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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das eine Einrichtung zur Erfassung einer Fahrbahnunebenheit aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2004 055 070 B4 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zur Korrektur von aus dem Fahrzeughub resultierenden Messfedern bei der fahrzeugbasierten Vermessung von Fahrbahnoberflächenprofilen, bei welchem mittels wenigstens einem entfernungsauflösenden Abstandsensor das Oberflächenprofi einer Fahrbahn abgetastet wird und die Abtastwerte gemeinsam mit Referenz auf die Messposition in einem Speicher abgelegt werden, bei welchem zur Bestimmung der Lage des Fahrzeugs im Raum beziehungsweise der Messposition die Information eines Inertialsensors herangezogen wird, bei welchem durch zweifache Integration über der Zeit die aus den Messdaten des Inertialsensors ermittelten Beschleunigung senkrecht zur Fahrbahn die zeitliche Variation des Bewegungsverhaltens des Fahrzeugs in die entsprechende Richtung erfasst wird, bei welchem das mittels der zweifachen Integration erfasste Bewegungsverhalten des Fahrzeugs und zu einer der Fahrbahnoberfläche senkrechten Richtung der zeitlichen Variation des Fahrzeughubs gleichgesetzt wird, und bei welchem vor der endgültigen Abspeicherung der Abtastwerte und der diesen jeweils zugeordneten Messpositionen diese Daten mittels einer Korrekturroutine einer Nachberechnung bezüglich des zeitlich variablen Fahrzeughubs unterzogen werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine besonders genaue Bestimmung wenigstens einer Zustandsgröße des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass mittels der Einrichtung ein den Einfluss der Fahrbahnunebenheit auf die erste Radachse beschreibendes erstes Messsignal und ein den Einfluss der Fahrbahnunebenheit auf die zweite Radachse beschreibendes zweites Messsignal erfasst wird, wobei durch Auswerten des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals der Zeitunterschied zwischen dem Passieren der Fahrbahnunebenheit durch die erste Radachse und dem Passieren der Fahrbahnunebenheit durch die zweite Radachse ermittelt und aus dem Zeitunterschied eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs berechnet wird, wobei das Auswerten das Durchführen einer Korrelation zwischen dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal umfasst.
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Das Kraftfahrzeug liegt als mehrachsiges Kraftfahrzeug vor und verfügt über die Einrichtung zur Erfassung der Fahrbahnunebenheit. Unter der Fahrbahnunebenheit ist eine Unebenheit einer Fahrbahn zu verstehen, auf welcher das Kraftfahrzeug bewegt wird. Die Fahrbahnunebenheit wird über Räder des Kraftfahrzeugs aufgenommen und auf das Kraftfahrzeug übertragen, insbesondere auf eine Karosserie des Kraftfahrzeugs, nämlich während das Kraftfahrzeug die Fahrbahnunebenheit überfährt. Die Einrichtung dient also insbesondere zur Erfassung solcher Fahrbahnunebenheiten, welche von dem Kraftfahrzeug beziehungsweise wenigstens zwei Rädern des Kraftfahrzeugs, die unterschiedlichen Radachsen zugeordnet sind, überrollt wird.
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Zur Erfassung der Fahrbahnunebenheit, welche von dem Kraftfahrzeug überfahren wird, sind wenigstens ein Sensor, insbesondere genau ein Sensor, oder mindestens zwei Sensoren, nämlich mindestens ein erster Sensor und mindestens ein zweiter Sensor, der Einrichtung zugeordnet. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung lediglich auf den einen ersten Sensor und den einen zweiten Sensor eingegangen wird, so ist es selbstverständlich, dass stets entweder genau ein erster Sensor oder mehrere erste Sensoren und/oder genau ein zweiter Sensor oder mehrere zweite Sensoren vorliegen können.
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Der genau eine Sensor ist der ersten Radachse und der zweiten Radache gemeinsam zugeordnet. Im Falle der mehreren Sensoren hingegen sind der erste Sensor beziehungsweise die ersten Sensoren stets der ersten Radachse zugeordnet, wohingegen der zweite Sensor beziehungsweise die zweiten Sensoren der zweiten Radachse zugeordnet sind. Die erste Radachse liegt beispielsweise als Vorderachse und die zweite Radachse als Hinterachse vor. Es können jedoch grundsätzlich beliebige Konfigurationen der Radachsen vorliegen.
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Der Sensor beziehungsweise sowohl der erste Sensor als auch der zweite Sensor sind zur Erfassung der Fahrbahnunebenheit ausgebildet beziehungsweise konfiguriert. Der Sensor beziehungsweise die beiden Sensoren liefern jeweils ein Messsignal über der Zeit, welches kontinuierlich oder diskret sein kann. Bewegt sich das Kraftfahrzeug auf einer ebenen Fahrbahn, so bleiben die von dem Sensor beziehungsweise den Sensoren gelieferten Messwerte konstant oder zumindest im Wesentlichen konstant. Beispielsweise können sie durch ein Messrauschen überlagert sein. Bei einem Überfahren der Fahrbahnunebenheit durch die erste Radachse verändert sich der von dem Sensor beziehungsweise dem ersten Sensor gelieferte Messwert, bei einem Überfahren der Fahrbahnunebenheit durch die zweite Radachse der Messwert des Sensor beziehungsweise des zweiten Sensors.
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Es ist nun vorgesehen, das erste Messsignal und das zweite Messsignal auszuwerten und den Zeitunterschied zwischen den beiden Radachsen bei dem jeweiligen Überfahren der Fahrbahnunebenheit zu ermitteln. Im Idealfall liefern der Sensor beziehungsweise die beiden Sensoren während dem Überfahren der Fahrbahnunebenheit durch das Kraftfahrzeug Messwerte, welche hinsichtlich ihres Verlaufs deckungsgleich, jedoch um den Zeitunterschied zeitversetzt sind. Weil jedoch die Messsignale des Sensors beziehungsweise der Sensoren von dem vorstehend bereits erwähnten Messrauschen überlagert sein können und zudem die Fahrbahn üblicherweise eine Vielzahl von unterschiedlichen Fahrbahnunebenheiten aufweist, wird vorzugsweise eine statistische Auswertung beziehungsweise ein statistisches Auswerten des ersten Messsignals und das zweiten Messsignals durchgeführt, beispielsweise ein sogenanntes statistisches Matching.
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Mithilfe dieses Matchings werden Ähnlichkeiten zwischen den beiden Messsignalen, also dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal, identifiziert, sodass ebenso der Zeitunterschied zwischen den Zeitpunkten ermittelt werden kann, zu welchen die erste Radachse und die zweite Radachse dieselbe Fahrbahnunebenheit überfahren haben. Aus dem Zeitunterschied können nachfolgend auf einfache Art und Weise Zustandsgrößen des Kraftfahrzeugs berechnet werden.
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Eine solche Zustandsgröße ist beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, mit welcher sich dieses über die Fahrbahn und mithin die Fahrunebenheit hinwegbewegt. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Fahrgeschwindigkeit unter Verwendung eines Radstands des Kraftfahrzeugs aus dem Zeitunterschied berechnet wird. Unter dem Radstand wird der Abstand zwischen der ersten Radachse und der zweiten Radachse verstanden. Ist nun der Zeitunterschied bekannt, so kann die Fahrgeschwindigkeit besonders einfach und mit geringem Rechenaufwand aus dem Zeitunterschied und dem Radstand ermittelt werden. Die Fahrgeschwindigkeit liegt insoweit als Funktion des Zeitunterschieds und des Radstands vor.
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Es ist vorgesehen, dass das Auswerten das Durchführen einer Korrelation zwischen dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal umfasst. Das Durchführen der Korrelation entspricht dem Korrelieren der beiden Messsignale, also dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal. Mithilfe des Korrelierens werden Ähnlichkeiten in den Messsignalen ermittelt, sodass bestimmte Zeitpunkte in den Messsignalen dem Überfahren derselben Fahrbahnunebenheit durch die Radachsen zugeordnet werden können. Nach der Identifizierung dieser Zeitpunkte kann problemlos der Zeitunterschied berechnet werden. Das Durchführen der Korrelation führt zu sehr genauen Ergebnissen und ist mit lediglich geringem Rechenaufwand durchführbar.
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Im Falle der mehreren Sensoren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Einrichtung einen einer ersten Radachse des Kraftfahrzeugs zugeordneten ersten Sensor und einen einer zweiten Radachse des Kraftfahrzeugs zugeordneten zweiten Sensor aufweist, wobei mittels des ersten Sensors ein den Einfluss der Fahrbahnunebenheit auf die erste Radachse beschreibendes erstes Messsignal und mittels des zweiten Sensors ein den Einfluss der Fahrbahnunebenheit auf die zweite Radachse beschreibendes zweites Messsignal erfasst wird, wobei durch Auswerten des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals der Zeitunterschied zwischen dem Passieren der Fahrbahnunebenheit durch die erste Radachse und dem Passieren der Fahrbahnunebenheit durch die zweite Radachse ermittelt und aus dem Zeitunterschied eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs berechnet wird, wobei das Auswerten das Durchführen einer Korrelation zwischen dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal umfasst.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung wenigstens einen Sensor aufweist, wobei als Sensor ein Drehzahlsensor, Beschleunigungssensor, Federwegsensor oder Inertialsensor verwendet wird. Der Sensor beziehungsweise jeweils sowohl der erste Sensor als auch der zweite Sensor kann jeweils als einer der genannten Sensoren ausgestaltet sein. Der eine Sensor liegt beispielsweise in Form eines Intertialsensors vor, welcher einer Karosserie des Kraftfahrzeugs zugeordnet beziehungsweise an dieser befestigt sein kann. Bevorzugt sind der erste Sensor und der zweite Sensor vom selben Typ, sodass also beide Sensoren als Drehzahlsensoren, Beschleunigungssensoren, Federwegsensoren oder Inertialsensoren ausgestaltet sind. Die Drehzahlsensoren sind insbesondere zur Bestimmung der Drehzahl eines Rads der jeweiligen Radachse vorgesehen.
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Durch das Überfahren der Fahrbahnunebenheit durch das jeweilige Rad ändert sich dessen Drehzahl, wenn auch nur geringfügig. Dies schlägt sich in dem Messsignal des Sensors beziehungsweise des jeweiligen Sensors nieder. Mithilfe des Beschleunigungssensors kann eine auf die jeweilige Radachse wirkende Beschleunigung ermittelt werden, vorzugsweise die Beschleunigung in vertikaler Richtung, also in Richtung einer Hochachse des Kraftfahrzeugs. Der Federwegsensor dient dem Feststellen eines Federwegs wenigstens einer Federung der jeweiligen Radachse. Der Inertialsensor dient wiederum vorzugsweise der Bestimmung der Beschleunigung in vertikaler Richtung. Diese Sensoren sind üblicherweise ohnehin bereits vorhanden, sodass das Verfahren gemäß dieser Beschreibung einfach und kostengünstig realisiert werden kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Korrelation eine Kreuzkorrelation oder eine Autokorrelation verwendet wird. Mithilfe der Kreuzkorrelation wird die Korrelation der beiden Messsignale ermittelt. Es kann auch vorgesehen sein, jedes der Messsignale separat jeweils der Autokorrelation zu unterziehen, weil sich das Überfahren der Fahrbahnunebenheit durch eine der Radachsen üblicherweise auch in dem Messsignal des Sensors beziehungsweise desjenigen Sensors zeigt, welcher der jeweils anderen Radachse zugeordnet ist. Beispielsweise können sowohl die Kreuzkorrelation als auch die Autokorrelation herangezogen werden, um die Genauigkeit bei dem Bestimmen des Zeitunterschieds zu erhöhen.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass aus der berechneten Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ein dynamischer Rollradius wenigstens eines Rads des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Das Rad liegt als bereiftes Rad vor, weist also neben einer Felge einen Autoreifen auf. Dieser besteht aus einem elastischen Material, welches während eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Ausdehnungen in radialer Richtung bezüglich einer Drehachse des Rads aufweisen kann. Dieser dynamische Rollradius soll aus der berechneten Fahrgeschwindigkeit bestimmt werden. Beispielsweise wird der Rollradius aus einer Drehzahl des Rads und der Fahrgeschwindigkeit unmittelbar berechnet. Dies ist mit äußerst geringem Rechenaufwand und gleichzeitig hoher Genauigkeit durchführbar.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der dynamische Rollradius aus der Fahrgeschwindigkeit berechnet oder mittels einer Regelung ermittelt wird. Auf die erste Vorgehensweise wurde vorausstehend bereits in Kürze hingewiesen. Zum Berechnen des Rollradius aus der Fahrgeschwindigkeit wird vorzugsweise zusätzlich die Drehzahl des Rads herangezogen. Diese wird bevorzugt mithilfe des Drehzahlsensors gemessen, welcher dem Rad unmittelbar zugeordnet ist. Dies stellt eine besonders einfache Vorgehensweise bei dem Ermitteln des dynamischen Rollradius dar.
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Alternativ kann dieser jedoch auch mithilfe der Regelung bestimmt werden, was eine höhere Genauigkeit ermöglicht. Beispielsweise ist es vorgesehen, zusätzlich zu der aus dem Zeitunterschied berechneten Fahrgeschwindigkeit einen weiteren Wert für die Fahrgeschwindigkeit zu ermitteln. Dies kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise erfolgen. Beispielsweise wird der zusätzliche Wert mithilfe der Raddrehzahl wenigstens eines Rads berechnet beziehungsweise geschätzt. Es kann vorgesehen sein, die Raddrehzahl mit einem vorläufigen Wert für den dynamischen Rollradius zu multiplizieren und somit die Drehzahl in eine translatorische Geschwindigkeit umzuwandeln. Der hierbei erlangte Wert kann auch als Radgeschwindigkeit bezeichnet werden. Beispielsweise wird diese Radgeschwindigkeit für jedes Rad des Kraftfahrzeugs berechnet.
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Die Radgeschwindigkeit oder wenigstens eine der Radgeschwindigkeiten kann mithilfe einer kinematischen Transformation in einen Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs transformiert werden. Das Ergebnis dieser Transformation ist ein Schätzwert für die translatorische Fahrgeschwindigkeit bezüglich der Fahrbahn. Es ist nun vorgesehen, den dynamischen Rollradius regelnd anzupassen, bis der auf die beschriebene Art und Weise erlangte Wert für die Fahrgeschwindigkeit der aus dem Zeitunterschied berechneten Fahrgeschwindigkeit entspricht. Dies ermöglicht eine besonders hohe Genauigkeit bei der Ermittlung des dynamischen Rollradius.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, das zum Ermitteln des dynamischen Rollradius mittels der Regelung aus einem bisherigen Wert des Rollradius und einer Raddrehzahl ein Fahrgeschwindigkeitswert berechnet und mit der aus dem Zeitunterschied berechneten Fahrgeschwindigkeit verglichen wird, wobei der Rollradius auf einen neuen, angepassten Wert gesetzt wird, wenn der Fahrgeschwindigkeitswert von der Fahrgeschwindigkeit abweicht. Auf diese Vorgehensweise wurde vorstehend bereits hingewiesen. Sie ermöglicht eine besonders hohe Genauigkeit.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher vorgesehen ist, dass der angepasste Wert größer gewählt wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit größer ist als der Fahrgeschwindigkeitswert, und kleiner gewählt wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit kleiner ist als der Fahrgeschwindigkeitswert. Dies wird im Rahmen der Regelung umgesetzt.
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Schließlich kann es im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der erste Sensor und der zweite Sensor zur Messung des Einflusses auf einer ersten Fahrspur angeordnet und ausgebildet sind, wobei der ersten Radachse und der zweiten Radachse ein weiterer erster Sensor und ein weiterer zweiter Sensor zugeordnet sind, die zur Messung des Einflusses auf einer von der ersten Fahrspur verschiedenen zweiten Fahrspur angeordnet und ausgebildet sind. In anderen Worten sind der erste Sensor und der zweite Sensor hintereinanderliegend in beziehungsweise an dem Kraftfahrzeug angeordnet, nämlich insbesondere Rädern auf derselben Seite des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise ist der erste Sensor einem Rad vorne links, der zweite Sensor an dem Rad hinten links, der weitere erste Sensor einem Rad vorne rechts und der weitere zweite Sensor einem Rad hinten rechts zugeordnet.
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Mithilfe des ersten Sensors und des zweiten Sensors wird der Einfluss der Fahrbahnunebenheit auf die erste Fahrspur und mithilfe des weiteren ersten Sensors und des weiteren zweiten Sensors der Einfluss auf die zweite Fahrspur gemessen. Es kann vorgesehen sein, die Fahrgeschwindigkeit für die erste Fahrspur und die zweite Fahrspur separat zu berechnen. Anschließend wird aus den beiden Fahrgeschwindigkeiten ein endgültiger Wert für die Fahrgeschwindigkeit berechnet, beispielsweise durch Mittelung.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Messwerte des ersten Sensors und des weiteren ersten Sensors einerseits und die Messwerte des zweiten Sensors und des weiteren zweiten Sensors jeweils einander überlagert werden, sodass das erste Messsignal das Messsignal des ersten Sensors und das Messsignal des weiteren ersten Sensors umfasst, wohingegen das zweite Messsignal das Messsignal des zweiten Sensors und des weiteren zweiten Sensors umfasst. Mit einem derartigen Ansatz kann die Genauigkeit bei der Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit aus dem Zeitunterschied weiter verbessert werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, mit einer Einrichtung zur Erfassung einer Fahrbahnunebenheit. Dabei ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug dazu ausgebildet ist, mittels der Einrichtung ein den Einfluss der Fahrbahnunebenheit auf die erste Radachse beschreibendes erstes Messsignal und ein den Einfluss der Fahrbahnunebenheit auf die zweite Radachse beschreibendes zweite Messsignal zu erfassen, wobei durch Auswerten des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals der Zeitunterschied zwischen dem Passieren der Fahrbahnunebenheit durch die erste Radachse und dem Passieren der Fahrbahnunebenheit durch die zweite Radachse ermittelt und aus dem Zeitunterschied eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs berechnet wird, wobei das Auswerten das Durchführen einer Korrelation zwischen dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal umfasst.
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Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Kraftfahrzeug als auch das Verfahren zu seinem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur ein Kraftfahrzeug, das eine Einrichtung zur Erfassung einer Fahrbahnunebenheit aufweist.
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Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1, das eine erste Radachse 2 und eine zweite Radachse 3 aufweist. Die erste Radachse 2 liegt in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Vorderachse und die zweite Radachse 3 als Hinterachse vor. Jeder der Achsen 2 und 3 sind jeweils mehrere Räder 4 beziehungsweise 5 zugeordnet, die jeweils einen Reifen beziehungsweise Autoreifen 6 beziehungsweise 7 aufweisen. Das Kraftfahrzeug 1 wird auf einer Fahrbahn 8 bewegt, die eine hier übertrieben dargestellte Fahrbahnunebenheit 9 aufweist.
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Das Kraftfahrzeug 1 verfügt über eine Einrichtung 10 zur Erfassung dieser Fahrbahnunebenheit 9, wobei die Einrichtung 10 einen ersten Sensor 11 und einen zweiten Sensor 12 aufweist. Der erste Sensor 11 ist der ersten Radachse 2 und der zweite Sensor 12 der zweiten Radachse 3 zugeordnet. Mittels des ersten Sensors 11 kann insoweit ein den Einfluss der Fahrbahnunebenheit 9 auf die erste Radachse 2 beschreibendes erstes Messsignal und mittels des zweiten Sensors 12 ein den Einfluss der Fahrbahnunebenheit 9 auf die zweite Radachse 3 beschreibendendes zweites Messsignal erfasst werden.
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Alternativ kann die Einrichtung 10 lediglich einen einzigen Sensor aufweisen, mittels welchem der Einfluss der Fahrbahnunebenheit sowohl auf die erste Radachse 2 als auch auf die zweite Radachse 3 erfasst wird. Dieser Sensor liegt beispielsweise in Form eines Inertialsensors vor, der beispielsweise zentral an beziehungsweise in dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet ist. Beispielsweise weist der Inertialsensor einen identischen Abstand zu den beiden Radachsen 2 und 3 auf.
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Es ist vorgesehen, das erste Messsignal und das zweite Messsignal auszuwerten, insbesondere statistisch auszuwerten, um den Zeitunterschied zwischen dem Passieren der Fahrbahnunebenheit 9 durch die erste Radachse 2 und dem Passieren der Fahrbahnunebenheit 9 durch die zweite Radachse 3 zu ermitteln. Aus diesem Zeitunterschied wird eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 berechnet. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit mit einer sehr hohen Genauigkeit.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004055070 B4 [0002]
