DE112014000771B4

DE112014000771B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs mittels eines Drehratensensors

Info

Publication number: DE112014000771B4
Application number: DE112014000771.4T
Authority: DE
Inventors: Sven Semmelrodt
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2020-09-10
Anticipated expiration: 2034-02-11
Also published as: DE112014000771A5; WO2014124889A1; DE102013202240A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs (2) mittels eines ersten Drehratensensors (6), bei dem
- abhängig von einem ersten Messsignal (MS) des ersten Drehratensensors (6) ein Vibrationssignal (VS) mittels Tiefpassfilterung unter Einsatz zumindest eines PT2-Glieds ermittelt wird, das repräsentativ ist für Rotationsbewegungen des Fahrzeugs (2),
- abhängig von einem Vergleich des Vibrationssignals (VS) mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert ermittelt wird, ob das Fahrzeug (2) steht oder ob das Fahrzeug (2) fährt,
- mindestens ein weiteres Messsignal eines weiteren Drehratensensors erfasst wird, der orthogonal zu dem ersten Drehratensensor (6) ausgerichtet ist,
- das Vibrationssignal (VS) zusätzlich abhängig von dem weiteren Messsignal ermittelt wird,
- das erste Messsignal (MS) und das weitere Messsignal additiv überlagert werden, und
- das Vibrationssignal (VS) abhängig von dem additiv überlagerten Signal ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren und andererseits eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs mittels eines Drehratensensors.
Eine fortwährend zunehmende Verkehrsdichte von Fahrzeugen auf Verkehrswegen verlangt immer häufiger sowohl nach einer präzisen Verkehrsleittechnik als auch nach einer individuellen Abrechnung der jeweils genutzten Verkehrswege. Sowohl in der Verkehrsleittechnik als auch für die individuelle Abrechnung der genutzten Verkehrswege, beispielsweise durch Mautsysteme, ist eine genaue Kenntnis von dynamischen Fahrzeugdaten eine wesentliche Voraussetzung. Insbesondere für Mautsysteme ist es dabei wichtig, die benötigten dynamischen Fahrzeugdaten ausfall- und manipulationssicher ermitteln zu können. Eine Mindestanforderung in Bezug auf die dynamischen Fahrzeugdaten ist dabei die Erkenntnis, ob sich das Fahrzeug bewegt oder ob das Fahrzeug steht.
WO 2010/ 023 165 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs mit einem Beschleunigungssensor.
EP 1 130 357 A2 offenbart ein Verfahren zur Unterscheidung zwischen einem Bewegungszustand und einem Ruhezustand eines Kraftfahrzeugs, bei dem das Rauschen eines Sensorsignals zur Unterscheidung zwischen dem Bewegungszustand und dem Ruhezustand ausgewertet wird.
JP 2011 - 112 551 A offenbart eine Stoppermittlungsvorrichtung, mit der unabhängig von einem Fahrzeug, an dem die Vorrichtung montiert ist, ein Stopp bestimmt werden kann. Die Vorrichtung bedient sich eines Kreiselsensors und eines Beschleunigungssensors und ermittelt in Abgleich mit einem Schwellenwert, ob das Fahrzeug fährt oder steht.
US 2011 / 0 172 918 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, die basierend auf Trägheitssensormessungen, die mittels Trägheitssensoren eines mobilen Geräts durchgeführt werden, feststellen, ob sich das mobile Gerät in Ruhe befindet oder sich bewegt. Dabei können Navigationssignale mit einbezogen werden, die von einem satellitengestützten oder terrestrischen Navigationssystem erhalten werden, um Schätzungen hinsichtlich einer Position, einer Orientierung, einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung des mobilen Geräts zu bestimmen.
US 2010 / 0 033 422 A1 bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Erfassen absichtlicher Bewegungen eines elektronischen Geräts.
DE 696 17 269 T2 betrifft ein Fahrzeugnavigationssystem mit einem Nullbewegungserfassungssystem sowie ein in einem Fahrzeugnavigationssystem eingesetztes Verfahren zur Erfassung eines Nullbewegungszustandes.
DE 199 37 689 A1 betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines stationären Zustandes eines Fahrzeuges, wobei ein Rauschpegel in einem Ausgangssignal eines fahrzeugeigenen Sensors gemessen und der stationäre Zustand des Fahrzeugs auf der Basis des gemessenen Rauschpegels bestimmt wird, sowie ein Navigationshilfesystem für Autofahrer zum Navigieren auf einer Vielzahl von Straßen.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, einerseits ein Verfahren und andererseits eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem beziehungsweise mit der zuverlässig ein Bewegungszustand eines Fahrzeugs ermittelt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus einerseits durch ein Verfahren und andererseits durch eine korrespondierende Vorrichtung zum Ermitteln eines Bewegungszustandes eines Fahrzeugs mittels eines ersten Drehratensensors. Abhängig von einem ersten Messsignal des ersten Drehratensensors wird mittels Tiefpassfilterung ein Vibrationssignal ermittelt. Bei der Tiefpassfilterung wird zumindest ein PT2-Glied eingesetzt. Das Vibrationssignal ist repräsentativ für Rotationsbewegungen des Fahrzeugs. Ferner wird mindestens ein weiteres Messsignal eines weiteren Drehratensensors erfasst, der orthogonal zu dem ersten Drehratensensor ausgerichtet ist. Das Vibrationssignal wird zusätzlich abhängig von dem weiteren Messsignal ermittelt. Außerdem werden das erste Messsignal und das weitere Messsignal additiv überlagert und das Vibrationssignal abhängig von dem additiv überlagerten Signal ermittelt. Abhängig von einem Vergleich des Vibrationssignals mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert wird ermittelt, ob das Fahrzeug steht oder ob das Fahrzeug fährt.
Da das Vibrationssignal repräsentativ ist für Rotationsbewegungen des Fahrzeugs und da das Fahrzeug während der Fahrt durch Fahrzeugvibrationen und/oder Rollgeräusche und/oder Wankbewegungen der Fahrzeugkanzel normalerweise stärkere Rotationsbewegungen als im Stillstand erzeugt, kann abhängig von einem Vergleich des Vibrationssignals mit dem vorgegebenen Schwellenwert ermittelt werden, ob das Fahrzeug steht oder ob das Fahrzeug fährt. Hierdurch ist eine einfache und robuste Analyse des Fahrzeugbewegungszustands möglich. Durch die Tiefpassfilterung kann gegebenenfalls auf einfache Weise der Bewegungszustand robust ermittelt werden. Durch die Verwendung eines Drehratensensors spielt die Gravitation bei der Messung gegebenenfalls keine Rolle.
Dadurch, dass ein PT2-Glied eingesetzt ist, kann eine gute Tiefpassfilterung realisiert werden. Die effektive Zeitkonstante des Filters liegt dabei typischerweise zwischen einer und mehreren Sekunden. Mittels des weiteren Messsignals des weiteren Drehratensensors kann ein zweidimensionaler Drehratensensor oder ein dreidimensionaler Drehratensensor zur Ermittlung des Bewegungszustands verwendet werden. So kann gegebenenfalls noch robuster auf den Bewegungszustand geschlossen werden, da somit beispielsweise auch Steigungen einen Einfluss auf das Messsignal haben. Aufgrund der additiven Überlagerung der Messsignale können einfach zwei oder mehrere Messsignale von zwei oder mehreren Drehratensensoren miteinander kombiniert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Messsignal des ersten Drehratensensors repräsentativ für eine Rotationsbewegung um eine vertikale Fahrzeugachse. Gerade die vertikale Fahrzeugachse, ermöglicht eine zuverlässige Analyse des Bewegungszustands, da Kurvenfahrten Einfluss auf das Messsignal haben.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von dem ersten Messsignal ein Rohvibrationssignal ermittelt durch einen Abzug eines Gleichanteils des Messsignals von dem ersten Messsignal. Abhängig von dem Rohvibrationssignal wird das Vibrationssignal ermittelt. Dies ermöglicht eine gleichzeitige Auswertung positiver und negativer Beschleunigungsanteile, die charakteristisch für die Rotationsbewegungen des Fahrzeugs sind. Die Tiefpassfilterung zur Ermittlung des Vibrationssignals kann hierbei vor dem Ermitteln des Rohvibrationssignals und/oder nach dem Ermitteln des Rohvibrationssignals erfolgen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Gleichanteil des ersten Messsignals ermittelt mittels der Bildung des arithmetischen Mittels von zumindest einem erfassten Zeitabschnitt des ersten Messsignals. Dies ermöglicht eine kostengünstige Ermittlung des Gleichanteils zum einen dadurch, dass die Bildung des arithmetischen Mittels beispielsweise im Vergleich zu rekursiv arbeitenden statistischen Vorgehensweise weniger Rechenleistung benötigt. Ein Verzicht auf beispielsweise rekursiv arbeitende Vorgehensweisen hat zum anderen den Vorteil, dass eine Recheneinheit auf diese Weise einfach unterbrochen und in einen Ruhezustand versetzt werden kann. Dies hat einen geringen Energieverbrauch zur Folge.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von dem Rohvibrationssignal durch Gleichrichten ein gleichgerichtetes Rohvibrationssignal ermittelt mittels eines Gleichrichters und abhängig von dem gleichgerichteten Rohvibrationssignal das Vibrationssignal ermittelt. Die Tiefpassfilterung zur Ermittlung des Vibrationssignals kann hierbei vor dem Gleichrichten und/oder nach dem Gleichrichten durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ermittelt, ob das Fahrzeug steht oder ob das Fahrzeug fährt abhängig von einem Vergleich des Vibrationssignals mit einem vorgegebenen oberen Schwellenwert und mit einem vorgegebenen unteren Schwellenwert. Der Einsatz von zwei vorgegebenen Schwellwerten ermöglicht beispielsweise die Ausbildung einer Hysterese, wodurch eine gegebenenfalls verlässlichere Aussage über den Bewegungszustand ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von dem Vibrationssignal bei einem Überschreiten des vorgegebenen oberen Schwellenwerts darauf geschlossen, dass das Fahrzeug fährt und bei Unterschreiten des vorgegebenen unteren Schwellenwerts darauf geschlossen, dass das Fahrzeug steht. Hierdurch kann gegebenenfalls wirkungsvoll vermieden werden, dass einem stehenden Fahrzeug ein fahrender Bewegungszustand zugeordnet wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden der vorgegebene obere Schwellenwert und/oder der vorgegebene untere Schwellenwert ermittelt abhängig von mindestens einem GPS-Signal eines GPS-Moduls und/oder einem Geschwindigkeitssignal eines Geschwindigkeitsgebers. Dies ermöglicht eine einfache Ermittlung des vorgegebenen oberen und/oder des vorgegebenen unteren Schwellenwerts.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der vorgegebene obere Schwellenwert und/oder der vorgegebene untere Schwellenwert einen vorgegebenen Mindestabstand auf. Hierdurch kann vermieden werden, dass die beiden Schwellenwerte zu nah aneinander liegen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 ein Fahrzeug mit einer Steuervorrichtung, einem Drehratensensor, einem GPS-Modul und einem Geschwindigkeitsgeber,
2 die Steuervorrichtung, den Drehratensensor, das GPS-Modul und den Geschwindigkeitsgeber,
3 ein Ablaufdiagramm zur Ermittlung eines Bewegungszustands des Fahrzeugs,
4 ein Geschwindigkeitssignal aufgetragen über eine Zeit,
5 ein Messsignal des Drehratensensors aufgetragen über eine Zeit,
6 das Messsignal des Drehratensensors und ein ermittelter Gleichanteil aufgetragen über eine Zeit,
7 ein gleichgerichtetes Rohvibrationssignal und ein ermitteltes Vibrationssignal aufgetragen über eine Zeit,
8 eine Adaption eines oberen Schwellenwertes und eines unteren Schwellenwertes,
9 ein GPS-Signal aufgetragen über eine Zeit und
10 ermittelte Bewegungszustände aufgetragen über eine Zeit.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt ein Fahrzeug 2 mit einer Steuervorrichtung 4, die auch als Vorrichtung zur Ermittlung eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs bezeichnet werden kann. Das Fahrzeug 2 weist außerdem einen ersten Drehratensensor 6, einen Geschwindigkeitsgeber 8 sowie ein GPS-Modul 10 auf.
Das Fahrzeug 2 kann des Weiteren eine oder mehrere Geräuschquellen 12 aufweisen, die das Fahrzeug 2 sowohl im Fahrzustand als auch gegebenenfalls im Fahrzeugstillstand unter Vibrationen versetzen können.
Mittels des ersten Drehratensensors können Fahrzeugvibrationen und/oder Rollgeräusche und/oder Wankbewegungen der Fahrzeugkanzel und/oder andere Rotationsbewegungen erfasst werden.
Die Steuervorrichtung 4 ist ausgebildet zur Ermittlung eines Bewegungszustands des Fahrzeugs 2 abhängig von mittels des ersten Drehratensensors 6 erfassten Winkelbeschleunigungen und/oder Winkelgeschwindigkeiten des Fahrzeugs 2. Hierbei wird die Erkenntnis genutzt, dass sich Rotationsbewegungen des Fahrzeugs 2 im Stand von den Rotationsbewegungen während einer Fahrt unterscheiden. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass eine Auswertung der für den Bewegungszustand charakteristischen Rotationsbewegungen erschwert werden kann durch eine Überlagerung von Vibrationen, die ihren Ursprung in der Geräuschquelle 12 des Fahrzeugs 2 haben. Die Berücksichtigung der Vibrationen des Fahrzeugs 2 ermöglicht die Ermittlung des Bewegungszustands des Fahrzeugs 2 abhängig von dem ersten Drehratensensor 6.
Der erste Drehratensensor 6, der Geschwindigkeitsgeber 8 sowie das GPS-Modul 10 sind der Steuervorrichtung 4 zugeordnet. Über den ersten Drehratensensor 6 bezieht die Steuervorrichtung 4 ein Signal zum Erfassen einer Rotationsgeschwindigkeit und/oder einer Rotationsbeschleunigung. Über das GPS-Modul 10 empfängt die Steuervorrichtung 4 ein GPS-Signal. Bei dem GPS-Signal handelt es sich beispielsweise um eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Orientierung des Fahrzeugs 2 und/oder eine örtliche Lage des Fahrzeugs 2. Der Geschwindigkeitsgeber 8 sendet an die Steuervorrichtung 4 ein Geschwindigkeitssignal. Dabei kann es sich beispielsweise um die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 2 handeln. Der Geschwindigkeitsgeber 8 ermittelt das Geschwindigkeitssignal beispielsweise abhängig von Raddrehzahlen des Fahrzeugs 2. Wenn das Geschwindigkeitssignal und/oder das GPS-Signal zuverlässig ermittelt werden können, kann der Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 einfach und präzise abhängig von dem Geschwindigkeitssignal und/oder dem GPS-Signal ermittelt werden. Allerdings ist das Geschwindigkeitssignal und/oder das GPS-Signal nicht immer zuverlässig ermittelbar.
Für diesen Fall, falls der Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 nicht mittels des Geschwindigkeitssignals und/oder des GPS-Signals ermittelbar ist, kann der Bewegungszustand des Fahrzeugs 2 ermittelt werden abhängig von einem ersten Messsignal MS des ersten Drehratensensors 6.
2 zeigt die Steuervorrichtung 4, den ersten Drehratensensor 6, den Geschwindigkeitsgeber 8 sowie das GPS-Modul 10. Der erste Drehratensensor 6, der Geschwindigkeitsgeber 8 sowie das GPS-Modul 10 sind der Steuervorrichtung 4 zugeordnet und tauschen mit der Steuervorrichtung 4 Signale aus. Die Steuervorrichtung 4 umfasst eine Recheneinheit 14 sowie ein analoges Modul 16. Das analoge Modul 16 weist einen Verstärker 18 und einen Tiefpassfilter 20 auf. Der Verstärker 18 ist dazu ausgebildet, das erste Messsignal MS des ersten Drehratensensors 6 zu erfassen und an den Tiefpassfilter 20 weiterzuleiten.
Die Recheneinheit 14 umfasst einen Prozessor 22, einen Programmspeicher 24 sowie einen Datenspeicher 26. Der Prozessor 22, der Programmspeicher 24 sowie der Datenspeicher 26 sind gekoppelt miteinander über einen Systembus 28.
Die Recheneinheit 14 der Steuervorrichtung 4 ist ausgebildet zur Ausführung eines Programms, das bevorzugt in dem Programmspeicher 24 gespeichert ist. Mittels des Programms kann eine Ermittlung des Bewegungszustands des Fahrzeugs 2 durchgeführt werden. Der Datenspeicher 26 ist ausgebildet zur Speicherung von Daten, wie beispielsweise von Signalen.
Der Systembus 28 ist gekoppelt mit einem Analog-Digital-Wandler 30. Mittels des Analog-Digital-Wandlers 30 können die von dem analogen Modul 16 aufbereiteten Signale digitalisiert und über den Systembus 28 dem Prozessor 22 sowie dem Datenspeicher 26 für eine weitere Bearbeitung zur Verfügung gestellt werden. Mit dem Geschwindigkeitsgeber 8 und dem GPS-Modul 10 ist die Steuervorrichtung 4 gekoppelt über eine Schnittstelle 32. Auf diese Weise kann beispielsweise über die Schnittstelle 32 das GPS-Signal und das Geschwindigkeitssignal über den Systembus 28 an den Prozessor 22 oder den Datenspeicher 26 weitergeleitet werden.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm des Programms zur Ermittlung des Bewegungszustands des Fahrzeugs 2.
Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden können.
In einem Schritt S3 wird das erste Messsignal MS des ersten Drehratensensors 6 erfasst.
In einem optionalen Schritt S5 wird das erste Messsignal MS von dem analogen Modul 16 aufbereitet. Beispielsweise kann das erste Messsignal MS mittels des Verstärkers 18 verstärkt und anschließend mittels des Tiefpassfilters 20 gefiltert werden.
In einem Schritt S7 wird das erste Messsignal MS digitalisiert mittels des Analog-Digital-Wandlers 30. Es ist jedoch auch beispielsweise denkbar, das Verfahren analog durchzuführen.
In einem Schritt S9 wird zumindest ein Zeitabschnitt des ersten Messsignals MS aufgezeichnet. Der Zeitabschnitt des ersten Messsignals MS kann beispielsweise digital gespeichert werden, beispielsweise mittels des Datenspeichers 26. Beispielsweise liegt ein solcher Zeitabschnitt bei einigen Minuten.
In einem Schritt S11 wird ein Gleichanteil OT des ersten Messsignals MS zunächst ermittelt und anschließend wird das erste Messsignal MS um den Gleichanteil OT korrigiert. Bevorzugt wird der Gleichanteil OT des ersten Messsignals MS ermittelt mittels des arithmetischen Mittels des jeweils in dem Schritt S7 ermittelten Zeitabschnitt des ersten Messsignals MS. Durch den Abzug des Gleichanteils von dem ersten Messsignal MS können beispielsweise Temperatur- oder andere Schwankungen ausgeglichen werden. Durch den Abzug des Gleichanteils OT von dem ersten Messsignal MS wird ein Rohvibrationssignal RVS gebildet.
In einem Schritt S13 wird ein gleichgerichtetes Rohvibrationssignal gRVS gebildet mittels eines Gleichrichtens des Rohvibrationssignals RVS. Das Gleichrichten des Rohvibrationssignals RVS umfasst beispielsweise eine Betragsbildung des Rohvibrationssignals RVS. Das so ermittelte gleichgerichtete Rohvibrationssignal gRVS kann optional zusätzlich normiert und dadurch dimensionslos werden, indem in einem vorgegebenen Zeitfenster die Werte des gleichgerichteten Rohvibrationssignals gRVS durch den in diesem Zeitfenster maximal auftretenden Wert des gleichgerichteten Rohvibrationssignals gRVS dividiert werden.
In einem Schritt S15 wird mittels Tiefpassfilterung des gleichgerichteten Rohvibrationssignals gRVS ein Vibrationssignal VS ermittelt. Für die Tiefpassfilterung wird beispielsweise ein PT2-Glied eingesetzt. Alternativ kann auch ein PT1-Glied eingesetzt werden. Mittels des PT2-Gliedes kann allerdings gegebenenfalls eine bessere Auswertung erfolgen. Die Tiefpassfilterung kann alternativ oder zusätzlich beispielsweise auch auf das Rohvibrationssignal RVS und/oder auf das erste Messsignal MS angewandt werden.
In einem Schritt S17 wird abhängig von dem Vibrationssignal VS und zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert ermittelt, ob das Fahrzeug 2 steht oder ob das Fahrzeug 2 fährt. Ist ein jeweiliger Wert des Vibrationssignals VS größer als der Schwellenwert, so wird dem Fahrzeug 2 ein fahrender Bewegungszustand zugewiesen, ist er kleiner, so wird dem Fahrzeug ein stehender Bewegungszustand zugewiesen. Bevorzugt erfolgt die Ermittlung des Bewegungszustands des Fahrzeugs 2 abhängig von einem oberen Schwellenwert OS und einem unteren Schwellenwert US. Bevorzugt wird der obere Schwellenwert OS und der untere Schwellenwert US derart initialisiert, dass der obere Schwellenwert OS relativ groß ist zu dem unteren Schwellenwert US. Ist ein jeweiliger Wert des Vibrationssignals VS größer als der obere Schwellenwert OS, so wird dem Fahrzeug 2 ein fahrender Bewegungszustand zugewiesen, ist er kleiner als der untere Schwellenwert US, so wird dem Fahrzeug ein stehender Bewegungszustand zugewiesen.
Nach der Ausführung des Schritts S17 kann das Programm in einem Schritt S19 beendet werden und gegebenenfalls wieder in dem Schritt S1 gestartet werden.
Bevorzugt wird das mittels der Steuervorrichtung 4 ausgeführte Programm nach dem Schritt S17 fortgesetzt in einem Schritt S18. In dem Schritt S18 werden der obere Schwellenwert OS und/oder der untere Schwellenwert US adaptiert.
Eine Adaption des oberen Schwellenwerts OS und/oder des unteren Schwellenwerts US hat den Vorteil, dass eine Änderung des Vibrationssignals VS aufgrund beispielsweise eines veränderten Betriebsmodus des Fahrzeugs 2 berücksichtigt werden kann.
Die Adaption wird dabei bevorzugt wie folgt vorgenommen: Für den Fall, dass dem Fahrzeug 2 ein stehender Bewegungszustand zugeordnet ist und dass der jeweilig korrelierende Wert des Vibrationssignals VS größer ist als der untere Schwellenwert US, wird dem unteren Schwellenwert US der jeweilige korrelierende Wert des Vibrationssignals VS zugeordnet. Für den Fall, dass dem Fahrzeug 2 ein fahrender Bewegungszustand zugeordnet ist und dass der jeweilig korrelierende Wert des Vibrationssignals VS kleiner ist als der obere Schwellenwert OS, wird dem oberen Schwellenwert OS der jeweilig korrelierende Wert des Vibrationssignals VS zugeordnet.
Bevorzugt werden sowohl der obere Schwellenwert OS als auch der untere Schwellenwert US nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums in Richtung ihrer Initialwerte korrigiert. Bei dem vorgegebenen Zeitraum handelt es sich beispielsweise um einige Stunden, ein paar Tage oder ein paar Wochen.
Bevorzugt wird der obere Schwellenwert OS derart vorgegeben, dass dem stehenden Fahrzeug 2 nicht fälschlicherweise der fahrende Bewegungszustand zugeordnet wird. Hierfür wird bevorzugt nach jeder Adaption ein Abstand des unteren Schwellenwerts US zu dem oberen Schwellenwert OS ermittelt. Für den Fall, dass der Abstand kleiner ist als ein Mindestabstand, wird der obere Schwellenwert OS derart adaptiert, dass ihm die Summe des unteren Schwellenwerts US und des Mindestabstands zugeordnet wird. Dies kann einen Fehler beim Ermitteln des Bewegungszustands beispielsweise bei starken Vibrationen im stehenden Bewegungszustand vermeiden.
Bevorzugt wird bei einer Adaption des oberen Schwellenwerts OS und/oder des unteren Schwellenwerts US eine Totzeit berücksichtigt, beispielsweise eine Totzeit von einigen Minuten. Dies stellt sicher, dass das Vibrationssignal VS nach einem Wechsel des Bewegungszustands des Fahrzeugs 2 sicher eingeschwungen ist, bevor die Adaption vorgenommen wird.
Für den Fall eines verlässlichen Empfangs des Geschwindigkeitssignals oder des GPS-Signals werden der obere Schwellenwert OS und/oder der untere Schwellenwert US bevorzugt in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitssignal und/oder dem GPS-Signal adaptiert.
Nach einer Ausführung des Schritts S18 kann das Programm zur erneuten Ermittlung des Bewegungszustands des Fahrzeugs 2 mit dem Schritt S17 fortfahren. Es ist jedoch auch möglich, dass das Programm nach Ablauf des Schritts S18 im Schritt S3 oder im Schritt S19 fortgeführt wird.
Anstelle eines eindimensionalen Drehratensensors DS kann auch ein zweidimensionaler oder dreidimensionaler Sensor mit jeweils orthogonal ausgerichteten Drehratenssensoren verwendet werden. Hierbei können die jeweiligen Messsignale der einzelnen Drehratensensoren beispielsweise additiv zu einem Signal überlagert werden. Hierdurch kann gegebenenfalls eine sehr gute Bewegungszustandsanalyse erfolgen. Vorteilhafterweise werden anstelle der jeweiligen Messsignale, die jeweiligen gleichgerichteten normierten Rohvibrationssignale vor der Tiefpassfilterung additiv überlagert.
4 zeigt beispielhaft ein mittels des Geschwindigkeitsgebers 8 erfasstes Geschwindigkeitssignal.
5 zeigt beispielhaft ein in dem Schritt S3 erfasstes erstes Messsignal MS des ersten Drehratensensors 6.
In 6 ist beispielhaft der in dem Schritt S11 ermittelte Gleichanteil OT zu sehen, der anschließend von dem ersten Messsignal MS abgezogen werden kann, um das Rohvibrationssignal RVS zu bilden.
7 zeigt beispielhaft normierte Werte NW des in dem Schritt S13 gleichgerichteten und normierten Rohvibrationssignals gRVS und des nach dem Tiefpassfiltern in dem Schritt S15 ermittelten Vibrationssignals VS.
8 zeigt exemplarisch eine Adaption des oberen Schwellenwertes OS und des unteren Schwellenwertes US, wie sie im Schritt S17 durchgeführt wird.
9 zeigt ein mittels des GPS-Moduls 10 erfasstes GPS-Geschwindigkeitssignal.
10 zeigt beispielhaft einen Verlauf von in dem Schritt S17 ermittelten Bewegungszuständen FE, sowie die korrespondierenden Referenzbewegungszustände REF, wobei unterschieden wird zwischen einem Fahrbewegungszustand FZ, in dem das Fahrzeug fährt, einem nicht definiertem Bewegungszustand ND und einem Standbewegungszustand SZ, in dem das Fahrzeug steht.

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs (2) mittels eines ersten Drehratensensors (6), bei dem - abhängig von einem ersten Messsignal (MS) des ersten Drehratensensors (6) ein Vibrationssignal (VS) mittels Tiefpassfilterung unter Einsatz zumindest eines PT2-Glieds ermittelt wird, das repräsentativ ist für Rotationsbewegungen des Fahrzeugs (2), - abhängig von einem Vergleich des Vibrationssignals (VS) mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert ermittelt wird, ob das Fahrzeug (2) steht oder ob das Fahrzeug (2) fährt, - mindestens ein weiteres Messsignal eines weiteren Drehratensensors erfasst wird, der orthogonal zu dem ersten Drehratensensor (6) ausgerichtet ist, - das Vibrationssignal (VS) zusätzlich abhängig von dem weiteren Messsignal ermittelt wird, - das erste Messsignal (MS) und das weitere Messsignal additiv überlagert werden, und - das Vibrationssignal (VS) abhängig von dem additiv überlagerten Signal ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Messsignal (MS) des ersten Drehratensensors (6), repräsentativ ist für eine Rotationsbewegung um eine vertikale Fahrzeugachse.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem abhängig von dem ersten Messsignal (MS) ein Roh-Vibrationssignal (RVS) ermittelt wird durch einen Abzug eines Gleichanteils (OT) des Messsignals (MS) von dem ersten Messsignal (MS) und abhängig von dem Roh-Vibrationssignal (RVS) das Vibrationssignal (VS) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Gleichanteil (OT) des ersten Messsignals (MS) ermittelt wird mittels der Bildung des arithmetischen Mittels von zumindest einem erfassten Zeitabschnitt des ersten Messsignals (MS).
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem abhängig von dem Roh-Vibrationssignal (RVS) durch Gleichrichten ein gleichgerichtetes Roh-Vibrationssignal (gRVS) ermittelt wird mittels eines Gleichrichters und abhängig von dem gleichgerichteten Roh-Vibrationssignal (gRVS) das Vibrationssignal (VS) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ermittelt wird, ob das Fahrzeug (2) steht oder ob das Fahrzeug (2) fährt, abhängig von einem Vergleich des Vibrationssignals (VS) mit einem vorgegebenen oberen Schwellenwert (OS) und mit einem vorgegebenen unteren Schwellenwert (US).
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem abhängig von dem Vibrationssignal (VS) bei einem Überschreiten des vorgegebenen oberen Schwellenwerts (OS) darauf geschlossen wird, dass das Fahrzeug (2) fährt und beim Unterschreiten des vorgegebenen unteren Schwellenwerts (US) darauf geschlossen wird, dass das Fahrzeug (2) steht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem der vorgegebene obere Schwellenwert (OS) und/oder der vorgegebene untere Schwellenwert (US) ermittelt werden abhängig von mindestens einem GPS-Signal eines GPS-Moduls (10) und/oder einem Geschwindigkeitssignal eines Geschwindigkeitsgebers (8).
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der vorgegebene obere Schwellenwert (OS) und/oder der vorgegebene untere Schwellenwert (US) einen vorgegebenen Mindestabstand aufweisen.
Vorrichtung (2) zur Ermittlung eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs (2) mittels eines ersten Drehratensensors (6), die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.