anmeldung gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved in accordance with the independent claims of this application. Useful further training results from the subclaims.

Diese Erfindung sieht ein Verfahren zum Bestimmen einer lateralen Geschwindigkeit, einer ersten Gierrate, eines Radius betreffend eine Rotation eines Kraftfahrzeugs und eine longitudinalen Geschwindigkeit senkrecht zu der lateralen Geschwindigkeit für eine Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Vorderachse und mindestens einer Hinterachse vor. Dazu werden folgende Verfahrensschritte ausgeführt. Zunächst werden ein Lenkwinkel der mindestens einen Vorderachse, ein Lenkwinkel der mindestens einen Hinterachse, eine erste Umlaufdrehzahl für die mindestens eine Vorderachse und eine zweite Umlaufdrehzahl für die mindestens eine Hinterachse sowie eine zweite Gierrate erfasst.This invention provides a method for determining a lateral speed, a first yaw rate, a radius relating to a rotation of a motor vehicle and a longitudinal speed perpendicular to the lateral speed for a self-movement of the motor vehicle with at least one front axle and at least one rear axle. The following process steps are carried out for this. First, a steering angle of the at least one front axle, a steering angle of the at least one rear axle, a first rotational speed for the at least one front axle and a second rotational speed for the at least one rear axle, and a second yaw rate are recorded.

Die Lenkwinkel beschreiben dabei insbesondere, um wie viel das jeweilige Rad des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Längsachse, die als eine mittige Schnittlinie der Radmittenebene ausgebildet ist, gegenüber einer gedachten Verbindungslinie, die die mindestens eine Vorderachse mit der mindestens einen Hinterachse verbindet, ausgelenkt ist. Die Ausrichtung dieser Längsachse gegenüber der gedachten Verbindungslinie kann als „Orientierung des jeweiligen Rades“ bezeichnet werden. Vorzugsweise ergeben sich die Lenkwinkel ausschließlich durch die Verbindungslinie und einer jeweiligen Orientierung des betreffenden Rades.The steering angles describe in particular how much the respective wheel of the motor vehicle, in particular a longitudinal axis, which is designed as a central intersection of the wheel center plane, is deflected relative to an imaginary connecting line which connects the at least one front axle to the at least one rear axle. The alignment of this longitudinal axis with respect to the imaginary connecting line can be referred to as the “orientation of the respective wheel”. The steering angles preferably result exclusively from the connecting line and a respective orientation of the wheel in question.

Im Rahmen dieser Erfindung wird vorzugsweise auf ein sogenanntes Einspurmodell zurückgegriffen, welches nur zwei Räder aufweist. In diesem Fall gibt es genau eine Vorderachse und genau eine Hinterachse. Wenn im Rahmen dieser Anmeldung von der Vorderachse oder der Hinterachse gesprochen wird, so sind prinzipiell auch mehrere Vorderachsen oder Hinterachsen umfasst, es sei denn, es ist explizit etwas anders erwähnt. Die Erkenntnisse aus dem Einspurmodell können für die Berechnung der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Die zweite Gierrate wird vorzugsweise mittels eines Gyroskops gemessen. Die zweite Gierrate kann anstelle dessen vorgegeben werden. Die erste Umlaufdrehzahl und die zweite Umlaufdrehzahl beschreiben insbesondere wie oft das betreffende Rad eine volle Umdrehung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne durchführt. Diese beiden Umlaufdrehzahlen können in Einheiten von 1/s sowie 1/min angegeben werden.In the context of this invention, a so-called single-track model is preferably used, which has only two wheels. In this case there is exactly one front axle and exactly one rear axle. If reference is made to the front axle or the rear axle in the context of this application, in principle several front axles or rear axles are also included, unless it is explicitly mentioned otherwise. The findings from the single-track model can be used to calculate the motor vehicle's own movement. The second yaw rate is preferably measured using a gyroscope. The second yaw rate can be specified instead. The first revolution speed and the second revolution speed describe in particular how often the wheel in question makes a full revolution within a predetermined period of time. These two revolution speeds can be specified in units of 1 / s and 1 / min.

In einem Schritt b) wird die longitudinale Geschwindigkeit basierend auf einer oder beider Umlaufdrehzahlen berechnet. Anhand eines bekannten beziehungsweise vorgegebenen Durchmessers des jeweiligen Rades des Kraftfahrzeugs kann der Umfang des Rades berechnet werden. Mittels der dazugehörigen Umlaufdrehzahl kann für das betreffende Rad eine Geschwindigkeit, hier die longitudinale Geschwindigkeit, berechnet werden. In der Regel wird die erste Umlaufdrehzahl für die Vorderachse verwendet, die zweite Umlaufdrehzahl wird oft der Hinterachse zugeordnet. Im einfachsten Fall kann eine einzige Umlaufdrehzahl für die Berechnung der longitudinalen Geschwindigkeit verwendet werden. Bei einem Kraftfahrzeug können zum Beispiel jeweils zwei Umlaufdrehzahlen für die Vorderachse mittels Mittelwertbildung zu einer ersten Umlaufdrehzahl für die Vorderachse umgerechnet werden. Beide über diese Mittelwertbildung berechneten Umlaufdrehzahlen können mittels einer gewichteten Summe bei der Berechnung der longitudinalen Geschwindigkeit berücksichtigt werden.In a step b), the longitudinal speed is calculated based on one or both rotational speeds. The circumference of the wheel can be calculated on the basis of a known or predetermined diameter of the respective wheel of the motor vehicle. A speed, here the longitudinal speed, can be calculated for the wheel in question using the associated rotational speed. Usually the first revolution speed for the front axle used, the second revolution speed is often assigned to the rear axle. In the simplest case, a single revolution speed can be used for the calculation of the longitudinal speed. In a motor vehicle, for example, two revolutions per revolution for the front axle can be converted to a first revolutions per revolution for the front axle by means of averaging. Both rotational speeds calculated using this averaging can be taken into account in the calculation of the longitudinal speed by means of a weighted sum.

Im nächsten Schritt c) wird jeweils ein Schräglaufwinkel betreffend die mindestens eine Vorderachse und mindestens eine Hinterachse aus der longitudinalen Geschwindigkeit und der zweiten Gierrate in Abhängigkeit von vorgegebenen Referenzdaten ermittelt. Diese vorgegebenen Referenzdaten können dabei so aufbereitet sein, dass mittels einer einfachen Look-up-Tabelle der jeweilige Schräglaufwinkel ermittelt werden kann. Es kann jedoch nötig sein, mit den vorgegebenen Referenzdaten weitere Berechnungen durchzuführen, um den jeweiligen Schräglaufwinkel zu erhalten. So können die vorgegebenen Referenzdaten zum Beispiel eine Funktionsvorschrift aufweisen, welche die longitudinale Geschwindigkeit in Verbindung mit der ersten Gierrate dem jeweiligen Schräglaufwinkel zuordnen.In the next step c), a slip angle relating to the at least one front axle and at least one rear axle is determined from the longitudinal speed and the second yaw rate as a function of predetermined reference data. These predetermined reference data can be prepared in such a way that the respective slip angle can be determined using a simple look-up table. However, it may be necessary to carry out further calculations with the specified reference data in order to obtain the respective slip angle. For example, the specified reference data can have a functional specification that assign the longitudinal speed in connection with the first yaw rate to the respective slip angle.

Der Schräglaufwinkel ist insbesondere ein Winkel zwischen einem Geschwindigkeitsvektor des Kraftfahrzeugs in einem Radaufstandspunkt und der mittigen Schnittlinie zwischen einer Radmittenebene und einer Fahrbahnebene. Der Radaufstandspunkt ist der Schnittpunkt dreier Ebenen:

der Radmittenebene, der Fahrbahnebene und einer Ebene, die senkrecht auf den beiden anderen steht und durch den Radmittelpunkt geht. Ein Rad, das zum Beispiel geradeaus zeigt, während sich das Kraftfahrzeug gleichförmig geradeaus bewegt, hat einen Schräglaufwinkel von 0°. Ein Rad, das um beispielsweise 7° nach links zeigt, während sich das Kraftfahrzeug wegen einer Linkskurve aufgrund von Untersteuern geradeaus weiter bewegt, weist einen Schräglaufwinkel von 7° auf.

The slip angle is in particular an angle between a speed vector of the motor vehicle in a wheel contact point and the central intersection line between a wheel center plane and a road surface plane. The wheel contact point is the intersection of three levels:

the wheel center plane, the carriageway plane and a plane that is perpendicular to the other two and goes through the wheel center. For example, a wheel that points straight ahead while the motor vehicle is moving straight ahead has a slip angle of 0 °. A wheel that points to the left by 7 °, for example, while the motor vehicle is moving straight ahead because of a left-hand bend due to understeer, has a slip angle of 7 °.

In einem Schritt d) wird der Radius anhand eines Abstands der mindestens einen Vorderachse zur mindestens einen Hinterachse, der im Schritt c) ermittelten jeweiligen Schräglaufwinkel sowie anhand der jeweiligen Lenkwinkel für die Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs berechnet. Ebenso kann in diesem Schritt für einfach gelagerte Fälle eine Look-up-Tabelle vorhanden sein, mittels derer die vorgenannten Größen dem Radius zugeordnet werden können. Der Abstand der Vorderachse zur Hinterachse, die jeweiligen Schräglaufwinkel sowie die jeweiligen Lenkwinkel können Eingangsparameter für eine Funktionsvorschrift sein, die dazu ausgebildet ist, den Radius zu bestimmen.In a step d) the radius is calculated on the basis of a distance between the at least one front axle and the at least one rear axle, the respective slip angle determined in step c) and the respective steering angle for the motor vehicle's own movement. Likewise, a look-up table can be provided in this step for simple cases, by means of which the aforementioned variables can be assigned to the radius. The distance from the front axle to the rear axle, the respective slip angle as well as the respective steering angle can be input parameters for a functional regulation which is designed to determine the radius.

In einem nächsten Schritt e) wird eine dritte Gierrate in Abhängigkeit von dem Radius und der longitudinalen Geschwindigkeit berechnet. Aus der zweiten Gierrate und der dritten Gierrate wird eine gewichtete Summe zu der ersten Gierrate für die Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs gebildet. Die dritte Gierrate wird anhand des Radius und der longitudinalen Geschwindigkeit berechnet, die zweite Gierrate wird dabei insbesondere gemessen oder in speziellen Fällen vorgegeben. Mittels der gewichteten Summe können etwaige Messfehler, die sich beim Messen der zweiten Gierrate ergeben haben können, ausgeglichen werden. Damit kann ein zuverlässiger beziehungsweise verbesserter Wert für die erste Gierrate erzeugt werden. Da die erste Gierrate in diesem Fall das gewünschte Ergebnis darstellt, wird manchmal auch von einer „finalen Gierrate“ gesprochen. Odometrische Berechnungen bezüglich der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs können so verbessert werden.In a next step e), a third yaw rate is calculated as a function of the radius and the longitudinal speed. From the second yaw rate and the third yaw rate, a weighted sum of the first yaw rate for the self-movement of the motor vehicle is formed. The third yaw rate is calculated on the basis of the radius and the longitudinal speed, the second yaw rate is in particular measured or specified in special cases. Any weighting errors that may have occurred when measuring the second yaw rate can be compensated for using the weighted sum. A reliable or improved value for the first yaw rate can thus be generated. Since the first yaw rate in this case represents the desired result, it is sometimes referred to as a “final yaw rate”. Odometric calculations relating to the motor vehicle's own movement can thus be improved.

In einem Schritt f) wird die laterale Geschwindigkeit basierend auf der longitudinalen Geschwindigkeit, der ersten Gierrate und basierend auf einem Abstand von der mindestens einen Vorderachse zum Schwerpunkt sowie auf einem Abstand von der mindestens einen Vorderachse zur mindestens einen Hinterachse berechnet. Nach Abschluss des Verfahrensschritts f) liegen die laterale Geschwindigkeit, die longitudinale Geschwindigkeit, die erste Gierrate sowie der Radius betreffend der Rotation des Kraftfahrzeugs vor. Die so ermittelten beziehungsweise berechneten Größen können für odometrische Berechnungen verwendet werden. Dabei ist zu beachten, dass die so berechneten Größen ohne den Einsatz von kostspieligen beziehungsweise komplexen Sensoren ermittelt werden können. Ein Grundgedanke dieser Erfindung besteht darin, Parameter für odometrische Berechnungen mittels günstiger Sensorik bereitzustellen. Dafür werden unter Umständen komplexe Berechnungsmethoden in Kauf genommen. Insbesondere werden als Basissensoren ein Drehzahlsensor, ein Lenkwinkelsensor sowie ein Gyroskop eingesetzt.In a step f), the lateral speed is calculated based on the longitudinal speed, the first yaw rate and based on a distance from the at least one front axle to the center of gravity and on a distance from the at least one front axle to the at least one rear axle. After method step f) has been completed, the lateral speed, the longitudinal speed, the first yaw rate and the radius relating to the rotation of the motor vehicle are available. The variables determined or calculated in this way can be used for odometric calculations. It should be noted that the quantities calculated in this way can be determined without the use of expensive or complex sensors. A basic idea of this invention is to provide parameters for odometric calculations using inexpensive sensors. For this, complex calculation methods may be accepted. In particular, a speed sensor, a steering angle sensor and a gyroscope are used as basic sensors.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass die longitudinale Geschwindigkeit basierend auf einem effektiven Umfang für die mindestens eine Vorderachse und die mindestens eine Hinterachse berechnet wird, wobei der effektive Umfang in Abhängigkeit von der ersten Umlaufdrehzahl, von der zweiten Umlaufdrehzahl oder von beiden Umlaufdrehzahlen bestimmt wird. Diese Variante der Erfindung sieht vor, dass der Umfang eines Rades des Kraftfahrzeugs genauer bestimmt wird. Es ist bekannt, dass der Umfang eines Rades sich mit zunehmendem Innendruck erhöht. Insbesondere steigt der Innendruck des Rades (Reifenfülldruck) signifikant bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten. Somit kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem Innendruck des Rades verknüpft werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wiederum kann aus der ersten oder zweiten Umlaufdrehzahl oder beiden Umlaufdrehzahlen ermittelt werden. Letztendlich kann so mittels der ersten oder zweiten Umlaufdrehzahl auf einen veränderten Umfang des Rades geschlossen werden. Dieser so neu berechnete Umfang wird in diesem Beispiel effektiver Umfang genannt. Dabei ist dieser Umfang kein Umfang der Vorderachse beziehungsweise Hinterachse, sondern wird für die Vorderachse und für die Hinterachse berechnet. Der effektive Umfang beschreibt vorzugsweise einen Radumfang, insbesondere einen Umfang eines Reifens, der um eine Felge angeordnet ist. Insbesondere kann eine Funktionsvorschrift vorgegeben sein, welche die erste und/oder zweite Umlaufdrehzahl einem effektiven Umfang zuordnen. Da ein veränderter Radumfang beziehungsweise Reifenumfang sich unmittelbar auf die longitudinale Geschwindigkeit auswirken kann, kann mit dieser Maßnahme die Genauigkeit der odometrischen Berechnungen verbessert werden.Another variant of this invention provides that the longitudinal speed is calculated based on an effective circumference for the at least one front axle and the at least one rear axle, the effective circumference being determined as a function of the first rotational speed, the second rotational speed, or both rotational speeds becomes. This variant of the invention provides that the circumference of a wheel of the motor vehicle is determined more precisely. It is known that the circumference of a wheel increases with increasing internal pressure. In particular the internal pressure of the wheel (tire inflation pressure) increases significantly at high vehicle speeds. A vehicle speed can thus be linked to an internal pressure of the wheel. The vehicle speed in turn can be determined from the first or second rotational speed or both rotational speeds. Ultimately, a change in the circumference of the wheel can be concluded by means of the first or second rotational speed. This newly calculated scope is called the effective scope in this example. This circumference is not a circumference of the front axle or rear axle, but is calculated for the front axle and for the rear axle. The effective circumference preferably describes a wheel circumference, in particular a circumference of a tire, which is arranged around a rim. In particular, a functional specification can be specified which assign the first and / or second rotational speed to an effective range. Since a changed wheel circumference or tire circumference can have a direct effect on the longitudinal speed, the accuracy of the odometric calculations can be improved with this measure.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass die vorgegebenen Referenzdaten ein Produkt aus der zweiten Gierrate und longitudinaler Geschwindigkeit auf den jeweiligen Schräglaufwinkel abbilden und anhand einer Steigung der vorgegebenen Referenzdaten der jeweilige Schräglaufwinkel und/oder eine jeweilige Steifigkeit betreffend die mindestens eine Vorderachse und mindestens Hinterachse ermittelt werden, wobei die Steigung eine Relation zwischen dem jeweiligen Schräglaufwinkel und dem Produkt beschreibt. Die vorgegebenen Referenzdaten ordnen insbesondere den jeweiligen Schräglaufwinkel dem Produkt aus der zweiten Gierrate und longitudinaler Geschwindigkeit zu. Diese beiden Größen, der jeweilige Schräglaufwinkel und das Produkt können in Form eines Diagramms dargestellt werden. Vorzugsweise wird der jeweilige Schräglaufwinkel auf einer x-Achse dargestellt, das Produkt auf einer y-Achse. Mittels dieser Referenzdaten kann eine Steigung ermittelt werden. Diese Steigung beschreibt dabei insbesondere um wie viel sich das Produkt bei einer vorgegebenen Änderung des jeweiligen Schräglaufwinkels ändert. Anstelle des jeweiligen Schräglaufwinkels kann mittels dieser Steigung auch die jeweilige Steifigkeit ermittelt werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, eine oder zwei Massen des Kraftfahrzeugs betreffend die Vorderachse und/oder Hinterachse vorzugeben. Bei einem Kraftfahrzeug sind diese Informationen in der Regel bekannt. Mithilfe der vorgegebenen Referenzdaten kann nach Berechnung der longitudinalen Geschwindigkeit sowie der zweiten Gierrate der jeweilige Schräglaufwinkel abgeleitet werden. Ein zusätzlicher unter Umständen teurer Sensor zum Messen des jeweiligen Schräglaufsensors oder der jeweiligen Steifigkeit ist nicht nötig. Unter Umständen können sich für ein Kraftfahrzeug erhebliche Kostenvorteile ergeben.Another variant of this invention provides that the specified reference data map a product of the second yaw rate and longitudinal speed to the respective slip angle and, based on an increase in the specified reference data, the respective slip angle and / or a respective stiffness relating to the at least one front axle and at least the rear axle are determined, the slope describing a relationship between the respective slip angle and the product. The specified reference data in particular assign the respective slip angle to the product of the second yaw rate and longitudinal speed. These two sizes, the respective slip angle and the product can be shown in the form of a diagram. The respective slip angle is preferably represented on an x-axis, the product on a y-axis. A slope can be determined using these reference data. This slope describes in particular how much the product changes with a given change in the respective slip angle. Instead of the respective slip angle, the respective stiffness can also be determined by means of this slope. In this case, it is advantageous to specify one or two masses of the motor vehicle relating to the front axle and / or rear axle. In the case of a motor vehicle, this information is generally known. Using the given reference data, the respective slip angle can be derived after calculating the longitudinal speed and the second yaw rate. An additional, possibly expensive, sensor for measuring the respective slip sensor or the respective stiffness is not necessary. Under certain circumstances, considerable cost advantages can result for a motor vehicle.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass die Steigung anhand einer linearen Ausgleichsrechnung basierend auf den vorgegebenen Referenzdaten bestimmt wird. Die vorgegebenen Referenzdaten können in Form einer Punktwolke in einem Diagramm dargestellt werden. Die vorgegebenen Referenzdaten können insbesondere im Vorfeld von einem Referenzfahrzeug gewonnen worden sein, welches mittels entsprechender Sensorik bei verschiedenen Verkehrssituationen die dazugehörigen Schräglaufwinkel ermittelt hat. Diese vorgegebenen Referenzdaten können in dieser Variante der Erfindung zur Bestimmung des jeweiligen Schräglaufwinkels bei einem neuen Kraftfahrzeug ohne die entsprechende Sensorik des Referenzfahrzeugs genutzt werden. Die vorgegebenen Referenzdaten können auch als „goldene Referenzdaten“ bezeichnet werden. Bei linearen Zusammenhängen zeigen sich bei Messungen meistens entsprechend linear anwachsende Punktwolken. Um eine Steigung der vorgegebenen Referenzdaten zu bestimmen, wird in diesem Fall eine lineare Ausgleichsrechnung durchgeführt. Diese lineare Ausgleichsrechnung wird oft als „Kurvenfit“ bezeichnet. Das Ergebnis dieser linearen Ausgleichsrechnung ist eine Gerade, welche eine Steigung aufweist. Diese Steigung der linearen Ausgleichsgerade kann für die Bestimmung des jeweiligen Schräglaufwinkels oder der jeweiligen Steifigkeit verwendet werden.Another variant of this invention provides that the slope is determined using a linear compensation calculation based on the specified reference data. The specified reference data can be shown in the form of a point cloud in a diagram. The specified reference data can in particular have been obtained in advance from a reference vehicle which has determined the associated slip angle in various traffic situations by means of appropriate sensors. In this variant of the invention, these predetermined reference data can be used to determine the respective slip angle in a new motor vehicle without the corresponding sensor system of the reference vehicle. The specified reference data can also be referred to as “golden reference data”. In the case of linear correlations, point clouds corresponding to linear growth usually appear. In this case, a linear compensation calculation is carried out to determine a slope of the specified reference data. This linear compensation calculation is often called "curve fit". The result of this linear compensation calculation is a straight line that has a slope. This slope of the linear best-fit line can be used to determine the respective slip angle or the respective stiffness.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass zum Berechnen des Radius der jeweilige Lenkwinkel mit dem jeweiligen Schräglaufwinkel zu einem jeweiligen Bewegungswinkel addiert wird. Der Lenkwinkel gibt insbesondere an, wie ein Rad des Kraftfahrzeugs gegenüber der Verbindungslinie zwischen Vorder- und Hinterachse positioniert ist. Der Lenkwinkel beschreibt demnach insbesondere eine Art „Orientierung“ des jeweiligen Rades. Diese Orientierung folgt insbesondere einer Längsachse eines Rades und gibt in der Regel an, wohin sich das Rad ohne Schräglaufwinkel bewegen würde. Eine Bewegung des jeweiligen Rades, welche nicht dessen Orientierung folgt, erzeugt einen Schräglaufwinkel größer null. In diesem Fall entspricht der Bewegungswinkel nicht dem Lenkwinkel. Der Bewegungswinkel wird in dieser Variante der Erfindung aus der Summe des jeweiligen Lenkwinkels und des jeweiligen Schräglaufwinkels gebildet. Dies gilt sowohl für die Lenk- und Schräglaufwinkel betreffend die Vorderachse und Hinterachse.Another variant of this invention provides that the respective steering angle with the respective slip angle is added to a respective movement angle in order to calculate the radius. The steering angle specifies in particular how a wheel of the motor vehicle is positioned relative to the connecting line between the front and rear axles. The steering angle therefore describes in particular a kind of “orientation” of the respective wheel. This orientation follows in particular a longitudinal axis of a wheel and generally indicates where the wheel would move without a slip angle. A movement of the respective wheel, which does not follow its orientation, creates a slip angle greater than zero. In this case, the angle of movement does not correspond to the steering angle. In this variant of the invention, the movement angle is formed from the sum of the respective steering angle and the respective slip angle. This applies to both the steering and slip angles regarding the front and rear axles.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass ein Schräglaufwinkel im Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem Abstand der beiden Achsen zueinander, dem Abstand der mindestens einen Vorderachse zum Schwerpunkt und den beiden Bewegungswinkeln berechnet wird. Durch die Berechnung des Schräglaufwinkels im Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs kann die weitere Berechnung der lateralen Geschwindigkeit vereinfacht werden. Im besten Fall müssen weniger Variablen in einem digitalen Speicher vorgehalten werden, was eine schnellere und effizientere Berechnung der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs ermöglichen kann.Another variant of this invention provides that a slip angle in the center of gravity of the motor vehicle depending on the distance between the two axes, the distance of the at least one front axis from the center of gravity and the two movement angles are calculated. The further calculation of the lateral speed can be simplified by calculating the slip angle in the center of gravity of the motor vehicle. In the best case, fewer variables have to be kept in a digital memory, which can enable a faster and more efficient calculation of the motor vehicle's own movement.

Eine weitere Variante sieht vor, dass nach dem Verfahrensschritt f) die Schräglaufwinkel erneut ermittelt werden, wobei zusätzlich die berechnete laterale Geschwindigkeit berücksichtigt wird. In diesem Fall können die jeweiligen Schräglaufwinkel nicht nur in Abhängigkeit von einer oder mehrerer Umlaufdrehzahlen sowie in Abhängigkeit von der longitudinalen Geschwindigkeit ermittelt werden, sondern zusätzlich in Abhängigkeit von der lateralen Geschwindigkeit, welche im Verfahrensschritt f) berechnet wurde. Insbesondere wird zur Berechnung der Schräglaufwinkel eine Wurzel aus der Summe mit den jeweiligen Quadraten betreffend die Werte zu der longitudinalen und lateralen Geschwindigkeit gebildet. Dies entspricht dem Betrag des Geschwindigkeitsvektors des Kraftfahrzeugs. Die Schräglaufwinkel können so unter Umständen präziser berechnet beziehungsweise angegeben werden.A further variant provides that the slip angle is determined again after method step f), the calculated lateral speed also being taken into account. In this case, the respective slip angle can be determined not only as a function of one or more rotational speeds and as a function of the longitudinal speed, but also as a function of the lateral speed, which was calculated in method step f). In particular, to calculate the slip angle, a root is formed from the sum with the respective squares regarding the values for the longitudinal and lateral speed. This corresponds to the amount of the speed vector of the motor vehicle. Under certain circumstances, the slip angle can be calculated or specified more precisely.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass die Verfahrensschritte a) bis f) mehrfach zyklisch ausgeführt werden und bei einem Zyklus die ermittelten Größen aus einem vorangegangen Zyklus berücksichtigt werden. Unter Umständen muss beispielsweise ein Wert für die zweite Gierrate vorgegeben werden. Nach dem Durchführen der Verfahrensschritte a) bis f) kann eine neue verbesserte erste Gierrate berechnet worden sein, die gegenüber dem vorgegebenen Startwert der zweiten Gierrate genauer ist. Ein erneutes Durchführen der Verfahrensschritte a) bis f) kann so die Genauigkeit der berechneten Größen verbessern. Somit können bei mehrfacher zyklischer Ausführung der Verfahrensschritte a) bis f) die ermittelten Größen nach jedem Zyklus präziser berechnet werden. Dabei kann prinzipiell bei jedem Zyklus ein neuer Messwert als Eingangsparameter einfließen. Das Berücksichtigen des neuen Messwerts kann regelmäßig oder unregelmäßig erfolgen. Dies erlaubt eine verbesserte Berechnung der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise eine verbesserte Odometrieberechnung.A further variant of this invention provides that method steps a) to f) are carried out several times cyclically and that the variables determined from a previous cycle are taken into account in one cycle. For example, a value for the second yaw rate may have to be specified. After performing the method steps a) to f), a new improved first yaw rate may have been calculated, which is more precise than the predetermined starting value of the second yaw rate. Repeating the method steps a) to f) can thus improve the accuracy of the calculated variables. Thus, if process steps a) to f) are carried out several times cyclically, the quantities determined can be calculated more precisely after each cycle. In principle, a new measured value can be included as an input parameter for each cycle. The new measured value can be taken into account regularly or irregularly. This allows an improved calculation of the motor vehicle's own movement or an improved odometry calculation.

Die Bewegungswinkel werden insbesondere durch die Gleichungen 1 beziehungsweise 2 berechnet. $A_{f} = δ_{f} + α_{f};$

A_{r} = δ_{r} + α_{r};

The movement angles are calculated in particular using equations 1 and 2, respectively.

A_{f} = δ_{f} + α_{f};

A_{r} = δ_{r} + α_{r};

α_f beziehungsweise α_r sind die jeweiligen Schräglaufwinkel der Vorderachse beziehungsweise der Hinterachse. Die Indizes f und r repräsentieren dabei, ob der jeweilige Schräglaufwinkel α_f, α_r für die Vorderachse oder für die Hinterachse bestimmt ist. Dasselbe gilt für alle anderen Winkelangaben in dieser Erfindung. Einzig bei der Gierrate θ̇_f bezeichnet der Index f die erste Gierrate, die auch als finale Gierrate bezeichnet werden kann (f → first oder final bei θ̇_f, bei allen anderen Variablen f → front). Die Winkel A_f und A_r sind die jeweiligen Bewegungswinkel. Die Winkel δ_f und δ_r sind die jeweiligen Lenkwinkel. Bewegt sich das jeweilige Rad exakt in die Richtung, zu der das jeweilige Rad ausgerichtet ist, entspricht der jeweilige Bewegungswinkel A_f, A_r dem jeweiligen Lenkwinkel δ_f, δ_r.α _f and α _r are the respective slip angles of the front axle and the rear axle. The indices f and r represent whether the respective slip angle α _f , α _{r is} intended for the front axle or for the rear axle. The same applies to all other angles in this invention. Only with the yaw rate θ̇ _f does the index _f denote the first yaw rate, which can also be called the final yaw rate (f → first or final at θ̇ _f , for all other variables f → front). The angles A _f and A _r are the respective movement angles. The angles δ _f and δ _r are the respective steering angles. If the respective wheel moves exactly in the direction to which the respective wheel is oriented, the respective movement angle A _f , A _r corresponds to the respective steering angle δ _f , δ _r .

Die jeweiligen Schräglaufwinkel können mittels der Gleichungen 3 und 4 berechnet werden. $α_{f} = \frac{F_{f}}{c_{f}};$

α_{r} = \frac{F_{r}}{c_{r}};

The respective slip angles can be calculated using equations 3 and 4.

α_{f} = \frac{F_{f}}{c_{f}};

α_{r} = \frac{F_{r}}{c_{r}};

c_f und c_r bezeichnen dabei die Steifigkeit betreffend die Vorderachse oder die Steifigkeit betreffend die Hinterachse. F_r beziehungsweise F_f stehen für die jeweiligen angreifenden Kräfte betreffend die Vorder- beziehungsweise Hinterachse. Unter Berücksichtigung des Newtonschen Gesetzes können die Kräfte F_r, F_r anders dargestellt werden. $α_{f} = \frac{m_{f} * v_{x} * {\dot{θ}}_{G Y R}}{c_{f}};$

α_{r} = \frac{m_{r} * v_{x} * {\dot{θ}}_{G Y R}}{c_{r}};

c _f and c _r denote the rigidity regarding the front axle or the rigidity regarding the rear axle. F _r and F _f stand for the respective attacking forces regarding the front and rear axles. Taking Newton's law into account, the forces F _r , F _{r can} be represented differently.

α_{f} = \frac{m_{f} * v_{x} * {\dot{θ}}_{G Y R}}{c_{f}};

α_{r} = \frac{m_{r} * v_{x} * {\dot{θ}}_{G Y R}}{c_{r}};

Die Gleichungen 5 und 6 sind zu den Gleichungen 3 und 4 äquivalent. m_r beziehungsweise m_f bezeichnen die jeweiligen Massen, welche an der Vorderachse beziehungsweise Hinterachse angreifen beziehungsweise wirken. Die Summe dieser beiden Massen ergibt die Gesamtmasse des Kraftfahrzeugs.Equations 5 and 6 are equivalent to Equations 3 and 4. m _r and m _f denote the respective masses which act or act on the front axle or rear axle. The sum of these two masses gives the total mass of the motor vehicle.

Das Produkt aus longitudinaler Geschwindigkeit V_x mit einer zweiten Gierrate θ̇_GYR entspricht einer Beschleunigung. Damit repräsentieren die jeweiligen Ausdrücke im Zähler der Gleichungen 5 beziehungsweise 6 jeweils eine Kraft, nämlich die Kraft F_f beziehungsweise F_r. Die Schräglaufwinkel α_f beziehungsweise α_r oder die jeweiligen Steifigkeiten c_f beziehungsweise c_r können meistens nicht allein anhand der Gleichungen 3 bis 6 ermittelt werden. Um den jeweiligen Schräglaufwinkel zu ermitteln, werden insbesondere die vorgegebenen Referenzdaten herangezogen. Mithilfe dieser Referenzdaten kann insbesondere ein Wert für den Quotienten $\frac{v_{X} \cdot {\dot{θ}}_{G Y R}}{α_{f}}$

angegeben werden. Entsprechendes gilt für den Schräglaufwinkel α_r für die Hinterachse. Aus den jeweiligen Schräglaufwinkeln α_r α_f und jeweiligen Lenkwinkeln δ_f, δ_r können die jeweiligen Bewegungswinkel A_f, A_r berechnet werden. Mithilfe der Bewegungswinkel A_f, A_r und eines Abstands zwischen der Vorderachse und Hinterachse, welche in der Gleichung 7 als l bezeichnet wird, kann der Radius R berechnet werden.

R = \frac{1}{[tan (A_{f}) - tan (A_{r})]} * \frac{1}{cos (A_{f})};

The product of longitudinal velocity V _x with a second yaw rate θ̇ _GYR corresponds to an acceleration. The respective expressions in the numerator of equations 5 and 6 each represent a force, namely the force F _f or F _r . The slip angle α _f or α _r or the respective stiffnesses c _f or c _r mostly cannot can be determined using equations 3 to 6 alone. In order to determine the respective slip angle, the specified reference data are used in particular. With the aid of this reference data, a value for the quotient can in particular be obtained

\frac{v_{X} \cdot {\dot{θ}}_{G Y R}}{α_{f}}

can be specified. The same applies to the slip angle α _r for the rear axle. The respective movement angles A _f , A _r can be calculated from the respective slip angles α _r α _f and respective steering angles δ _f , δ _r . The radius R can be calculated with the aid of the movement angles A _f , A _r and a distance between the front axle and the rear axle, which is referred to as l in equation 7.

R = \frac{1}{[tan (A_{f}) - tan (A_{r})]} * \frac{1}{cos (A_{f})};

Mithilfe des so ermittelten Radius R kann nun eine dritte Gierrate θ̇_ap ermittelt werden. Dazu wird Gleichung 8 verwendet. ${\dot{θ}}_{a p} = \frac{v_{x}}{R};$

Using the radius R determined in this way, a third yaw rate θ̇ _ap can now be determined. Equation 8 is used for this.

{\dot{θ}}_{a p} = \frac{v_{x}}{R};

V_x ist die longitudinale Geschwindigkeit und der Radius R wurde zuvor gemäß Gleichung 7 berechnet. Die erste Gierrate θ̇_f wird vorzugsweise mittels einer gewichteten Summe gebildet. Diese gewichtete Summe beinhaltet die dritte Gierrate θ̇_ap, welche mittels Gleichung 8 bestimmt wurde, sowie die zweite Gierrate θ̇_GYR, welche in der Regel von einem Sensor erfasst wurde. Dieser Sensor ist insbesondere als Gyroskop ausgebildet. Dabei können die beiden unterschiedlichen Gierraten θ̇_ap und die zweite Gierrate θ̇_GYR unterschiedliche Vorfaktoren aufweisen. Beispielsweise kann bei einer ungenauen ersten Gierrate der Vorfaktor betreffend die zweite Gierrate kleiner ausgebildet sein als der Vorfaktor betreffend die dritte Gierrate θ̇_ap. Durch Berücksichtigen der zweiten Gierrate θ̇_GYR, welche insbesondere gemessen wird, kann eine Kopplung der Berechnung der ersten Gierrate θ̇_f mit einer gemessenen Sensorgröße erreicht werden. Somit kann ein gewisser Abgleich zwischen Berechnung und Realität geschaffen werden. V _x is the longitudinal velocity and the radius R was previously calculated according to equation 7. The first yaw rate θ̇ _f is preferably formed using a weighted sum. This weighted sum includes the third yaw rate θ̇ _ap , which was determined using equation 8, and the second yaw rate θ̇ _GYR , which was generally detected by a sensor. This sensor is designed in particular as a gyroscope. The two different yaw rates θ̇ _ap and the second yaw rate θ̇ _GYR can have different pre- _factors . For example, in the case of an inaccurate first yaw rate, the pre-factor regarding the second yaw rate can be made smaller than the pre-factor regarding the third yaw rate θ̇ _ap . By taking into account the second yaw rate θ̇ _GYR , which is measured in particular, a coupling of the calculation of the first yaw rate θ̇ _f to a measured sensor size can be achieved. A certain comparison between calculation and reality can thus be created.

Eine unrealistisches Auseinanderdriften der berechneten ersten Gierrate θ̇_f mit der gemessenen zweiten Gierrate θ̇_GYR kann so rechtzeitig erkannt werden.An unrealistic drifting apart of the calculated first yaw rate θ̇ _f with the measured second yaw rate θ̇ _GYR can thus be recognized in good time.

Der Schräglaufwinkel im Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs wird als β bezeichnet. β wird insbesondere mittels der Gleichung 9 berechnet. $β = {tan}^{- 1} [tan (A_{f}) - [\frac{l_{f}}{l} * [tan (A_{f}) - tan (A_{r})]]];$

l_f bezeichnet hier einen Abstand der Vorderachse zu dem Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs. Die laterale Geschwindigkeit wird in Gleichung 10 als V_y bezeichnet.

v_{y} = v_{x} * tan (β) + {\dot{θ}}_{f} * l_{f};

The slip angle in the center of gravity of the motor vehicle is referred to as β. β is calculated in particular using equation 9.

β = {tan}^{- 1} [tan (A_{f}) - [\frac{l_{f}}{l} * [tan (A_{f}) - tan (A_{r})]]];

Here, l _f denotes a distance from the front axle to the center of gravity of the motor vehicle. The lateral velocity is referred to as V _y in Equation 10.

v_{y} = v_{x} * tan (β) + {\dot{θ}}_{f} * l_{f};

Der Schräglaufwinkel β im Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs wurde zuvor mittels Gleichung 9 ermittelt. Es ist jedoch nicht nötig, den Schräglaufwinkel β separat zu ermitteln. Anstelle dessen kann der Ausdruck von Gleichung 9 direkt in das Argument des Tangens von Gleichung 10 eingesetzt werden.The slip angle β in the center of gravity of the motor vehicle was previously determined using equation 9. However, it is not necessary to determine the slip angle β separately. Instead, the expression of Equation 9 can be inserted directly into the argument of the tangent of Equation 10.

Die genannten Gleichungen stellen eine Möglichkeit dar, wie der Radius R, die erste Gierrate θ̇_f sowie die laterale Geschwindigkeit V_y berechnet werden können. Die Geschwindigkeit V_x kann dabei mittels Gleichung 11 ermittelt werden. $v_{x} = [a_{1} \cdot W_{f} + a_{2} \cdot W_{r}] \cdot W C_{c o r r};$

The equations mentioned represent one possibility of how the radius R, the first yaw rate θ̇ _f and the lateral speed V _y can be calculated. The speed V _x can be determined using equation 11.

v_{x} = [a_{1} \cdot W_{f} + a_{2} \cdot W_{r}] \cdot W C_{c O r r};

Dabei repräsentiert WC_corr den effektiven Umfang, der eine erste vordere Umlaufdrehzahl W_f und/oder eine zweite hintere Umlaufdrehzahl W_r berücksichtigt. In Gleichung 11 sind beide Umlaufdrehzahlen berücksichtigt. Soll nur die hintere Umlaufdrehzahl oder nur die vordere Umlaufdrehzahl berücksichtigt werden, so kann einer der beiden Koeffizienten a₁ oder a₂ null gesetzt werden. Insbesondere kann der Koeffizient a₁ 0,9 sein und der Koeffizient a₂ kann insbesondere 0,1 sein. Der effektive korrigierte Umfang WC_corr berücksichtigt dabei insbesondere einen veränderten Umfang des betreffenden Rades, der sich aufgrund eines höheren Innendrucks des Reifens ergeben kann. Der effektive Umfang WC_corr kann insbesondere anhand einer vorgegebenen Funktionsvorschrift betreffend den Radumfang ermittelt werden.WC _{corr represents} the effective range, which takes into account a first front rotational speed W _f and / or a second rear rotational speed W _r . Both rotational speeds are taken into account in equation 11. If only the rear rotational speed or only the front rotational speed is to be taken into account, one of the two coefficients a ₁ or a ₂ can be set to zero. In particular, the coefficient a _{1 can be} 0.9 and the coefficient a ₂ can in particular be 0.1. The effective corrected circumference WC _corr takes into account in particular a changed circumference of the wheel in question, which can result from a higher internal pressure of the tire. The effective scope WC _corr can be determined in particular on the basis of a predetermined functional specification regarding the wheel circumference.

In den Gleichungen dieser Anmeldung werden für die Zahlenwerte der betreffenden Parameter insbesondere SI-Einheiten verwendet. Ein Geschwindigkeitswert wird bevorzugt in m/s angegeben, ein Winkel in Grad, eine Wert für eine Steifigkeit in N/m². Bei abweichenden Angaben, wie zum Beispiel bei einer Geschwindigkeitsangabe in km/h sollte zuvor auf SI-Einheiten umgerechnet werden.In the equations of this application, SI units are used in particular for the numerical values of the parameters in question. A speed value is preferably given in m / s, an angle in degrees, a value for a stiffness in N / m ² . In the event of deviating information, such as a speed specification in km / h, it should be converted to SI units beforehand.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Lenkwinkel der mindestens einen Vorderachse, der Lenkwinkel der mindestens einen Hinterachse, die erste Umlaufdrehzahl für die mindestens eine Vorderachse und die zweite Umlaufdrehzahl für die mindestens eine Hinterachse sowie die zweite Gierrate vorgegeben und/oder ermittelt werden. In manchen Situationen kann es vorkommen, dass die voran genannten Parameter nicht gemessen werden können. Zum Beispiel kann ein Sensor kurzzeitig ausfallen. Um dennoch die Verfahrensschritte b) bis f) ausführen zu können, sieht diese Variante vor, dass die Lenkwinkel, die Umlaufdrehzahlen sowie die zweite Gierrate vorgegeben oder ermittelt werden können. So kann zum Beispiel eine Schätzung vorgenommen werden, um diese Parameter zunächst initial für einen ersten Berechnungszyklus festzulegen. Bei einem weiteren Berechnungszyklus, wenn der Sensor wieder zu Verfügung steht, kann dessen Messwert in diesen weiteren Berechnungszyklus einfließen. Beispielsweise könnte bei einem Ausfall eines Drehzahlsensors eine Windgeschwindigkeit mittels eines Pitot-Rohrs bestimmt werden und daraus die erste oder zweite Umlaufdrehzahl ermittelt werden. Somit kann sichergestellt werden, dass die Verfahrensschritte b) bis f) auch bei einem Ausfall eines oder mehrerer Sensoren ausführbar sind. Entsprechende Größen der voran genannten Parameter können in diesem Fall, wie in den Beispielen angedeutet wurde, anderweitig bestimmt werden.A further embodiment provides that the steering angle of the at least one front axle, the steering angle of the at least one rear axle, the first rotational speed for the at least one front axle and the second rotational speed for the at least one rear axle and the second yaw rate are predetermined and / or determined. In some situations, it may happen that the above parameters cannot be measured. For example, a sensor can fail briefly. In order nevertheless to be able to carry out method steps b) to f), this variant provides that the steering angle, the rotational speeds and the second yaw rate can be predetermined or determined. For example, an estimate can be made to initially set these parameters for a first calculation cycle. In a further calculation cycle, when the sensor is available again, its measured value can flow into this further calculation cycle. For example, in the event of a speed sensor failure, a wind speed could be determined using a pitot tube and the first or second rotational speed determined from this. It can thus be ensured that method steps b) to f) can also be carried out in the event of a failure of one or more sensors. Corresponding sizes of the above-mentioned parameters can be determined otherwise in this case, as indicated in the examples.

Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Lenkwinkels mindesten einer Vorderachse, eines Lenkwinkels mindestens einer Hinterachse sowie einer ersten Umlaufdrehzahl für die mindestens eine Vorderachse und eine zweite Umlaufdrehzahl für die mindestens eine Hinterachse vor. Das Sensorsystem weist zudem eine Auswerteeinheit auf, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist, die von der Sensoreinrichtung erfassten Größen und eine zweite Gierrate entsprechend einem Verfahren der zuvor genannten Varianten zu verarbeiten. Dies bedeutet insbesondere, dass die Auswerteeinheit die genannten Gleichungen 1 bis 11 verwenden kann, um den Radius R, die erste Gierrate θ̇_f, die longitudinale Geschwindigkeit V_x sowie die laterale Geschwindigkeit V_y zu ermitteln. Die Auswerteeinheit kann diese Größen insbesondere für weitere odometrische Berechnungen verwenden und sie entsprechend verarbeiten. Somit kann ein kostengünstiges Sensorsystem bereitgestellt werden, welches dennoch eine zuverlässige und detaillierte Odometrieberechnung für das Kraftfahrzeug ermöglicht.The present invention also provides a sensor system for a motor vehicle with a sensor device for detecting a steering angle of at least one front axle, a steering angle of at least one rear axle and a first rotational speed for the at least one front axle and a second rotational speed for the at least one rear axle. The sensor system also has an evaluation unit, the evaluation unit being designed to process the variables detected by the sensor device and a second yaw rate in accordance with a method of the aforementioned variants. This means in particular that the evaluation unit can use equations 1 to 11 to determine the radius R, the first yaw rate θ _f , the longitudinal speed V _x and the lateral speed V _y . The evaluation unit can use these variables in particular for further odometric calculations and process them accordingly. Thus, an inexpensive sensor system can be provided, which nevertheless enables a reliable and detailed odometry calculation for the motor vehicle.

Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung sieht ein Sensorsystem vor, wobei die Sensoreinrichtung ein Gyroskop zum Messen der zweiten Gierrate, einen Lenkwinkelsensor zum Messen der jeweiligen Lenkwinkel und/oder einen Drehzahlsensor zum Messen der ersten Umlaufdrehzahl und der zweiten Umlaufdrehzahl aufweist. Das Gyroskop, der Lenkwinkelsensor sowie der Drehzahlsensor sind vergleichsweise kostengünstige Sensoren. Somit kann ein kostengünstiges Sensorsystem bereitgestellt werden, welches dennoch eine präzise Berechnung der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs ermöglichen kann. Trotz der vergleichsweise günstigen Basissensoren (Gyroskop, Lenkwinkelsensor und Drehzahlsensor) können detaillierte Odometrieberechnungen durchgeführt werden.A further embodiment of this invention provides a sensor system, the sensor device having a gyroscope for measuring the second yaw rate, a steering angle sensor for measuring the respective steering angle and / or a speed sensor for measuring the first rotational speed and the second rotational speed. The gyroscope, the steering angle sensor and the speed sensor are comparatively inexpensive sensors. Thus, an inexpensive sensor system can be provided, which can nevertheless enable a precise calculation of the motor vehicle's own movement. Despite the comparatively inexpensive basic sensors (gyroscope, steering angle sensor and speed sensor), detailed odometry calculations can be carried out.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln vor, die auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Prozessor einer elektronischen Auswerteeinheit verarbeitet wird. In dieser Variante der Erfindung ist die Auswerteeinheit als elektronische Auswerteeinheit ausgebildet. Die elektronische Auswerteeinheit kann insbesondere einen Mikrochip beinhalten. Die elektronische Auswerteeinheit kann insbesondere Informationen von der Sensoreinrichtung abrufen und diese Informationen entsprechend den Gleichungen 1 bis 11 verarbeiten. Anstelle der genannten Gleichungen können auch Look-up-Tabellen vorgesehen sein.A further variant of this invention provides a computer program product with program code means which are stored on a computer-readable medium in order to carry out the method according to one of the preceding claims when the computer program product is processed on a processor of an electronic evaluation unit. In this variant of the invention, the evaluation unit is designed as an electronic evaluation unit. The electronic evaluation unit can in particular contain a microchip. The electronic evaluation unit can, in particular, call up information from the sensor device and process this information in accordance with equations 1 to 11. Instead of the equations mentioned, look-up tables can also be provided.

Die in dieser Anmeldung genannten Gleichungen und Parameter können durch Näherungsgleichungen und/oder Näherungswerte approximiert werden. Beispielsweise kann der Tangens anhand einer Reihenentwicklung oder mittels einer Taylor-Entwicklung angenähert werden.The equations and parameters mentioned in this application can be approximated by approximation equations and / or approximation values. For example, the tangent can be approximated using a series expansion or a Taylor expansion.

Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung sieht ein Fahrzeugassistenzsystem mit einem Computerprogrammprodukt vor. In diesem Fall ist das Computerprogrammprodukt in das Fahrzeugassistenzsystem implementiert. Damit ist das Fahrzeugassistenzsystem in der Lage mit vergleichsweise günstigen Sensoren genaue Odometrieberechnungen zu bewerkstelligen.Another embodiment of this invention provides a vehicle assistance system with a computer program product. In this case, the computer program product is implemented in the vehicle assistance system. The vehicle assistance system is thus able to perform accurate odometry calculations using comparatively inexpensive sensors.

Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung sieht ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugassistenzsystem vor. Damit kann das Kraftfahrzeug zusammen mit dem Fahrzeugassistenzsystem besser navigiert werden, da das Fahrzeugassistenzsystem genaue odometrische Berechnungen bewerkstelligen kann. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn ein autonom fahrendes Kraftfahrzeug bereitgestellt werden soll und zugleich die wirtschaftlichen Kosten im Rahmen bleiben sollen.Another embodiment of this invention provides a motor vehicle with a vehicle assistance system. The motor vehicle can thus be better navigated together with the vehicle assistance system, since the vehicle assistance system can carry out precise odometric calculations. This is particularly advantageous if an autonomously driving motor vehicle is to be provided and at the same time the economic costs are to be kept within limits.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen anwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown in the figures alone are not only applicable in the specified combination, but also in other combinations without leaving the scope of the invention. Embodiments of the invention are thus also to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, but which emerge from the explanations explained and can be generated by separate combinations of features. Designs and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which therefore do not have all the features of an originally formulated independent claim. In addition, versions and combinations of features, in particular those explained above, are to be regarded as disclosed which go beyond or differ from the combinations of features set out in the references of the claims.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

1 eine Skizze zur Darstellung eines vereinfachten Einspurmodells;
2 ein Ablaufdiagramm für eine beispielhafte Variante dieser Erfindung;
3 eine weitere Darstellung bezüglich des Einspurmodells;
4 ein Diagramm betreffend die vorgegebenen Referenzdaten für die Vorderachse; und
5 ein Diagramm betreffend die vorgegebenen Referenzdaten für die Hinterachse.

The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In it show:

1 a sketch to illustrate a simplified single-track model;
2 a flow chart for an exemplary variant of this invention;
3 a further representation regarding the single-track model;
4 a diagram relating to the predetermined reference data for the front axle; and
5 a diagram regarding the specified reference data for the rear axle.

1 zeigt eine vereinfachte Darstellung des Einspurmodells. Obwohl es sich um ein Einspurmodell mit lediglich zwei Rädern handelt, kann das Einspurmodell ebenfalls für Kraftfahrzeuge mit vier Rädern angewandt werden. Das Einspurmodell zeigt ein Hinterrad WR sowie ein Vorderrad WF. Das Vorderrad WF ist zu einer Hauptachse HA, welche das Vorderrad WF mit dem Hinterrad WR verbindet, ausgelenkt. Das heißt eine Längsachse des Vorderrads WAF, welche gestrichelt angedeutet ist, bildet mit der Hauptachse HA einen von 180 Grad abweichenden Winkel. Eine x-Achse ist entlang der Hauptachse definiert. Die Längsachse WAF bildet zusammen mit der x-Achse einen Lenkwinkel δ_f. δ_f ist der Lenkwinkel für die Vorderachse. Im Beispiel von 1 weist das Vorderrad WF eine Geschwindigkeit v_f auf, welche nicht entlang der longitudinalen Achse WAF des Vorderrades verläuft. Das heißt zwischen der Richtung der Geschwindigkeit v_f und der Längsachse des Vorderrades WAF ist im Beispiel von 1 ein von null verschiedener Winkel vorhanden. Dieser Winkel ist der Schräglaufwinkel α_f. Die Summe aus dem Lenkwinkel δf und dem Schräglaufwinkel α_f ergibt dabei einen Bewegungswinkel, der mit A_f bezeichnet wird. Diese Ausführungen gelten in analoger Weise für die Größen betreffend die Hinterachse A_r, δ_r, α_f. 1 shows a simplified representation of the single track model. Although it is a single-track model with only two wheels, the single-track model can also be used for motor vehicles with four wheels. The single-track model shows a rear wheel WR and a front wheel WF. The front wheel WF is deflected to a main axis HA, which connects the front wheel WF with the rear wheel WR. That is, a longitudinal axis of the front wheel WAF, which is indicated by dashed lines, forms an angle deviating from 180 degrees with the main axis HA. An x-axis is defined along the main axis. The longitudinal axis WAF forms a steering angle δ _f together with the x-axis. δ _f is the steering angle for the front axle. In the example of 1 the front wheel WF has a speed v _f which does not run along the longitudinal axis WAF of the front wheel. That is between the direction of the speed v _f and the longitudinal axis of the front wheel WAF is in the example of 1 a non-zero angle exists. This angle is the slip angle α _f . The sum of the steering angle δf and the slip angle α _f results in a movement angle which is denoted by A _f . These statements apply analogously to the sizes relating to the rear axle A _r , δ _r , α _f .

Im Beispiel von 1 sei das Kraftfahrzeug in einer Rotationssituation. Dies bedeutet, dass es ein Drehzentrum DZ gibt. Der Abstand zwischen dem Drehzentrum DZ und einem Schwerpunkt des Vorderrades WF ergibt einen Radius R. Zudem ist in 1 auf der Hauptachse HA ein Schwerpunkt CG des Kraftfahrzeugs eingetragen. Diesem Schwerpunkt CG kann eine repräsentative Gesamtgeschwindigkeit v betreffend das Kraftfahrzeug zugeordnet werden. In diesem Fall weist die Geschwindigkeitsrichtung von v nicht entlang der Hauptachse HA. Somit liegt ein Schräglaufwinkel β vor, der den Schräglaufwinkel betreffend das Kraftfahrzeug beschreibt.In the example of 1 be the motor vehicle in a rotation situation. This means that there is a turning center DZ. The distance between the center of rotation DZ and a center of gravity of the front wheel WF results in a radius R. In addition, in 1 a center of gravity CG of the motor vehicle is entered on the main axis HA. A representative overall speed v relating to the motor vehicle can be assigned to this center of gravity CG. In this case, the speed direction of v does not point along the main axis HA. There is thus a slip angle β which describes the slip angle with respect to the motor vehicle.

3 zeigt ebenfalls eine Darstellung für das Einspurmodell, wobei einige Größen zusätzlich eingetragen sind. Der Abstand zwischen dem Vorderrad WF und dem Hinterrad WR wird mit l bezeichnet. Zudem ist eine y-Achse angedeutet, welche senkrecht auf der Hauptachse HA steht und durch den Schwerpunkt CG verläuft. Da die 1 und 3 eine Momentaufnahme einer Kurvenfahrt darstellen, wirken auf die jeweiligen Räder Kräfte. Für das Vorderrad ist die Kraft F_f, für das Hinterrad die Kraft F_r in 3 angedeutet. Bezüglich der Winkel sollte erwähnt werden, dass die 1 und 3 eine spezielle Vorzeichenkonvention aufweisen. Winkel, die entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufen, werden als positive Winkel gewertet, entsprechend werden Winkel, die im Uhrzeigersinn verlaufen negativ gewertet. Ein Pfeil den Winkelangaben deutet die jeweilige Richtung des Winkels an. Die Vorzeichenkonvention kann grundsätzlich anders gewählt werden, jedoch sollte eine einmal gewählte Vorzeichenkonvention für die Winkel beibehalten werden. 3 also shows a representation for the single-track model, with some sizes additionally entered. The distance between the front wheel WF and the rear wheel WR is denoted by l. In addition, a y-axis is indicated, which is perpendicular to the main axis HA and runs through the center of gravity CG. Since the 1 and 3 represent a snapshot of cornering, forces act on the respective wheels. The force F _f is for the front wheel and F _r in for the rear wheel 3 indicated. Regarding the angles it should be mentioned that the 1 and 3 have a special sign convention. Angles that run counterclockwise are counted as positive angles, and angles that run clockwise are counted negatively. An arrow indicating the angle indicates the respective direction of the angle. The sign convention can in principle be chosen differently, however a sign convention once chosen for the angles should be retained.

2 zeigt ein Beispiel, wie der Radius R, eine erste Gierrate θ̇_f und die laterale Geschwindigkeit V_y berechnet werden können. Im Schritt S1 wird zunächst ein neuer Radumfang ermittelt. Der neue Radumfang wird als effektiver Umfang WC_corr bezeichnet und basierend auf einer ersten Umlaufdrehzahl RPS_f und/oder einer zweiten Umlaufdrehzahl RPS_r berechnet. Somit kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auch bei hohen Geschwindigkeiten genau berechnet werden. Ein veränderter Radumfang, induziert durch eine Druckerhöhung bei hohen Geschwindigkeiten, kann so berücksichtigt werden. Dies bedeutet, dass insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten von über 80 km/h sich der Radumfang signifikant ändern kann. Durch Berücksichtigung eines entsprechenden Modells, welches diesen Effekt berücksichtigt, kann die longitudinale Geschwindigkeit korrekt berechnet werden. 2 shows an example of how the radius R, a first yaw rate θ̇ _f and the lateral speed V _y can be calculated. In step S1 a new wheel circumference is first determined. The new wheel circumference is called the effective circumference WC _corr and is calculated based on a first revolving speed RPS _f and / or a second revolving speed RPS _r . The speed of the motor vehicle can thus be calculated precisely even at high speeds. A changed wheel circumference, induced by an increase in pressure at high speeds, can thus be taken into account. This means that the wheel circumference can change significantly, especially at higher speeds of over 80 km / h. By considering an appropriate model that takes this effect into account, the longitudinal speed can be calculated correctly.

Im zweiten Schritt S2 wird der effektive Umfang WC_corr für die Berechnung der longitudinalen Geschwindigkeit V_y berücksichtigt. Dies geschieht insbesondere durch die Gleichung 11. Im Schritt S3 wird anhand der longitudinalen Geschwindigkeit V_y eine Steifigkeit c_f beziehungsweise c_r ermittelt. Dazu wird vorzugsweise auf den vorgegebenen Referenzdatensatz zurückgegriffen. Der vorgegebene Referenzdatensatz beinhaltet insbesondere vorgegebene Referenzdaten, welche anhand eines repräsentativen Messfahrzeugs gewonnen wurden. Die vorgegebenen Referenzdaten können insbesondere bereits in der Auswerteeinheit hinterlegt sein. Zum besseren Verständnis des Schritts S3 wird auf die 4 verwiesen.At the second step S2 the effective range WC _{corr is} taken into account for the calculation of the longitudinal speed V _y . This is done in particular by equation 11. In step S3 a stiffness c _f or c _{r is} determined on the basis of the longitudinal speed V _y . For this purpose, the specified reference data record is preferably used. The predetermined reference data record contains in particular predetermined reference data which were obtained using a representative measuring vehicle. The specified reference data can in particular already be stored in the evaluation unit. For a better understanding of the step S3 will on the 4 directed.

4 zeigt ein Diagramm. Dieses Diagramm stellt entlang der x-Achse den Schräglaufwinkel α_f für die Vorderachse dar. Entlang der y-Achse ist das Produkt aus longitudinaler Geschwindigkeit V_x und erster Gierrate θ̇_f aufgetragen. Die in 4 dargestellte Vielzahl von Punkten repräsentiert die vorgegebenen Referenzdaten. Diese Vielzahl an Punkten zeigt dabei einen linearen Trend. Das heißt das Diagramm in 4 lässt einen linearen Zusammenhang zwischen dem Schräglaufwinkel α_f für die Vorderachse und dem ersten Produkt vermuten. Dieser lineare Zusammenhang ist ebenfalls aufgrund der Gleichungen 5 oder 6 ersichtlich. 4 shows a diagram. This diagram shows the slip angle α _f for the front axle along the x axis. The product of the longitudinal velocity V _x and the first yaw rate θ̇ _{f is} plotted along the y axis. In the 4 The plurality of points shown represents the specified reference data. This multitude of points shows a linear trend. That is the diagram in 4 suggests a linear relationship between the slip angle α _f for the front axle and the first product. This linear relationship can also be seen from equations 5 or 6.

Das Diagramm in 4 zeigt zudem eine lineare Ausgleichsgerade. Diese lineare Ausgleichsgerade kann beispielsweise mit einem einfachen Tool erstellt werden. Dies kann zum Beispiel mithilfe eines Curve-Fitting-Tools erfolgen, welches mit den Referenzdaten eine lineare Ausgleichsrechnung durchführt. Diese lineare Ausgleichsgerade weist eine Steigung S_f auf. S_f bezeichnet also die Steigung dieser linearen Ausgleichsgeraden und somit tendenziell die Steigung der vorgegebenen Referenzdaten. Anhand dieser vorgegebenen Referenzdaten kann ein Zahlenwert für die Steigung S_f ermittelt werden. Da die Steigung S_f der Quotient aus longitudinaler Geschwindigkeit V_x mit der ersten Gierrate θ̇_f zu dem Schräglaufwinkel α_f für die Vorderachse ist, kann so eine Gleichung mit einer Unbekannten geschaffen werden. Diese Gleichung ist für die Vorderachse in Gleichung 12 gezeigt. Gleichung 13 zeigt eine analoge Berechnung für die Hinterachse. $S_{f} = \frac{c_{f}}{m_{f}} = \frac{V_{x} \cdot {\dot{θ}}_{f}}{α_{f}};$

S_{r} = \frac{c_{r}}{m_{r}} = \frac{V_{x} \cdot {\dot{θ}}_{f}}{α_{r}};

The diagram in 4 also shows a linear best-fit line. This linear best-fit line can be created with a simple tool, for example. This can be done using a curve fitting tool, for example, which uses the reference data to carry out a linear compensation calculation. This linear regression line has a slope S _f . S _f thus denotes the slope of this linear regression line and thus tends to be the slope of the specified reference data. A numerical value for the slope S _f can be determined on the basis of these predetermined reference data. Since the slope S _{f is} the quotient of the longitudinal speed V _x with the first yaw rate θ̇ _f to the slip angle α _f for the front axle, an equation with an unknown can be created. This equation is shown for the front axle in Equation 12. Equation 13 shows an analog calculation for the rear axle.

S_{f} = \frac{c_{f}}{m_{f}} = \frac{V_{x} \cdot {\dot{θ}}_{f}}{α_{f}};

S_{r} = \frac{c_{r}}{m_{r}} = \frac{V_{x} \cdot {\dot{θ}}_{f}}{α_{r}};

Die Gleichung 12 zeigt deutlich, dass der Schräglaufwinkel α_f sowie die Steifigkeit c_f für die Vorderachse direkt berechnet werden können. Das heißt unter Zuhilfenahme der vorgegebenen Referenzdaten können nun die Gleichungen 5 und 6 gelöst werden. Das Berechnen des Schräglaufwinkels α_f für die Vorderachse stellt den Schritt S4 von 2 dar. Nach diesem Schritt S4 kann in einem Schritt S5 der Radius R berechnet werden. Dies erfolgt vorzugsweise durch Anwenden der Gleichung 7.Equation 12 clearly shows that the slip angle α _f as well as the rigidity c _f can be calculated directly for the front axle. This means that equations 5 and 6 can now be solved with the aid of the specified reference data. Calculating the slip angle α _f for the front axle represents the crotch S4 of 2 after this step S4 can in one step S5 the radius R can be calculated. This is preferably done by applying equation 7.

Da die jeweiligen Schräglaufwinkel α_r und α_f im Schritt S4 berechnet werden können, können die jeweiligen Bewegungswinkel A_f und A_r zur Berechnung des Radius R direkt berechnet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Berechnung des Schräglaufwinkels α_r für die Hinterachse beziehungsweise der Steifigkeit c_r für die Hinterachse analog gemäß 5 und der Gleichung 13 erfolgen kann. Ebenso kann die Berechnung des Schräglaufwinkels α_f für die Vorderachse bzw. der Steifigkeit c_f für die Vorderachse analog nach Bild 4 und Gleichung 12 erfolgen. Dies bedeutet insbesondere, dass der Schritt S4 in analoger Weise für den Schräglaufwinkel α_f und den Schräglaufwinkel α_r angewendet werden kann.Because the respective slip angle α _r and α _f in step S4 can be calculated, the respective movement angle A _f and A _r to calculate the radius R can be calculated directly. It should be noted that the calculation of the slip angle α _r for the rear axle or the rigidity c _r analog for the rear axle 5 and Equation 13 can be done. Likewise, the calculation of the slip angle α _f for the front axle or the rigidity c _f for the front axle analogue to the picture 4 and Equation 12 are done. This means in particular that the step S4 can be used in an analogous manner for the slip angle α _f and the slip angle α _r .

In einem Schritt S6 der 2 wird die erste Gierrate θ̇_f berechnet. Die erste Gierrate θ̇_f wird insbesondere mittels Gleichung 14 ermittelt. Gleichung 14 beinhaltet eine dritte Gierrate θ̇_ap und die zweite Gierrate θ̇_GYR. ${\dot{θ}}_{f} = b_{1} \cdot {\dot{θ}}_{a p} + b_{2} \cdot {\dot{θ}}_{G Y R};$

In one step S6 the 2 the first yaw rate θ̇ _{f is} calculated. The first yaw rate θ̇ _f is determined in particular using equation 14. Equation 14 includes a third yaw rate θ̇ _ap and the second yaw rate θ̇ _GYR .

{\dot{θ}}_{f} = b_{1} \cdot {\dot{θ}}_{a p} + b_{2} \cdot {\dot{θ}}_{G Y R};

Die dritte Gierrate θ̇_ap weist einen Koeffizienten b₁ auf, die zweite Gierrate θ̇_GYR weist einen Koeffizienten b₂ auf. Die jeweiligen Koeffizienten b₁ und b₂ können in Abhängigkeit des jeweiligen Kraftfahrzeugs vorgegeben sein. In einem Schritt S7 wird die laterale Geschwindigkeit V_y berechnet. Dazu wird vorzugsweise die erste Gierrate θ̇_f verwendet. Die Berechnung der lateralen Geschwindigkeit V_y erfolgt vorzugsweise mittels der Gleichung 10. In Gleichung 10 ist der Schräglaufwinkel β des Schwerpunkt CG enthalten. Dieser Schräglaufwinkel β kann gemäß Gleichung 9 zuvor separat berechnet werden. Eine explizite Berechnung des Schräglaufwinkels β ist jedoch nicht zwingend notwendig, sodass nach dem Schritt S6 direkt im Schritt S7 die longitudinale Geschwindigkeit V_y berechnet werden kann.The third yaw rate θ̇ _ap has a coefficient b ₁ on, the second yaw rate θ̇ _GYR has a coefficient b ₂ on. The respective coefficients b ₁ and b ₂ can be specified depending on the particular motor vehicle. In one step S7 becomes the lateral velocity V _y calculated. For this purpose, the first yaw rate θ̇ _f is preferably used. The calculation of the lateral speed V _y is preferably carried out using equation 10. Equation 10 contains the slip angle β of the center of gravity CG. This slip angle β can be calculated separately in accordance with equation 9. However, an explicit calculation of the slip angle β is not absolutely necessary, so that after the step S6 right in the crotch S7 the longitudinal speed V _y can be calculated.

Betreffend der Schritte S3 und S4 der 2 ist hervorzuheben, dass diese Schritte ohne Sensorik und ohne eine Datenverbindung zu einem Server möglich sind. Dies bedeutet, dass die jeweiligen Schräglaufwinkel α_f und α_r sowie die jeweiligen Steifigkeiten c_r und c_f in einem „Offline-Verfahren“ bestimmt werden können. Es ist nicht notwendig, Daten von einem Server für die Schritte S3 oder S4 zur Berechnung abzurufen. Dies bedeutet vor allem, dass die in 2 gezeigten Schritte ohne eine Internet- oder Datenverbindung zu externen Servern möglich ist. Darüber hinaus bedeutet das Wort „offline“, dass die offline berechneten Steifigkeiten, basierend auf voreingestellten Referenzdaten, in Ego-Bewegungsberechnungen aus direkten Eingangsdaten von Fahrzeug-Low-Cost-Sensoren verwendet werden könnenRegarding the steps S3 and S4 the 2 It should be emphasized that these steps are possible without sensors and without a data connection to a server. This means that the respective slip angle α _f and α _r as well as the respective stiffnesses c _r and c _f can be determined in an "offline process". It is not necessary to have data from a server for the steps S3 or S4 for calculation. Above all, this means that the in 2 shown steps is possible without an Internet or data connection to external servers. In addition, the word "offline" means that the stiffnesses calculated offline, based on preset reference data, in ego Motion calculations from direct input data from vehicle low-cost sensors can be used

Das in dieser Erfindung vorgestellte Verfahren, welches auf dem Einspurmodell basiert, wurde mit Messungen eines Referenzfahrzeuges verglichen. Als Referenzfahrzeug wurde das Daimler-Fahrzeug BR213 verwendet. Dabei wurde das Referenzfahrzeug etwa zwei Stunden lang bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bei unterschiedlichen Fahrmanövern und unterschiedlichen Straßen betrieben. Die Messungen, welche mittels des Referenzfahrzeugs gewonnen wurden, konnten mit der Methode von 2 verglichen werden.The method presented in this invention, which is based on the single-track model, was compared with measurements of a reference vehicle. The Daimler vehicle BR213 was used as the reference vehicle. The reference vehicle was operated for about two hours at different speeds, different driving maneuvers and different roads. The measurements, which were obtained with the reference vehicle, could be carried out with the method of 2 be compared.

Eine statistische Auswertung bezüglich der Fehler zu der longitudinalen Geschwindigkeit V_x , der lateralen Geschwindigkeit V_y und der ersten Gierrate θ̇_f ergab dabei eine gute Übereinstimmung. Betreffend die longitudinale Geschwindigkeit V_x betrug die statistische Abweichung 1,08 km/h, betreffend der lateralen Geschwindigkeit V_y betrug die statistische Abweichung 0,52 km/h, betreffend der ersten Gierrate θ̇_f betrug die Abweichung statistisch 1,18 °/s.A statistical evaluation of the errors related to the longitudinal velocity V _x , the lateral speed V _y and the first yaw rate θ̇ _f showed a good agreement. Regarding the longitudinal speed V _x the statistical deviation was 1.08 km / h regarding the lateral speed V _y the statistical deviation was 0.52 km / h, regarding the first yaw rate θ̇ _f the deviation was statistically 1.18 ° / s.

Damit konnte gezeigt werden, dass mithilfe dieser Erfindung eine präzise Bestimmung mehrerer Parameter für die Berechnung der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs möglich ist. Auf den Einsatz teurer und aufwändiger Sensoren, wie zum Beispiel eines Lidarsensors oder eines Laserscanners wurde dabei verzichtet. Dennoch konnten die longitudinale Geschwindigkeit V_x , die laterale Geschwindigkeit V_y sowie die erste Gierrate θ̇_f mit einer guten Präzision und Genauigkeit durch Verwendung von Low-Ccst Sensoren berechnet werden.It could thus be shown that with the aid of this invention a precise determination of several parameters for the calculation of the motor vehicle's own movement is possible. The use of expensive and complex sensors, such as a lidar sensor or a laser scanner, was dispensed with. Still, the longitudinal speed could V _x , the lateral speed V _y and the first yaw rate θ̇ _f can be calculated with good precision and accuracy using low-ccst sensors.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 1826530 B1 [0003]

Claims

Method for determining a self-movement of a motor vehicle by determining a lateral speed (V _y ), a first yaw rate (θ̇ _f ), a radius (R) relating to a rotation of a motor vehicle and a longitudinal speed (V _x ) perpendicular to the lateral speed (V _y ), the motor vehicle having at least one front axle and at least one rear axle, characterized by the following method steps: a) detecting a steering angle (δ _f ) of the at least one front axle, a steering angle (δ _r ) of the at least one rear axle, a first rotational speed ( RPS _f ) for the at least one front axle and a second rotational speed (RPS _r ) for the at least one rear axle and a second yaw rate (θ̇ _GYR ), b) calculating the longitudinal speed (Vx) based on one or both rotational speeds (RPS _f , RPS _r ), c) determining a slip angle (α _f , α _r ) relating to the at least one e front axle and at least one rear axle from the longitudinal speed (V _x ) and the second yaw rate (θ̇ _GYR ) as a function of predetermined reference data, d) calculating the radius (R) based on a distance (l) of the at least one front axle from the at least one rear axle , the respective slip angle (α _f , α _r ) determined in step c) and on the basis of the respective steering angle (δ _f , δ _r ) for the motor vehicle's own movement, e) calculating a third yaw rate (θ̇ _ap ) as a function of the radius ( R) and the longitudinal speed (V _x ) and form a weighted sum of the second yaw rate (θ̇ _GYR ) and the third yaw rate (θ̇ _ap ) to the first yaw rate (θ̇ _f ) for the self-motion of the motor vehicle, f) calculating the lateral Velocity (V _y ) based on the longitudinal velocity (V _x ), the first yaw rate (θ̇ _f ) and a distance (l _f ) from the at least one front axle to the center of gravity (C G) and a distance of the at least one front axle to the at least one rear axle.

Procedure according to Claim 1 , wherein the longitudinal speed (Vx) is calculated based on an effective circumference (WC _corr ) for the at least one front axle and the at least one rear axle, the effective circumference (WC _corr ) as a function of the first rotational speed (RPS _f ), of the second rotational speed (RPS _r ) or both rotational speeds (RPS _f , RPS _r ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, wherein the predetermined reference data represent a product of the second yaw rate (θ̇ _GYR ) and longitudinal speed (V _x ) on the respective _slip angle (α _f , α _r ) and the respective slip _angle on the basis of an increase in the predetermined reference data (α _f , α _r ) and / or a respective stiffness (c _f , c _r ) relating to the at least one front axle and at least one rear axle, the slope being a relation between the respective slip angle (α _f , α _r ) and the Product describes.

Procedure according to Claim 3 , the slope being determined using a linear compensation calculation based on the predetermined reference data.

Method according to one of the preceding claims, wherein to calculate the radius (R) the respective steering angle (δ _f , δ _r ) with the respective slip angle (α _f , α _r ) is added to a respective movement angle (A _f , A _r ).

Method according to one of the preceding claims, wherein a slip angle (β) in the center of gravity (CG) of the motor vehicle as a function of the distance (l) of the two axes to one another, the distance (l _f ) of the at least one front axis to the center of gravity (CG) and the two motion angles (A _f , A _r ) is calculated.

Method according to one of the preceding claims, wherein after the method step f) the slip angles (α _f , α _r ) are determined again, wherein the calculated lateral speed (V _y ) is also taken into account.

Method according to one of the preceding claims, wherein the method steps a) to f) are carried out several times cyclically and the variables determined from a previous cycle are taken into account in one cycle.

Method according to one of the preceding claims, wherein the steering angle (δ _f ) of the at least one front axle, the steering angle (δ _r ) of the at least one rear axle, the first rotational speed (RPS _f ) for the at least one front axle and the second rotational speed (RPS _r ) for the at least one rear axle and the second yaw rate (θ̇ _GYR ) are specified or determined.

Sensor system for a motor vehicle with - a sensor device for detecting a steering angle (δ _f ) of at least one front axle, a steering angle (δ _r ) of at least one rear axle and a first rotational speed (RPS _f ) for the at least one front axle and for the at least one rear axle (RPS _r ), - an evaluation unit, the evaluation unit being designed to process the variables detected by the sensor device and a second yaw rate (θ̇ _GYR ) in accordance with a method according to the preceding claims.

Sensor system according to Claim 10 , wherein the sensor device has a gyroscope for measuring the second yaw rate (θ̇ _GYR ), a steering angle sensor for measuring the respective steering angle (δ _f , δ _r ) and / or a speed sensor for measuring the first and second rotational speeds (RPS _f , RPS _r ) ,

Computer program product with program code means stored on a computer-readable medium for carrying out the method according to one of the preceding claims when the computer program product is processed on a processor of an electronic control unit.

Vehicle assistance system with a computer program product Claim 12 ,