DE10221900A1 - Determination of the radius of curvature of a road uses vehicle speed and yaw measurements in mathematical models to generate output for vehicle control - Google Patents
Determination of the radius of curvature of a road uses vehicle speed and yaw measurements in mathematical models to generate output for vehicle controlInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Krümmung einer Fahrspur eines Fahrzeugs. The present invention relates to a method and an apparatus for determining the Curvature of a lane of a vehicle.
Informationen über die Krümmung der Fahrspur, welche von einem Fahrzeug befahren wird, können insbesondere dazu verwendet werden, den Fahrer bei der Kurvenfahrt zu unterstützen. Beispielsweise können die Krümmungswerte bei sog. adaptiven Kraftfahrzeugscheinwerfersystemen dazu verwendet werden, eine Kurvenlichtfunktion zu steuern. Die Lichtemissionsrichtung des Scheinwerfers wird zumindest teilweise in Richtung der gefahrenen Kurve geschwenkt. Die Kurvenlichtfunktion ist bei adaptiven Kraftfahrzeugscheinwerfersystemen besonders wichtig, da die Ausleuchtung durch das Abblendlicht eines herkömmlichen Scheinwerfers in der Kurve in vielen Situationen unzureichend ist. Insbesondere bei einer Linkskurve (bei den folgenden Ausführungen wird Rechtsverkehr unterstellt; bei Linksverkehr sind die Seitenangaben entsprechend umzudrehen) wird einerseits die eigene Fahrspur schlecht ausgeleuchtet und andererseits blendet der Gegenverkehr stärker als in der Rechtskurve. Für die Kurvenlichtfunktion ist es daher wichtig zu wissen, wie der Straßenverlauf ist, um eine möglichst gute Ausleuchtung des Straßenverlaufs zu erreichen, wobei gleichzeitig die Blendung anderer Verkehrsteilnehmer vermieden werden soll. Information about the curvature of the lane that a vehicle travels can be used in particular to help the driver when cornering support. For example, the curvature values in so-called adaptive Motor vehicle headlight systems are used to control a cornering light function. The light emission direction of the headlamp is at least partially in the direction of driven curve pivoted. The cornering light function is adaptive Motor vehicle headlight systems are particularly important because the illumination by the low beam of a conventional headlight in the curve is insufficient in many situations. Especially in the case of a left turn (in the following explanations, right-hand traffic assumed; in the case of left-hand traffic, the page information must be turned over accordingly) on the one hand the own lane is poorly lit and on the other hand the blinds Oncoming traffic stronger than in the right-hand bend. It is therefore important for the cornering light function knowing what the course of the road is like in order to get the best possible illumination of the road To reach the course of the road, while at the same time dazzling other road users should be avoided.
Außerdem sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, bei denen verschiedene Systeme zur Umfelderkennung eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Bei der automatischen Distanzregelung wird z. B. automatisch die Einhaltung eines ausreichenden Sicherheitsabstands zum vorausfahrenden Fahrzeug geregelt. Bei diesem System ist es wichtig zu wissen, ob das Fahrzeug gerade eine Kurve durchfährt oder nicht. Bei der bekannten automatischen Distanzregelung wird der aktuelle Krümmungswert für die befahrende Fahrspur mit Hilfe von Fahrdynamiksensoren ermittelt. Die Modelle, welche bei der Berechnung der Fahrspurkrümmung zu Grunde gelegt werden, weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie nur unzureichend die Krümmung der Fahrbahn vor dem Fahrzeug abschätzen. In addition, driver assistance systems are known in which various systems for Environment detection of a motor vehicle can be used. With the automatic Distance control is e.g. B. automatically compliance with a sufficient Safety distance to the vehicle in front regulated. With this system it is important to know whether the vehicle is currently cornering or not. With the known automatic distance control, the current curvature value for the vehicle Lane determined with the help of vehicle dynamics sensors. The models, which at the Calculation of the lane curvature are used as a basis, however, have the disadvantage on that they insufficiently curve the road ahead of the vehicle estimated.
Dieser Nachteil kann durch Berechnungsverfahren behoben werden, die auf Navigationsdaten oder Videosensorikdaten zurückgreifen. Solche Videosensorikdaten werden aus Bildern gewonnen, die von Videokameras aufgenommen werden und die das Fahrzeugumfeld optisch erfassen. Mittels digitaler Bildverarbeitung werden die gewonnenen Bilder ausgewertet, so dass der Fahrbahnverlauf vor dem Fahrzeug ermittelt werden kann. Nachteilhaft an den Videosensoriksystemen sind jedoch die sehr hohen Hardwarekosten und die noch unzureichende Bildverarbeitung zur Ermittlung der Fahrbahn. This disadvantage can be remedied by calculation methods based on Use navigation data or video sensor data. Such video sensor data will obtained from images that are captured by video cameras and that Visualize vehicle surroundings. Using digital image processing, the obtained are Images evaluated so that the course of the road ahead of the vehicle can be determined can. A disadvantage of the video sensor systems, however, are the very high ones Hardware costs and the still insufficient image processing to determine the road.
Bei Navigationssystemen wird der aktuelle Standort des Fahrzeugs, z. B. mit einem GPS(Global Positionings System)-Empfänger bestimmt. Der so bestimmte Standort wird mit den Daten einer digitalen Landkarte verglichen und so die Position des Fahrzeugs ermittelt. Aus den Daten der digitalen Landkarte lässt sich dann der genaue Straßenverlauf der von dem Fahrzeug gefahrenen Fahrbahn bestimmen. Nachteilhaft an der Krümmungsbestimmung mittels Navigationsdaten ist, dass sie zu ungenau ist. Dies liegt einerseits an dem Fehler bei der Bestimmung der aktuellen Position mittels des GPS- Empfängers und andererseits an Ungenauigkeiten in digitalen Landkarten. Des weiteren können kurzfristige Veränderungen des Fahrbahnverlaufs nicht berücksichtigt werden. Außerdem sind die Hardwarekosten eines solchen Systems relativ hoch. For navigation systems, the current location of the vehicle, e.g. B. with a GPS (Global Positionings System) receiver determined. The location determined in this way becomes compared with the data of a digital map and thus the position of the vehicle determined. The exact data can then be obtained from the data on the digital map Determine the course of the road on the lane driven by the vehicle. A disadvantage of the Determination of curvature using navigation data is that it is too imprecise. This is because on the one hand due to the error in determining the current position using the GPS Receiver and on the other hand inaccuracies in digital maps. Furthermore short-term changes in the course of the road cannot be taken into account. In addition, the hardware costs of such a system are relatively high.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Krümmung einer Fahrspur eines Fahrzeugs bereitzustellen, mit denen eine möglichst genaue Bestimmung der Krümmung der Fahrspur erfolgt, wobei das Verfahren und das System gleichzeitig kostengünstig realisierbar sein soll. It is therefore the object of the present invention, a method and an apparatus to determine the curvature of a lane of a vehicle, with which is the most accurate possible determination of the curvature of the lane, the Process and the system should be feasible at the same time inexpensively.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und einer Vorrichtung nach Anspruch 12 gelöst, wobei sich vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen aus den Unteransprüchen ergeben. According to the invention, this object is achieved by a method according to claim 1 and Device according to claim 12 solved, whereby advantageous training and further education result from the subclaims.
Erfindungsgemäß wird die Krümmung der Fahrspur des Fahrzeugs anhand von fahrdynamischen Daten des Fahrzeugs berechnet. Die Bewegung eines Fahrzeugs kann durch verschiedene Näherungsmodelle beschrieben werden. Es wurde untersucht, welche dieser Modelle unter welchen Voraussetzungen besonders geeignet für die Bestimmung der Krümmung einer Fahrspur ist. According to the invention, the curvature of the lane of the vehicle is determined using vehicle dynamic data calculated. The movement of a vehicle can be caused by different approximation models are described. It was examined which of these models under which conditions are particularly suitable for determining the Curvature of a lane is.
Das sog. Einspurmodell ist bei M. Mitschke: Dynamik der Kraftfahrzeuge - Fahrverhalten;
2. Auflage, Band C, Springer Verlag, Berlin, 1990 beschrieben. Bei diesem Modell
werden zur Vereinfachung zwei Annahmen getroffen:
- 1. Der Schwerpunkt des Fahrzeugs liegt auf Fahrbahnhöhe. Hieraus folgt, dass die im Schwerpunkt angreifende Zentrifugalkraft keine Auswirkungen auf die Radlasten hat. Die zusätzliche Belastung der kurvenäußeren und die Entlastung der kurveninneren Räder werden vernachlässigt. Eine Drehbewegung um die Querachse des Fahrzeugs, das sog. Nicken, und eine Drehbewegung um die Längsachse des Fahrzeugs, das sog. Wanken, werden vernachlässigt.
- 2. Es liegt ein lineares System vor. Dies bedeutet, dass z. B. zwischen aufzubringender Seitenkraft und dem Schräglaufwinkel ein linearer Zusammenhang besteht. Diese Linearisierung ist insbesondere bei Querbeschleunigungen von unter 4 m/s2 zulässig. Für Vorder- und Hinterachse gelten unterschiedliche Werte bezüglich der Reifensteifigkeit (Schräglaufbeiwert). Die Verformung der Lenkung wird ebenfalls linear angenommen. Ihre Steifigkeit wird mit der vorderen Reifensteifigkeit zur gesamten Steifigkeit der Vorderachse zusammengefasst.
- 1. The center of gravity of the vehicle is at road level. From this it follows that the centrifugal force acting in the center of gravity has no effect on the wheel loads. The additional load on the outside of the curve and the relief on the inside of the curve are neglected. A rotational movement about the transverse axis of the vehicle, the so-called nodding, and a rotational movement about the longitudinal axis of the vehicle, the so-called swaying, are neglected.
- 2. There is a linear system. This means that e.g. B. there is a linear relationship between the lateral force to be applied and the slip angle. This linearization is particularly permissible for lateral accelerations of less than 4 m / s 2 . Different values apply to the tire stiffness (slip coefficient) for the front and rear axles. The deformation of the steering is also assumed to be linear. Their rigidity is combined with the front tire rigidity to form the total rigidity of the front axle.
Bei dem Einspurmodell kann die Krümmung der Fahrspur bei bekannter Fahrzeuggeschwindigkeit und bekanntem Lenkradwinkel berechnet werden, wobei für das Fahrzeug charakteristische Steifigkeitswerte berücksichtigt werden. Es werden insbesondere die Reifensteifigkeiten sowie die Verformung der Lenkung berücksichtigt. In the single-track model, the curvature of the lane can be known Vehicle speed and known steering wheel angle are calculated, for the vehicle characteristic stiffness values are taken into account. In particular, the Tire stiffness and the deformation of the steering are taken into account.
Bei sehr langsamer Fahrt kann die Dynamik des Fahrzeugs durch das sog. Ackermann- Modell beschrieben werden. Dabei wird näherungsweise angenommen, dass keine Seitenkräfte und damit auch kein Schräglaufwinkel an den Rädern auftritt. Die Räder rollen in diesem Fall ohne seitlichen Schlupf. When driving very slowly, the dynamics of the vehicle can be Model can be described. It is approximately assumed that none Lateral forces and therefore no slip angle occurs on the wheels. The wheels roll in this case without lateral slippage.
Schließlich kann die Fahrdynamik auch im sog. Gierratenmodell aus der zeitlichen Änderung des sog. Gierwinkels und der Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden. Der Gierwinkel beschreibt die Drehung des Fahrzeugs um eine Vertikalachse. Finally, the driving dynamics can also be calculated in the so-called yaw rate model from the time Change of the so-called yaw angle and the center of gravity speed of the vehicle is determined become. The yaw angle describes the rotation of the vehicle around a vertical axis.
Des weiteren kann die Krümmung der Fahrspur direkt aus dem Lenkradwinkel berechnet werden, wobei bei diesem Modell, nicht wie beim Einspurmodell, Korrekturen aufgrund der Verformbarkeit von Fahrzeugkomponenten einfließen. Schließlich kann die Krümmung aus der direkten Messung der Querbeschleunigung und der Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs errechnet werden. Furthermore, the curvature of the lane can be calculated directly from the steering wheel angle are, with this model, not as with the single-track model, corrections due the deformability of vehicle components. Finally, the Curvature from the direct measurement of the lateral acceleration and the Center of gravity speed of the vehicle can be calculated.
Es wurde nun gefunden, dass sich die Krümmung der Fahrspur besonders gut in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit und Gierrate des Fahrzeugs, d. h. der zeitlichen Änderung des Gierwinkels, anhand entweder des Einspurmodells oder des sog. Gierratenmodells berechnen lässt. Bei dem Einspurmodell wird dabei die Krümmung mittels der Fahrzeuggeschwindigkeit und des gemessen Lenkradwinkels bestimmt, bei dem Gierratenmodell mittels der gemessenen Gierrate und der Fahrzeuggeschwindigkeit. It has now been found that the curvature of the lane is particularly good Dependence on the current speed and yaw rate of the vehicle, d. H. the temporal Change the yaw angle, based on either the single track model or the so-called Can calculate yaw rate model. In the single-track model, the curvature is determined using the Vehicle speed and the measured steering wheel angle determined at which Yaw rate model using the measured yaw rate and the vehicle speed.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen der Krümmung einer Fahrspur eines Fahrzeugs misst man die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Gierrate und den Lenkradwinkel. Daraus berechnet man in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und der gemessenen Gierrate die Krümmung der Fahrspur entweder an Hand eines Einspurmodells oder an Hand des Gierratenmodells. In the method according to the invention for determining the curvature of a lane of a vehicle you measure the vehicle speed, the yaw rate and the Steering wheel angle. From this one calculates depending on the speed and the measured yaw rate, the curvature of the lane using either a single-track model or using the yaw rate model.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer Grenzgeschwindigkeit und die gemessene Gierrate unterhalb einer Grenzgierrate liegt, die Krümmung der Fahrspur an Hand des Einspurmodells berechnet, sonst an Hand des Gierratenmodells. Die Grenzgeschwindigkeit liegt vorteilhafterweise zwischen 20 km/h und 40 km/h, bevorzugt zwischen 25 km/h und 35 km/h und besonders bevorzugt bei 30 km/h. Die Grenzgierrate liegt vorteilhafterweise zwischen 1,5 Grad/s und 2,5 Grad/s, bevorzugt zwischen 1,8 Grad/s und 2,2 Grad/s und besonders bevorzugt ist sie 2 Grad/s. According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, if the vehicle speed below a limit speed and the measured Yaw rate is below a limit yaw rate, the curvature of the lane using the Single track model calculated, otherwise using the yaw rate model. The Limit speed is advantageously between 20 km / h and 40 km / h, preferably between 25 km / h and 35 km / h and particularly preferably at 30 km / h. The limit yaw rate is advantageously between 1.5 degrees / s and 2.5 degrees / s, preferably between 1.8 degrees / s and 2.2 Degrees / s and particularly preferred is 2 degrees / s.
Es hat sich herausgestellt, dass das Einspurmodell bei Geschwindigkeiten unterhalb dieser Grenzgeschwindigkeiten und bei kleinen Gierraten unterhalb der angegebenen Grenzgierraten besonders genaue Krümmungswerte liefert. Falls die Grenzgeschwindigkeit oder die Grenzgierrate überschritten wird, liefert das Gierratenmodell genauere Krümmungswerte, so dass es erfindungsgemäß zur Krümmungsberechnung herangezogen wird. It has been found that the single track model at speeds below this limit speeds and at low yaw rates below the specified Limit yaw rates provides particularly precise curvature values. if the Limit speed or the limit yaw rate is exceeded, the yaw rate model provides more accurate Curvature values, so that according to the invention it is used for calculating curvature is used.
Bei der Berechnung der Krümmung nach dem Einspurmodell werden vorzugsweise Größen, die für die Steifigkeit des Fahrzeugs charakteristisch sind, berücksichtigt. When calculating the curvature according to the single-track model are preferred Variables that are characteristic of the rigidity of the vehicle are taken into account.
Die Krümmung kann beim Einspurmodell bevorzugt durch folgende Formel berechnet
werden:
wobei vSP die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist,
δL der Lenkradwinkel ist,
iL die Lenkübersetzung ist,
l der Achsenabstand ist,
lV bzw. lH der Abstand zwischen Schwerpunkt und Vorderachse bzw. Hinterachse ist,
m die Masse des Fahrzeugs ist,
cαV bzw. cαH die Steifigkeit der Vorderreifen bzw. der Hinterreifen ist, und
c'αV die Steifigkeit der Vorderachse ist.
In the single-track model, the curvature can preferably be calculated using the following formula:
where v SP is the center of gravity speed of the vehicle,
δ L is the steering wheel angle,
i L is the steering ratio,
l is the center distance,
l V or l H is the distance between the center of gravity and the front or rear axle,
m is the mass of the vehicle,
c αV or c αH is the stiffness of the front tires or the rear tires, and
c ' αV is the stiffness of the front axle.
Beim Gierratenmodell kann die Krümmung anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und der
gemessenen Gierrate bevorzugt durch folgende Formel berechnet werden:
wobei κ die Krümmung, dψ/dt die gemessene Gierrate und vSP die
Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
In the yaw rate model, the curvature can preferably be calculated using the vehicle speed and the measured yaw rate using the following formula:
where κ is the curvature, dψ / dt is the measured yaw rate and v SP is the center of gravity speed of the vehicle.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist vorzugsweise die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Sie wird anhand gemessener Radgeschwindigkeiten des Fahrzeugs und der Gierrate bestimmt. The vehicle speed is preferably the center of gravity speed of the Vehicle. It is based on the measured wheel speeds of the vehicle and the Yaw rate determined.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt man mittels des Einspurmodells und/oder des Gierratenmodells die Krümmung einer Fahrspur eines Fahrzeugs, das eine Fahrbahn bekannter Krümmung befährt, und berechnet aus der bestimmten Krümmung und der bekannten Fahrbahnkrümmung einen geschwindigkeitsabhängigen Korrekturfaktor und korrigiert die berechnete Krümmung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit um den Korrekturfaktor. Der Korrekturfaktor ergibt sich aus dem Quotienten aus berechneter Krümmung und bekannter Krümmung. Es hat sich herausgestellt, dass der Korrekturfaktor in einem Bereich zwischen 0,98 und 1,20 liegt. Determined according to an advantageous development of the method according to the invention one uses the single-track model and / or the yaw rate model to curve one Lane of a vehicle traveling on a roadway of known curvature, and calculates one from the determined curvature and the known road curvature speed-dependent correction factor and corrects the calculated curvature in Dependence on the speed by the correction factor. The correction factor results is the quotient of the calculated curvature and known curvature. It has it turned out that the correction factor is in a range between 0.98 and 1.20 lies.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen der Krümmung einer Fahrspur eines Fahrzeugs umfasst einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor, einen Gierraten-Sensor und einen Lenkradwinkel-Sensor. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Entscheidungseinheit, die mit dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor und dem Gierraten-Sensor gekoppelt ist und als Eingangssignale die Fahrzeuggeschwindigkeit und die gemessene Gierrate erhält, und durch welche in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und der gemessenen Gierrate als Berechnungsmodell entweder ein Einspurmodell oder ein Gierratenmodell auswählbar ist. Ferner ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch eine Berechnungseinrichtung, durch die anhand des ausgewählten Modells die Krümmung der Fahrspur berechenbar ist, wobei beim Einspurmodell die Krümmung an Hand der Fahrzeuggeschwindigkeit und des gemessenen Lenkwinkels bestimmt wird und beim Gierratenmodell an Hand der gemessenen Gierrate und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird. The device according to the invention for determining the curvature of a lane Vehicle includes a vehicle speed sensor, a yaw rate sensor and a steering wheel angle sensor. The device is characterized by a Decision unit that with the vehicle speed sensor and the yaw rate sensor is coupled and the vehicle speed and the measured as input signals Receives yaw rate, and by which depending on the speed and the measured yaw rate as a calculation model either a single track model or a Yaw rate model is selectable. Furthermore, the device is characterized by a Calculation device, by means of which the curvature of the Lane can be calculated, with the single-track model the curvature based on the Vehicle speed and the measured steering angle is determined and at Yaw rate model calculated based on the measured yaw rate and the vehicle speed becomes.
Vorzugsweise ist in der Entscheidungseinheit eine Grenzgeschwindigkeit und eine Grenzgierrate gespeichert, wobei die Entscheidungseinheit das Einspurmodell auswählt, wenn die Geschwindigkeit unterhalb der Grenzgeschwindigkeit und die Gierrate unterhalb der Grenzgierrate liegt, und sonst als Berechnungsmodell das Gierratenmodell auswählt. There is preferably a limit speed and a in the decision unit Limit yaw rate stored, the decision unit selecting the single-track model, if the speed is below the limit speed and the yaw rate is below the limit yaw rate, and otherwise selects the yaw rate model as the calculation model.
Bei der Auswahl des Einspurmodells berechnet die Berechnungseinrichtung
vorzugsweise die Krümmung durch folgende Formel:
wobei vSP die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist,
δL der Lenkradwinkel ist,
iL die Lenkübersetzung ist,
l der Achsenabstand ist,
lV bzw. lh der Abstand zwischen Schwerpunkt und Vorderachse bzw. Hinterachse ist,
m die Masse des Fahrzeugs ist,
cαV bzw. cαH die Steifigkeit der Vorderreifen bzw. der Hinterreifen ist, und
c'αV die Steifigkeit der Vorderachse ist.
When selecting the single-track model, the calculation device preferably calculates the curvature using the following formula:
where v SP is the center of gravity speed of the vehicle,
δ L is the steering wheel angle,
i L is the steering ratio,
l is the center distance,
l V or l h is the distance between the center of gravity and the front or rear axle,
m is the mass of the vehicle,
c αV or c αH is the stiffness of the front tires or the rear tires, and
c ' αV is the stiffness of the front axle.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese ferner eine Speichereinheit, in der Korrekturfaktoren gespeichert sind, wobei sich die Korrekturfaktoren aus bekannten und berechneten Krümmungen in Abhängigkeit von Fahrzeuggeschwindigkeiten ergeben. Die Speichereinheit ist mit der Berechnungseinrichtung gekoppelt, so dass von der Berechnungseinrichtung berechnete Krümmungen durch die in der Speichereinheit gespeicherte Korrekturfaktoren korrigierbar sind. According to an advantageous development of the device according to the invention this further includes a storage unit in which correction factors are stored, whereby the correction factors from known and calculated curvatures as a function of Vehicle speeds result. The storage unit is with the Coupled calculation device, so that curvatures calculated by the calculation device can be corrected by the correction factors stored in the storage unit.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmten Krümmungen der Fahrspur eines Fahrzeugs lassen sich besonders gut bei der Ansteuerung der Kurvenlichtfunktion eines adaptiven Scheinwerfersystems verwenden. Außerdem kann die bestimmte Krümmung bei weiteren Fahrerassistenzsystemen, wie z. B. einer automatischen Distanzregelung, eingesetzt werden. The with the inventive method and the inventive device Certain curvatures in the lane of a vehicle are particularly good at Use control of the cornering light function of an adaptive headlight system. In addition, the specific curvature in other driver assistance systems, such as z. B. an automatic distance control can be used.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert. The invention will now be described using exemplary embodiments with reference to Drawings explained.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen der Krümmung einer Fahrspur eines Fahrzeugs, Fig. 1 shows an embodiment of the inventive apparatus for determining the curvature schematically shows a traffic lane of a vehicle,
Fig. 2 zeigt die Ergebnisse von Messungen für verschiedene Krümmungsmodelle für Fahren bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten, Fig. 2 shows the results of measurements for various curvature models for driving at different speeds,
Fig. 3 zeigt die nach dem Einspurmodell berechneten Werte für eine Messfahrt, als Referenz die tatsächlichen Kurvenradien sowie den betragsmäßigen Fehler des Einspurmodells und Fig. 3 shows the calculated according to the single-track values for a test run, as a reference the actual radii of curvature, as well as amount-related error of the single-track model, and
Fig. 4 zeigt die nach dem Gierratenmodell berechneten Werte für Kurvenradien für die gleiche Messfahrt, wie sie Fig. 3 zu Grunde liegt, sowie den betragsmäßigen Fehler für das Gierratenmodell. FIG. 4 shows the values calculated for the curve radii for the same measurement run as that on which FIG. 3 is based, according to the yaw rate model, and the amount of error for the yaw rate model.
Die Vorrichtung zum Bestimmen der Krümmung einer Fahrspur eines Fahrzeugs umfasst einen Gierraten-Sensor 1, einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 2 und einen Lenkradwinkel-Sensor 14. Diese Sensoren 1, 2 und 14 bestimmen während der Fahrt die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Gierrate und den Lenkradwinkel. The device for determining the curvature of a lane of a vehicle comprises a yaw rate sensor 1 , a vehicle speed sensor 2 and a steering wheel angle sensor 14 . These sensors 1 , 2 and 14 determine the vehicle speed, the yaw rate and the steering wheel angle while driving.
Als Gierraten-Sensor 1, Geschwindigkeits-Sensor 2 und Lenkradwinkel-Sensor 14 können beispielsweise Sensoren verwendet werden, welche die Daten für ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), zur Fahrdynamikregelung liefern. Herkömmlicherweise umfasst das elektronische Stabilitätsprogramm als Fahrdynamik-Sensoren insgesamt vier Raddrehzahl-Sensoren, einen Lenkradwinkel-Sensor, einen Gierraten-Sensor und einen Querbeschleunigungs-Sensor. Die Daten dieser Regelung werden über eine Busverbindung zur Verfügung gestellt und können auf diese Weise auch zur Berechnung der Fahrspurkrümmung herangezogen werden. As yaw rate sensor 1 , speed sensor 2 and steering wheel angle sensor 14 , sensors can be used, for example, which deliver the data for an electronic stability program (ESP) for driving dynamics control. Traditionally, the electronic stability program as driving dynamics sensors comprises a total of four wheel speed sensors, a steering wheel angle sensor, a yaw rate sensor and a lateral acceleration sensor. The data of this regulation are made available via a bus connection and can also be used in this way to calculate the lane curvature.
Unter Fahrzeuggeschwindigkeit wird hier die Geschwindigkeit vSP des
Fahrzeugschwerpunkts verstanden. Sie wird nicht direkt gemessen, sondern aus den Signalen der
einzelnen Radgeschwindigkeiten bestimmt. Da sich die Bahnkurve des Fahrzeugschwerpunkts
als Überlagerung einer rein translatorischen Bewegung mit der Geschwindigkeit |vSP| und
der Drehbewegung mit der Winkelgeschwindigkeit dψ/dt, die für jeden Punkt des
Fahrzeugs gleich ist, darstellt, kann die Schwerpunktgeschwindigkeit wie folgt berechnet
werden:
≙SP = ≙i - ≙i × d ≙/dt
Vehicle speed is understood here to mean the speed v SP of the vehicle's center of gravity. It is not measured directly, but determined from the signals of the individual wheel speeds. Since the trajectory of the vehicle's center of gravity is a superposition of a purely translational movement with the speed | v SP | and the rotational movement with the angular velocity dψ / dt, which is the same for each point of the vehicle, the center of gravity velocity can be calculated as follows:
≙ SP = ≙ i - ≙ i × d ≙ / dt
Der Gierratenvektor dψ/dt weist dabei nur eine Komponente in vertikaler Richtung auf. Die Abstände ri sind die Abstände des jeweiligen Radaufstandspunktes zum Schwerpunkt des Fahrzeugs. The yaw rate vector dψ / dt has only one component in the vertical direction. The distances r i are the distances from the respective wheel contact point to the center of gravity of the vehicle.
Die Radgeschwindigkeiten der Vorderachse müssen noch um den Lenkeinschlag korrigiert werden. Da die Raddrehzahl-Sensoren nur den Anteil der Geschwindigkeit in der Radebene messen können, ergibt sich für die Achsenrichtung des Rades ein Fehler, der jedoch vorteilhafterweise bei bekanntem Schwimmwinkel korrigiert wird. The wheel speeds of the front axle must still be around the steering angle Getting corrected. Because the wheel speed sensors only share the speed in the Can measure the wheel plane, there is an error for the axis direction of the wheel but is advantageously corrected with a known float angle.
Neben den Messwerten der Radgeschwindigkeiten und der Gierrate wird von dem
Geschwindigkeits-Sensor 2 außerdem erfasst, ob das Bremspedal betätigt wird. Bei der
Berechnung der Schwerpunktsgeschwindigkeit werden dann zwei Fälle unterschieden:
- 1. Die Bremse ist betätigt. Es wird in diesem Fall der Maximalwert der berechneten
Schwerpunktgeschwindigkeiten für die einzelnen Räder ausgewählt:
vSP = max(vSP1, vSP2, vSP3, vSP4)
- 2. Die Bremse ist nicht betätigt. Es wird in diesem Fall der Mittelwert der berechneten
Schwerpunktgeschwindigkeiten der nicht angetriebenen Achse verwendet:
Die vorstehend erläuterte Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit wird in der Einheit 5 durchgeführt. Als Eingangsgrößen dienen die Geschwindigkeiten der einzelnen Räder, die Gierrate sowie die Information, ob das Bremspedal betätigt ist. Als Ausgangsgröße überträgt die Einheit 5 die Fahrzeuggeschwindigkeit an die Einheiten 6, 11 und 14.
- 1. The brake is applied. In this case, the maximum value of the calculated center of gravity speeds for the individual wheels is selected:
v SP = max (v SP1 , v SP2 , v SP3 , v SP4 )
- 2. The brake is not applied. In this case the average of the calculated center of gravity speeds of the non-driven axis is used:
The above-described calculation of the vehicle speed is carried out in the unit 5 . The speeds of the individual wheels, the yaw rate and the information as to whether the brake pedal is actuated serve as input variables. Unit 5 transmits the vehicle speed to units 6 , 11 and 14 as an output variable.
Die von dem Gierraten-Sensor 1 ermittelte Gierrate wird außerdem an die Einheit 3 übertragen, bei welcher der Absolutbetrag der Gierrate gebildet wird. Dieser Absolutbetrag wird schließlich an die Einheit 4 übertragen. Bei der Einheit 4 wird die gemessene Gierrate mit einer in der Einheit 4 gespeicherten Grenzgierrate verglichen. Übersteigt die gemessene Gierrate die gespeicherte Grenzgierrate, überträgt die Einheit 4 ein entsprechendes Signal an die Einheit 7. Ferner wird die gemessene Gierrate an die Einheiten 9 und 11 übertragen, wie es später erläutert wird. Bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Grenzgierrate in einem Bereich zwischen 1,5 Grad/s und 2,5 Grad/s, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1,8 Grad/s und 2,2 Grad/s und in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Grenzgierrate 2 Grad/s. The yaw rate determined by the yaw rate sensor 1 is also transmitted to the unit 3 , in which the absolute amount of the yaw rate is formed. This absolute amount is finally transferred to unit 4 . In unit 4 , the measured yaw rate is compared with a limit yaw rate stored in unit 4 . If the measured yaw rate exceeds the stored limit yaw rate, the unit 4 transmits a corresponding signal to the unit 7 . Furthermore, the measured yaw rate is transmitted to the units 9 and 11 , as will be explained later. In the exemplary embodiments of the present invention, the limit yaw rate is in a range between 1.5 degrees / s and 2.5 degrees / s, preferably in a range between 1.8 degrees / s and 2.2 degrees / s and in a particularly preferred range The exemplary embodiment is the limit yaw rate 2 degrees / s.
In der Einheit 6 wird die in der Einheit 5 berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Grenzgeschwindigkeit verglichen und bestimmt, ob diese Grenzgeschwindigkeit überschritten wird. Wird die Grenzgeschwindigkeit überschritten, überträgt die Einheit 6 ein entsprechendes Signal an die Einheit 7. Bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Grenzgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 20 km/h und 40 km/h, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 25 km/h und 35 km/h und ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel 30 km/h. In unit 6 , the vehicle speed calculated in unit 5 is compared with a limit speed and it is determined whether this limit speed is exceeded. If the limit speed is exceeded, the unit 6 transmits a corresponding signal to the unit 7 . In the exemplary embodiments of the present invention, the limit speed is in a range between 20 km / h and 40 km / h, preferably in a range between 25 km / h and 35 km / h and is 30 km / h in a particularly preferred exemplary embodiment.
In der Entscheidungseinheit 7 wird in Abhängigkeit von der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit und der gemessenen Gierrate als Berechnungsmodell für die Krümmung entweder das Einspurmodell oder das Gierratenmodell ausgewählt. Liegt die gemessene bzw. bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Grenzgeschwindigkeit und die gemessene Gierrate unter der Grenzgierrate, wird das Einspurmodell ausgewählt, sonst das Gierratenmodell. Diese Auswahl wird an die Berechnungseinrichtung 8 übertragen. In decision unit 7 , depending on the measured vehicle speed and the measured yaw rate, either the single-track model or the yaw rate model is selected as the calculation model for the curvature. If the measured or determined vehicle speed is below the limit speed and the measured yaw rate is below the limit yaw rate, the single-track model is selected, otherwise the yaw rate model. This selection is transmitted to the calculation device 8 .
In der Berechnungseinrichtung 8 wird anhand des ausgewählten Berechnungsmodells,
d. h. entweder mittels des Einspurmodells oder des Gierratenmodells, die Krümmung der
Fahrspur berechnet. Falls die Berechnung anhand des Einspurmodells erfolgt, wird die
Krümmung in der Recheneinheit 9 durch folgende Formel berechnet:
wobei vSP die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist,
δL der Lenkradwinkel ist,
iL die Lenkübersetzung ist,
l der Achsenabstand ist,
lV bzw. lH der Abstand zwischen Schwerpunkt und Vorderachse bzw. Hinterachse ist,
m die Masse des Fahrzeugs ist,
cαV bzw. cαH die Steifigkeit der Vorderreifen bzw. der Hinterreifen ist, und
c'αV die Steifigkeit der Vorderachse ist.
The curvature of the lane is calculated in the calculation device 8 on the basis of the selected calculation model, ie either using the single-track model or the yaw rate model. If the calculation is based on the single-track model, the curvature in the computing unit 9 is calculated using the following formula:
where v SP is the center of gravity speed of the vehicle,
δ L is the steering wheel angle,
i L is the steering ratio,
l is the center distance,
l V or l H is the distance between the center of gravity and the front or rear axle,
m is the mass of the vehicle,
c αV or c αH is the stiffness of the front tires or the rear tires, and
c ' αV is the stiffness of the front axle.
Die Recheneinheit 9 erhält hierfür von der Einheit 5 die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie von dem Sensor 14 den Lenkradwinkel. Die Steifigkeitsdaten für das jeweilige Fahrzeug werden in einer Speichereinheit abgelegt. For this purpose, the computing unit 9 receives the vehicle speed from the unit 5 and the steering wheel angle from the sensor 14 . The stiffness data for the respective vehicle are stored in a storage unit.
Falls das Gierratenmodell als Berechnungsmodell ausgewählt wurde, wird die Krümmung
in Verbindung mit der Einheit 11 wie folgt berechnet:
wobei dψ/dt die gemessene Gierrate, d. h. die zeitliche Änderung des Gierwinkels, ist und
vSP die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Bei dieser Formel wurde die
Änderung des Schwimmwinkels β vernachlässigt. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass für
Normalsituationen auf Landstraßen der Schwimmwinkel β im Bereich von |β| < 0,5 bis
0,8 Grad ist. Die Schwimmwinkeländerung dβ/dt ist dabei im Vergleich zur Gierrate dψ/dt
klein und kann daher vernachlässigt werden.
If the yaw rate model was selected as the calculation model, the curvature in connection with the unit 11 is calculated as follows:
where dψ / dt is the measured yaw rate, ie the temporal change in the yaw angle, and v SP is the center of gravity speed of the vehicle. With this formula, the change in the slip angle β was neglected. It has been found that, for normal situations on country roads, the swimming angle β is in the range of | β | <0.5 to 0.8 degrees. The change in the slip angle dβ / dt is small in comparison to the yaw rate dψ / dt and can therefore be neglected.
Schließlich können die berechneten Krümmungen durch Korrekturfaktoren korrigiert
werden. Die Korrekturfaktoren sind geschwindigkeitsabhängig. Sie sind jeweils für das
Einspurmodell und das Gierratenmodell in der Speichereinheit 14 abgelegt. Sie wurden wie
folgt bestimmt:
Für Krümmungen von Straßen mit aus Straßenkarten bekannter Geometrie werden in
Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit die Wertebereiche der gemessenen
Fahrdynamiksignale, d. h. insbesondere der Gierrate und der Radgeschwindigkeiten, und
die am häufigsten auftretenden Werte bestimmt. Diese Werte werden zur
Krümmungsberechnung herangezogen und mit der tatsächlichen Krümmung ins Verhältnis gesetzt. Der
Quotient aus berechneter Krümmung und der aus den Straßenkarten entnommenen
Krümmung bildet den Korrekturfaktor. Es hat sich herausgestellt, dass der Korrekturfaktor
in einem Bereich zwischen 0,98 und 1,20 liegt. Für Krümmungs- und
Geschwindigkeitsbereiche, in denen keine Messdaten zur Verfügung stehen, wird der Korrekturfaktor zu
Eins gewählt.
Finally, the calculated curvatures can be corrected using correction factors. The correction factors depend on the speed. They are stored in the storage unit 14 for the single-track model and the yaw rate model. They were determined as follows:
For curvatures of roads with geometry known from road maps, the value ranges of the measured driving dynamics signals, ie in particular the yaw rate and the wheel speeds, and the most frequently occurring values are determined depending on the vehicle speed. These values are used to calculate the curvature and are related to the actual curvature. The quotient of the calculated curvature and the curvature taken from the road maps forms the correction factor. It has been found that the correction factor is in a range between 0.98 and 1.20. The correction factor of one is selected for areas of curvature and speed in which no measurement data is available.
Die Korrekturfaktoren sowie die Auswahl des Modells werden von der Speichereinheit 14 sowie der Einheit 7 über die Einheit 15 an die Korrekturfaktor-Berechnungseinheit 16 übertragen. Von der Berechnungseinrichtung 8 wird die berechnete Krümmung an die Multiplikationseinheit 12 übertragen, von der Korrekturfaktor-Berechnungseinheit 16 der entsprechende Korrekturfaktor. In der Multiplikationseinheit 12 werden diese beiden Werte miteinander multipliziert und an die Einheit 13 ausgegeben. The correction factors and the selection of the model are transmitted from the storage unit 14 and the unit 7 to the correction factor calculation unit 16 via the unit 15 . The calculated curvature is transmitted from the calculation device 8 to the multiplication unit 12 , from the correction factor calculation unit 16 the corresponding correction factor. These two values are multiplied together in the multiplication unit 12 and output to the unit 13 .
Um die bei den Ausführungsbeispielen dieser Erfindung verwendeten Berechnungsmodelle für die Krümmung, d. h. das Einspurmodell und das Gierratenmodell, mit anderen Modellen zur Berechnung der Krümmung vergleichen zu können, wurden Vergleichsmessungen durchgeführt. Für die Messungen wurde ein Versuchsfahrzeug verwendet, bei dem die Sensorsignale Radgeschwindigkeiten, Lenkwinkel, Gierrate und Querbeschleunigung des elektronischen Stabilitätsprogramms ESP, die Information Fahrer bremst" sowie das Zeitsignal einer Uhr aufgenommen. Die Messungen wurden auf trockener Straße und bei konstanter Beladung durchgeführt. Vor Versuchsbeginn wurden neue Reifen vom Typ "Continental ContiSportContact" und der Dimension 205/55 R16 aufgezogen und ca. 1000 km eingefahren. Vor jeder Messung wurde der Reifeninnendruck überprüft und die Reifen aufgewärmt. Die für das Einspurmodell benötigten fahrzeugspezifischen Parameter wurden gemessen. Die Messstrecke war ein Kreis mit dem Radius von R = 205 m. Zum besseren Verständnis werden die analysierten Krümmungen κ als Radienwerte R = 1/κ dargestellt. Die Kreisbahn wurde mit Geschwindigkeiten durchfahren, die in einem Bereich zwischen 10 km/h und 110 km/h lagen. Die Ergebnisse der Krümmungs- bzw. Radienberechnungen sind für die verschiedenen Krümmungsmodelle in Fig. 2 gezeigt. Dargestellt sind die Mittelwerte für den Radius und die Bereiche der Standardabweichung. Der durch die Standardabweichung begrenzte Bereich wird durch die schmalen Balken angegeben. In order to be able to compare the calculation models for the curvature used in the exemplary embodiments of this invention, ie the single-track model and the yaw rate model, with other models for calculating the curvature, comparative measurements were carried out. A test vehicle was used for the measurements, in which the sensor signals wheel speeds, steering angle, yaw rate and lateral acceleration of the electronic stability program ESP, the driver brakes information "and the time signal of a watch were recorded. The measurements were carried out on a dry road and with a constant load. Before the start of the test New tires of the type "Continental ContiSportContact" and the dimension 205/55 R16 were put on and run in approx. 1000 km. Before each measurement, the tire pressure was checked and the tires warmed up. The vehicle-specific parameters required for the single-track model were measured Circle with a radius of R = 205 m. For a better understanding, the analyzed curvatures κ are represented as radius values R = 1 / κ. The circular path was traversed at speeds ranging between 10 km / h and 110 km / h. The results of the curvature or radius calculation The different curvature models are shown in FIG. 2. The mean values for the radius and the ranges of the standard deviation are shown. The area delimited by the standard deviation is indicated by the narrow bars.
Weitere hier nicht dargestellte Messungen wurden für Radien in einem Bereich zwischen 15 m und 305 m durchgeführt. Für das Einspurmodell ergibt sich, dass unabhängig von der Geschwindigkeit die Krümmung bzw. der Radius mit geringer Streuung berechnet wird. Nur bei hohen Querbeschleunigungen > 0,65 g wurde die Gültigkeitsgrenze des linearen Einspurmodells überschritten. Further measurements not shown here were made for radii in a range between 15 m and 305 m performed. For the single-track model, it follows that regardless of the curvature or the radius with little scatter is calculated for the speed becomes. The validity limit of the. Was only at high lateral accelerations> 0.65 g linear single-track model exceeded.
Das Ackermann-Modell lieferte genaue Krümmungswerte nur für langsamste Fahrt mit 13 km/h. Für höhere Geschwindigkeiten wurden die berechneten Krümmungen sehr ungenau. The Ackermann model only delivered accurate curvature values for the slowest speed at 13 km / h. For higher speeds, the curvatures calculated were very great inaccurate.
Beim Gierratenmodell treten Abweichungen der berechneten Krümmung von der tatsächlichen Krümmung vor allem bei geringen Geschwindigkeiten auf. Bei Geschwindigkeiten, die einer Gierrate von > 4 Grad/s entsprechen, sind die mit dem Gierratenmodell berechneten Krümmungswerte nur geringen Streuungen unterworfen und liefert sehr gute Krümmungswerte. In the yaw rate model, deviations of the calculated curvature occur actual curvature especially at low speeds. At speeds, that correspond to a yaw rate of> 4 degrees / s are those with the yaw rate model The calculated curvature values are subject to only slight scatter and provide very good results Curvature values.
Die Krümmungsberechnungen mit dem Querbeschleunigungsmodell sind in den meisten Fällen deutlich verfälscht. Insbesondere für größere Geschwindigkeiten wird der Radius zu klein berechnet. The curvature calculations with the lateral acceleration model are in most Cases significantly falsified. The radius is particularly useful for higher speeds calculated too small.
Das Raddrehzahldifferenzmodell der Hinterachse berechnet den Radius bei geringer Geschwindigkeit relativ genau, wobei die Standardabweichung jedoch sehr groß ist. Bei höheren Geschwindigkeiten wird der Radius deutlich zu klein berechnet, insbesondere bei großen Kurvenradien. Ähnliche Ergebnisse liefert das Raddrehzahldifferenzmodell der Vorderachse. The wheel speed difference model of the rear axle calculates the radius at less Speed relatively accurate, but the standard deviation is very large. at At higher speeds, the radius is calculated too small, especially at large curve radii. The wheel speed difference model of the Front axle.
Als Ergebnis dieser Messungen hat sich herausgestellt, dass das Einspurmodell und das Gierratenmodell besonders gut für die Krümmungsberechnung geeignet ist, wobei das Einspurmodell bei geringeren Geschwindigkeiten und geringeren Gierraten bevorzugt ist und das Gierraten bei höheren Geschwindigkeiten und höheren Gierraten. As a result of these measurements it turned out that the single track model and the Yaw rate model is particularly well suited for the curvature calculation, the Single track model at lower speeds and lower yaw rates is preferred and yaw rate at higher speeds and higher yaw rates.
Um den bevorzugten Bereich des Einspurmodells und des Gierratenmodells genauer zu bestimmen, wurden weitere Messungen an einer Teststrecke durchgeführt, in denen Radien im Bereich von 400 bis 500 m auftraten. Die Ergebnisse dieser Messungen und Berechnungen sind für das Einspurmodell in Fig. 3 gezeigt, für das Gierratenmodell in Fig. 4. Die Kurven 1 zeigen die Referenzwerte für die Radien auf der Teststrecke, die Kurve 2 der Fig. 3 zeigt die berechneten Radien anhand des Einspurmodells, die Kurve 2 der Fig. 4 zeigt die berechneten Radien anhand des Gierratenmodells und die Kurven 3 zeigen jeweils den betragsmäßigen Fehler des Einspurmodells bzw. des Gierratenmodells, dargestellt als Differenz der tatsächlichen Krümmung und der berechneten Krümmung. In order to determine the preferred range of the single-track model and the yaw rate model more precisely, further measurements were carried out on a test track in which radii in the range from 400 to 500 m occurred. The results of these measurements and calculations are shown in FIG. 3 for the single-track model and in FIG. 4 for the yaw rate model . Curves 1 show the reference values for the radii on the test route, curve 2 of FIG. 3 shows the calculated radii on the basis of the Single track model, curve 2 of FIG. 4 shows the calculated radii on the basis of the yaw rate model, and curves 3 each show the amount of error of the single track model or the yaw rate model, represented as the difference between the actual curvature and the calculated curvature.
Diese Messungen ergeben größere Unterschiede zwischen den beiden Modellen als bei den Kreisfahrten. These measurements show greater differences between the two models than with the round trips.
Die Ergebnisse der Messungen können wie folgt zusammengefasst werden:
Das Einspurmodell und das Gierratenmodell liefern die genauesten Krümmungswerte.
Berücksichtigt man auch die Querneigungen der Straße, ist das Gierratenmodell das
einzige der untersuchten Modelle, das unempfindlich auf Querneigungen reagiert. Das
Gierratenmodell besitzt bei höheren Gierraten eine größere Genauigkeit. Für niedrige
Geschwindigkeiten unterhalb einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit wird daher zur
Krümmungsberechnung das Einspurmodel gewählt, falls die Gierrate unter einer Grenzgierrate
liegt. Für Gierraten oberhalb der Grenzgierrate und für Geschwindigkeiten oberhalb der
Grenzgeschwindigkeit wird das Gierratenmodell zur Krümmungsberechnung
herangezogen. Dabei liegt die Grenzgeschwindigkeit vorteilhafterweise in einem Bereich zwischen
20 km/h und 40 km/h, bevorzugt in einem Bereich zwischen 25 km/h und 35 km/h und
besonders bevorzugt ist sie 30 km/h. Die Grenzgierrate liegt vorteilhafterweise in einem
Bereich zwischen 1,5 Grad/s und 2,5 Grad/s, bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,8
Grad/s und 2,2 Grad/s und sie ist besonders bevorzugt 2 Grad/s.
The results of the measurements can be summarized as follows:
The single track model and the yaw rate model provide the most accurate curvature values. Taking into account the cross-slope of the road, the yaw rate model is the only one of the models examined that is insensitive to cross-slope. The yaw rate model has greater accuracy at higher yaw rates. For low speeds below a certain limit speed, the single-track model is therefore selected for the curvature calculation if the yaw rate is below a limit yaw rate. For yaw rates above the limit yaw rate and for speeds above the limit speed, the yaw rate model is used to calculate the curvature. The limit speed is advantageously in a range between 20 km / h and 40 km / h, preferably in a range between 25 km / h and 35 km / h and particularly preferably 30 km / h. The limit yaw rate is advantageously in a range between 1.5 degrees / s and 2.5 degrees / s, preferably in a range between 1.8 degrees / s and 2.2 degrees / s, and is particularly preferably 2 degrees / s.
Claims (16)
wobei vSP die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist,
δL der Lenkradwinkel ist,
iL die Lenkübersetzung ist,
l der Achsenabstand ist,
lV bzw. lH der Abstand zwischen Schwerpunkt und Vorderachse bzw. Hinterachse ist,
m die Masse des Fahrzeugs ist,
cαV bzw. cαH die Steifigkeit der Vorderreifen bzw. der Hinterreifen ist, und
c'αV die Steifigkeit der Vorderachse ist. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the curvature is calculated in the single-track model using the following formula:
where v SP is the center of gravity speed of the vehicle,
δ L is the steering wheel angle,
i L is the steering ratio,
l is the center distance,
l V or l H is the distance between the center of gravity and the front or rear axle,
m is the mass of the vehicle,
c αV or c αH is the stiffness of the front tires or the rear tires, and
c ' αV is the stiffness of the front axle.
wobei κ die Krümmung, dψ/dt die gemessene Gierrate und vSP die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the curvature is calculated using the yaw rate model using the following formula:
where κ is the curvature, dψ / dt is the measured yaw rate and v SP is the center of gravity speed of the vehicle.
wobei vSP die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist,
δL der Lenkradwinkel ist,
iL die Lenkübersetzung ist,
l der Achsenabstand ist,
lV bzw. lH der Abstand zwischen Schwerpunkt und Vorderachse bzw. Hinterachse ist,
m die Masse des Fahrzeugs ist,
cαV bzw. cαH die Steifigkeit der Vorderreifen bzw. der Hinterreifen ist, und
c'αV die Steifigkeit der Vorderachse ist. 14. The device according to claim 12 or 13, characterized in that the calculation device ( 8 , 9 ) calculates the curvature by the following formula when selecting the single-track model:
where v SP is the center of gravity speed of the vehicle,
δ L is the steering wheel angle,
i L is the steering ratio,
l is the center distance,
l V or l H is the distance between the center of gravity and the front or rear axle,
m is the mass of the vehicle,
c αV or c αH is the stiffness of the front tires or the rear tires, and
c ' αV is the stiffness of the front axle.
wobei κ die Krümmung, dψ/dt die gemessene Gierrate und vSP die Schwerpunktgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist. 15. Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the calculation unit calculates the curvature using the following formula when selecting the vehicle speed and yaw rate as the calculation model:
where κ is the curvature, dψ / dt is the measured yaw rate and v SP is the center of gravity speed of the vehicle.
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Legal Events
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8141 | Disposal/no request for examination |