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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ermittlungsverfahren für geometrische Kennwerte eines autonom betreibbaren Fahrzeugs durch eine Steuereinrichtung des Fahrzeugs.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm für eine Steuereinrichtung, wobei das Computerprogramm einen Maschinencode umfasst, der von der Steuereinrichtung abarbeitbar ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung für ein autonom betreibbares Fahrzeug, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein autonom betreibbares Fahrzeug.
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Autonom betreibbare Fahrzeuge sind allgemein bekannt. Sie werden - zwar nicht ausschließlich, wohl aber unter anderem - in der Landwirtschaft eingesetzt. Rein beispielhaft kann auf den vom Hersteller so bezeichneten Warthog der Firma Clearpath Robotics, Kitchener, Ontario, Kanada verwiesen werden.
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Derartige Fahrzeuge sind in der Lage, autonom zu navigieren, sei es durch eine Erfassung der Umgebung beispielsweise mittels Lidar oder Radar, sei es durch eine Erfassung von absoluten Positionssignalen beispielsweise mittels satellitengestützter Systeme wie GPS, GNSS oder vergleichbarer Systeme. Die Fahrzeuge sind unter anderem auch in der Lage, Objekten (beispielsweise Bäumen oder Häusern) auszuweichen.
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Die
DE 19647523 A1 offenbart ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, an dem eine Satellitennavigations-Empfangseinheit angeordnet ist, und das eine Auswerteeinheit aufweist, die aus den Daten der Satellitennavigations-Empfangseinheit die absolute Position mindestens eines Referenzpunktes an dem Bearbeitungsgerät im terrestrischen Bezugssystem bestimmt.
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In der
DE 102019111315 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer autonomen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine offenbart. Eine erste aktuelle Position der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine wird mittels einer ersten Positionsbestimmungsvorrichtung ermittelt. Eine zweite aktuelle Position der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine wird mittels einer zweiten Positionsbestimmungsvorrichtung ermittelt. Ein Abweichungswert, der sich auf einen Unterschied zwischen der ersten aktuellen Position und der zweiten aktuellen Position bezieht, wird ermittelt. Die Arbeitsmaschine wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Abweichungswert autonom betrieben.
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Die geometrischen Kennwerte des Fahrzeugs, beispielsweise die Spurweite und/oder zusätzlich die Breite des Fahrzeugs oder der Radstand und/oder zusätzlich die Länge des Fahrzeugs, stellen wesentliche Eigenschaften bezüglich des Fahrverhaltens und der Sicherheit dar. Gleiches gilt für die Radaufstandspunkte, also beispielsweise für das Ausmaß, um welches ein bestimmtes Rad gegenüber der korrespondierenden Ecke des Fahrzeugs, beispielsweise das linke Vorderrad gegenüber der linken vorderen Ecke des Fahrzeugs, versetzt ist. Beispielsweise erfordert das korrekte Umfahren von Hindernissen die genaue Kenntnis der Fahrzeuggeometrie, insbesondere der genannten Werte Spurweite, Breite, Radstand, Länge und Radaufstandspunkte.
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Bei einigen derartigen Fahrzeugen können zur Ausführung ihrer Aufgaben deren geometrische Kennwerte verändert werden. Derartige Veränderungen können nach Bedarf manuell oder automatisiert erfolgen.
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Im Stand der Technik müssen dadurch veränderte geometrische Kennwerte oftmals manuell in der Steuereinrichtung hinterlegt werden. Es ist zwar bekannt, Messsysteme zur automatisierten Erfassung derartiger Größen vorzusehen. Diese Messsysteme sind jedoch oftmals teuer, störanfällig und wartungsintensiv. Auch beeinträchtigen sie aufgrund des Umstands, dass ihre Funktionsfähigkeit berücksichtigt werden muss, deutlich die Freiheiten bei beim Design in und beim Betrieb des Fahrzeugs.
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Die geometrischen Kennwerte spielen, wie bereits erwähnt eine wichtige Rolle für die autonome Navigation des Fahrzeugs, beispielsweise für die gewünschte Prozessführung (präzises Abfahren von Pflanzenreihen) und für die Erfüllung von Sicherheitsanforderungen (Kollisionsvermeidung und dergleichen). Fehlerhafte geometrische Kennwerte stellen daher ein Prozess- und Sicherheitsrisiko dar.
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Die manuelle Eingabe der geometrischen Kennwerte erfordert in der Praxis eine aufwändige Benutzerführung, die darüber hinaus oftmals mit störenden Warntönen und Warnmeldungen verbunden ist. Auch setzt im Laufe der Zeit bei sich wiederholenden Warnmeldungen und Warntönen bei der Bedienperson ein Abstumpfungseffekt ein: Die Warnmeldungen und Warntöne werden schlichtweg ignoriert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten anzugeben, mittels derer auf einfache und zuverlässige Weise eine automatisierte Ermittlung der geometrischen Kennwerte möglich ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Ermittlungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst sowie ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Die Aufgabe wird ebenso durch ein autonom betreibbares Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Ermittlungsverfahren, bei dem eine Steuereinrichtung
- - das Fahrzeug im Rahmen einer Kalibrierfahrt von einem Anfangsort linear zu einem Zielort verfährt,
- - während der Kalibrierfahrt von einer Mehrzahl von Antennen, die an voneinander verschiedenen Fahrzeugteilen und dort jeweils an einer vorbekannten Stelle angeordnet sind, von den Antennen erfasste, auf ein bezüglich einer Umgebung des Fahrzeugs definiertes globales Koordinatensystems bezogene Positionssignale entgegennimmt,
- - anhand der während der Kalibrierfahrt entgegengenommenen Positionssignale in dem globalen Koordinatensystem eine Richtung der Kalibrierfahrt ermittelt,
- - anhand der während der Kalibrierfahrt entgegengenommenen Positionssignale für mindestens einen Ort der Kalibrierfahrt in dem globalen Koordinatensystem die Orte der Antennen ermittelt und
- - anhand der Differenzen der für die Antennen ermittelten Orte in dem globalen Koordinatensystem die geometrischen Kennwerte des Fahrzeugs ermittelt.
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Die Positionssignale können insbesondere GNSS-Signale sein. Zunächst werden die Positionssignale in völlig konventioneller Weise ausgewertet, um die Richtung zu ermitteln, in welche das Fahrzeug während der Kalibrierfahrt verfahren wird. Dadurch kann die Orientierung eines lokalen Koordinatensystems, das auf eine der Antennen bezogen ist, relativ zu dem globalen Koordinatensystem ermittelt werden. Diese Antenne wird nachstehend als Referenzantenne bezeichnet. Für die Ermittlung der Orientierung des lokalen Koordinatensystems kann es ausreichen, die Positionssignale auszuwerten, die von einer einzelnen Antenne erfasst werden, beispielsweise von der Referenzantenne. Zur Steigerung der Genauigkeit der Positionserfassung kann insbesondere bei GNSS-Signalen zusätzlich auch eine RTK (real time kinematic) verwendet werden.
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Durch die Differenzen der für die Antennen ermittelten Orte in dem globalen Koordinatensystem in Verbindung mit dem bekannten Ort der Referenzantenne im globalen Koordinatensystem und der bereits ermittelten Orientierung des lokalen Koordinatensystems im globalen Koordinatensystem können als nächstes in dem lokalen Koordinatensystem die Richtungsvektoren von der Referenzantenne zu den anderen Antennen ermittelt werden. Aufgrund der Anordnung der Antennen an vorbekannten Stellen der Fahrzeugteile können sodann die geometrischen Verhältnisse der Fahrzeugteile relativ zueinander und damit die gesuchten Geometriewerte ermittelt werden.
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In aller Regel weist das Fahrzeug ein linkes Vorderrad, ein rechtes Vorderrad, ein linkes Hinterrad und ein rechtes Hinterrad auf. In diesem Fall sind vorzugsweise zwei der Antennen an Fahrzeugteilen angeordnet, in denen einander diagonal gegenüberliegende Räder des Fahrzeugs angeordnet sind. Dadurch ist es mit nur diesen beiden Antennen möglich, sowohl auf die Länge des Fahrzeugs als auch auf die Breite des Fahrzeugs bezogene geometrische Kennwerte zu erfassen bzw. zu ermitteln, beispielsweise eine Länge und/oder einen Radstand sowie eine Breite und/oder eine Spurweite des Fahrzeugs.
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Im einfachsten Fall ist die Konfiguration des Fahrzeugs fest vorgegeben. Insbesondere sind die Fahrzeugteile lösbar miteinander verbunden.
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Denn die lösbare Verbindbarkeit impliziert auch eine Verstellbarkeit. Beispielsweise können direkte Verbindungen der Fahrzeugteile gelöst und zwischen die Fahrzeugteile Zwischenelemente eingesetzt werden oder bereits vorhandene Zwischenelemente durch andere Zwischenelemente mit anderen Abmessungen ausgetauscht werden. Auch können die Fahrzeugteile oder die Zwischenelemente aus sich heraus derart ausgebildet sein, dass sie auf verschiedene Art und Weise miteinander verbunden werden können.
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Vorzugsweise sind die Fahrzeugteile in mehreren vordefinierten Konfigurationen miteinander verbindbar. In diesem Fall ermittelt die Steuereinrichtung anhand der aufgrund der Kalibrierfahrt ermittelten Orte der Antennen vorzugsweise die Konfiguration, in welcher die Fahrzeugteile miteinander verbunden sind.
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Beispielsweise kann die Verstellbarkeit gerastert sein und das Rastermaß mindestens doppelt so groß wie die Ungenauigkeit bei der Ermittlung der Orte der Antennen im lokalen Koordinatensystem sein. Soweit erforderlich, kann automatisch oder manuell die Länge der Testfahrt (also der Abstand des Zielortes vom Anfangsort) entsprechend eingestellt werden.
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In vielen Fällen ist das Fahrzeug ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf derartige Fahrzeuge beschränkt.
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Vorzugsweise passt die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den ermittelten geometrischen Kennwerten Parameter an, die von der Steuereinrichtung im Rahmen der Ermittlung einer eigenständig ermittelten Fahrbewegung des Fahrzeugs verwendet werden. Beispiele derartiger Parameter sind ein Wendekreis (als solcher bestimmt durch Radstand, Spurweite und maximalen Einschlagwinkel der lenkbaren Räder) sowie ein Abstand von einem Hindernis, der eingehalten werden muss, um eine Kollision des Fahrzeugs mit dem Hindernis zu vermeiden. Der Abstand kann nach Bedarf in Fahrtrichtung oder quer zur Fahrtrichtung bestimmt sein.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm für eine Steuereinrichtung gelöst, wobei das Computerprogramm einen Maschinencode umfasst, der von der Steuereinrichtung abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung ein Ermittlungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche ausführt. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Computerprogramms, dass die Steuereinrichtung ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren ausführt.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung für ein autonom betreibbares Fahrzeug gelöst, wobei die Steuereinrichtung mit einem wie oben beschriebenen Computerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung ein wie oben beschriebenes Betriebsverfahren ausführt.
Dabei ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren ausführt.
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Vorzugsweise ist an den Fahrzeugteilen jeweils an einer vorbekannten Stelle eine Antenne angeordnet, mittels derer auf ein bezüglich einer Umgebung des Fahrzeugs definiertes globales Koordinatensystems bezogene Positionssignale erfassbar sind, und ist weiterhin die Steuereinrichtung des Fahrzeugs als erfindungsgemäße Steuereinrichtung ausgebildet.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch ein autonom betreibbares Fahrzeug gelöst,
- - wobei das Fahrzeug eine Anzahl von Rädern aufweist, mittels derer das Fahrzeug auf einem Untergrund verfahrbar ist,
- - wobei das Fahrzeug voneinander verschiedene Fahrzeugteile aufweist, an denen jeweils an einer vorbekannten Stelle des jeweiligen Fahrzeugteils eine Antenne angeordnet ist, mittels derer auf ein bezüglich einer Umgebung des Fahrzeugs definiertes globales Koordinatensystems bezogene Positionssignale erfassbar sind,
- - wobei das Fahrzeug eine wie oben beschriebene Steuereinrichtung aufweist.
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Unter der Formulierung „eine Anzahl von Rädern“ ist zu verstehen, dass das autonom betreibbare Fahrzeug mindestens ein Rad aufweist.
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Ferner kann das autonom betreibbares Fahrzeug als ein landwirtschaftlicher mobiler Roboter ausgebildet sein.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:
- 1: eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeugs,
- 2: ein Fahrzeug von der Seite,
- 3: ein Ablaufdiagramm,
- 4: ein Ablaufdiagramm,
- 5: ein globales Koordinatensystem,
- 6: eine Draufsicht auf ein Fahrzeug und
- 7: eine Draufsicht auf Traversen
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Gemäß den 1 und 2 weist ein autonom betreibbares Fahrzeug 1 eine Anzahl von Rädern 2 auf. Mittels der Räder 2 ist das Fahrzeug 1 auf einem Untergrund 3 verfahrbar. Das Fahrzeug 1 kann beispielsweise ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug sein.
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Konkret weist das Fahrzeug 1 beispielsweise ein linkes und ein rechtes Vorderrad 2 sowie ein linkes und ein rechtes Hinterrad 2 auf. Die Räder 2 sind einzeln oder paarweise in Fahrzeugteilen 4, 5 angeordnet. Hierbei muss nicht in jedem Fahrzeugteile 4, 5 ein Rad 2 angeordnet sein. Beispielsweise sind gemäß der Darstellung in 1 das linke Vorderrad 2 und das linke Hinterrad 2 einerseits sowie das rechte Vorderrad 2 und das rechte Hinterrad 2 andererseits in einem jeweiligen Längsträger 4 angeordnet. Die beiden Längsträger 4 sind gemäß dem Beispiel der 1 und 2 über Traversen 5 miteinander verbunden. In den Traversen 5 ist kein Rad 2 angeordnet.
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An zumindest einigen der Fahrzeugteile 4, 5 - gemäß den 1 und 2 an den beiden Längsträgern 4 - ist jeweils eine Antenne 6 angeordnet. Mittels der Antennen 6 können Positionssignale p erfasst werden. Die Positionssignale p sind auf ein globales Koordinatensystem bezogen, das bezüglich einer Umgebung des Fahrzeugs 1 definiert ist. Die Positionssignale p können beispielsweise GPS-Signale oder ähnliche Signale sein.
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Das Fahrzeug 1 weist weiterhin eine Steuereinrichtung 7 auf. Die Steuereinrichtung 7 ist mit einem Computerprogramm 8 programmiert. Das Computerprogramm 8 umfasst Maschinencode 9, der von der Steuereinrichtung 7 abarbeitbar ist. Aufgrund der Programmierung mit dem Computerprogramm 8 - bzw. hiermit gleichwertig der Abarbeitung des Maschinencodes 9 - führt die Steuereinrichtung 7 ein Betriebsverfahren aus, das nachstehend in Verbindung zunächst mit 3 näher erläutert wird.
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Gemäß 3 prüft die Steuereinrichtung 7 in einem Schritt S1, ob sie sich in einem Normalbetrieb befindet.
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Befindet die Steuereinrichtung 7 sich im Normalbetrieb, nimmt sie in einem Schritt S2 die Positionssignale p entgegen, die von den Antennen 6 erfasst werden. In einem Schritt S3 ermittelt sie sodann eigenständig eine Fahrbewegung FB für das Fahrzeug 1. Die Ermittlung der Fahrbewegung FB erfolgt unter Berücksichtigung der Positionssignale p, eines programmierten oder anderweitig vorgegebenen gewünschten Fahrprofils FP und Parametern PAR, die von der Steuereinrichtung 7 im Rahmen der Ermittlung der Fahrbewegung FB des Fahrzeugs 1 verwendet werden. Die Parameter PAR können geometrische Kennwerte G des Fahrzeugs 1 sein, beispielsweise die Länge und die Breite des Fahrzeugs 1. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei den Parametern PAR um Werte handeln, die von den geometrischen Kennwerten G des Fahrzeugs 1 abgeleitet sind oder von den geometrischen Kennwerten G beeinflusst werden. Ein Beispiel eines derartigen Parameters PAR ist beispielsweise ein Kippwinkel, bei dem das Fahrzeug 1 umkippt, oder ein Wendekreis des Fahrzeugs 1. In einem Schritt S4 steuert die Steuereinrichtung 7 sodann das Fahrzeug 1 (konkret Antriebe zum Antreiben der Räder 2 und gegebenenfalls auch Lenkeinrichtungen zum Lenken der Räder 2) entsprechend der im Schritt S3 ermittelten Fahrbewegung FB an. Es sind auch weitere Ansteuerungen möglich, beispielsweise um Bearbeitungsvorgänge auszufüllen.
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Erkennt die Steuereinrichtung 7 im Schritt S1, dass sie sich nicht im Normalbetrieb befindet, geht sie zu einem Schritt S5 über. Im Schritt S5 führt die Steuereinrichtung 7 einen Kalibrierbetrieb aus. Im Kalibrierbetrieb ermittelt die Steuereinrichtung 7 die geometrischen Kennwerte G. Der Kalibrierbetrieb ist der eigentliche Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Er wird nachstehend in Verbindung mit 4 näher erläutert. 4 zeigt also in detaillierter Form eine Ausgestaltung des Schrittes S5.
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Im Kalibrierbetrieb beginnt die Steuereinrichtung 7 zunächst in einem Schritt S11 eine Fahrbewegung FB des Fahrzeugs 1. Diese Fahrbewegung FB beginnt, vlg. 5, an einem Ort P1 des Fahrzeugs 1, nachfolgend als Anfangsort P1 bezeichnet. Die Fahrbewegung FB ist gemäß 5 linear. Es handelt sich also um eine Geradeausfahrt. Die Fahrbewegung FB wird beibehalten, bis ein Zielort P2 erreicht wird. Das Verfahren des Fahrzeugs 1 vom Anfangsort P1 zum Zielort P2 entspricht einer Kalibrierfahrt.
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Während der Kalibrierfahrt nimmt die Steuereinrichtung 7 in einem Schritt S12 von den Antennen 6 die Positionssignale p entgegen. Der Schritt S12 korrespondiert inhaltlich mit dem Schritt S2 von 3. In einem Schritt S13 speichert die Steuereinrichtung 7 die von den Antennen 6 erfassten und an sie übermittelten Positionssignale p ab. Die Speicherung erfolgt derart, dass die bei der jeweiligen Ausführung des Schrittes S13 gespeicherten Positionssignale p zu den bereits gespeicherten Positionssignalen p hinzutreten. Die bereits gespeicherten Positionssignale p bleiben also weiterhin gespeichert und stehen damit für spätere Auswertungen zur Verfügung.
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In einem Schritt S14 prüft die Steuereinrichtung 7, ob das Fahrzeug 1 den Zielort P2 erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, geht die Steuereinrichtung 7 - unter Fortsetzung der Kalibrierfahrt - zum Schritt S12 zurück und nimmt somit im Schritt S12 erneut die Positionssignale p entgegen und speichert sie im Schritt S13 ab. Hat das Fahrzeug 1 hingegen den Zielort P2 erreicht, geht die Steuereinrichtung 7 zu einem Schritt S15 über.
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Im Schritt S15 ermittelt die Steuereinrichtung 7 anhand der im Schritt S13 gespeicherten Positionssignale p eine Richtung der Kalibrierfahrt. Die Richtung der Kalibrierfahrt ist auf das globale Koordinatensystem bezogen. Im einfachsten Fall verwertet die Steuereinrichtung 7 im Schritt S15 die Differenz derjenigen Positionssignale p, die sie für eine bestimmte Antenne 6 bei der erstmaligen und der letztmaligen Ausführung des Schrittes S13 gespeichert hat. Diese Differenz entspricht vom Ansatz her direkt der Richtung der Kalibrierfahrt. Es sind natürlich auch andere Vorgehensweisen möglich. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 7 die Mittelwerte der Positionssignale p am Anfangsort P1 und am Zielort P2 bilden und daraus die Richtung der Kalibrierfahrt ermitteln oder umgekehrt für mehrere Antennen 6 jeweils die Richtung ermitteln und den Mittelwert der Richtungen bilden. In einem Schritt S16 ermittelt die Steuereinrichtung 7 für mindestens einen Ort P der Kalibrierfahrt die Orte der Antennen 6. Auch diese Ermittlung ist auf das globale Koordinatensystem bezogen. Sie erfolgt anhand der während der Kalibrierfahrt für diesen Ort P entgegengenommenen Positionssignale p. Der Ort P kann beispielsweise der Anfangsort P1, der Zielort P2 oder wie in 5 ein beliebiger Ort P zwischen dem Anfangsort P1 und dem Zielort P2 sein.
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In einem Schritt S17 bildet die Steuereinrichtung 7 die Differenzen der Orte, die sie für die Antennen 6 ermittelt hat. In einem Schritt S18 transformiert die Steuereinrichtung 7 die ermittelten Differenzen in ein lokales Koordinatensystem. Das lokale Koordinatensystem ist auf eine der Antennen 6 bezogen, beispielsweise auf die in 1 links dargestellte Antenne 6. Diese Antenne 6 wird nachfolgend als Referenzantenne 6 bezeichnet.
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Für die Referenzantenne 6 ist direkt der Ort im lokalen Koordinatensystem bekannt. Anhand der transformierten Differenzen kann die Steuereinrichtung 7 aber auch die Orte der anderen Antennen 6 im lokalen Koordinatensystem ermitteln.
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Der Steuereinrichtung 7 ist weiterhin bekannt, welche Antenne 6 an welchem Fahrzeugteil 4 angeordnet ist. Auch ist ihr bekannt, an welcher Stelle des jeweiligen Fahrzeugteils 4 die jeweilige Antenne 6 angeordnet ist. Die Steuereinrichtung 7 kann daher in einem Schritt S19 anhand der im Schritt S18 ermittelten Differenzen die geometrischen Kennwerte G des Fahrzeugs 1 ermitteln. Aufbauend auf den geometrischen Kennwerten G können sodann, soweit erforderlich, in einem Schritt S20, die Parameter PAR angepasst werden.
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Nachstehend ein einfaches Beispiel zur Ermittlung der geometrischen Kennwerte G:
- Man nehme an, die in 1 linke Antenne 6 sei unmittelbar über dem linken Vorderrad 2 angeordnet, die in 1 rechte Antenne 6 unmittelbar über dem rechten Vorderrad 2. Dann ergibt der Abstand der Orte der Antennen 6 in Querrichtung des Fahrzeugs 1 direkt die Spurweite. Man nehme weiterhin an, das Fahrzeug 1 würde sich von der in 1 linken Antenne 6 noch um 20 cm weiter nach links erstrecken und von der in 1 rechten Antenne 6 noch um 20 cm weiter nach rechts erstrecken. Dann wäre zum einen die Fahrzeugbreite um 40 cm größer als die Spurweite und wäre weiterhin die Spurweite symmetrisch zur Fahrzeugmitte.
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Durch die bisher erläuterte Vorgehensweise können somit als geometrische Kennwerte G die Fahrzeugbreite und die Spurweite ermittelt werden. Die Ermittlung ist hierbei dynamisch bei jeder Kalibrierfahrt möglich. Wenn die Fahrzeugteile 4 lösbar miteinander verbunden sind (beispielsweise über die lösbar miteinander verbundenen Traversen 5), können die Spurweite und die Breite des Fahrzeugs 1 variiert werden. Dies ist in 1 durch Doppelpfeile angedeutet. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann nach jeder Längenverstellung der Traversen 5 erneut die Ermittlung der aktuellen Spurweite und der aktuellen Fahrzeugbreite erfolgen.
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In vielen Fällen sind entsprechend der Darstellung in 6 zusätzlich zu den Traversen 5, mittels derer eine Querverstellung des Fahrzeugs 1 möglich ist, weitere Traversen 5' vorhanden, mittels derer eine Längsverstellung des Fahrzeugs 1 möglich ist, also eine Verstellung des Abstands zwischen den vorderen Rädern 2 einerseits und den hinteren Rädern 2 andererseits. In diesem Fall sind die Fahrzeugteile 4 sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung lösbar miteinander verbunden und damit entsprechend verstellbar. Die Längsverstellung und die Querverstellung sind in 6 durch entsprechende Doppelpfeile angedeutet.
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In einem derartigen Fall sind vorzugsweise zwei der Antennen 6 an Fahrzeugteilen 4 angeordnet, in denen einander diagonal gegenüberliegende Räder 2 des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Dadurch kann mit nur zwei Antennen 6 sowohl eine Ermittlung der Spurweite und der Breite des Fahrzeugs 1 als auch eine Ermittlung des Radabstands und der Länge des Fahrzeugs 1 erfolgen. Natürlich ist es prinzipiell auch möglich, für jedes Fahrzeugteil 4 des Fahrzeugs 1, in dem jeweils ein Rad 2 des Fahrzeugs 1 angeordnet ist, jeweils eine eigene Antenne 6 vorzusehen.
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In vielen Fällen sind die Fahrzeugteile 4 nicht beliebig gegeneinander versetzt anordenbar, sondern nur in mehreren vordefinierten Konfigurationen miteinander verbindbar. Beispielsweise können die Längsträger 4 und die Traversen 5, 5' gemäß 7 in vorbestimmten Abständen Ausnehmungen 10 aufweisen, so dass Verbindungsbolzen (nicht dargestellt) durch die Ausnehmungen 10 der Längsträger 4 und der Traversen 5 geführt werden können. Ein analoger Sachverhalt kann für die Längsträger 4 und die Traversen 5' gegeben sein. In derartigen Fällen ist durch die vorbestimmten Abstände ein Rastermaß definiert, um welches die Fahrzeugteile 4, 5 relativ zueinander verstellt werden können.
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Die Ermittlung der Orte der Antennen 6 im globalen Koordinatensystem und damit auch die Ermittlung der Differenz der Orte der Antennen 6 im lokalen Koordinatensystem erfolgt im Rahmen der Vorgehensweise von 4 mit einer bestimmten Genauigkeit. Sofern das Rastermaß und die Genauigkeit der Ermittlung entsprechend aufeinander abgestimmt sind, kann die Steuereinrichtung 7 anhand der im Schritt S16 ermittelten Orte der Antennen 6 nach deren Transformation in das lokale Koordinatensystem diejenige Konfiguration ermitteln, in welcher die Fahrzeugteile 4, 5 miteinander verbunden sind. Hierzu muss das Rastermaß mehr als doppelt so groß wie die Genauigkeit bei der Positionsbestimmung der Antennen 6 sein.
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Nachfolgendes Beispiel dient zu Verdeutlichung:
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Das Rastermaß beträgt 10 cm, so dass Abstände der Antennen 6 von 80 cm, 90 cm, 100 cm und 110 cm eingestellt werden können. Wenn die Genauigkeit bei der Positionsbestimmung der Antennen 6 bei 4 cm liegt und die Vorgehensweise gemäß 4 einen rechnerischen Abstand der Antennen 6 von 102 cm ergibt, liegt - rein rechnerisch betrachtet - der tatsächliche Abstand der Antennen 6 zwischen minimal 98 cm und maximal 106 cm. In diesen Bereich fällt nur der tatsächlich mögliche Abstand von 100 cm. Die anderen möglichen Abstände von 80 cm, 90 cm und 110 cm können ausgeschlossen werden.
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Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist eine dynamische und hochgenaue Anpassung der geometrischen Kennwerte G des Fahrzeugs 1 möglich. Es ist keinerlei Expertenwissen oder dergleichen mehr erforderlich. Die Kalibrierfahrt kann vom Endanwender durch einen einfachen Startbefehl ausgelöst werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit der Ermittlung von Spurweite, Breite, Radstand und Länge ein eines Fahrzeugs 1 erläutert. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf derartige geometrische Kennwerte G beschränkt. Vielmehr können auch andere geometrischen Kennwerte G ermittelt werden, sofern die entsprechenden Fahrzeugteile 4, 5, 5' in geeigneter Weise mit Antennen 6 versehen sind. Beispielsweise kann auch eine Anordnung eines Zusatzteils (nicht dargestellt) erfasst und berücksichtigt werden, sofern auf dem Zusatzteil an einer vorbekannten Stelle eine Antenne 6 angeordnet ist.
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Die erläuterte Vorgehensweise ist hochgenau. Insbesondere ist es möglich, die Orte der Antennen 6 im globalen Koordinatensystem mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern zu ermitteln, manchmal sogar von wenigen Millimetern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Räder
- 3
- Untergrund
- 4
- Fahrzeugteile/Längsträger
- 5, 5'
- Fahrzeugteile/Traversen
- 6
- Antennen
- 7
- Steuereinrichtung
- 8
- Computerprogramm
- 9
- Maschinencode
- 10
- Ausnehmungen
- FB
- Fahrbewegung
- FP
- Fahrprofil
- G
- geometrische Kennwerte
- p
- Positionssignale
- P1
- Anfangsort
- P2
- Zielort
- PAR
- Parameter
- S1 bis S20
- Schritte
