DE10215009A1 - Verfahren zum Bestimmen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Geschwindigkeit v eines Fahrzeugs, bei dem geschwindigkeitsabhängige Fahrzustandsgrößen erfasst werden und aus diesen mittels einer Übertragungsfunktion eine angenäherte Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs errechnet wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird zur Korrektur der Übertragungsfunktion aus dem zu verschiedenen Zeitpunkten gemessenen Abstand von wenigstens einem Punkt des Fahrzeugs zu wenigstens einer Landmarke die Relativgeschwindigkeit v2 des Fahrzeugs zu der wenigstens einen Landmarke berechnet und anschließend aus einem Vergleich der Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs mit der Relativgeschwindigkeit v2 der Fehler bei der Ermittlung von v1 erfasst und die Übertragungsfunktion so angepasst, dass der Fehler minimiert wird. DOLLAR A Durch diese Maßnahmen erweist sich das Verfahren als unabhängig von witterungs- und alterungsbedingten Änderungen der Fahrzustandsparameter.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Eine exakte Geschwindigkeitsbestimmung für Fahrzeuge ist von genereller Bedeutung. Die Geschwindigkeitsmessung erfolgt üblicherweise durch Betrachtung und Auswertung der Umdrehungsfrequenz einer oder mehrerer Fahrzeugräder (Raddrehzahlen). Über den durchschnittlichen Umfang der Räder wird mittels einer Übertragungsfunktion auf die pro Zeiteinheit zurückgelegte Weglänge geschlossen.
• Als nachteilig erweist sich, dass die Übertragungsfunktion eine starke Abhängigkeit von verschiedenen Radparametern aufweist. Der Rollradius und damit der Umfang der Fahrzeugräder variiert beispielsweise über die Temperatur der Räder und unterliegt somit starken Schwankungen. Der Rollradius und damit die Übertragungsfunktion ist außerdem vom Luftdruck, von der Profiltiefe, vom Alter, von der Spur und vom Sturz abhängig. Eine kontinuierliche automatische Überprüfung bzw. Beobachtung der Parameter ist daher erforderlich.
• Aus der DE 198 60 633 A1 ist ein Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs relativ zu einer Fahrzeugoberfläche bekannt. Um die Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung zu erhöhen und um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unabhängig von dem Durchmesser und der Haftung eines Fahrzeugrades auf der Fahrbahnoberfläche bestimmen zu können, wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unmittelbar auf der Fahrbahnoberfläche unter Ausnutzung des Dopplereffekts gemessen. Zudem wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aus der gemessenen Umdrehungsfrequenz eines Rades und seines Durchmessers ermittelt. Die beiden erhaltenen Geschwindigkeiten werden miteinander verglichen. Aus dem Vergleich wird der Reifendruck sowie der Schlupf des Rades ermittelt.
• Des weiteren ist offenbart, dass durch das Dopplerradar der Abstand des Fahrzeugs zu Objekten auf der Fahrbahn bestimmt werden kann, um das Rangieren des Fahrzeugs, insbesondere beim Einparken, zu erleichtern.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bestimmen der Geschwindigkeit v eines Fahrzeugs anzugeben, das sich als unabhängig von witterungs- und alterungsbedingten Änderungen der Fahrzustandsparameter erweist.
• Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen der Geschwindigkeit v eines Fahrzeugs, wobei zur Korrektur der Übertragungsfunktion aus dem zu verschiedenen Zeitpunkten gemessenen Abstand von wenigstens einem Punkt des Fahrzeugs zu wenigstens einer Landmarke die Relativgeschwindigkeit v2 des Fahrzeugs zu der wenigstens einen Landmarke berechnet wird, und anschließend aus einem Vergleich der Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs mit der Relativgeschwindigkeit v2 der Fehler bei der Ermittlung von v1 erfasst und die Übertragungsfunktion so angepasst wird, dass der Fehler minimiert wird.
• Mit diesem Korrekturverfahren lässt sich die echte Fahrzeuggeschwindigkeit v unabhängig von witterungs- und altersbedingten Änderungen der Radparameter stets sehr genau aus den Rad- und Lenkwinkelsensoren berechnen.
• Die Beobachtung bzw. Überprüfung bzw. Änderung der beschriebenen Übertragungsfunktion geschieht insbesondere über den Abgleich der Rad- und Lenkwinkelsensoren mit im Fahrzeug installierten Abstandssensoren, die die Entfernung von umliegenden Landmarken, in der Regel nicht bewegten Objekten, genau erfassen können. Es werden somit zwei Geschwindigkeitsmessverfahren zur Bestimmung der tatsächlichen Geschwindigkeit v des Fahrzeugs kombiniert. Als Sensoren für die Erfassung der Relativgeschwindigkeit v2 können beispielsweise Ultraschall- oder Radarentfernungssensoren verwendet werden.
• Vorzugsweise erfolgt die Korrektur der Übertragungsfunktion über ein vorgegebenes Zeit- oder Streckenintervall adaptiv. Dadurch wird verhindert, dass sporadisch und stochastisch gleichverteilte Fehlmessungen oder Fehleinschätzungen, ob ein Objekt steht, einen Einfluss auf die Übertragungsfunktion haben.
• Bei Verwendung von nur einem im Fahrzeug angeordneten Sensor muss zugleich mit der Abstandsmessung der Winkel zur Landmarke bestimmt werden. Dann kann die Fahrzeugposition relativ zur Landmarke zu verschiedenen Zeitpunkten bestimmt werden, woraus sich die Relativgeschwindigkeit v2 ergibt.
• Die Winkelmessung kann entfallen, wenn der Abstand zur Landmarke von mehreren an verschiedenen Orten im Fahrzeug angeordneten Sensoren zugleich erfasst wird.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Abstand zu mehreren Landmarken zugleich erfasst.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
• Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in der einzigen Figur näher erläutert, wobei die Figur ein Vektordiagramm für die Berechnung der Relativgeschwindigkeit v2 eines Fahrzeugs zu einer Landmarke zeigt.
• Beim vorliegenden Verfahren zum Bestimmen der Geschwindigkeit v eines Fahrzeugs wird eine angenäherte Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs aus gemessenen geschwindigkeitsabhängigen Fahrzustandsgrößen mittels einer Übertragungsfunktion ermittelt. Als Fahrzustandsgrößen des Fahrzeugs eignen sich insbesondere die Messwerte von Rad- und Lenkwinkelsensoren, welche mit der Übertragungsfunktion nach bekannten Formeln oder Kennlinien in die Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs umgerechnet werden. Die Fahrzustandsgrößen des Fahrzeugs und damit sowohl die Übertragungsfunktion als auch die Geschwindigkeit v1 sind abhängig von Witterungs- und Alterungsprozessen. Die Geschwindigkeit v1 entspricht somit nicht genau der tatsächlichen Geschwindigkeit v des Fahrzeugs.
• Zur Korrektur der Übertragungsfunktion wird aus dem zu verschiedenen Zeitpunkten gemessenen Abstands von zwei Punkten des Fahrzeugs zu einer Landmarke die Relativgeschwindigkeit v2 des Fahrzeugs zu der Landmarke berechnet. Als Landmarke werden in diesem Ausführungsbeispiel stationäre Objekte im fahrbahnnahen Bereich bezeichnet, beispielsweise Bäume oder Pfosten.
• Anschließend wird die aus den Fahrzustandsgrößen des Fahrzeugs angenäherte Geschwindigkeit v1 mit der direkt gemessenen Relativgeschwindigkeit v2 verglichen und der Fehler bei der Ermittlung von v1 ermittelt. Mit dem erfassten Fehler wird durch Anpassen der Übertragungsfunktion die Geschwindigkeit v1 auf die tatsächliche Geschwindigkeit v des Fahrzeugs korrigiert. Die Korrektur der Übertragungsfunktion erfolgt über ein vorgegebenes Zeit- oder Streckenintervall adaptiv.
• Voraussetzung für den Abgleich der Geschwindigkeiten v1 und v2 ist, dass eine unbewegliche Landmarke von den Entfernungssensoren erkannt wird. Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Figur erläutert:
• Eine Landmarke Objekt O wird erkannt. Die beiden am Fahrzeug F befestigten Entfernungssensoren S1 und S2 messen die Abstände zwischen Fahrzeug F und Objekt O. Aus der Änderung der Abstände mit der Zeit wird die genaue Position des Objekts O in Bezug auf das Fahrzeugkoordinatensystem und somit die Relativgeschwindigkeit v2 zwischen Fahrzeug F und Objekt O in Fahrtrichtung bestimmt.
• Der mit dem Entfernungssensor S1 zum Objekt O gemessene Abstand ändert sich innerhalb einer vorgegebenen Zeit Δt von L11 zu L12. Im gleichen Zeitraum ändert sich der vom Entfernungssensor S2 gemessene Abstand zum Objekt O von L21 zu L22. Mittels Δt, L11, L12, L21 und L22 ist die Relativgeschwindigkeit v2 mittels trigonometrischer Formeln berechenbar.
• Weichen die Relativgeschwindigkeit v2 und die Geschwindigkeit v1 nur innerhalb eines vorgegebenen Fehlertoleranz voneinander ab, kann davon ausgegangen werden, dass die erkannte Landmarke ein stehendes Objekt ist.
• In nicht weiter dargestellten Ausführungsformen weisen die Fahrzeuge mehr als zwei Entfernungssensoren zum Bestimmen der Relativgeschwindigkeit v2 auf. Der Abstand der Landmarke kann somit auch von mehreren an verschiedenen Orten im Fahrzeug angeordneten Sensoren zugleich erfasst werden, wodurch ein gesichertere Aussage über die Relativgeschwindigkeit v2 getroffen werden kann.
• Vorzugsweise kann der Abstand zu mehreren Landmarken zugleich erfasst werden. In dieser Ausgestaltung des Verfahrens können auch sich langsam bewegende Landmarken zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit v2 mit einbezogen werden. Es werden nur solche Objekte berücksichtigt, die sich mit einer Geschwindigkeit unterhalb einer vorgegebenen oberen Schwellengeschwindigkeit bewegen. Hierfür kommen beispielsweise Fußgänger in Betracht. Ein Wert für die obere Schwellengeschwindigkeit liegt bei ca. 5 km/h. Bei einer größeren Anzahl von Landmarken werden unterschiedliche Bewegungsrichtungen der Objekte herausgemittelt. Die Abstandsmessung kann mit Laserscannern, mit Radar, beispielsweise nach dem Triangulationsverfahren, oder mit Ultraschall erfolgen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bestimmen der Geschwindigkeit v eines Fahrzeugs, bei dem geschwindigkeitsabhängige Fahrzustandsgrößen erfasst werden und aus diesen mittels einer Übertragungsfunktion eine angenäherte Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs errechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur der Übertragungsfunktion
aus dem zu verschiedenen Zeitpunkten gemessenen Abstand von wenigstens einem Punkt des Fahrzeugs zu wenigstens einer Landmarke die Relativgeschwindigkeit v2 des Fahrzeugs zu der wenigstens einen Landmarke berechnet wird, und
anschließend aus einem Vergleich der Geschwindigkeit v1 des Fahrzeugs mit der Relativgeschwindigkeit v2 der Fehler bei der Ermittlung von v1 erfasst und
die Übertragungsfunktion so angepasst wird, dass der Fehler minimiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur der Übertragungsfunktion über ein vorgegebenes Zeit- oder Streckenintervall adaptiv erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Landmarke von einem Sensor im Fahrzeug unter gleichzeitiger Messung des Winkels zur Landmarke erfasst wird oder der Abstand der Landmarke von mindestens zwei an verschiedenen Orten im Fahrzeug angeordneten Sensoren zugleich erfasst wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zu mehreren Landmarken zugleich erfasst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Landmarken solche Objekte sind, bei denen sich v1 und v2 innerhalb eines Fehlertoleranzbandes bewegen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung mit Laserscannern erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung mit Radar erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung nach dem Triangulationsverfahren erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung mit Ultraschall erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die angenäherte Geschwindigkeit v1 aus den Messwerten von Rad- und Lenkwinkelsensoren bestimmt wird.