DE102018129864A1

DE102018129864A1 - Verfahren und System zur Rekalibrierung von Winkeln

Info

Publication number: DE102018129864A1
Application number: DE102018129864.1A
Authority: DE
Inventors: Mohamed Radwan
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Änderungsrate eines Neigungswinkels (alpha) und eines Rollwinkels (gamma) eines Fahrzeugs (1) mit einem Sensorsystem und mit Rädern, die eine Raddrehzahl aufweisen, umfassend die nachfolgenden Schritte:- Detektieren von Neigungswinkel- (alpha) und Rollwinkel- (gamma) Werten mit dem Sensorsystem und Modellieren einer Änderungsrate der jeweiligen Winkel (alpha, gamma),- Schätzen eines Versatzes (110) zwischen dem Ist-Zustand der Neigungswinkel-Änderungsrate und der Rollwinkel-Änderungsrate und dem Soll-Zustand der Neigungswinkel-Änderungsrate und der Rollwinkel-Änderungsrate mit einer Schätzeinheit,- Rekalibrieren des Sensorsystems, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz dynamisch erfasst und in Echtzeit rekalibriert wird, während das Fahrzeug fährt, indem die erfassten Neigungs- und Rollraten aus einer statischen Versatzverfälschung gefiltert werden. Die Erfindung betrifft außerdem ein System, das das Verfahren verwendet, und eine Schätzeinheit für dieses System.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Änderungsrate eines Neigungswinkels und eines Rollwinkels eines Fahrzeugs mit einem Sensorsystem.
Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Anwendung eines Verfahrens zum Bestimmen einer Änderungsrate eines Neigungswinkels und eines Rollwinkels eines Fahrzeugs mit einem Sensorsystem.
Sensorsysteme werden in Fahrerassistenzsystemen eingesetzt, um die Umgebung eines Fahrzeugs zu erfassen. Dies ist zum Beispiel ein Erfordernis, um Fahrwege zu identifizieren und Hindernisse im Bereich der Fahrwege zu identifizieren. Zumindest bei einigen dieser Fahrerassistenzsysteme ist es wichtig, dass das Fahrzeug gerade ausgerichtet ist, um Sensorinformationen von Umgebungssensoren zuverlässig auswerten zu können.
Unter dem Neigungswinkel versteht man in der Regel einen Winkel in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf eine ebene Bodenfläche, zum Beispiel einem Horizont. Ein Beispiel für die regelmäßige Neigung des Fahrzeugs ist das Bremsen. Beim Bremsen eines Fahrzeugs wird sein Gewicht nach vorne auf die Vorderräder verlagert. Dadurch neigt sich die Karosserie des Fahrzeugs nach vorne. Dasselbe gilt für die Beschleunigung. Das Fahrzeug neigt sich zurück und überträgt das Gewicht auf die Hinterräder. Die Neigung ist wichtig, da sie die Haftreibung mitbestimmt, die den Rädern bei geradlinigen Aktionen, wie den oben genannten, gegeben wird.
Unter dem Rollwinkel versteht man in der Regel einen Winkel quer zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf eine ebene Bodenfläche, beispielsweise einem Horizont. Rollen ist die Bewegung der Karosserie eines Fahrzeugs, die definiert, wie ein Fahrzeug sein Gewicht beim Wenden verteilen kann.
Der Neigungs- und der Rollwinkel können je nach Ausrichtung des Umgebungssensors des Sensorsystems am Fahrzeug positive oder negative Werte annehmen, das heißt der Umgebungssensor kann entweder zu hoch oder zu niedrig detektieren.
Bei korrekter Montage der Umgebungssensoren kann das Fahrzeug je nach aktueller Fahrsituation trotzdem einen Neigungs- und/oder einen Rollwinkel aufweisen.
Es ist notwendig, dass die Sensorsysteme bei der Montage exakt auf das Fahrzeug ausgerichtet sind. Neigungs- und/oder Rollwinkel, die wegen der Montage auftreten, beispielsweise durch falsche Montage von Umgebungssensoren am Fahrzeug, führen während des Betriebs bei der Detektion der Umgebung zu permanenten Versatzfehlern. Darüber hinaus können durch abweichend ausgebildete Komponenten und/oder Spiel bei der Montage falsche Ausrichtungen der Umgebungssensoren auftreten, die ebenfalls problematisch sein können. Um diese Einschränkungen zu beseitigen, kann es daher notwendig sein, vorhandene Neigungs- oder Rollwinkel auszugleichen.
Ein weiteres Beispiel für Versatzfehler, auch nur Versatz genannt, ist ein thermisches; jede übermäßige Änderung der Umgebungstemperatur beeinflusst die Funktionalität des Sensors erheblich. Es gibt keine etablierte Lösung, um die Detektionen des Sensors zu korrigieren und Versatzfehler zu filtern, außer dem Rekalibrieren des Sensors, wenn er als fehlerhaft gilt. Eine solche Lösung ist teuer und bedarf viel Zeit für das Offline-Rekalibrieren des Sensors.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zum Bestimmen eines Neigungswinkels und eines Rollwinkels eines Fahrzeugs mit einem Sensorsystem anzugeben, wobei die Beseitigung von Fehlern während der Fahrt erfolgen kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren zum Bestimmen einer Änderungsrate eines Neigungswinkels und eines Rollwinkels eines Fahrzeugs mit einem Sensorsystem und mit Rädern angegeben, die eine Raddrehzahl aufweisen, umfassend die nachfolgenden Schritte: Detektieren von Neigungswinkel- und Rollwinkelwerten mit dem Sensorsystem und Modellieren einer Änderungsrate der jeweiligen Winkel, Schätzen eines Versatzes zwischen dem Ist-Zustand der Neigungswinkel-Änderungsrate und der Rollwinkel-Änderungsrate und dem Soll-Zustand der Neigungswinkel-Änderungsrate und der Rollwinkel-Änderungsrate mit einer Schätzeinheit, Rekalibrieren des Sensorsystems, wobei der Versatz dynamisch erfasst und in Echtzeit rekalibriert wird, während das Fahrzeug fährt, durch Filtern der erfassten Neigungs- und Rollraten aus einer statischen Versatzverfälschung.
Die Grundidee der Erfindung ist das Umgehen von Versatzfehlern bei einer sensorischen Lagemessung eines Fahrzeugs in Echtzeit. Da die Schritte in Echtzeit oder dynamisch ablaufen, werden sie wiederholt. Insbesondere wiederholen sie sich, bis der zu identifizierende Versatz geschätzt ist. Die vorgeschlagene Erfindung soll eine effizientere und robustere Methode zur Korrektur der Detektionen des Sensorsystems online durchführen, ohne dass ein Offline-Rekalibrieren erforderlich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zielt darauf ab, den Versatz in den Detektionen des Sensorsystems für die Signale der Änderungsraten von Neigungs- und Rollwinkeln zu schätzen. Dies geschieht dadurch, dass die Versätze dieser Signale dynamisch korrigiert werden, und dass die Messwerte der Änderungsraten der Neigungs- und Rollwinkel aus der statischen Versatzverfälschung herausgefiltert werden. Die Signale der Änderungsraten der Neigungs- und Rollwinkel sind für viele Anwendungen eines Fahrassistenzsystems sehr wichtig. Basierend auf dieser Erfindung können viele Anwendungen wie die Fahrzeuglokalisierung und -kartierung genauer erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Raddrehzahl von mindestens zwei Rädern in das Schätzen einbezogen.
Die Raddrehzahl kann in Umdrehungen pro Minute gemessen werden, auch aus dem Englischen revolutions per minute, abgekürzt als RPM.
Besonders vorteilhaft kann es sein, dass die Raddrehzahl aller Räder in das Schätzen einbezogen wird, um das gewünschte Ziel zu erreichen.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, dass die Raddrehzahl der Vorderräder mit der Raddrehzahl der Hinterräder verglichen wird, um die Änderungsrate des Neigungswinkels zu schätzen.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen werden, dass die Raddrehzahl der linken Räder mit der Raddrehzahl der rechten Räder verglichen wird, um die Änderungsrate des Rollwinkels zu schätzen.
Mit größer werdendem Betrag der Änderungsrate des Neigungswinkels des Fahrzeugs kann der Unterschied der Raddrehzahlen zwischen Vorder- und Hinterrädern zunehmen, wenn die Reibung an den Vorderrädern höher ist als an den Hinterrädern oder umgekehrt. Das Gleiche gilt für die Änderungsrate des Rollwinkels, da mit größer werdendem Betrag der Änderungsrate die Differenz der Raddrehzahl zwischen den rechten und den linken Rädern erhöht werden kann, wenn die Reibungskräfte auf dem Boden auf der einen Seite größer sind als auf der anderen Seite.
Wenn die Neigungs- oder Rollraten des Fahrzeugs signifikant steigen, wird auch die Streuung der Raddrehzahlen der vier Räder wichtiger. Die Umkehrung kann auch als zutreffend angesehen werden. Je kleiner die Streuung der Raddrehzahlen der vier Räder wird, desto unwahrscheinlicher sind signifikante Neigungs- oder Rollraten des Fahrzeugs. Aus diesen Gründen kann nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen werden, dass das Schätzen des Versatzes hauptsächlich von der Berechnung einer Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder abhängt.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass überprüft wird, ob die berechnete Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder kleiner als ein definierter Schwellenwert ist.
In der Statistik ist die Standardabweichung ein Maß, das verwendet wird, um den Streubetrag eines Datenwertsatzes zu quantifizieren. Eine geringe Standardabweichung zeigt an, dass die Datenpunkte tendenziell nahe am erwarteten Wert des Datenwertsatzes liegen, während eine hohe Standardabweichung anzeigt, dass die Datenpunkte über einen größeren Wertebereich verteilt sind.
Besonders vorteilhaft für die Erfindung kann sein, dass der definierte Schwellenwert der Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder etwa 1 beträgt.
Optional kann vorgesehen werden, dass eine definierte Schwellenzeit in das Schätzen einbezogen wird, die als erreicht gilt, wenn eine Bedingung an die Raddrehzahl der Räder erfüllt ist. Die Bedingung, dass die Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder kleiner als ein bestimmter Schwellenwert ist, könnte verbessert werden, um zu gewährleisten, dass sich das Fahrzeug in einem stationären Zustand befindet. Stationärer Zustand bedeutet, dass sich das Fahrzeug nahezu geradeaus oder in Stillstand bewegt, also fast angehalten hat, mit einer vernachlässigbaren Änderung von Neigungs- und Rollraten. Die Änderungsraten der Neigungs- und Rollwinkel im stationären Zustand sind Null. In diesem Zusammenhang kann sich das Fahrzeug zwischen den Rotationsmanövern für sehr kurze Zeit gerade bewegen. So könnte sich beispielsweise das Fahrzeug in S-Form bewegen, nach rechts lenken, dann gerade fahren und dann nach links lenken. In diesem beweglichen geraden Teil kann die Standardabweichung der Raddrehzahl kleiner als der Schwellenwert sein. Hier befindet sich das Fahrzeug in einem Übergangszustand zwischen zwei Lenkungen und nicht in einer stationären Linearbewegung. Daher ist die Addition des Zeitbedarfs als Schwellenzeit wichtig, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug die angestrebte stationäre Linearbewegung erreicht hat. Aus diesem Grund werden beide Bedingungen an die Standardabweichung der Raddrehzahl und der Zeit zusammen mit einer logischen UND-Verknüpfung verwendet.
Darüber hinaus wird bevorzugt, dass die definierte Schwellenzeit etwa 5 Sekunden beträgt.
Erfindungsgemäß ist außerdem ein System zum Bereitstellen einer Änderungsrate eines Neigungswinkels und eines Rollwinkels eines Fahrzeugs mit einem Sensorsystem angegeben, wobei ein Verfahren mit einer der vorgenannten Maßnahmen verwendet wird und ein Sensorsystem und eine Schätzeinheit umfasst, mit jeweils mindestens einem der vorhergehenden Merkmale.
Insbesondere umfasst das Sensorsystem mindestens eine Trägheitsmesseinheit, vorzugsweise ein Gyroskop. Eine Trägheitsmesseinheit ist eine elektronische Vorrichtung, die die spezifische Kraft, die Winkelgeschwindigkeit und gegebenenfalls das den Körper umgebende Magnetfeld eines Körpers misst und weiterleitet, wobei eine Kombination von Beschleunigungssensoren und Gyroskopen, manchmal auch Magnetometer, verwendet wird. Aktuelle Entwicklungen ermöglichen die Herstellung von IMU-fähigen GPS-Geräten. Eine IMU ermöglicht es einem GPS-Empfänger, bei Nichtverfügbarkeit von GPS-Signalen zu arbeiten, beispielsweise in Tunneln, auf Parkplätzen oder bei elektronischen Störungen.
Weiterhin ist erfindungsgemäß eine Schätzeinheit für ein System mit mindestens einem der vorhergehenden Merkmale angegeben, wobei ein Verfahren mit mindestens einer der vorhergehenden Maßnahmen verwendet wird, das durch mindestens ein vorgenanntes Merkmal der Schätzeinheit gekennzeichnet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Die dargestellten Merkmale können sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele sind übertragbar von einem Ausführungsbeispiel auf ein anderes.
Es zeigt

1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit X- und Y-Achsen als Drehachsen für einen Roll- und einen Neigungswinkel,
2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens in einem Flussdiagramm,
3 ein Testbild einer Rollrate mit einem signifikanten Versatz (etwa -5 Grad/Sekunde), der in ein System einfließt, unter Verwendung des in 2 dargestellten Verfahrens,
4 einen geschätzten Versatzfehler gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren für ein fehlerhaftes Eingangsrollsignal,
5 zeigt das resultierende Rollratensignal nach dem Filtern mit dem geschätzten Versatz,
6 ein Testbild einer Neigungsrate mit einem signifikanten Versatz (etwa -5 Grad/Sekunde), der in ein System einfließt, unter Verwendung des in 2 dargestellten Verfahrens,
7 zeigt den geschätzten Versatz gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren für ein fehlerhaftes Eingangsneigungssignal und
8 zeigt das resultierende Neigungsratensignal nach dem Filtern mit dem geschätzten Versatz.

Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs 1 mit X- und Y-Achsen als Drehachsen für ein Rollwinkel gamma und einen Neigungswinkel alpha.
Unter dem Neigungswinkel alpha versteht man in der Regel einen Winkel in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 in Bezug auf eine ebene Bodenfläche, zum Beispiel einem Horizont. Ein Beispiel für die regelmäßige Neigung des Fahrzeugs 1 ist das Bremsen. Beim Bremsen eines Fahrzeugs 1 wird sein Gewicht nach vorne auf seine Vorderräder verlagert. Dadurch neigt sich die Karosserie des Fahrzeugs 1 nach vorne. Dasselbe gilt für die Beschleunigung. Das Fahrzeug 1 neigt sich zurück und überträgt das Gewicht auf seine Hinterräder. Die Neigung ist wichtig, da sie die Haftreibung mitbestimmt, die den Rädern bei geradlinigen Aktionen, wie den oben genannten, gegeben wird.
Unter dem Rollwinkel gamma versteht man in der Regel einen Winkel quer zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 in Bezug auf eine ebene Bodenfläche, beispielsweise einem Horizont. Rollen ist die Bewegung der Karosserie eines Fahrzeugs 1, die definiert, wie ein Fahrzeug sein Gewicht beim Wenden verteilen kann.
Der Neigungswinkel alpha und der Rollwinkel gamma können je nach Ausrichtung des Umgebungssensors des Sensorsystems am Fahrzeug 1 positive oder negative Werte annehmen, das heißt der Umgebungssensor kann entweder zu hoch oder zu niedrig detektieren.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zum Bestimmen einer Änderungsrate eines Neigungswinkels alpha und eines Rollwinkels gamma eines Fahrzeugs 1 in einem Flussdiagramm. Das Fahrzeug 1 umfasst ein Sensorsystem und mindestens vier Räder, die eine Raddrehzahl aufweisen können. Das Verfahren umfasst die aufeinanderfolgenden Schritte: Erstens erfolgt ein Detektieren eines Neigungswinkels alpha und eines Rollwinkels gamma mit dem Sensorsystem und ein Modellieren einer Änderungsrate der jeweiligen Winkel alpha, gamma. Es folgt ein Schätzen eines Versatzes 110 zwischen dem Ist-Zustand der Änderungsrate alpha des Neigungswinkels und der Änderungsrate des Rollwinkels gamma und dem Soll-Zustand der Änderungsrate alpha des Neigungswinkels und der Änderungsrate des Rollwinkels gamma mit einer Schätzeinheit. Schließlich erfolgt ein Rekalibrieren des Sensorsystems, wobei der Versatz dynamisch erfasst und in Echtzeit rekalibriert wird, während das Fahrzeug 1 fährt, durch Filtern der erfassten Neigungs- und Rollraten aus einer statischen Versatzverfälschung.
Die Grundidee der Erfindung ist das Umgehen von Versatzfehlern bei einer sensorischen Lagemessung eines Fahrzeugs 1 in Echtzeit. Da die Schritte in Echtzeit oder dynamisch ablaufen, werden sie wiederholt. Insbesondere wiederholen sie sich, bis der zu identifizierende Versatz geschätzt ist.
Die vorgeschlagene Erfindung soll eine effizientere und robustere Methode zur Korrektur der Detektionen des Sensorsystems online durchführen, ohne dass ein Offline-Rekalibrieren erforderlich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zielt darauf ab, den Versatz in den Detektionen des Sensorsystems für die Signale der Änderungsraten von Neigungswinkeln alpha und Rollwinkeln gamma zu schätzen. Dies geschieht dadurch, dass die Versätze dieser Signale dynamisch korrigiert werden, und dass die Messwerte der Änderungsraten der Neigungswinkel alpha und Rollwinkel gamma aus der statischen Versatzverfälschung herausgefiltert werden. Die Signale der Änderungsraten der Neigungswinkel alpha und Rollwinkel gamma sind für viele Anwendungen eines Fahrassistenzsystems sehr wichtig. Basierend auf dieser Erfindung können viele Anwendungen wie die Fahrzeuglokalisierung und -kartierung genauer erfolgen.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung wird die Raddrehzahl von mindestens zwei Rädern zum Schätzen des Versatzes 110 einbezogen.
Besonders vorteilhaft kann es sein, dass die Raddrehzahl aller Räder zum Schätzen des Versatzes 110 einbezogen wird, um die gewünschte Aufgabe zu erfüllen.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, dass die Raddrehzahl der Vorderräder mit der Raddrehzahl der Hinterräder verglichen wird, um die Änderungsrate des Neigungswinkels alpha zu schätzen.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen werden, dass die Raddrehzahl der linken Räder mit der Raddrehzahl der rechten Räder verglichen wird, um die Änderungsrate des Rollwinkels gamma zu schätzen.
Mit größer werdendem Betrag der Änderungsrate des Neigungswinkels alpha des Fahrzeugs 1 kann der Unterschied der Raddrehzahlen zwischen Vorder- und Hinterrädern zunehmen, wenn die Reibung an den Vorderrädern höher ist als an den Hinterrädern oder umgekehrt. Das Gleiche gilt für die Änderungsrate des Rollwinkels gamma, da größer werdendem Betrag der Änderungsrate die Differenz der Raddrehzahl zwischen den rechten und linken Rädern erhöht werden kann, wenn die Reibungskräfte mit dem Boden auf der einen Seite größer sind als auf der anderen Seite.
Wenn die Neigungs- oder Rollraten des Fahrzeugs 1 signifikant steigen, wird auch die Streuung der Raddrehzahlen der vier Räder wichtiger. Die Umkehrung kann auch als zutreffend angesehen werden. Je kleiner die Streuung der Raddrehzahlen der vier Räder wird, desto unwahrscheinlicher sind signifikante Neigungs- oder Rollraten des Fahrzeugs 1. Aus diesen Gründen kann nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen werden, dass das Schätzen des Versatzes hauptsächlich von der Berechnung einer Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder abhängt.
Darüber hinaus kann vorgesehen werden, dass überprüft wird, ob die berechnete Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder kleiner als ein definierter Schwellenwert ist.
In der Statistik ist die Standardabweichung ein Maß, das verwendet wird, um den Streubetrag eines Datenwertsatzes zu quantifizieren. Eine geringe Standardabweichung zeigt an, dass die Datenpunkte tendenziell nahe am erwarteten Wert des Datenwertsatzes liegen, während eine hohe Standardabweichung anzeigt, dass die Datenpunkte über einen größeren Wertebereich verteilt sind.
Besonders vorteilhaft für die Erfindung kann sein, dass der definierte Schwellenwert der Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder etwa 1 beträgt.
Optional kann vorgesehen werden, dass eine definierte Schwellenzeit Tth in das Schätzen des Versatzes 110 einbezogen wird, die als erreicht gilt, wenn die Anforderung an die Raddrehzahl der Räder erfüllt ist.
Darüber hinaus wird bevorzugt, dass die definierte Schwellenzeit Tth etwa 5 Sekunden beträgt.
Die vorliegende Erfindung sieht auch ein System zum Bereitstellen einer Änderungsrate eines Neigungswinkels alpha und eines Rollwinkels gamma eines Fahrzeugs 1 mit einem Sensorsystem vor, wobei ein Verfahren nach einer der vorhergehenden Maßnahmen verwendet wird und ein Sensorsystem und eine Schätzeinheit umfasst, die jeweils nach einem der vorhergehenden Merkmale erfolgen.
Insbesondere umfasst das Sensorsystem mindestens eine Trägheitsmesseinheit, vorzugsweise ein Gyroskop. Eine Trägheitsmesseinheit ist eine elektronische Vorrichtung, die die spezifische Kraft, die Winkelgeschwindigkeit und gegebenenfalls das den Körper umgebende Magnetfeld eines Körpers misst und weiterleitet, wobei eine Kombination von Beschleunigungssensoren und Gyroskopen, manchmal auch Magnetometer, verwendet wird. Aktuelle Entwicklungen ermöglichen die Herstellung von IMU-fähigen GPS-Geräten. Eine IMU ermöglicht es einem GPS-Empfänger, bei Nichtverfügbarkeit von GPS-Signalen zu arbeiten, beispielsweise in Tunneln, auf Parkplätzen oder bei elektronischen Störungen.
2 beginnt mit dem Start 10 des erfinderischen Verfahrens, das zu einem ersten Knoten führt. Eine Zeit wird bestimmt, indem ein Zeitschritt ΔT zu einer vorhandenen Zeit T_i,old hinzugefügt wird, sodass ein Startzeitwert T_i definiert wird. Zu diesem Zweck wird die folgende Gleichung 20 verwendet: $T_{i} = T_{i, old} + Δ T$
Als nächster Schritt 30 werden die Neigungs- und Rollraten-Signale zum Zeitpunkt T_i gelesen.
Anschließend wird in einem nachfolgenden Schritt 40 überprüft, ob die Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder STD_RPM kleiner als der Schwellenwert für eine Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder STD_RPM,th ist. Zu diesem Zweck wird die folgende Gleichung 40 verwendet: ${STD}_{RPM} < {STD}_{RPM, th}$
Ist diese Bedingung nicht erfüllt, beginnt die Methode wieder beim ersten Knoten.
Wenn diese Bedingung erfüllt ist, berücksichtigt der nächste Schritt 50 einen zusätzlichen Zeitschritt ΔT zum Starten des Zeitwerts T_i, um einen neuen, zweiten Zeitwert T_j nach der folgenden Gleichung zu erzeugen: $T_{j} = T_{i} + Δ T$
Als nächster Schritt 60 werden die Neigungs- und Rollraten-Signale zum Zeitpunkt T_j gemessen.
Anschließend wird in einem nachfolgenden Schritt 70 überprüft, ob die Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder STD_RPM kleiner als der Schwellenwert für eine Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder STD_RPM,th ist. Zu diesem Zweck wird die folgende Gleichung 70 verwendet: ${STD}_{RPM} < {STD}_{RPM, th}$
Ist diese Bedingung nicht erfüllt, beginnt die Methode wieder beim ersten Knoten. Im Folgenden gilt jedoch der neue, zweite Zeitwert T_j anstelle des vorhergehenden Startzeitwertes T_i, der als Schritt 80 als T_i = T_j im Sinne dieser Beschreibung definiert ist.
Wenn diese Bedingung erfüllt ist, ist der nächste Schritt 90, zu prüfen, ob die aktuelle Zeit, zu der die Daten der Trägheitsmesseinheit gelesen werden, nämlich T_j - T_i, größer als eine Schwellenzeit Tth ist, um den stationären Zustand der Linearbewegungserkennung zu gewährleisten. Die Gleichung, für die dies gilt, lautet: $T_{j} - T_{i} > T_{th}$
Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, berücksichtigt der nächste Schritt 100 einen zusätzlichen Zeitschritt ΔT zum neuen, zweiten Zeitwert T_j, um einen neuen, dritten Zeitwert T_j,new nach der folgenden Gleichung zu erzeugen: $T_{j, new} = T_{j} + Δ T$
Wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird das Schätzen des Versatzes 110 für die Neigungsrate und die Rollrate 110 in Abhängigkeit von T_j beziehungsweise T_j,new abgeschlossen.
Die 3 bis 8 zeigen den Mehrwert des erfindungsgemäßen Verfahrens, das an einem Fahrzeug 1 der Mercedes-Benz E-Klasse (W213) getestet wurde. In einem solchen Fahrzeug 1 werden dem Fahrassistenzsystem fehlerhafte Signale von Neigungs- und Rollraten zugeführt.
3 zeigt eine Darstellung der Rollrate mit einem signifikantem Versatzfehler, etwa -5 Grad / Sekunde, als Eingabe in das System. Mit anderen Worten, 3 zeigt eine fehlerhafte Rollrate mit signifikantem Versatzfehler, der in das System eingegeben wird.
Die 4 zeigt die geschätzten Versatzfehler nach dem erfindungsgemäßen Verfahren für das fehlerhafte Eingangsrollsignal. Die Änderungen im Diagramm spiegeln eine Auslösung des Schätzens des Versatzes 110 wider, bei erfüllten angegebenen Bedingungen des RPM-Schwellenwerts für die angegebene Zeit Tth.
Schließlich zeigt 5 das resultierende Rollratensignal nach dem Filtern aus dem geschätzten Versatzfehler.
6 zeigt ein Diagramm der Neigungsrate mit signifikantem Versatzfehler, etwa -5 Grad / Sekunde, als Eingabe in das System. Mit anderen Worten, 6 zeigt eine fehlerhafte Neigungsrate mit signifikantem Versatzfehler, die in das System eingegeben wird.
Die 7 zeigt die geschätzten Versatzfehler nach dem erfindungsgemäßen Verfahren für das fehlerhafte Eingangsneigungssignal. Die Änderungen im Diagramm spiegeln eine Auslösung des Schätzens des Versatzes 110 aufgrund der Erfüllung seiner angegebenen Bedingungen des RPM-Schwellenwerts für die dedizierte Zeit Tth wider.
Schließlich zeigt 8 das resultierende Neigungssignal nach dem Filtern aus dem geschätzten Offsetfehler.
Die wesentliche Verbesserung der generierten Neigungs- und Rollraten durch das erfindungsgemäße Verfahren ist aus den 5 und 8 nach dem Filtern der geschätzten Versatzfehler ersichtlich. Auf diese Weise können alle weiteren Berechnungen wie Fahrzeugpositionierung, Kartierung, Objekt- und Spurerkennung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung auch eine Schätzeinheit für ein System nach einem der vorhergehenden Merkmale zu Verfügung, wobei ein Verfahren mit einer der vorhergehenden Maßnahmen verwendet wird, das durch die Merkmale der Schätzeinheit nach einem der vorhergehenden Merkmale gekennzeichnet ist.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
10: Start
20: T_i = T_i,old + ΔT
30: Lesen von Neigungs-/Rollraten-Signale zum Zeitpunkt T_i
40: STD_RPM < STD_RPM,th
50: T_j = T_i + ΔT
60: Lesen von Neigungs-/Rollraten-Signale zum Zeitpunkt T_j
70: STD_RPM < STD_RPM,th
80: T_i = T_j
90: T_j - T_i > Tth
100: T_j,new = T_j + ΔT
110: Schätzen eins Versatzes
Alpha (a): Neigungswinkel
Gamma (γ): Rollwinkel
ΔT: Zeitschritt
T_j - T_i: Aktuelle Zeit, zu der Daten der Trägheitsmesseinheit gelesen werden
STD_RPM: Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder
STD_RPM,th: Schwelle für eine Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder
Tth: Schwellenzeit, um einen stationären Zustand eine Linearbewegungserkennung sicherzustellen.

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Änderungsrate eines Neigungswinkels (alpha) und eines Rollwinkels (gamma) eines Fahrzeugs (1) mit einem Sensorsystem und mit Rädern, die eine Raddrehzahl aufweisen, umfassend die nachfolgenden Sch ritte: - Detektieren von Neigungswinkel- (alpha) und Rollwinkel- (gamma) Werten mit dem Sensorsystem und Modellieren einer Änderungsrate der jeweiligen Winkel (alpha, gamma), - Schätzen eines Versatzes (110) zwischen dem Ist-Zustand der Neigungswinkel-Änderungsrate und der Rollwinkel-Änderungsrate und dem Soll-Zustand der Neigungswinkel-Änderungsrate und der Rollwinkel-Änderungsrate mit einer Schätzeinheit, - Rekalibrieren des Sensorsystems, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz dynamisch erfasst und in Echtzeit rekalibriert wird, während das Fahrzeug fährt, indem die erfassten Neigungs- und Rollraten aus einer statischen Versatzverfälschung gefiltert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Raddrehzahl von mindestens zwei Rädern in das Schätzen des Versatzes (110) einbezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Raddrehzahl aller Räder in das Schätzen einbezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Raddrehzahl der Vorderräder mit der Raddrehzahl der Hinterräder verglichen wird, um die Änderungsrate des Neigungswinkels (alpha) zu schätzen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Raddrehzahl der linken Räder mit der Raddrehzahl der rechten Räder verglichen wird, um die Änderungsrate des Rollwinkels (gamma) zu schätzen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schätzen des Versatzes (110) im Wesentlichen von der Berechnung einer Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder abhängt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird, ob die berechnete Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder kleiner als ein definierter Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Schwellenwert der Standardabweichung der Raddrehzahl der Räder etwa 1 beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine definierte Schwellenzeit (T_th) in das Schätzen einbezogen wird, die als erreicht gilt, wenn ein definierter Zustand der Raddrehzahl der Räder erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenzeit etwa 5 Sekunden beträgt.
System zum Bereitstellen einer Änderungsrate eines Neigungswinkels (alpha) und eines Rollwinkels (gamma) eines Fahrzeugs (1) mit einem Sensorsystem unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche und umfassend ein Sensorsystem und eine Schätzeinheit, jeweils nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem mindestens eine Trägheitsmesseinheit, vorzugsweise ein Gyroskop, umfasst.
Schätzeinheit für ein System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Merkmale der Schätzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche.