DE102018123092A1 - Method for determining a lateral speed and a yaw rate for a self-movement of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer lateralen Geschwindigkeit (V) sowie einer Gierrate (θ̇) für eine Eigenbewegung eines Kraftfahrzeugs. Dazu wird ein Lenkwinkel (δ) der Vorderachse, ein Lenkwinkel der Hinterachse (δ), jeweils eine Umlaufdrehzahl für die Vorderachse (RPS) und für die Hinterachse (RPS), eine laterale gemessene Beschleunigung (a) und eine gemessene Gierrate (θ̇) erfasst. Aus diesen Größen werden mithilfe eines Vorhersagemodells (PM) prädizierte Werte für die winkelbasierende Parameter, eine prädizierte laterale Geschwindigkeit und eine prädizierte Gierrate berechnet. In einem Fusionsmodell (FM) werden fusionierte Werte für die winkelbasierenden Parameter, für die fusionierte laterale Geschwindigkeit und für die fusionierte Gierrate berechnet. Die im Fusionsmodell (FM) berechneten fusionierten Werte können entweder als Startwerte für das Vorhersagemodell (PM) zurückgegeben werden und/oder die fusionierten Werte des Fusionsmodells (FM) können als Ergebniswerte zum Bestimmen der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs genutzt werden.The invention relates to a method for determining a lateral speed (V) and a yaw rate (θ̇) for a self-movement of a motor vehicle. For this purpose, a steering angle (δ) of the front axle, a steering angle of the rear axle (δ), a rotational speed for the front axle (RPS) and for the rear axle (RPS), a lateral measured acceleration (a) and a measured yaw rate (θ̇) are recorded . Predicted values for the angle-based parameters, a predicted lateral speed and a predicted yaw rate are calculated from these variables using a prediction model (PM). A fusion model (FM) calculates fused values for the angle-based parameters, for the fused lateral velocity and for the fused yaw rate. The merged values calculated in the fusion model (FM) can either be returned as start values for the prediction model (PM) and / or the fused values of the fusion model (FM) can be used as result values for determining the own movement of the motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer lateralen Geschwindigkeit sowie einer Gierrate für eine Eigenbewegung eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorderachse und einer Hinterachse. Diese Erfindung betrifft ferner ein Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Sensoreinrichtung zum Bestimmen einer lateralen Geschwindigkeit sowie einer Gierrate für eine Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs.The present invention relates to a method for determining a lateral speed and a yaw rate for self-movement of a motor vehicle with a front axle and a rear axle. This invention further relates to a sensor system for a motor vehicle with a sensor device for determining a lateral speed and a yaw rate for a self-movement of the motor vehicle.

Bisher sind keine Lösungen zur Odometrieberechnung mit hoher Genauigkeit und Stabilität basierend auf einfachen konventionellen Basissensoren bekannt. Existierende alternative Lösungen basieren meistens auf sehr teuren beziehungsweise aufwendigen Sensoren, welche an einem Fahrzeug angeordnet sind. Solche Sensoren sind beispielsweise Differential GPS- (dGPS) oder Lidar-Sensoren.So far, no solutions for odometry calculation with high accuracy and stability based on simple conventional basic sensors are known. Existing alternative solutions are mostly based on very expensive or complex sensors which are arranged on a vehicle. Such sensors are, for example, differential GPS (dGPS) or lidar sensors.

Die Druckschrift WO 2014/146821 A1 betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines aktuellen Umfangs eines Rades eines Kraftfahrzeugs. Mittels eines Gierratensensors wird eine Gierrate des Kraftfahrzeugs erfasst und der aktuelle Umfang zumindest eines Rades wird in Abhängigkeit von der Gierrate und von zumindest einem Geometrieparameter des Fahrzeugs bestimmt. Zur Bestimmung des Umfangs wird ein Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt erfasst und ein Kurvenradius der befahrenen Kurve wird in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel und von dem zumindest einen Geometrieparameter des Fahrzeugs bestimmt.The publication WO 2014/146821 A1 relates to a method for determining a current circumference of a wheel of a motor vehicle. A yaw rate sensor of the motor vehicle is detected by means of a yaw rate sensor and the current extent of at least one wheel is determined as a function of the yaw rate and at least one geometry parameter of the vehicle. To determine the circumference, a steering angle of the motor vehicle is recorded during cornering and a curve radius of the corner traveled is determined as a function of a steering angle and of the at least one geometry parameter of the vehicle.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2006 020 490 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umfangsermittlung von Fahrzeugrädern. Dabei wird der genaue Umfang eines ersten Rades des Fahrzeugs abhängig von einer Gierrate des Fahrzeugs, einer ersten Drehgeschwindigkeit des ersten Rades, einer zweiten Drehgeschwindigkeit des zweiten Rades und einer Spurbreite zwischen dem ersten Rad und dem zweiten Rad ermittelt.The disclosure DE 10 2006 020 490 A1 relates to a method and a device for determining the circumference of vehicle wheels. The exact circumference of a first wheel of the vehicle is determined as a function of a yaw rate of the vehicle, a first rotational speed of the first wheel, a second rotational speed of the second wheel and a track width between the first wheel and the second wheel.

Die Druckschrift US 8,326,480 B2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Stators eines Reifens. Dazu wird ein Analysewert eingesetzt, der aus den Umlaufdrehzahlen der Räder ermittelte wird. Der Analysewert beschreibt insbesondere einen absoluten Rollumfang eines Reifens. Insbesondere wird ein dynamischer Reifenradius ermittelt. Dieser dynamische Reifenradius wird durch Auswerten der Umlaufzahlen der Räder und eines Signals eines wenigstens einen weiteren Sensors ermittelt, der ausgebildet ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber einer Oberfläche zu bestimmen.The publication US 8,326,480 B2 describes a method and a device for monitoring a stator of a tire. For this purpose, an analysis value is used, which is determined from the rotational speeds of the wheels. The analysis value describes in particular an absolute rolling circumference of a tire. In particular, a dynamic tire radius is determined. This dynamic tire radius is determined by evaluating the number of revolutions of the wheels and a signal from at least one further sensor which is designed to determine the speed of the vehicle against a surface.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Berechnung einer lateralen Geschwindigkeit sowie einer Gierrate für eine Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs mit einfachen Basissensoren ermöglicht. Zur Berechnung der lateralen Geschwindigkeit sowie der Gierrate sollen Messwerte eines Beschleunigungssensors und eines Gierratensensors berücksichtigt werden.The object of the invention is to provide a method which enables the calculation of a lateral speed and a yaw rate for a self-movement of the motor vehicle with simple basic sensors. Measured values of an acceleration sensor and a yaw rate sensor should be taken into account for calculating the lateral speed and the yaw rate.

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

Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Bestimmen einer lateralen Geschwindigkeit sowie einer Gierrate für eine Eigenbewegung eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorderachse und einer Hinterachse vor. Dieses Verfahren zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus. In einem ersten Schritt a) wird ein Lenkwinkel der Vorderachse, ein Lenkwinkel der Hinterachse, jeweils eine Umlaufdrehzahl für die Vorderachse und für die Hinterachse, eine laterale gemessene Beschleunigung und eine gemessene Gierrate erfasst und/oder gemessen. Das Messen der beiden Lenkwinkel für die Vorderachse und die Hinterachse geschieht vorzugsweise durch den Einsatz eines Lenkwinkelsensors. Die jeweilige Umlaufdrehzahl wird vorzugsweise mit einem Drehzahlsensor gemessen. Die gemessene Gierrate wird vorzugsweise mittels eines Gyroskops bestimmt. Im Schritt a) werden somit vorzugsweise die beiden Lenkwinkel, die beiden Umlaufdrehzahlen für die Vorder- und Hinterachse, die gemessene Beschleunigung sowie die gemessene Gierrate mittels einer entsprechenden Sensoreinrichtung erfasst oder gemessen. Die Gierrate wird häufig auch als Giergeschwindigkeit bezeichnet.The invention provides a method for determining a lateral speed and a yaw rate for a self-movement of a motor vehicle with a front axle and a rear axle. This process is characterized by the following process steps. In a first step a), a steering angle of the front axle, a steering angle of the rear axle, a rotational speed for the front axle and for the rear axle, a lateral measured acceleration and a measured yaw rate are recorded and / or measured. The measurement of the two steering angles for the front axle and the rear axle is preferably carried out by using a steering angle sensor. The respective rotational speed is preferably measured with a speed sensor. The measured yaw rate is preferably determined using a gyroscope. In step a), the two steering angles, the two rotational speeds for the front and rear axles, the measured acceleration and the measured yaw rate are thus preferably detected or measured by means of a corresponding sensor device. The yaw rate is often referred to as the yaw rate.

In einem Schritt b) werden prädizierte Werte für prädizierte winkelbasierende Parameter, eine prädizierte laterale Geschwindigkeit und eine prädizierte Gierrate mittels eines Vorhersagemodells berechnet, wobei das Vorhersagemodell für das Berechnen im Schritt b) die zwei Lenkwinkel für die Vorderachse und Hinterachse und vorgegebene Startwerte für die winkelbasierenden Parameter, für die laterale Geschwindigkeit und für die Gierrate berücksichtigt. Das Vorhersagemodell ermittelt somit insbesondere aus den Startwerten für die Lenkwinkel, die winkelbasierende Parameter, die laterale Geschwindigkeit und die Gierrate prädizierte Werte für die laterale Geschwindigkeit, die Gierrate sowie die winkelbasierenden Parameter. Mithilfe des Vorhersagemodells können anhand der Startwerte prädizierte Werte für die jeweiligen Größen ermittelt werden. Insbesondere können weitere Startwerte für zusätzliche Parameter geschätzt oder anderweitig gemessen werden. Beispielsweise kann ein Startwert für eine longitudinale Geschwindigkeit geschätzt werden. Dieser Schätzwert für die longitudinale Geschwindigkeit kann ebenfalls für das Berechnen der prädizierten Werte im Schritt b) berücksichtigt werden. Durch das Vorhersagemodell können aus den Startwerten genauere Werte, hier in diesem Fall prädizierte Werte, erzeugt werden.In a step b), predicted values for predicted angle-based parameters, a predicted lateral speed and a predicted yaw rate are calculated using a prediction model, the prediction model for the calculation in step b) the two steering angles for the front axle and rear axle and predefined starting values for the angle-based ones Parameters, for the lateral speed and for the yaw rate. The prediction model thus determines, in particular, predicted values for the lateral speed, the yaw rate and the angle-based parameters from the starting values for the steering angle, the angle-based parameters, the lateral speed and the yaw rate. Using the prediction model, predicted values for the respective variables can be determined on the basis of the starting values. In particular, further starting values for additional parameters can be estimated or otherwise measured. For example, a starting value for a longitudinal speed can be estimated. This estimate of the longitudinal velocity can also be taken into account when calculating the predicted values in step b). The prediction model can be used to generate more precise values, in this case predicted values, from the starting values.

Das Vorhersagemodell dient insbesondere der Berechnung von Parametern betreffend die Eigenbewegung eines Kraftfahrzeugs. Dabei kann das Vorhersagemodell unter anderem auf Elemente eines Einspurmodells zurückgreifen. Innerhalb des Vorhersagemodells können beispielsweise Werte zu einem Radius des Kraftfahrzeugs, einer lateralen Geschwindigkeit, einem Schräglaufwinkel im Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs sowie zu Schräglaufwinkel ermittelt werden. Jedoch ist insbesondere das Verfahren nach dem Vorhersagemodell noch nicht abgeschlossen, sondern wird bevorzugt mit dem Fusionsmodell fortgeführt. Im weiteren Verlauf dieser Anmeldung wird daher ein Fusionsmodell eingeführt. Das Fusionsmodell ist bevorzugt in zwei unterschiedliche Kalman-Filter unterteilt, einem „gewöhnlichen“ Kalman-Filter und einem Unscented Kalman-Filter. Der Unscented Kalman-Filter wird insbesondere als ein weiteres Vorhersagemodell innerhalb des Fusionsmodells eingesetzt. Dabei kann der Unscented Kalman-Filter vor allem nicht-lineare Gleichungssysteme beziehungsweise nicht-lineare Zusammenhänge berücksichtigen.The prediction model is used in particular to calculate parameters relating to the self-movement of a motor vehicle. The prediction model can use elements of a single-track model, among other things. Within the prediction model, values for a radius of the motor vehicle, a lateral speed, a slip angle in the center of gravity of the motor vehicle and for slip angle can be determined, for example. However, in particular the method according to the prediction model has not yet been completed, but is preferably continued with the fusion model. A merger model will therefore be introduced later in this application. The fusion model is preferably divided into two different Kalman filters, an “ordinary” Kalman filter and an unscented Kalman filter. The Unscented Kalman filter is used in particular as a further prediction model within the fusion model. The Unscented Kalman filter can primarily take into account non-linear systems of equations or non-linear relationships.

Der „gewöhnliche“ Kalman-Filter - im weiteren Verlauf einfach nur Kalman-Filter genannt - kann gemessene Parameter in das Fusionsmodell einbinden. Der Kalman-Filter weist Gleichungssysteme auf, die gemessene Parameter beziehungsweise Größen berücksichtigen können. Damit können mittels des Fusionsmodells neue Startwerte für die Parameter der Eigenbewegung ermittelt werden. Diese Startwerte können dem Vorhersagemodell erneut für einen nächsten Zyklus zugeführt werden. Dies würde bedeuten, dass das Vorhersagemodell und das Fusionsmodell erneut mit den neuen Startwerten ausgeführt werden können. Die Startwerte können auch als Ergebniswerte ausgegeben werden. Somit können das Vorhersagemodell und das Fusionsmodell als Kreislauf, Zyklus oder Schleife betrachtet werden. Das Fusionsmodell kann somit gemessene Parameter in das Verfahren einbeziehen und die im Vorhersagemodell ermittelten Parameter aktualisieren. So kann das Vorhersagemodell mit Messgrößen gekoppelt werden.The "ordinary" Kalman filter - hereinafter simply called the Kalman filter - can incorporate measured parameters into the fusion model. The Kalman filter has systems of equations that can take measured parameters or quantities into account. This means that the fusion model can be used to determine new starting values for the parameters of the self-motion. These start values can be fed back to the prediction model for a next cycle. This would mean that the prediction model and the fusion model can be run again with the new starting values. The start values can also be output as result values. Thus, the prediction model and the fusion model can be viewed as a cycle, cycle or loop. The fusion model can thus include measured parameters in the method and update the parameters determined in the prediction model. In this way, the prediction model can be coupled with measured variables.

Wird beispielsweise das Vorhersagemodell mit Ergebniswerten aus dem Fusionsmodell erneut ausgeführt, so kann eine Verbesserung der Genauigkeit erreicht werden. Insbesondere können durch die Kopplung des Vorhersagemodells mit dem Fusionsmodell Änderungen in der Bewegung des Kraftfahrzeugs erkannt und berücksichtigt werden. Bevorzugt kann ein Kriterium festgelegt werden, ob der Zyklus aus Vorhersagemodell und Fusionsmodell erneut durchlaufen wird. Dieses Kriterium kann zum Beispiel eine Differenz von aktuellen Startwerten zu vorigen Startwerten aus dem Zyklus unmittelbar davor sein. Auch andere Kriteria, wie zum Beispiel eine feste Anzahl durchlaufener Zyklen, können verwendet werden, um festzulegen, ob der Zyklus aus Vorhersagemodell und Fusionsmodell erneut ausgeführt wird oder ob die Startwerte als Ergebniswerte ausgegeben werden.If, for example, the prediction model is executed again with result values from the fusion model, an improvement in the accuracy can be achieved. In particular, changes in the movement of the motor vehicle can be recognized and taken into account by coupling the prediction model with the fusion model. A criterion can preferably be defined as to whether the cycle comprising the prediction model and the fusion model is run through again. This criterion can, for example, be a difference between current start values and previous start values from the cycle immediately before. Other criteria, such as a fixed number of cycles that have been run through, can also be used to determine whether the cycle from the prediction model and the fusion model is executed again or whether the starting values are output as result values.

In einem Schritt c) werden fusionierte Werte für fusionierte winkelbasierende Parameter, eine fusionierte laterale Geschwindigkeit und eine fusionierte Gierrate ausgehend von den prädizierten Werten aus Schritt b) mittels eines Fusionsmodells zum Fusionieren prädizierter Werte und gemessener Werte berechnet. Dabei weist das Fusionsmodell einen Unscented Kalman-Filter und einen Kalman-Filter auf. Der Kalman-Filter berücksichtigt die laterale gemessene Beschleunigung und die gemessene Gierrate für das Berechnen der fusionierten Werte. Der Unscented Kalman-Filter berechnet insbesondere einen Satz von Sigma-Punkten. Zu den Sigma-Punkten werden in der Regel bei dem Unscented Kalman-Filter jeweils ein Gewichtskoeffizient oder eine Gewichtungsmatrix ermittelt. Der Unscented Kalman-Filter wird insbesondere bei nichtlinearen Gleichungssystemen eingesetzt. Der Unscented Kalman-Filter berücksichtigt die zusätzliche Unsicherheit einer linearisierten Funktion aufgrund von Fehlern beim Prozess des Linearisierens. Der Unscented Kalman-Filter stellt insbesondere eine Weiterentwicklung eines Extended Kalman-Filter, also eines erweiterten Kalman-Filters dar. Die im Schritt b) prädizierten Werte werden insbesondere mittels des Unscented Kalman-Filters erneut vorhergesagt. Dazu werden insbesondere die im Schritt b) berechneten prädizierten Werte dem Unscented Kalman-Filter als Eingangswerte zugeführt. Nach einer Verarbeitung der im Schritt b) erzeugten prädizierten Werte durch den Unscented Kalman-Filter zu neuen Werten, können diese neuen Werte dem Kalman-Filter übergeben werden. Insbesondere der Kalman-Filter ist dazu ausgelegt, die von dem Unscented Kalman-Filter erzeugten Werte zu den fusionierten Werten weiter zu verarbeiten. Dazu können die von dem Unscented Kalman-Filter erzeugten Werte dem Kalman-Filter als Eingangswerte zugeführt werden, welcher aus diesen Eingangswerten unter Berücksichtigung von gemessenen Sensorwerten die fusionierten Werte erzeugen kann. Die gemessenen Werte sind vorzugsweise die gemessene Gierrate sowie die gemessene laterale Beschleunigung.In a step c), fused values for fused angle-based parameters, a fused lateral velocity and a fused yaw rate are calculated on the basis of the predicted values from step b) by means of a fusion model for fusing predicted values and measured values. The fusion model has an Unscented Kalman filter and a Kalman filter. The Kalman filter takes into account the lateral measured acceleration and the measured yaw rate when calculating the fused values. The Unscented Kalman filter in particular calculates a set of sigma points. For the sigma points, a weight coefficient or a weighting matrix is generally determined with the Unscented Kalman filter. The Unscented Kalman filter is used in particular for nonlinear systems of equations. The Unscented Kalman filter takes into account the additional uncertainty of a linearized function due to errors in the linearization process. The Unscented Kalman filter represents in particular a further development of an Extended Kalman filter, that is to say an extended Kalman filter. The values predicted in step b) are predicted again in particular by means of the Unscented Kalman filter. For this purpose, in particular the predicted values calculated in step b) are fed to the Unscented Kalman filter as input values. After the predicted values generated in step b) have been processed into new values by the Unscented Kalman filter, these new values can be transferred to the Kalman filter. In particular, the Kalman filter is designed to further process the values generated by the Unscented Kalman filter into the merged values. For this purpose, the values generated by the Unscented Kalman filter can be fed as input values to the Kalman filter, which can generate the fused values from these input values, taking into account measured sensor values. The measured values are preferably the measured yaw rate and the measured lateral acceleration.

In einem Schritt d) werden die berechneten fusionierten Werte aus Schritt c) als vorgegebene Startwerte für das Vorhersagemodell in Schritt b) zugeführt und/oder die in Schritt c) berechneten fusionierten Werte werden als Ergebniswerte zum Bestimmen der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs ausgegeben. Der Verfahrensschritt d) sieht somit mehrere Möglichkeiten vor. Die in Schritt c) berechneten fusionierten Werte können für das Vorhersagemodell in Schritt b) wieder verwendet werden. Das bedeutet insbesondere, dass die in Schritt c) berechneten fusionierten Werte als Startwerte für den Schritt b) berücksichtigt werden. Damit können die Verfahrensschritte b) und c) erneut durchgeführt werden, wobei in diesem Fall die Startwerte in Schritt b) die fusionierten Werte aus Schritt c) darstellen.In a step d), the calculated merged values from step c) are supplied as predetermined starting values for the prediction model in step b) and / or the fused values calculated in step c) are used as the result values Determine the own movement of the motor vehicle issued. Process step d) thus provides several options. The merged values calculated in step c) can be used again for the prediction model in step b). This means in particular that the fused values calculated in step c) are taken into account as starting values for step b). Method steps b) and c) can thus be carried out again, in which case the starting values in step b) represent the merged values from step c).

Es ist jedoch auch möglich, dass ein Teil der fusionierten Werte dem Verfahrensschritt b) zurückgeführt werden und ein Teil der berechneten fusionierten Werte in Schritt c) als Ergebniswerte ausgegeben werden. Beispielsweise kann die longitudinale Geschwindigkeit als Ergebnis ausgegeben werden und die restlichen Größen können als Startwerte für den Schritt b) berücksichtigt werden. Schritt d) sieht zudem die Möglichkeit vor, dass die in Schritt c) berechneten fusionierten Werte als Ergebniswerte zum Bestimmen der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden. Zudem sieht der Verfahrensschritt d) die Möglichkeit vor, dass die Verfahrensschritte b) bis d) zyklisch durchgeführt werden können. Dies ist insbesondere dann vorgesehen, wenn eine gewünschte Genauigkeit betreffend die laterale Geschwindigkeit sowie die Gierrate erreicht wurde. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass mehrere Verfahrenszyklen durchlaufen werden sollen, wenn die laterale gemessene Beschleunigung und die gemessene Gierrate sich zeitlich stark ändern. In diesem Fall kann eine mehrfache Wiederholung der Verfahrensschritte b) bis d) eine höhere Genauigkeit bewirken.However, it is also possible for some of the fused values to be returned to method step b) and for some of the calculated fused values to be output as result values in step c). For example, the longitudinal speed can be output as a result and the remaining variables can be taken into account as start values for step b). Step d) also provides for the possibility that the merged values calculated in step c) are output as result values for determining the self-movement of the motor vehicle. In addition, method step d) provides for the possibility that method steps b) to d) can be carried out cyclically. This is provided in particular when a desired accuracy regarding the lateral speed and the yaw rate has been achieved. In addition, it can be provided that several process cycles are to be run through if the lateral measured acceleration and the measured yaw rate change greatly over time. In this case, repeating the process steps b) to d) a number of times can bring about greater accuracy.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass ein Startwert für eine longitudinale Geschwindigkeit vorgegeben, erfasst und/oder bestimmt wird zum Berechnen der prädizierten Werte in Schritt b), wobei die longitudinale Geschwindigkeit zur lateralen Geschwindigkeit senkrecht ausgebildet ist. Die longitudinale Geschwindigkeit wird insbesondere anhand der Umlaufdrehzahlen für die Vorderachse und für die Hinterachse ermittelt. Es ist möglich, aus den beiden Umlaufdrehzahlen eine einzige gemittelte Umlaufdrehzahl zu bilden. Im einfachsten Fall könnte die longitudinale Geschwindigkeit einfach vernachlässigt werden. Zur Erhöhung der Genauigkeit des Verfahrens wird jedoch meistens ein Startwert für die longitudinale Geschwindigkeit bestimmt. Dies geschieht insbesondere unter Berücksichtigung beider Umlaufdrehzahlen für die Vorderachse und für die Hinterachse. Somit können beide Geschwindigkeitskomponenten, nämlich die longitudinale Geschwindigkeit und die laterale Geschwindigkeit, zur Bestimmung der Gierrate berücksichtigt werden.A further variant of this invention provides that a starting value for a longitudinal speed is predetermined, recorded and / or determined for calculating the predicted values in step b), the longitudinal speed being perpendicular to the lateral speed. The longitudinal speed is determined in particular on the basis of the rotational speeds for the front axle and for the rear axle. It is possible to form a single averaged rotational speed from the two rotational speeds. In the simplest case, the longitudinal speed could simply be neglected. In order to increase the accuracy of the method, however, a starting value for the longitudinal speed is usually determined. This is done especially taking into account both rotational speeds for the front axle and for the rear axle. Both speed components, namely the longitudinal speed and the lateral speed, can thus be taken into account for determining the yaw rate.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass Startwerte für die zwei winkelbasierenden Parameter, die laterale Geschwindigkeit und die Gierrate für das Berechnen der prädizierten Werte in Schritt b) vorgegeben, erfasst und/oder bestimmt werden. Diese Variante der Erfindung sieht insbesondere vor, dass die Startwerte von dem Verfahrensschritt b) nicht nur vorgegeben, sondern stattdessen erfasst und/oder bestimmt werden können. Dazu können zum Beispiel einfache Näherungslösungen oder anderweitige Abschätzungen zum Einsatz kommen. Je besser die vorgegebenen Startwerte im Verfahrensschritt b) gewählt werden, desto schneller und effizienter kann tendenziell das Berechnen der prädizierten Werte erfolgen. Beispielsweise können die winkelbasierenden Parameter anhand einer Masse und einer Steifigkeit ermittelt werden. Für den winkelbasierenden Parameter betreffend die Vorderachse könnte eine Relation aus einer Masse für die Vorderachse gegenüber einer Steifigkeit betreffend die Vorderachse gebildet werden.A further variant of this invention provides that start values for the two angle-based parameters, the lateral speed and the yaw rate for the calculation of the predicted values are predefined, recorded and / or determined in step b). In particular, this variant of the invention provides that the starting values of method step b) can not only be predetermined, but can instead be detected and / or determined. For example, simple approximation solutions or other estimates can be used. The better the predetermined starting values are selected in method step b), the faster and more efficiently the predicted values can tend to be calculated. For example, the angle-based parameters can be determined on the basis of a mass and a stiffness. For the angle-based parameter relating to the front axle, a relation could be formed from a mass for the front axle versus a stiffness relating to the front axle.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass der Startwert für die longitudinale Geschwindigkeit und/oder ein prädizierter Wert für die longitudinale Geschwindigkeit basierend auf einem effektiven Umfang betreffend die Vorderachse und die Hinterachse berechnet wird, wobei der effektive Umfang in Abhängigkeit von der jeweiligen Umlaufdrehzahl bestimmt wird. Insbesondere bei Geschwindigkeiten ab 80 km/h kann sich ein Radumfang signifikant ändern. Dies kann zum Beispiel durch eine Veränderung des Reifeninnendrucks hervorgerufen werden. Bei höheren Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten kann sich eine Luft im Reifen stärker erwärmen, was zu einer Erhöhung des Reifenfülldrucks führen kann. Dies kann zu einer signifikanten Änderung des Radumfangs führen. Diese Variante der Erfindung berücksichtigt die Tatsache, dass bei bestimmten Umlaufdrehzahlen sich der Umfang betreffend die Vorderachse und die Hinterachse ändert. Der Umfang beschreibt insbesondere einen Radumfang. Der Umfang kann jedoch der Vorderachse beziehungsweise der Hinterachse zugewiesen werden. In Abhängigkeit von der jeweiligen Umlaufdrehzahl wird insbesondere ein effektiver Umfang bestimmt. Dies geschieht vorzugsweise durch Berücksichtigen mehrerer abschnittsweiser linearer Funktionen. Die jeweiligen Koeffizienten dieser linearen Funktionen werden bevorzugt anhand eines vorgegebenen Referenzdatensatzes ermittelt. Somit kann der Effekt, dass sich ein Radumfang bei höheren Geschwindigkeiten ändert, zusätzlich berücksichtigt werden. Dies kann zu einer signifikanten Erhöhung der Genauigkeit für odometrische Berechnungen führen.A further variant of this invention provides that the starting value for the longitudinal speed and / or a predicted value for the longitudinal speed is calculated on the basis of an effective scope relating to the front axle and the rear axle, the effective scope being determined as a function of the respective rotational speed becomes. A wheel circumference can change significantly, especially at speeds above 80 km / h. This can be caused, for example, by changing the tire pressure. At higher motor vehicle speeds, air in the tire can heat up more, which can lead to an increase in the tire inflation pressure. This can lead to a significant change in the wheel circumference. This variant of the invention takes into account the fact that the circumference regarding the front axle and the rear axle changes at certain rotational speeds. The scope describes in particular a wheel circumference. However, the circumference can be assigned to the front axle or the rear axle. An effective range is determined in particular as a function of the respective rotational speed. This is preferably done by taking into account several section-wise linear functions. The respective coefficients of these linear functions are preferably determined on the basis of a predetermined reference data set. The effect that a wheel circumference changes at higher speeds can thus also be taken into account. This can lead to a significant increase in accuracy for odometric calculations.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass die Verfahrensschritte a) bis d) mehrfach zyklisch ausgeführt werden, periodisch neue Werte für die Lenkwinkel, die Umlaufdrehzahlen, der lateralen gemessenen Beschleunigung gemessen werden und diese gemessenen Werte für das Vorhersagemodell und/oder Fusionsmodell berücksichtigt werden. Somit sieht diese Variante der Erfindung nicht nur vor, dass die Verfahrensschritte mehrfach zyklisch ausgeführt werden, sondern darüber hinaus dass periodisch neue Werte für die Lenkwinkel, die Umlaufdrehzahlen und die laterale gemessene Beschleunigung gemessen werden. Diese gemessenen Werte werden dabei jeweils für das Vorhersagemodell und/oder Funktionsmodell berücksichtigt. Damit kann zum einen die Präzision des Verfahrens erhöht werden und zum anderen können sich ändernde Messwerte betreffend die laterale Beschleunigung, die Umlaufdrehzahlen und die Lenkwinkel fortlaufend berücksichtigt werden. Damit kann sichergestellt werden, dass sich das Fusionsmodell nicht losgelöst von Sensordaten entwickelt. Ein mögliches „Auseinanderdriften“ der Modelle (Vorhersagemodell und Fusionsmodell) von gemessenen Sensordaten kann so rechtzeitig erkannt werden beziehungsweise unterbunden werden. Darüber hinaus können zusätzlich periodisch neue Werte für die gemessene Gierrate für das Vorhersagemodell und/oder Fusionsmodell berücksichtigt werden.A further variant of this invention provides that method steps a) to d) are carried out several times cyclically, periodically new values for the steering angle, the rotational speeds, the lateral measured acceleration are measured and these measured values are taken into account for the prediction model and / or fusion model. Thus, this variant of the invention not only provides that the method steps are carried out several times cyclically, but also that periodically new values for the steering angle, the rotational speeds and the lateral measured acceleration are measured. These measured values are taken into account for the prediction model and / or function model. On the one hand, this can increase the precision of the method and, on the other hand, changing measured values relating to the lateral acceleration, the rotational speeds and the steering angle can be taken into account continuously. This ensures that the fusion model does not develop separately from sensor data. A possible "drifting apart" of the models (prediction model and fusion model) of measured sensor data can thus be recognized or prevented in good time. In addition, new values for the measured yaw rate for the prediction model and / or fusion model can also be periodically taken into account.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass der Unscented Kalman-Filter des Fusionsmodells die prädizierten Werte aus Schritt b) gewichtet mittelt. Dazu werden im Rahmen des Unscented Kalman-Filters bevorzugt Gewichtskoeffizienten oder entsprechende Gewichtungsmatrizen ermittelt, welche die prädizierten Werte aus Schritt b) zu gewichteten Werten des Unscented Kalman-Filters transformieren. Die Gewichtskoeffizienten können ebenfalls in Form einer Gewichtsmatrix zusammengefasst sein. Die prädizierten Werte aus Schritt b) können in einer Matrix zusammengefasst werden. Mittels der Gewichtungsmatrix kann diese aus prädizierten Werten bestehende Matrix in eine neue Matrix umgewandelt werden. Diese neue Matrix weist dann vorzugsweise gewichtete Werte auf. Diese gewichteten Werte können insbesondere zur Berechnung der fusionierten Werte eingesetzt werden.Another variant of this invention provides that the unscented Kalman filter of the fusion model averages the predicted values from step b). For this purpose, weight coefficients or corresponding weighting matrices are preferably determined as part of the unscented Kalman filter, which transform the predicted values from step b) into weighted values of the unscented Kalman filter. The weight coefficients can also be summarized in the form of a weight matrix. The predicted values from step b) can be summarized in a matrix. Using the weighting matrix, this matrix consisting of predicted values can be converted into a new matrix. This new matrix then preferably has weighted values. These weighted values can be used in particular to calculate the merged values.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass der Kalman-Filter des Fusionsmodells aus den gewichteten gemittelten prädizierten Werten neue Startwerte für die zwei winkelbasierenden Parameter, die laterale Geschwindigkeit und die Gierrate berechnet. Dabei berücksichtigt der Kalman-Filter für diese Berechnung die gemessene laterale Beschleunigung und die gemessenen Gierrate. Somit sieht diese Variante insbesondere vor, dass der Kalman-Filter des Fusionsmodells die von dem Unscented Kalman-Filter bereitgestellten gewichteten gemittelten prädizierten Werten als Eingangswerte verwendet. Vorzugsweise fließen die Ergebniswerte des Unscented Kalman-Filter als Startwerte in den Kalman-Filter ein. Der Kalman-Filter beschreibt insbesondere das Zusammenwirken der entsprechenden physikalischen Bewegungsgleichungen sowie der entsprechenden Sensordaten. In diesem Beispiel werden als Sensordaten die gemessene laterale Beschleunigung sowie die gemessene Gierrate berücksichtigt. Je nach Ausgestaltung des Kalman-Filters können auch die jeweiligen Lenkwinkel und jeweiligen Umlaufdrehzahlen berücksichtigt werden. In der Regel sind darüber hinausgehende Sensordaten nicht vorgesehen, da diese Erfindung beabsichtigt, ohne kostenintensive Sensorik auszukommen. Der Unscented Kalman-Filter kann nicht-lineare Systeme darstellen und der Kalman-Filter kann insbesondere eine Rückkopplung des Fusionsmodells mit der gemessenen lateralen Beschleunigung und der gemessenen Gierrate bereitstellen.Another variant of this invention provides that the Kalman filter of the fusion model calculates new starting values for the two angle-based parameters, the lateral speed and the yaw rate, from the weighted, averaged, predicted values. The Kalman filter takes into account the measured lateral acceleration and the measured yaw rate for this calculation. Thus, this variant provides in particular that the Kalman filter of the fusion model uses the weighted averaged predicted values provided by the Unscented Kalman filter as input values. The result values of the Unscented Kalman filter preferably flow into the Kalman filter as starting values. The Kalman filter describes in particular the interaction of the corresponding physical equations of motion and the corresponding sensor data. In this example, the measured lateral acceleration and the measured yaw rate are taken into account as sensor data. Depending on the design of the Kalman filter, the respective steering angle and respective rotational speeds can also be taken into account. As a rule, additional sensor data are not provided, since this invention intends to do without cost-intensive sensors. The Unscented Kalman filter can represent non-linear systems and the Kalman filter can in particular provide a feedback of the fusion model with the measured lateral acceleration and the measured yaw rate.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass die Werte für die prädizierten winkelbasierenden Parameter, die prädizierte laterale Geschwindigkeit und die prädizierte Gierrate mittels eines Tiefpassfilters gefiltert werden. Die Filterung mittels des Tiefpassfilters dient insbesondere dazu, plötzlichere Änderungen oder Ausreißer betreffend die genannten prädizierten Werte zu vermeiden. Unerwartete oder unrealistische Peaks beziehungsweise Abweichungen betreffend die berechneten prädizierten Werte können so effektiv vermieden werden. Es werten insbesondere Tiefpassfilter mit einem Puffer der Größe 5 eingesetzt. Zudem können noch weitere Werte tiefpassgefiltert werden. Dies betrifft die jeweiligen Bewegungswinkel, einen Schräglaufwinkel im Schwerpunkt, einen Radius sowie die genannten prädizierten Werte.Another variant of this invention provides that the values for the predicted angle-based parameters, the predicted lateral speed and the predicted yaw rate are filtered using a low-pass filter. The filtering by means of the low-pass filter serves in particular to avoid sudden changes or outliers regarding the predicted values mentioned. In this way, unexpected or unrealistic peaks or deviations regarding the calculated predicted values can be effectively avoided. In particular, low-pass filters with a size 5 buffer are used. In addition, other values can be low-pass filtered. This applies to the respective movement angle, a slip angle in the center of gravity, a radius and the predicted values mentioned.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass die Startwerte betreffend die zwei winkelbasierenden Parameter basierend auf einem vorgegebenen Datensatz ermittelt werden, wobei der vorgegebene Datensatz jeweils einen Schräglaufwinkel für die Vorderachse und Hinterachse mit einem Produkt aus den Startwerten für die longitudinale Geschwindigkeit und die Gierrate verknüpft. Ein Schräglaufwinkel kann nicht immer mit einer entsprechenden Sensorik erfasst werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein entsprechender Sensor nicht vorhanden ist. Diese Variante der Erfindung ermöglicht es dennoch, den Schräglaufwinkel zu ermitteln. Dazu wird auf einen vorgegebenen Datensatz zurückgegriffen. Dieser Datensatz beinhaltet insbesondere Referenzmessungen, welche mit einem mit entsprechender Sensorik ausgestatteten Fahrzeug durchgeführt wurden. Bei diesen Referenzmessungen wurde unter anderem der Schräglaufwinkel gemessen. Darüber hinaus wurden auch Messwerte für die longitudinale Geschwindigkeit und die Gierrate erfasst. Eine bevorzugte Darstellung dieses Datensatzes besteht in einem Diagramm, in dem auf der x-Achse der jeweilige Schräglaufwinkel und auf der y-Achse ein Produkt aus longitudinaler Geschwindigkeit und Gierrate dargestellt ist. Für ein Fahrzeug können zwei solcher Diagramme vorliegen, eines für die Vorderachse und eines für die Hinterachse. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass unter Verwendung der longitudinalen Geschwindigkeit und der Gierrate der entsprechende Schräglaufwinkel aus dem vorgegebenen Datensatz direkt ermittelt werden kann. Somit kann der Schräglaufwinkel trotz eines entsprechenden fehlenden Sensors ermittelt werden.Another variant of this invention provides that the starting values relating to the two angle-based parameters are determined based on a predetermined data set, the predetermined data set linking a slip angle for the front axle and rear axle with a product of the starting values for the longitudinal speed and the yaw rate . A slip angle cannot always be detected with an appropriate sensor system. This applies in particular if a corresponding sensor is not available. This variant of the invention nevertheless makes it possible to determine the slip angle. A predefined data record is used for this. This data set contains, in particular, reference measurements which were carried out with a vehicle equipped with appropriate sensors. Among other things, the slip angle was measured in these reference measurements. In addition, measured values for the longitudinal speed and the yaw rate were also recorded. A preferred representation of this data set consists in a diagram in which the respective slip angle on the x-axis and a product of the longitudinal speed and on the y-axis Yaw rate is shown. There may be two such diagrams for a vehicle, one for the front axle and one for the rear axle. In particular, it can be provided that the corresponding slip angle can be determined directly from the predetermined data set using the longitudinal speed and the yaw rate. The slip angle can thus be determined despite a corresponding missing sensor.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass zum Bestimmen der Startwerte für die beiden winkelbasierenden Parameter eine Steigung des vorgegebenen Datensatzes ermittelt wird. Wie in der vorherigen Variante dargestellt wurde, wird der vorgegebene Datensatz bevorzugt in Form eines Diagramms dargestellt. Die jeweiligen Messpunkte zeigen in der Regel eine lineare Tendenz. Basierend auf dieser linearen Tendenz kann eine Steigung des vorgegebenen Datensatzes ermittelt werden. Diese Steigung kann mit der Gleichung 1 beziehungsweise Gleichung 2 verknüpft werden. K F = m F c F ;

Figure DE102018123092A1_0001
K R = m R c R ;
Figure DE102018123092A1_0002
Another variant of this invention provides that in order to determine the starting values for the two angle-based parameters, a slope of the specified data set is determined. As was shown in the previous variant, the specified data record is preferably shown in the form of a diagram. The respective measuring points usually show a linear trend. Based on this linear tendency, a slope of the given data set can be determined. This slope can be linked to equation 1 or equation 2. K F = m F c F ;
Figure DE102018123092A1_0001
K R = m R c R ;
Figure DE102018123092A1_0002

Dabei ist mF die Masse betreffend der Vorderachse. cF ist die Steifigkeit betreffend der Vorderachse. Die Parameter mR beziehungsweise cR beziehen sich entsprechend auf die Hinterachse. Der Quotient in Gleichung 1 oder 2 entspricht der Steigung des vorgegebenen Datensatzes beziehungsweise der inversen Steigung.Here m F is the mass relating to the front axle. c F is the stiffness regarding the front axle. The parameters m R and c R relate accordingly to the rear axle. The quotient in equation 1 or 2 corresponds to the slope of the specified data set or the inverse slope.

Die Steigung des vorgegebenen Datensatzes kann beispielsweise mit Hilfe einer linearen Regressionsausgleichsrechnung bestimmt werden. Dies kann auf einfache Weise mit vielen Programmtools, die ein Kurvenfittool beinhalten, bewerkstelligt werden. Somit können durch die Steigung des vorgegebenen Datensatzes die Startwerte für die beiden winkelbasierenden Parameter beziehungsweise die jeweiligen Schräglaufwinkel ermittelt werden.The slope of the specified data set can be determined, for example, using a linear regression compensation calculation. This can be done easily with many program tools that include a curve fitting tool. Thus, the starting values for the two angle-based parameters or the respective slip angle can be determined by the slope of the specified data set.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass zwei Bewegungswinkel für die Vorderachse und Hinterachse aus einer Summe von den beiden Schräglaufwinkeln und den gemessenen Lenkwinkeln gebildet werden. Dies geschieht vorzugsweise mittels der Gleichungen 3 und 4. A F = δ F + α F ;

Figure DE102018123092A1_0003
A R = δ R + α R ;
Figure DE102018123092A1_0004
δF beziehungsweise δR sind entsprechend den jeweiligen Lenkwinkeln. Die Schräglaufwinkel αF und αR können durch die vorgenannten Varianten der Erfindung bestimmt werden. Eine Zusammenfassung dieser beiden Winkel zu einem Bewegungswinkel erleichtert die weitere Berechnung, da anstelle zweier Werte nur noch ein Wert abgespeichert und verarbeitet werden muss. Dies kann die Geschwindigkeit der odometrischen Berechnungen erhöhen.Another variant of this invention provides that two movement angles for the front axle and rear axle are formed from a sum of the two slip angles and the measured steering angles. This is preferably done using equations 3 and 4. A F = δ F + α F ;
Figure DE102018123092A1_0003
A R = δ R + α R ;
Figure DE102018123092A1_0004
δ F respectively δ R are according to the respective steering angles. The slip angle α F and α R can be determined by the aforementioned variants of the invention. Combining these two angles into one movement angle facilitates the further calculation, since instead of two values, only one value has to be saved and processed. This can increase the speed of the odometric calculations.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass die prädizierten winkelbasierenden Parameter in Abhängigkeit von einer Fallunterscheidung berechnet werden, wobei bei der Fallunterscheidung der Wert der gemessenen lateralen Beschleunigung mit einem Schwellenwert für die laterale Beschleunigung verglichen wird. Dies bedeutet insbesondere, dass die Startwerte für die beiden winkelbasierenden Parameter mittels einer Fallunterscheidung ermittelt werden. Diese Fallunterscheidung soll insbesondere unterschiedlichen Drehrichtungen der Vorder- und Hinterachse berücksichtigen. Überschreitet die gemessene laterale Beschleunigung den Schwellenwert für die laterale Beschleunigung so ist insbesondere vorgesehen, dass die prädizierten winkelbasierenden Parameter anhand der Gleichungen 5 beziehungsweise 6 berechnet werden. K F p = 2.25 × E G ;

Figure DE102018123092A1_0005
K R p = 1.25 × E G ;
Figure DE102018123092A1_0006
Another variant of this invention provides that the predicted angle-based parameters are calculated as a function of a case distinction, the case of the case distinction comparing the value of the measured lateral acceleration with a threshold value for the lateral acceleration. This means in particular that the starting values for the two angle-based parameters are determined by means of a case distinction. This case distinction should in particular take into account different directions of rotation of the front and rear axles. If the measured lateral acceleration exceeds the threshold value for the lateral acceleration, it is particularly provided that the predicted angle-based parameters are calculated using equations 5 and 6, respectively. K F p = 2.25 × E G ;
Figure DE102018123092A1_0005
K R p = 1.25 × E G ;
Figure DE102018123092A1_0006

Ist jedoch die gemessene laterale Beschleunigung gegenüber dem Schwellenwert der lateralen Beschleunigung geringer, so ist insbesondere vorgesehen, dass die prädizierten winkelbasierenden Parameter mittels der Gleichungen 7 oder 8 ermittelt werden. K F p = 0.01 + E G 6 ;

Figure DE102018123092A1_0007
K R p = 0.01 5 × E G 6 ;
Figure DE102018123092A1_0008
In den Gleichungen 5 bis 8 ist ein Parameter EG enthalten. Der Parameter EG wird mittels der dargestellten Fallunterscheidung zu den prädizierten winkelbasierenden Parametern umgeformt. Auf den Parameter EG wird später eingegangen.However, if the measured lateral acceleration is lower than the threshold value of the lateral acceleration, it is particularly provided that the predicted angle-based parameters are determined using equations 7 or 8. K F p = - 0.01 + E G 6 ;
Figure DE102018123092A1_0007
K R p = - 0.01 - 5 × E G 6 ;
Figure DE102018123092A1_0008
A parameter EG is contained in equations 5 to 8. The parameter EG is transformed into the predicted angle-based parameters using the case differentiation shown. The parameter EG will be discussed later.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass ein Schräglaufwinkel im Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von den Bewegungswinkeln, einem Abstand zwischen der Vorderachse zur Hinterachse und einem Abstands der Vorderachse zum Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs berechnet wird. Die Berechnung des Schräglaufwinkels im Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs erleichtert die spätere Berechnung der prädizierten lateralen Geschwindigkeit. Der Schräglaufwinkel β wird insbesondere mittels der Gleichung 9 berechnet. β = tan 1 [ tan ( A F ) l F l [ tan ( A F ) tan ( A R ) ] ] ;

Figure DE102018123092A1_0009
Another variant of this invention provides that a slip angle in the center of gravity of the motor vehicle as a function of the movement angles, a distance between the front axle to the rear axle and a distance of the front axle to the center of gravity of the motor vehicle is calculated. The calculation of the slip angle in the center of gravity of the motor vehicle facilitates the later calculation of the predicted lateral speed. The slip angle β is calculated in particular using equation 9. β = tan - 1 [ tan ( A F ) - l F l [ tan ( A F ) - tan ( A R ) ] ] ;
Figure DE102018123092A1_0009

AF beziehungsweise AR sind die jeweiligen Bewegungswinkel, der Quotient l F l

Figure DE102018123092A1_0010
beschreibt ein Längenverhältnis. Da der Schräglaufwinkel β im weiteren Verlauf für weitere Berechnungen benötigt wird, kann eine Vorabberechnung des Schräglaufwinkels β die Effizienz des Berechnungsverfahrens erhöhen und somit rasche odometrische Berechnungen ermöglichen. A F respectively A R are the respective movement angles, the quotient l F l
Figure DE102018123092A1_0010
describes an aspect ratio. Because the slip angle β in the further course of further calculations is required, a pre-calculation of the slip angle β increase the efficiency of the calculation process and thus enable quick odometric calculations.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass ein Rotationsradius des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von den Bewegungswinkeln und in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Vorderachse zur Hinterachse berechnet wird. Der Rotationsradius wird insbesondere durch die Gleichung 10 ermittelt. R 1 = [ tan ( A F ) tan ( A R ) l ] × cos ( A F ) ;

Figure DE102018123092A1_0011
Zu beachten ist, dass Gleichung 10 nicht den Radius R direkt sondern den inversen Radius R-1 in der Mitte der Vorderachse des Kraftfahrzeugs berechnet. Diese Darstellung ist zweckmäßig, da im weiteren Verlauf der inverse Rotationsradius direkt verarbeitet werden kann. Bezüglich der Berechnung des Rotationsradius gelten dieselben Vorteile wie bei der Berechnung des Schräglaufwinkels β.Another variant of this invention provides that a rotation radius of the motor vehicle is calculated as a function of the movement angles and as a function of the distance between the front axle and the rear axle. The radius of rotation is determined in particular by equation 10. R - 1 = [ tan ( A F ) - tan ( A R ) l ] × cos ( A F ) ;
Figure DE102018123092A1_0011
It should be noted that equation 10 does not calculate the radius R directly but the inverse radius R -1 in the middle of the front axle of the motor vehicle. This representation is useful because the inverse rotation radius can be processed directly in the further course. With regard to the calculation of the rotation radius, the same advantages apply as for the calculation of the slip angle β.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht vor, dass die gemessene laterale Beschleunigung und die gemessene Gierrate tiefpassgefiltert werden. Bei einem Messen der lateralen Beschleunigung und der Gierrate kann es durch systematische und statistische Fehler zu Abweichungen bei den Messwerten kommen. Im schlimmsten Fall können so genannte Ausreißer vorkommen, welche im ungünstigsten Fall über den Kalman-Filter in das Berechnungsverfahren einfließen. Solche statistischen Ausreißer könnten dann zu nicht-realistischen Ergebnissen führen und sind häufig unerwünscht. Mittels einer Tiefpassfilterung der gemessenen lateralen Beschleunigung und der gemessenen Gierrate kann verhindert werden, dass einzelne statistische Ausreißer bei der Messung der lateralen Beschleunigung oder der Gierrate die odometrischen Berechnungen verfälschen. Hier wird ebenso bevorzugt eine Tiefpassfilterung mit einem Puffer der Größe 5 eingesetzt.Another variant of this invention provides that the measured lateral acceleration and the measured yaw rate are low-pass filtered. When measuring the lateral acceleration and the yaw rate, systematic and statistical errors can lead to deviations in the measured values. In the worst case, so-called outliers can occur, which in the worst case flow into the calculation process via the Kalman filter. Such statistical outliers could then lead to unrealistic results and are often undesirable. Low-pass filtering of the measured lateral acceleration and the measured yaw rate can prevent individual statistical outliers from falsifying the odometric calculations when measuring the lateral acceleration or the yaw rate. Low-pass filtering with a size 5 buffer is also preferably used here.

Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Sensoreinrichtung zum Erfassen einer gemessenen lateralen Beschleunigung, einer gemessenen Gierrate, eines Lenkwinkels einer Vorderachse, eines Lenkwinkels einer Hinterachse und jeweils einer Umlaufdrehzahl für die Vorderachse und Hinterachse bereit. Zudem weist das Sensorsystem eine Auswerteeinheit auf, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist, die von der Sensoreinrichtung erfassten Größen entsprechend einem Verfahren gemäß den vorhergehenden Varianten zu verarbeiten. Die Auswerteeinheit kann insbesondere das Vorhersagemodell sowie die beiden unterschiedlichen Kalman-Filter beinhalten. Die von der Sensoreinrichtung gemessenen Größen können der Auswerteeinrichtung zugeführt werden. Die Auswerteeinheit kann diese zugeführten Messgrößen entsprechend dem Vorhersagemodell, dem Unscented Kalman-Filter sowie dem Kalman-Filter verarbeiten. Dabei können die jeweiligen Kalman-Filter sowie das Vorhersagemodell mehrfach zyklisch angewandt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass regelmäßig neue Messwerte, welche durch die Sensoreinrichtung erfasst werden, in das zyklische Verfahren als Eingangsgrößen einfließen. Die in den vorangegangenen Varianten genannten Vorteile gelten sinngemäß auch für diesen Vorrichtungsanspruch.The present invention also provides a sensor system for a motor vehicle with a sensor device for detecting a measured lateral acceleration, a measured yaw rate, a steering angle of a front axle, a steering angle of a rear axle and in each case a rotational speed for the front axle and rear axle. In addition, the sensor system has an evaluation unit, the evaluation unit being designed to process the variables detected by the sensor device in accordance with a method according to the preceding variants. The evaluation unit can in particular contain the prediction model and the two different Kalman filters. The quantities measured by the sensor device can be fed to the evaluation device. The evaluation unit can process these supplied measured variables in accordance with the prediction model, the unscented Kalman filter and the Kalman filter. The respective Kalman filter and the prediction model can be used several times cyclically. In particular, it can be provided that new measured values, which are recorded by the sensor device, are regularly incorporated into the cyclic process as input variables. The advantages mentioned in the previous variants also apply mutatis mutandis to this device claim.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht ein Sensorsystem vor, wobei die Sensoreinrichtung ein Gyroskop zum Messen der gemessenen Gierrate, einen Lenkwinkelsensor zum Messen der Lenkwinkel, einen Beschleunigungssensor zum Messen der gemessenen lateralen Beschleunigung und einen Drehzahlsensor zum Messen der jeweils einen Umlaufdrehzahl für die Vorderachse und für die Hinterachse aufweist. Für den Begriff Umlaufdrehzahl kann anstelle dessen der Begriff Umlauffrequenz verwendet werden. Eine Umlaufdrehzahl beziehungsweise Umlauffrequenz beschreibt vor allem wie viele Umdrehungen ein Rad innerhalb einer vorgegebenen Zeit durchführt. Die Einheit für die Umlaufdrehzahl beziehungsweise Umlauffrequenz ist insbesondere Umdrehungen pro Minute oder Umdrehungen pro Sekunde. Bevorzugt weist das Sensorsystem keinen Lidar-Sensor auf. Ein Lidar-Sensor ist im Gegensatz zu dem Beschleunigungssensor oder Lenkwinkelsensor ein kostenintensiver Sensor. Im Rahmen dieser Erfindung wird versucht, effektive odometrische Berechnungen mittels günstiger Basissensoren durchzuführen. Daher weist das Sensorsystem bevorzugt eine beschränkte Anzahl unterschiedlicher Sensoren auf. A further variant of this invention provides a sensor system, the sensor device comprising a gyroscope for measuring the measured yaw rate, a steering angle sensor for measuring the steering angle, an acceleration sensor for measuring the measured lateral acceleration and a speed sensor for measuring the rotational speed in each case for the front axle and for has the rear axle. The term orbit frequency can be used instead for the term orbit speed. A revolution speed or revolution frequency primarily describes how many revolutions a wheel makes within a predetermined time. The unit for the revolution speed or revolution frequency is in particular revolutions per minute or revolutions per second. The sensor system preferably does not have a lidar sensor. In contrast to the acceleration sensor or steering angle sensor, a lidar sensor is a cost-intensive sensor. Within the scope of this invention, attempts are made to carry out effective odometric calculations using inexpensive basic sensors. The sensor system therefore preferably has a limited number of different sensors.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht ein Sensorsystem vor, wobei die Sensoreinrichtung einen Tiefpassfilter zum Filtern der gemessenen lateralen Beschleunigung und der gemessenen Gierrate aufweist. Wie in einer vorangegangenen Variante der Erfindung erläutert wurde, dient der Tiefpassfilter insbesondere zum Herausfiltern von statistischen Ausreißern oder sogenannten Peaks. Somit können odometrische Berechnungen stabilisiert werden. Der Tiefpassfilter kann insbesondere auch die berechneten prädizierten beziehungsweise fusionierten Werte tiefpassfiltern.Another variant of this invention provides a sensor system, the sensor device having a low-pass filter for filtering the measured lateral acceleration and the measured yaw rate. As was explained in a previous variant of the invention, the low-pass filter is used in particular to filter out statistical outliers or so-called peaks. In this way, odometric calculations can be stabilized. The low-pass filter can in particular also low-filter the calculated predicted or merged values.

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 Varianten durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Prozessor einer elektronischen Auswerteeinheit verarbeitet wird. Die Auswerteeinheit kann insbesondere in einen Mikrochip implementiert sein. Der Mikrochip kann selbst wiederum Teil einer Leiterplatte 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 variants if the computer program product is processed on a processor of an electronic evaluation unit. The evaluation unit can in particular be implemented in a microchip. The microchip can itself be part of a printed circuit board.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht ein Fahrzeugassistenzsystem mit einem Computerprogrammprodukt vor. Das Computerprogrammprodukt beinhaltet insbesondere die elektronische Auswerteeinheit, welche die laterale Geschwindigkeit sowie die Gierrate für eine Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs berechnen kann. Somit kann das Fahrzeugassistenzsystem aktuelle Werte zur lateralen Geschwindigkeit sowie zur Gierrate und unter Umständen zu weiteren Parametern erhalten. Mittels dieser berechneten Werte kann das Computerprogrammprodukt eine effektive Steuerung des Fahrzeugassistenzsystems ermöglichen.Another variant of this invention provides a vehicle assistance system with a computer program product. The computer program product contains in particular the electronic evaluation unit, which can calculate the lateral speed and the yaw rate for a self-movement of the motor vehicle. The vehicle assistance system can thus receive current values for the lateral speed and the yaw rate and, under certain circumstances, for further parameters. Using these calculated values, the computer program product can enable effective control of the vehicle assistance system.

Eine weitere Variante dieser Erfindung sieht ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugassistenzsystem vor. Mit mittels der zuvor genannten Varianten der Erfindung kann das Kraftfahrzeug mittels des Fahrzeugassistenzsystems effektiv seine Position beziehungsweise seine Eigenbewegung berechnen, ohne dabei auf teure Sensorik zurückgreifen zu müssen.Another variant of this invention provides a motor vehicle with a vehicle assistance system. With the above-mentioned variants of the invention, the motor vehicle can use the vehicle assistance system to effectively calculate its position or its own movement without having to resort to expensive sensors.

Im Folgenden wird nun ein mögliches Berechnungsverfahren erläutert. Das Vorhersagemodell sieht insbesondere vor, mittels der Gleichungen 3 und 4 die jeweiligen Schräglaufwinkel αF und αR zu berechnen. α F = K F 0 × V x 0 2 + V y 0 2 × θ ˙ 0 ;

Figure DE102018123092A1_0012
α R = K R 0 × V x 0 2 + V y 0 2 × θ ˙ 0 ;
Figure DE102018123092A1_0013
Die Gleichungen 11 und 12 beinhalten Startwerte für die winkelbasierenden Parameter KF 0 , KR 0 , einen Startwert für die longitudinale Geschwindigkeit Vx 0 , einen Startwert für die laterale Geschwindigkeit Vy 0 sowie einen Startwert für die Gierrate θ̇0. Diese Startwerte können zum Beispiel von einem vorangegangenen Berechnungszyklus als Eingangswerte übernommen worden sein. Bei einem erstmaligen Starten dieser Berechnung können zum Beispiel auch Schätzwerte vorgegeben werden. Insbesondere können für die Startwerte in den Gleichungen 11 und 12 Messwerte der Sensoreinrichtung übernommen werden. So kann beispielsweise ein Startwert für die Gierrate durch einen Messwert des Gyroskops vorgegeben sein. Entsprechendes gilt für die longitudinale beziehungsweise laterale Geschwindigkeit. Die laterale Geschwindigkeit kann beispielsweise mittels des Beschleunigungssensors indirekt gemessen werden. Mittels einer Integration über die Zeit des Sensorsignals des Beschleunigungssensors kann eine gemessene laterale Beschleunigung ermittelt werden. Die Startwerte für die winkelbasierenden Parameter KF 0 beziehungsweise KR 0 können anhand des vorgegebenen Datensatzes ermittelt werden. Im weiteren Verlauf werden die gemessenen Bewegungswinkel δF und δR mit den Schräglaufwinkeln aus den Gleichungen 11 und 12 zu den Bewegungswinkeln AF beziehungsweise AR addiert. AF und AR sind durch die Gleichungen 3 beziehungsweise 4 gegeben. Die Bewegungswinkel AF und AR werden bevorzugt mittels eines Tiefpassfilters gefiltert.A possible calculation method is now explained below. The prediction model particularly provides for the respective slip angle using equations 3 and 4 α F and α R to calculate. α F = K F 0 × V x 0 2nd + V y 0 2nd × θ ˙ 0 ;
Figure DE102018123092A1_0012
α R = K R 0 × V x 0 2nd + V y 0 2nd × θ ˙ 0 ;
Figure DE102018123092A1_0013
Equations 11 and 12 contain start values for the angle-based parameters K F 0 , K R 0 , a starting value for the longitudinal velocity V x 0 , a starting value for the lateral speed V y 0 and a starting value for the yaw rate θ̇ 0 . These start values can, for example, have been adopted as input values from a previous calculation cycle. When this calculation is started for the first time, for example, estimated values can also be specified. In particular, measured values of the sensor device can be adopted for the start values in equations 11 and 12. For example, a starting value for the yaw rate can be predetermined by a measured value of the gyroscope. The same applies to the longitudinal or lateral speed. The lateral speed can be measured indirectly, for example, using the acceleration sensor. A measured lateral acceleration can be determined by means of an integration over the time of the sensor signal of the acceleration sensor. The starting values for the angle-based parameters K F 0 respectively K R 0 can be determined using the specified data record. In the further course, the measured movement angles δ F and δ R with the slip angles from equations 11 and 12 to the movement angles A F respectively A R added. A F and A R are by equations 3 respectively 4th given. The movement angle A F and A R are preferably filtered using a low-pass filter.

Mittels Gleichung 9 wird in diesem Beispiel der Schräglaufwinkel β berechnet. Dieser Schräglaufwinkel β wird ebenfalls bevorzugt mittels des Tiefpassfilters gefiltert. Der inverse Rotationsradius R-1 wird bevorzugt mittels der Gleichung 10 berechnet. Es ist insbesondere vorgesehen, dass auch die Werte betreffend den inversen Rotationsradius R-1 mittels des Tiefpassfilters gefiltert werden. Ein prädizierter Wert betreffend die longitudinale Geschwindigkeit Vx p wird insbesondere mittels der Gleichung 13 berechnet. V x p = ( a 1 R P S R + a 2 R P S F ) × W C c o r r ;

Figure DE102018123092A1_0014
Equation 9 is used in this example to determine the slip angle β calculated. This slip angle β is also preferably filtered using the low-pass filter. The inverse rotation radius R -1 is preferably calculated using equation 10. In particular, it is provided that the values relating to the inverse rotation radius R -1 are filtered by means of the low-pass filter. A predicted value related to longitudinal speed V x p is calculated in particular using equation 13. V x p = ( a 1 R P S R + a 2nd R P S F ) × W C. c O r r ;
Figure DE102018123092A1_0014

Die prädizierte longitudinale Geschwindigkeit Vx p wird in Gleichung 13 mittels einer gewichteten Summe, welche als Summanden die jeweiligen Umlaufdrehzahlen aufweisen, berechnet. Zudem berücksichtigt die Gleichung 13 eine eventuelle Änderung eines Radumfangs. Der geänderte Radumfang WCcorr wird insbesondere mittels einer weiteren linearen Funktion ermittelt. Diese weitere lineare Funktion ist insbesondere von den Umlaufdrehzahlen abhängig. Die beiden Umlaufdrehzahlen können mittels der Koeffizienten a1 beziehungsweise a2 unterschiedlich gewichtet werden. Damit sollen plötzliche Abweichungen betreffend die Umlaufdrehzahlen für die Hinterachse möglichst vermieden werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Koeffizient a1 90 Prozent (a1=0,9) und der Koeffizient a2 10 Prozent (a2 = 0,1) betragen.The predicted longitudinal velocity V x p is calculated in equation 13 by means of a weighted sum, which has the respective rotational speeds as summands. Equation 13 also takes into account a possible change in a wheel circumference. The changed wheel circumference WC corr is determined in particular by means of a further linear function. This further linear function is particularly dependent on the rotational speeds. The two rotational speeds can be weighted differently by means of the coefficients a1 and a2. This is supposed to be sudden Deviations in the rotational speeds for the rear axle should be avoided as far as possible. In particular, it is provided that the coefficient a1 is 90 percent (a1 = 0.9) and the coefficient a2 is 10 percent (a2 = 0.1).

Ein prädizierter Wert für die laterale Geschwindigkeit Vy p wird beispielsweise mittels der Gleichung 14 ermittelt. V y p = V x p tan ( β ) + l F × θ ˙ 0 ;

Figure DE102018123092A1_0015
In Gleichung 14 taucht der Schräglaufwinkel β des Schwerpunkts auf. Hier macht sich eine vorhergehende Berechnung des Schräglaufwinkels β sowie dessen Filterung positiv bemerkbar. Die in Gleichung 14 ermittelten Werte betreffend die prädizierte laterale Geschwindigkeit werden bevorzugt ebenfalls tiefpassgefiltert. Ein prädizierter Wert für die Gierrate kann anhand der Gleichung 15 bestimmt werden. θ ˙ p = R 1 × V x p 2 + V y p 1 ;
Figure DE102018123092A1_0016
Die prädizierten Werte für die gemessene Gierrate werden ebenfalls bevorzugt tiefpassgefiltert.A predicted value for the lateral velocity V y p is determined, for example, using equation 14. V y p = V x p tan ( β ) + l F × θ ˙ 0 ;
Figure DE102018123092A1_0015
Equation 14 shows the slip angle β of focus. A previous calculation of the slip angle is made here β and its filtering is noticeable. The values relating to the predicted lateral velocity determined in equation 14 are preferably also low-pass filtered. A predicted value for the yaw rate can be determined using equation 15. θ ˙ p = R - 1 × V x p 2nd + V y p 1 ;
Figure DE102018123092A1_0016
The predicted values for the measured yaw rate are also preferably low-pass filtered.

Nach der Berechnung prädizierter Werte für die Gierrate, die laterale Geschwindigkeit und die longitudinale Geschwindigkeit kann ein Wert betreffend eines Winkelgradienten EG, der auch fließender Winkelgradient genannt wird, berechnet werden. Dies kann beispielsweise mittels der Gleichung 16 erfolgen. E G = l × θ ˙ p V x p 2 + V y p 2 ( δ F δ R ) θ ˙ p × V x p 2 + V y p 2 ;

Figure DE102018123092A1_0017
After predicted values for the yaw rate, the lateral speed and the longitudinal speed have been calculated, a value relating to an angle gradient EG, which is also called a flowing angle gradient, can be calculated. This can be done using equation 16, for example. E G = l × θ ˙ p V x p 2nd + V y p 2nd - ( δ F - δ R ) θ ˙ p × V x p 2nd + V y p 2nd ;
Figure DE102018123092A1_0017

Dieser Winkelgradient EG wird im Folgenden durch die bereits erwähnte Fallunterscheidung (Gleichungen 5 bis 8) zu prädizierten Werten betreffend den winkelbasierenden Parametern KF p und KR p umgerechnet. Ist die gemessene laterale Beschleunigung größer als der vorgegebene Schwellenwert, so werden die Gleichungen 5 und 6 angewandt. Ist die gemessene laterale Beschleunigung kleiner als der vorgegebene Schwellenwert, so finden insbesondere die Gleichungen 7 und 8 Anwendung.In the following, this angle gradient EG becomes predicted values regarding the angle-based parameters by the already mentioned case distinction (equations 5 to 8) K F p and K R p converted. If the measured lateral acceleration is greater than the predetermined threshold value, equations 5 and 6 are applied. If the measured lateral acceleration is less than the predetermined threshold value, equations 7 and 8 are used in particular.

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 verwendbar, 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 alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations without departing from 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 can be derived from the explanations explained and can be generated by separate combinations of features. Versions 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 betreffend ein Einspurmodell; und
  • 2 ein schematisches Ablaufdiagramm betreffend das Vorhersagemodell und das Fusionsmodell in Zusammenwirkung mit gemessenen Sensorwerten.
The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In it show:
  • 1 a sketch relating to a single-track model; and
  • 2nd a schematic flow diagram relating to the prediction model and the fusion model in cooperation with measured sensor values.

1 zeigt eine Skizze für ein Einspurmodell. Darin sind schematisch ein Hinterrad WR sowie ein Vorderrad WF gezeigt. Die Schwerpunkte dieser beiden Räder sind mit einer Hauptachse HA verbunden. Auf dieser Hauptachse HA ist ein Schwerpunkt CG eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Das Hinterrad WR sowie das Vorderrad WF weisen jeweils eine Achse auf, die entlang der Orientierung des jeweiligen Rades verläuft. Für das Vorderrad WF ist eine Längsachse WAF, für das Hinterrad WR ist eine Längsachse WAR gezeigt. Wenn der Geschwindigkeitsvektor VF betreffend das Vorderrad WF nicht entlang der Längsachse WAF verläuft, ergibt sich ein Schräglaufwinkel |αF| > 0. Ein Lenkwinkel δF zusammen mit dem Schräglaufwinkel αF ergibt einen Bewegungswinkel AF . Die Pfeile betreffend die jeweiligen Winkel zeigen an, welches Vorzeichen der jeweilige Winkel hat. Zeigt der Pfeil entgegen dem Uhrzeigersinn, so ist das Vorzeichen positiv, wie zum Beispiel beim Lenkwinkel δF in 1. Bei αR zum Beispiel ist der Winkel negativ. αR verläuft ausgehend von der Längsachse WAR zu einer gedachten (in 1 gestrichelt angedeutet) Verlängerung des Geschwindigkeitsvektors VR . Die hier gewählte Vorzeichenkonvention muss nicht übernommen werden, wichtig ist lediglich, dass eine einmal definierte Vorzeichenkonvention eingehalten wird. 1 shows a sketch for a single track model. In it are a rear wheel schematically WR as well as a front wheel WF shown. The focal points of these two wheels are with a main axis HA connected. On this main axis HA is a focus CG arranged a motor vehicle. The rear wheel WR as well as the front wheel WF each have an axis that runs along the orientation of the respective wheel. For the front wheel WF is a longitudinal axis WAF , for the rear wheel WR is a longitudinal axis WAS shown. If the speed vector V F regarding the front wheel WF not along the long axis WAF runs, there is a slip angle | α F | > 0. A steering angle δ F together with the slip angle α F gives a movement angle A F . The arrows relating to the respective angles show the sign of the respective angle. If the arrow points counter-clockwise, the sign is positive, such as the steering angle δ F in 1 . At α R for example, the angle is negative. α R runs from the longitudinal axis WAS to an imaginary (in 1 indicated by dashed lines) Extension of the speed vector V R . The sign convention chosen here does not have to be adopted, the only thing that is important is that a sign convention once defined is adhered to.

Der Bewegungswinkel AF beschreibt insbesondere eine Abweichung der Geschwindigkeitsrichtung gegenüber der Hauptachse HA. Für die entsprechenden Winkel und Größen der Hinterachse gelten die genannten Ausführungen entsprechend analog. Das Einspurmodell weist zudem einen Geschwindigkeitsvektor Vbetreffend das gesamte Kraftfahrzeug auf. Aufgrund einer Bewegung des Kraftfahrzeugs schräg zur Hauptachse HA liegt gemäß 1 ein Schräglaufwinkel β vor. Im Beispiel von 1 ist eine Drehrichtung W angedeutet. Dies führt dazu, dass das Vorderrad WF sich tendenziell gemäß dem Wert θ̇flF und das Hinterrad WR gemäß dem Wert θ̇flR bewegt. FR sowie FF repräsentieren die jeweiligen lateralen Reibungskräfte, welche auf die jeweiligen Räder wirken. The angle of movement A F describes in particular a deviation of the speed direction from the main axis HA . For the corresponding angles and sizes of the rear axle, the above statements apply analogously. The single-track model also has a speed vector V relating to the entire motor vehicle. Due to movement of the motor vehicle at an angle to the main axis HA lies according to 1 a slip angle β in front. In the example of 1 is a direction of rotation W indicated. This causes the front wheel WF tends to according to the value θ̇ f l F and the rear wheel WR moved according to the value θ̇ f l R. F R such as F F represent the respective lateral frictional forces which act on the respective wheels.

2 zeigt eine Darstellung, welche die Verfahrensschritte anschaulicher darstellen soll. In einem Geschwindigkeitsmodell SM fließen die jeweiligen Drehzahlen RPSF , RPSR zur Berechnung der longitudinalen Geschwindigkeit Vx ein. Die longitudinale Geschwindigkeit Vx beziehungsweise deren prädizierter Wert Vx p werden insbesondere mittels der Gleichung 13 berechnet. Die so ermittelte longitudinale Geschwindigkeit Vx wird als Eingangsparameter einem Vorhersagemodell PM zugeführt. Zusätzlich fließen in das Vorhersagemodell PM gemessene Werte betreffend die Lenkwinkel δF und δR ein. Das Vorhersagemodell PM ist insbesondere dazu ausgebildet, Berechnungen gemäß den Gleichungen 3 bis 16 durchzuführen. In diesen Gleichungen ist unter anderem ein Startwert für die Gierrate θ̇0 vorgesehen. Im allerersten Zyklus dieses Verfahrens, bei dem das Fusionsmodell FM noch nicht zum Einsatz gekommen ist, können für die jeweiligen Startwerte Schätzwerte herangezogen werden. Anstelle von Schätzwerten können auch Messwerte der Sensoreinrichtung verwendet werden. 2nd shows a representation, which should illustrate the process steps more clearly. The respective speeds flow in a speed model SM RPS F , RPS R to calculate the longitudinal speed V x on. The longitudinal speed V x or their predicted value V x p are calculated in particular using equation 13. The longitudinal speed determined in this way V x becomes the input parameter of a predictive model PM fed. In addition, flow into the forecast model PM measured values regarding the steering angle δ F and δ R on. The prediction model PM is especially designed to perform calculations according to equations 3 to 16. Among other things, a starting value for the yaw rate θ G 0 is provided in these equations. In the very first cycle of this process, in which the fusion model FM has not yet been used, estimates can be used for the respective starting values. Instead of estimated values, measured values from the sensor device can also be used.

Das Vorhersagemodell PM kann nun mittels der Gleichungen 3 bis 16 prädizierte Werte für die Gierrate θ̇p, die winkelbasierenden Parameter sowie für die laterale Geschwindigkeit berechnen. Diese prädizierten Werte θ̇p, KF p , KR p und Vy p werden dem Fusionsmodell FM übergeben. Das Fusionsmodell FM weist dabei einen Unscented Kalman-Filter sowie einen Kalman-Filter auf. Das Fusionsmodell FM ist dazu ausgelegt, aus den prädizierten Werten fusionierte Werte betreffend die Gierrate θ̇f, die winkelbasierenden Parameter KF f , KR f sowie die laterale Geschwindigkeit Vy f zu berechnen. Dazu fließen gemessene Werte betreffend die Gierrate θ̇obs und gemessene Werte betreffend die laterale Geschwindigkeit Vy in das Fusionsmodell FM ein. Die gemessene laterale Geschwindigkeit Vy,obs wird insbesondere durch eine Zeitintegration einer gemessenen Beschleunigung ay,obs ermittelt. Die gemessene Gierrate θ̇obs kann insbesondere aus den Messdaten eines Gyroskops gewonnen werden. Der Unscented Kalman-Filter des Fusionsmodells FM ist insbesondere ausgebildet Sigma-Punkte, Gewichtungsfaktoren sowie ein neue Kovarianzmatrix P1 zu berechnen. Dazu verwendet der Unscented Kalman-Filter beispielsweise folgende Gleichungen: X 4 × 9 = S i g m a s ( x 4 × 1 , P 4 × 4 , C 1 × 1 ) ;

Figure DE102018123092A1_0018
X 1 4 × 9 = P r e d i c t i o n _ M o d e l ( X 4 X 9 ) ;
Figure DE102018123092A1_0019
x 1 4 X 1 = [ Z e r o s ] 4 X 1 ;
Figure DE102018123092A1_0020
x 1 4 × 1 = x 1 4 × 1 + [ W m ( i ) ] 1 × 1 × [ X 1 ( i ) ] 4 × 1 ;
Figure DE102018123092A1_0021
X 2 4 × 9 = X 1 4 × 9 [ x 1 | x 1 | .. | x 1 ] 4 × 9 ;
Figure DE102018123092A1_0022
[ W c ] 9 × 9 = W c 1 × 9 × I 9 × 9 ;
Figure DE102018123092A1_0023
P 1 4 × 4 = X 2 4 × 9 × [ W c ] 9 × 9 × X 2 9 × 4 T + Q 4 × 4 ;
Figure DE102018123092A1_0024
The prediction model PM can now use equations 3 to 16 to calculate predicted values for the yaw rate θ̇ p , the angle-based parameters and for the lateral speed. These predicted values θ̇ p , K F p , K R p and V y p become the fusion model FM to hand over. The fusion model FM has an Unscented Kalman filter and a Kalman filter. The fusion model FM is designed to merge values from the predicted values regarding the yaw rate θ̇ f , the angle-based parameters K F f , K R f as well as the lateral speed V y f to calculate. For this purpose, measured values relating to the yaw rate θ̇ obs and measured values relating to the lateral speed flow V y into the fusion model FM on. The measured lateral speed V y, obs is in particular through a time integration of a measured acceleration a y, obs determined. The measured yaw rate θ̇ obs can be obtained in particular from the measurement data of a gyroscope. The Unscented Kalman filter of the fusion model FM is especially trained to calculate sigma points, weighting factors and a new covariance matrix P1. The Unscented Kalman filter uses the following equations, for example: X 4th × 9 = S i G m a s ( x 4th × 1 , P 4th × 4th , C. 1 × 1 ) ;
Figure DE102018123092A1_0018
X 1 4th × 9 = P r e d i c t i O n _ M O d e l ( X 4th X 9 ) ;
Figure DE102018123092A1_0019
x 1 4th X 1 = [ Z. e r O s ] 4th X 1 ;
Figure DE102018123092A1_0020
x 1 4th × 1 = x 1 4th × 1 + [ W m ( i ) ] 1 × 1 × [ X 1 ( i ) ] 4th × 1 ;
Figure DE102018123092A1_0021
X 2nd 4th × 9 = X 1 4th × 9 - [ x 1 | x 1 | .. | x 1 ] 4th × 9 ;
Figure DE102018123092A1_0022
[ W c ] 9 × 9 = W c 1 × 9 × I. 9 × 9 ;
Figure DE102018123092A1_0023
P 1 4th × 4th = X 2nd 4th × 9 × [ W c ] 9 × 9 × X 2nd 9 × 4th T + Q 4th × 4th ;
Figure DE102018123092A1_0024

Der Vektor x1 sowie die neue Kovarianzmatrix P1 die durch den Unscented Kalman-Filter berechnet wurden, werden dem Kalman-Filter als Eingangsparameter zugeführt. Der Kalman-Filter ist insbesondere ausgebildet mittels der Gleichungen 24 bis 29 einen neuen Zustandsvektor x und eine neue Kovarianzmatrix P zu berechnen. Z = [ θ ˙ o b s a y , o b s × Δ T ] ;

Figure DE102018123092A1_0025
H = [ 1 0 0 0 0 0 0 1 ] ;
Figure DE102018123092A1_0026
Z 1 2 × 1 = H 2 × 4 × x 1 4 × 1 ;
Figure DE102018123092A1_0027
K = P 1 × H T H × P 1 × H T + R S ;
Figure DE102018123092A1_0028
x = x 1 + K × ( Z Z 1 ) ;
Figure DE102018123092A1_0029
P = P 1 K × H × P 1 ;
Figure DE102018123092A1_0030
The vector x 1 and the new covariance matrix P1, which were calculated by the Unscented Kalman filter, are fed to the Kalman filter as input parameters. The Kalman filter is particularly designed to use equations 24 to 29 to calculate a new state vector x and a new covariance matrix P. Z. = [ θ ˙ O b s a y , O b s × Δ T ] ;
Figure DE102018123092A1_0025
H = [ 1 0 0 0 0 0 0 1 ] ;
Figure DE102018123092A1_0026
Z. 1 2nd × 1 = H 2nd × 4th × x 1 4th × 1 ;
Figure DE102018123092A1_0027
K = P 1 × H T H × P 1 × H T + R S ;
Figure DE102018123092A1_0028
x = x 1 + K × ( Z. - Z. 1 ) ;
Figure DE102018123092A1_0029
P = P 1 - K × H × P 1 ;
Figure DE102018123092A1_0030

x1 und X1 sind unterschiedliche Variablen betreffend des Zustandsvektors x, der die Werte für die winkelbasierenden Parameter, die Gierrate sowie für die laterale Geschwindigkeit beinhaltet. Während der Berechnungen des Unscented Kalman-Filters kann sich die Länge des Vektors x ändern, was zu den verschiedenen Indizes führt. ΔT ist eine Zeitdifferenz. In Gleichung 21 wird der Zustandsvektor zu einer neuen Matrix X24×9 umgerechnet. x1 and X1 are different variables regarding the state vector x, which contains the values for the angle-based parameters, the yaw rate and for the lateral speed. During the calculations of the Unscented Kalman filter, the length of the vector x can change, which leads to the different indices. ΔT is a time difference. In equation 21, the state vector is converted into a new matrix X2 4 × 9 .

Die prädizierten Werte für die Gierrate, für die winkelbasierenden Parameter sowie für die laterale Geschwindigkeit können insbesondere zu einem Zustandsvektor x zusammengefasst werden. Dieser Zustandsvektor x wird insbesondere mit xp bezeichnet, wenn er die prädizierten Werte aufweist. Diese prädizierten Werte beziehungsweise der Zustandsvektor xp wird dem Unscented Kalman-Filter als Eingangsdatensatz übergeben.The predicted values for the yaw rate, for the angle-based parameters and for the lateral speed can in particular be combined to form a state vector x. This state vector x is particularly designated x p if it has the predicted values. These predicted values or the state vector x p are transferred to the Unscented Kalman filter as an input data record.

Der Unscented Kalman-Filter berechnet insbesondere mittels dieser Eingangsdaten Sigma-Punkte (Gleichung 17) und Gewichtungsfaktoren [Wm(i)]1×1. Aus den Gewichtungsfaktoren kann mittels eines Trägheitstensors I9×9 eine Gewichtungsmatrix berechnet werden (Gleichung 22). Der Unscented Kalman-Filter wandelt insbesondere die prädizierten Werte in dem Vektor xp zu neuen Werten um und übergibt diese neuen Werte dem Kalman-Filter. Diese neuen Werte werden durch die Matrix P1 repräsentiert.The Unscented Kalman filter calculates sigma points (equation 17) and weighting factors [W m (i)] 1 × 1 in particular using this input data. A weighting matrix can be calculated from the weighting factors using an inertia tensor I 9 × 9 (equation 22). The Unscented Kalman filter in particular converts the predicted values in the vector x p to new values and transfers these new values to the Kalman filter. These new values are represented by the matrix P1.

Die Gleichungen 17 bis 23 beziehen sich insbesondere auf den Unscented Kalman-Filter. Der Unscented Kalman-Filter beinhaltet zum Teil sehr komplexe mathematische Umformungen und Transformationen. Diese sind jedoch nicht Kern der Erfindung. Die vorgestellten Gleichungen 17 bis 23 zeigen lediglich eine mögliche Variante auf, welche Gleichungen der Unscented Kalman-Filter aufweisen kann. Für das Verständnis dieser Anmeldung reicht es aus, zu verstehen, dass der Unscented Kalman-Filter die prädizierten Werte aus dem Vorhersagemodell PM gewichtet und die neue Kovarianzmatrix P1 berechnet. Diese Werte beziehungsweise Kovarianzmatrix P1 werden im weiteren Verlauf dem Kalman-Filter als Eingangswerte übergeben.Equations 17 through 23 relate in particular to the Unscented Kalman filter. The Unscented Kalman filter sometimes contains very complex mathematical transformations and transformations. However, these are not the core of the invention. Equations 17 to 23 presented only show one possible variant of which equations the Unscented Kalman filter can have. To understand this application, it is sufficient to understand that the Unscented Kalman filter uses the predicted values from the prediction model PM weighted and the new covariance matrix P1 was calculated. These values or covariance matrix P1 are transferred to the Kalman filter as input values in the further course.

Der Kalman-Filter weist insbesondere mehrere Matrizen beziehungsweise Vektoren auf. Diese dienen zur mathematischen Darstellung des Kalman-Filters. Ein Z-Vektor beinhaltet Messwerte des Gyroskops und einen Messwert betreffend der gemessenen lateralen Beschleunigung. Z ist somit als ein Messwertvektor ausgebildet. Die Matrix H stellt das Sensormodell dar. Somit kann die Matrix H als Sensormodellmatrix bezeichnet werden. In Gleichung 27 ist ferner eine Unsicherheitsmatrix RS betreffend zusätzlicher Unsicherheiten (z.B. Messfehler) enthalten. Die vom Unscented Kalman-Filter berechnete Matrix P1 kann zusammen mit dem Messwertvektor Z, der Sensormodellmatrix H sowie einer Kovarianzmatrix betreffend die Unsicherheit zu einer neuen Matrix, der Kalman Verstärkung umgewandelt werden. Diese Kalman-Verstärkungsmatrix K wird im weiteren Verlauf zum Berechnen eines neuen Zustandsvektors x, der neue Startwerte betreffend die Gierrate, die winkelbasierenden Parameter und die laterale Geschwindigkeit beinhalten, eingesetzt. Zudem kann mittels der Kalman-Verstärkungsmatrix K eine neue Matrix für die Kovarianzmatrix P berechnet werden. Der neue Zustandsvektor x und die neue Kovarianzmatrix P können nun dem Vorhersagemodell PM als neue Eingangswerte zugeführt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, das einzelne Werte zu den Parametern des Zustandsvektors x als Ergebniswerte ausgegeben werden. Wird das Berechnungsverfahren erneut durchlaufen, so können als Startwerte entweder die vom Kalman-Filter berechneten Werte oder neue Sensorwerte übernommen werden.The Kalman filter in particular has a plurality of matrices or vectors. These are used for the mathematical representation of the Kalman filter. A Z vector contains measurement values of the gyroscope and a measurement value relating to the measured lateral acceleration. Z is thus designed as a measured value vector. The matrix H represents the sensor model. The matrix H can thus be referred to as the sensor model matrix. Equation 27 also has an uncertainty matrix RS regarding additional uncertainties (e.g. measurement errors). The matrix P1 calculated by the Unscented Kalman filter can be converted together with the measured value vector Z, the sensor model matrix H and a covariance matrix regarding the uncertainty into a new matrix, the Kalman gain. This Kalman gain matrix K is used in the further course to calculate a new state vector x which contains new starting values relating to the yaw rate, the angle-based parameters and the lateral speed. In addition, a new matrix for the covariance matrix P can be calculated using the Kalman gain matrix K. The new state vector x and the new covariance matrix P can now use the prediction model PM are supplied as new input values. However, it can also be provided that individual values for the parameters of the state vector x are output as result values. If the calculation process is run through again, either the values calculated by the Kalman filter or new sensor values can be adopted as start values.

Die Gleichungen 24 bis 29 zeigen eine mögliche Darstellung des Kalman-Filters. Der Kalman-Filter als solches ist nicht Kern dieser Anmeldung. Daher wird auf eine ausführlichere Darstellung des Kalman-Filters wie beim Unscented Kalman-Filter verzichtet. Ein geübter Fachmann weiß, wie mit dem Unscented Kalman-Filter und dem Kalman-Filter zu verfahren ist.Equations 24 through 29 show a possible representation of the Kalman filter. The Kalman filter as such is not the core of this application. For this reason, the Kalman filter, like the Unscented Kalman filter, is not shown in more detail. A skilled professional knows how to deal with the Unscented Kalman filter and the Kalman filter.

Durch die Berechnungen des Fusionsmodells FM werden die prädizierten Werte betreffend die Gierrate, den winkelbasierenden Parameter und die laterale Geschwindigkeit zu fusionierten Werten transformiert. Das bedeutet, dass das Fusionsmodell FM fusionierte Werte für die Gierrate θ̇f, die winkelbasierenden Parameter KF f , KR f sowie die laterale Geschwindigkeit Vy f berechnet. Nun können die fusionierten Werte als Ergebniswerte ausgegeben werden, um odometrische Berechnungen durchzuführen.Through the calculations of the fusion model FM the predicted values relating to the yaw rate, the angle-based parameter and the lateral speed are transformed into fused values. That means the fusion model FM merged values for the yaw rate θ̇ f , the angle-based parameters K F f , K R f as well as the lateral speed V y f calculated. The merged values can now be output as result values in order to carry out odometric calculations.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, diese fusionierten Werte als Eingangsparameter für das Vorhersagemodell PM zur Verfügung zu stellen. Das heißt die fusionierten Werte des Fusionsmodells FM werden zu Startwerten für das Vorhersagemodell PM. Somit kann ein weiterer Berechnungszyklus durchlaufen werden. Die Anzahl der durchgeführten Berechnungszyklen kann dabei von einer gewünschten Genauigkeit abhängig gemacht werden. Im nächsten Berechnungszyklus kann wiederum das Fusionsmodell FM neu gemessene Werte betreffend die gemessene Gierrate θ̇obs sowie neu gemessene Werte betreffend die laterale Geschwindigkeit Vy,obs berücksichtigen.Alternatively, it can be provided that these merged values as input parameters for the prediction model PM to provide. That means the merged values of the fusion model FM become starting values for the prediction model PM . Another calculation cycle can thus be run through. The number of calculation cycles carried out can be made dependent on a desired accuracy. In the next calculation cycle, the fusion model can again FM newly measured values relating to the measured yaw rate θ̇ obs and newly measured values relating to the lateral speed V y, obs consider.

Das in 2 dargestellte Verfahren wurde mit Vergleichsmessungen verglichen. Diese Messungen wurden mit einem Referenzfahrzeug durchgeführt. Das Referenzfahrzeug weist entsprechende Sensorik auf, welche eine longitudinale Geschwindigkeit, eine laterale Geschwindigkeit sowie eine Gierrate mit hinreichend hoher Genauigkeit messen können. Bei einer Messdauer von über zwei Stunden wurden mit dem Referenzfahrzeug unterschiedliche Geschwindigkeiten und verschiedene Manöver auf verschiedenen Straßen ausgeführt. Dabei wurden folgende statistische Abweichungen festgestellt. Für die longitudinale Geschwindigkeit Vx wurde eine Abweichung von 1,08 km/h festgestellt. Für die laterale Geschwindigkeit Vy wurde eine statistische Abweichung von 0,36 km/h festgestellt. Für die Gierrate wurde eine statistische Abweichung von 0,09 Grad pro Sekunde festgestellt. Damit konnte das in 2 dargestellte Berechnungsverfahren eindeutig zeigen, dass die vorgenannten Parameter auch mit günstigen Basissensoren hinreichend genau bestimmt werden können. Damit können Fahrzeugassistenzsysteme entwickelt werden, welche im besten Fall auf teure Lidar-Sensoren verzichten können und dabei dennoch genaue odometrische Berechnungen ermöglichen.This in 2nd The method shown was compared with comparative measurements. These measurements were carried out with a reference vehicle. The reference vehicle has corresponding sensors, which can measure a longitudinal speed, a lateral speed and a yaw rate with a sufficiently high accuracy. With a measurement duration of over two hours, different speeds and different maneuvers were carried out on different roads with the reference vehicle. The following statistical deviations were found. For the longitudinal speed V x a deviation of 1.08 km / h was found. For the lateral speed V y a statistical deviation of 0.36 km / h was found. A statistical deviation of 0.09 degrees per second was found for the yaw rate. With that, in 2nd The calculation methods shown clearly show that the aforementioned parameters can also be determined with sufficient accuracy using inexpensive basic sensors. This enables vehicle assistance systems to be developed which, in the best case, can do without expensive lidar sensors and still enable precise odometric calculations.

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Claims (21)

Verfahren zum Bestimmen einer lateralen Geschwindigkeit sowie einer Gierrate für eine Eigenbewegung eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorderachse und einer Hinterachse gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) Erfassen und/oder Messen eines Lenkwinkels (δF) der Vorderachse, eines Lenkwinkels der Hinterachse (δR), jeweils einer Umlaufdrehzahl für die Vorderachse (RPSF) und für die Hinterachse (RPSR), einer lateralen gemessenen Beschleunigung (ay,obs) und einer gemessenen Gierrate (θ̇obs), b) Berechnen von prädizierten Werten für prädizierte winkelbasierende Parameter (KF p , KR p ), eine prädizierte laterale Geschwindigkeit (Vy p ) und eine prädizierte Gierrate (θ̇p) mittels eines Vorhersagemodells, wobei das Vorhersagemodell für das Berechnen im Schritt b) die zwei Lenkwinkel (δF, δR) für die Vorderachse und Hinterachse und vorgegebene Startwerte für die winkelbasierenden Parameter (KF 0 , KR 0 ), die laterale Geschwindigkeit (Vy0) und die Gierrate (θ̇0) berücksichtigt, c) Berechnen von fusionierten Werten für fusionierte winkelbasierende Parameter (KF f , KR f ), einer fusionierten lateralen Geschwindigkeit (Vy f ) und einer fusionierten Gierrate (θ̇f) ausgehend von den prädizierten Werten aus Schritt b) mittels eines Fusionsmodells zum Fusionieren prädizierter Werte und gemessener Werte, wobei das Fusionsmodell einen Unscented Kalman-Filter und einen Kalman-Filter aufweist, wobei der Kalman-Filter die laterale gemessene Beschleunigung (Vy,obs) und die gemessene Gierrate (θ̇obs) für das Berechnen der fusionierten Werte berücksichtigt, d) Zuführen der berechneten fusionierten Werte aus Schritt c) als vorgegebene Startwerte für das Vorhersagemodell in Schritt b) und/oder Ausgeben der in Schritt c) berechneten fusionierten Werte als Ergebniswerte zum Bestimmen der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs.Method for determining a lateral speed and a yaw rate for a self-movement of a motor vehicle with a front axle and a rear axle characterized by the following method steps: a) detecting and / or measuring a steering angle (δ F ) of the front axle, a steering angle of the rear axle (δ R ) , in each case a rotation speed for the front axle (RPS F ) and for the rear axle (RPS R ), a lateral measured acceleration (a y, obs ) and a measured yaw rate (θ̇ obs ), b) calculating predicted values for predicted angle-based parameters ( K F p , K R p ), a predicted lateral velocity (V y p ) and a predicted yaw rate (θ̇ p ) by means of a prediction model, the prediction model for calculating in step b) the two steering angles (δ F , δ R ) for the front axle and rear axle and predefined starting values for the angle-based parameters (K F 0 , K R 0 ), the lateral velocity (V y0 ) and the yaw rate (θ̇ 0 ) are taken into account, c) calculation of fused values for fused angle-based parameters (K F f , K R f ), a merged lateral velocity (V y f ) and a fused yaw rate (θ̇ f ) based on the predicted values from step b) by means of a fusion model for fusing predicted values and measured values, the fusion model having an Unscented Kalman filter and a Kalman filter, the Kalman filter being the lateral measured acceleration (V y, obs ) and the measured yaw rate (θ̇ obs ) are taken into account for calculating the fused values, d) supplying the calculated fused values from step c) as predetermined starting values for the prediction model in step b) and / or outputting the merged values calculated in step c) as result values for determining the self-movement of the motor vehicle. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Startwert für eine longitudinale Geschwindigkeit (Vx 0 ) vorgegeben, erfasst und/oder bestimmt wird zum Berechnen der prädizierten Werte in Schritt b), wobei die longitudinale Geschwindigkeit (Vx) zur lateralen Geschwindigkeit (Vy) senkrecht ausgebildet ist.Procedure according to Claim 1 , where a starting value for a longitudinal speed (V x 0 ) is predefined, recorded and / or determined for calculating the predicted values in step b), the longitudinal speed (V x ) being perpendicular to the lateral speed (V y ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei Startwerte für die zwei winkelbasierenden Parameter (KF0, KR 0 ), die laterale Geschwindigkeit (Vy 0 ) und die Gierrate (θ̇0) für das Berechnen der prädizierten Werte in Schritt b) vorgegeben, erfasst und/oder bestimmt werden.Procedure according to Claim 1 , where start values for the two angle-based parameters (K F0 , K R 0 ), the lateral speed (V y 0 ) and the yaw rate (θ̇ 0 ) for calculating the predicted values in step b) are predetermined, recorded and / or determined. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Startwert für die longitudinalen Geschwindigkeit (Vx 0 ) und/oder ein prädizierter Wert für die longitudinalen Geschwindigkeit (Vx p ) basierend auf einem effektiven Umfang (WCcorr) betreffend die Vorderachse und die Hinterachse berechnet wird, wobei der effektive Umfang (WCcorr) in Abhängigkeit von der jeweiligen Umlaufdrehzahl (RPSF, RPSR) bestimmt wird.Procedure according to Claim 2 , where the starting value for the longitudinal velocity (V x 0 ) and / or a predicted value for the longitudinal velocity (V x p ) is calculated based on an effective circumference (WC corr ) relating to the front axle and the rear axle, the effective circumference (WC corr ) being determined as a function of the respective rotational speed (RPS F , RPS R ). Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte a) bis d) mehrfach zyklisch ausgeführt werden, periodisch neue Werte für die Lenkwinkel (δF, δR), der Umlaufdrehzahlen (RPSF, RPSR), der lateralen gemessenen Beschleunigung (ay,obs) gemessen werden und diese gemessenen Werte für das Vorhersagemodell und/oder Fusionsmodell berücksichtigt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the method steps a) to d) are carried out several times cyclically, periodically new values for the steering angle (δ F , δ R ), the rotational speeds (RPS F , RPS R ), the lateral measured acceleration (a y, obs ) are measured and these measured values are taken into account for the prediction model and / or fusion model. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Unscented Kalman-Filter des Fusionsmodells die prädizierten Werte aus Schritt b) gewichtet mittelt.Method according to one of the preceding claims, wherein the unscented Kalman filter of the fusion model averages the predicted values from step b). Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Kalman-Filter des Fusionsmodells aus den gewichteten gemittelten prädizierten Werten neue Startwerte (KF0, KR 0 ) für die zwei winkelbasierenden Parameter die laterale Geschwindigkeit (Vy 0 ) und die Gierrate (θ̇0) berechnet, wobei der Kalman-Filter für diese Berechnung die gemessene laterale Beschleunigung (ay,obs) und die gemessenen Gierrate (θ̇obs) berücksichtigt.Procedure according to Claim 6 , whereby the Kalman filter of the fusion model generates new starting values (K F0 , K R 0 ) for the two angle-based parameters the lateral speed (V y 0 ) and the yaw rate (θ̇ 0 ), the Kalman filter taking into account the measured lateral acceleration (a y, obs ) and the measured yaw rate (θ̇ obs ) for this calculation. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Werte für die prädizierten winkelbasierenden Parameter (KFp, KR p ), die prädizierte laterale Geschwindigkeit (Vy p ) und die prädizierte Gierrate (θ̇p) mittels eines Tiefpassfilters gefiltert werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the values for the predicted angle-based parameters (K Fp , K R p ), the predicted lateral velocity (V y p ) and the predicted yaw rate (θ̇ p ) are filtered using a low-pass filter. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Startwerte betreffend die zwei winkelbasierenden Parameter (KF 0 ,KR 0 ) basierend auf einem vorgegebenen Datensatz ermittelt werden, wobei der vorgegebene Datensatz jeweils einen Schräglaufwinkel (αF, αR) für die Vorderachse und Hinterachse mit einem Produkt aus den Startwerten für die longitudinale Geschwindigkeit (Vx 0 ) und die Gierrate (θ̇0) verknüpft.Method according to one of the preceding claims, the starting values relating to the two angle-based parameters (K F 0 , K R 0 ) are determined based on a predetermined data set, the predetermined data set in each case a slip angle (α F , α R ) for the front axle and rear axle with a product of the starting values for the longitudinal speed (V x 0 ) and the yaw rate (θ̇ 0 ). Verfahren nach Anspruch 9, wobei zum Bestimmen der Startwerte für die beiden winkelbasierenden Parameter (KF 0 ,KR 0 ) eine Steigung des vorgegebenen Datensatzes ermittelt wird.Procedure according to Claim 9 , whereby to determine the starting values for the two angle-based parameters (K F 0 , K R 0 ) a slope of the specified data set is determined. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei zwei Bewegungswinkel (AF, AR) für die Vorderachse und Hinterachse aus einer Summe von den beiden Schräglaufwinkel (αF, αR) und den gemessenen Lenkwinkeln (δF, δR) gebildet werden.Procedure according to Claim 9 or 10th , wherein two movement angles (A F , A R ) for the front axle and rear axle are formed from a sum of the two slip angles (α F , α R ) and the measured steering angles (δ F , δ R ). Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die prädizierten winkelbasierenden Parameter (KFp, KR p ) in Abhängigkeit von einer Fallunterscheidung berechnet werden, wobei bei der Fallunterscheidung der Wert der gemessenen lateralen Beschleunigung (ay,obs) mit einem Schwellenwert für die laterale Beschleunigung (ay,th) verglichen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the predicted angle-based parameters (K Fp , K R p ) are calculated depending on a case distinction, with the case of the case distinction the value of the measured lateral Acceleration (a y, obs ) is compared with a threshold value for the lateral acceleration (a y , th ). Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein Schräglaufwinkel (β) im Schwerpunkt (CG) des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von den Bewegungswinkeln (AF, AR), eines Abstand zwischen der Vorderachse zur Hinterachse (1) und eines Abstands der Frontachse zum Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs (IF) berechnet wird.Procedure according to Claim 11 , where a slip angle (β) in the center of gravity (CG) of the motor vehicle as a function of the movement angles (A F , A R ), a distance between the front axle to the rear axle (1) and a distance from the front axle to the center of gravity of the motor vehicle (I F ) is calculated. Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein Rotationsradius (R) des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von den Bewegungswinkeln (AF, AR) und des Abstands zwischen der Vorderachse zur Hinterachse (1) berechnet wird.Procedure according to Claim 13 , wherein a radius of rotation (R) of the motor vehicle is calculated as a function of the movement angles (A F , A R ) and the distance between the front axle and the rear axle (1). Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die gemessene laterale Beschleunigung (ay,obs) und die gemessenen Gierrate (θ̇obs) tiefpassgefiltert werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the measured lateral acceleration (a y, obs ) and the measured yaw rate (θ̇ obs ) are low-pass filtered. Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug mit - einer Sensoreinrichtung zum Erfassen einer gemessenen lateralen Beschleunigung (ay,obs), einer gemessenen Gierrate (θ̇obs), eines Lenkwinkels (δF) einer Vorderachse, eines Lenkwinkels einer Hinterachse (δR) und jeweils einer Umlaufdrehzahl für die Vorderachse (RPSF) und Hinterachse (RPSR) und - einer Auswerteeinheit, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist die von der Sensoreinrichtung erfassten Größen entsprechend einem Verfahren gemäß den vorigen Ansprüchen zu verarbeiten.Sensor system for a motor vehicle with - a sensor device for detecting a measured lateral acceleration (a y, obs ), a measured yaw rate (θ̇ obs ), a steering angle (δ F ) of a front axle, a steering angle of a rear axle (δ R ) and in each case a rotational speed for the front axle (RPS F ) and rear axle (RPS R ) and - an evaluation unit, the evaluation unit being designed to process the quantities detected by the sensor device in accordance with a method according to the preceding claims. Sensorsystem nach Anspruch 16, wobei die Sensoreinrichtung ein Gyroskop zum Messen der gemessenen Gierrate (θ̇obs), einen Lenkwinkelsensor zum Messen der Lenkwinkel (δF, δR), einen Beschleunigungssensor zum Messen der gemessenen lateralen Beschleunigung (ay,obs) und einen Drehzahlsensor zum Messen der jeweils einen Umlaufdrehzahl für die Vorderachse (RPSF) und für die Hinterachse (RPSR) aufweist.Sensor system according to Claim 16 , wherein the sensor device comprises a gyroscope for measuring the measured yaw rate (θ̇ obs ), a steering angle sensor for measuring the steering angle (δ F , δ R ), an acceleration sensor for measuring the measured lateral acceleration (a y, obs ) and a speed sensor for measuring the each have a rotational speed for the front axle (RPS F ) and for the rear axle (RPS R ). Sensorsystem nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei die Sensoreinrichtung einen Tiefpassfilter zum Filtern der gemessenen lateralen Beschleunigung (ay,obs) und der gemessenen Gierrate (θ̇obs) aufweist.Sensor system according to one of the Claims 16 or 17th , wherein the sensor device has a low-pass filter for filtering the measured lateral acceleration (a y, obs ) and the measured yaw rate (θ̇ obs ). Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, 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.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. Fahrzeugassistenzsystem mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 19.Vehicle assistance system with a computer program product Claim 19 . Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugassistenzsystem nach Anspruch 20.Motor vehicle with a vehicle assistance system Claim 20 .
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