DE112014001807T5

DE112014001807T5 - Integrierte Gefälle- und Neigungsschätzung unter Verwendung einer Trägheitsmessvorrichtung mit drei Achsen

Info

Publication number: DE112014001807T5
Application number: DE112014001807.4T
Authority: DE
Inventors: Shih-Ken Chen; Nikolai K. Moshchuk; Jin-Jae Chen; David M. Sidlosky
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2014-05-02
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2034-05-03
Also published as: US9623877B2; DE112014001807B4; CN105339226A; CN105339226B; US20160068165A1; WO2014179640A1

Abstract

Ein System zur Verwendung bei einem Fahrzeug, um einen Fahrzeugneigungswinkel und einen Straßengefällewinkel in Echtzeit und im Allgemeinen gleichzeitig zu schätzen. Das System umfasst einen Sensor, der ausgestaltet ist, um eine Fahrzeugneigungsrate zu messen, einen Prozessor und ein computerlesbares Medium. Das Medium enthält von einem Computer ausführbare Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor Operationen ausführt, die umfassen, dass unter Verwendung eines Beobachters und der von dem Sensor gemessenen Fahrzeugneigungsrate eine geschätzte Fahrzeugneigungsrate geschätzt wird. Die Operationen umfassen ferner, dass unter Verwendung eines Beobachters und der gemessenen Fahrzeugneigungsrate der Fahrzeugneigungswinkel geschätzt wird und dass auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeugneigungsrate und des geschätzten Fahrzeugneigungswinkels der Straßengefällewinkel geschätzt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Systeme und Verfahren zum Schätzen von Straßengefälle- und Fahrzeugneigungswinkeln, und insbesondere Systeme und Verfahren zum Schätzen der Winkel unter Verwendung einer Trägheitsmessvorrichtung mit drei Achsen.
HINTERGRUND
Moderne Fahrzeuge werden zunehmend mit Systemen zum autonomen Fahren (AD-Systemen) ausgestattet. Der Betrieb dieser Systeme wird durch die Genauigkeit von verfügbaren Fahrzeugs- und Umgebungsdaten verbessert.
Fortschrittliche AD-Systeme verwenden Daten, die einen Straßengefällewinkel und einen Fahrzeugneigungswinkel umfassen, speziell bei Beschleunigungssituationen, Verzögerungssituationen und/oder Situationen mit einer Straßensteigung.
Der Straßengefällewinkel und der Fahrzeugneigungswinkel können direkt gemessen werden. Die Winkel können zum Beispiel unter Verwendung eines oder mehrerer dedizierter optischer Sensoren und/oder einer Satellitenanordnung mit mehreren Antennen – beispielsweise des globalen Positionierungssystems (GPS) – gemessen werden. Eine hochgenaue GPS-Einheit kann an jeder von vier Ecken eines Fahrzeugs platziert werden, um Neigungswinkel (auch Roll- und/oder Gierwinkel) des Fahrzeugs zu messen. Diese Verfahren sind jedoch sehr kostspielig und innerhalb typischer Verbraucherzielpreise nicht machbar.
Darüber hinaus können Messdaten Ungenauigkeiten aufgrund von nur geringen Abweichungen der Messvorrichtung oder aufgrund von Fehlern, Rauschen und/oder einem Versagen des Systems beim Setzen der gemessenen Daten in den richtigen Kontext aufweisen – auch wenn beispielsweise die Bewegung in Neigungsrichtung unter Verwendung von GPS-Einheiten akkurat detektiert wird, würde das System genaue Daten des Straßengefällewinkels benötigen, um korrekt zu bestimmen, welcher Anteil der gemessenen Bewegung in Neigungsrichtung aufgrund der Fahrzeugneigung im Gegensatz zum Straßengefälle erfolgt.
Die vorliegende Technologie löst diese und andere Mängel durch ein gemeinsames genaues Schätzen sowohl des Fahrzeugneigungswinkels als auch des Straßengefällewinkels unter Verwendung eines Softwaremoduls mit einem korrigierenden Beobachter, das eine abgestimmte Beobachterverstärkung anwendet.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft in einigen Ausführungsformen ein System zur Verwendung bei einem Fahrzeug, um einen Fahrzeugneigungswinkel und einen Straßengefällewinkel in Echtzeit und im Allgemeinen gleichzeitig zu schätzen, wobei das System einen Sensor, der ausgestaltet ist, um eine Fahrzeugneigungsrate zu messen, einen Prozessor sowie ein computerlesbares Medium umfasst, welches von einem Computer ausführbare Anweisungen enthält, welche, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor verschiedene Operationen ausführt.
Die Operationen umfassen, dass unter Verwendung eines Beobachters und einer gemessenen Fahrzeugneigungsrate eine Fahrzeugneigungsrate geschätzt wird.
Die Operationen umfassen außerdem, dass unter Verwendung eines Beobachters und einer gemessenen Fahrzeugneigungsrate ein Fahrzeugneigungswinkel geschätzt wird. Und die Operationen umfassen, dass auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeugneigungsrate und des geschätzten Fahrzeugneigungswinkels ein Straßengefällewinkel oder ein Straßensteigungswinkel geschätzt wird.
Bei einem weiteren Aspekt umfasst die Technologie ein Verfahren, das Operationen umfasst, wie die Operationen, die vorstehend in Verbindung mit dem System vorgetragen wurden.
Bei einem weiteren Aspekt umfasst die Technologie eine computerlesbare Speichervorrichtung wie etwa das computerlesbare Medium des vorstehend vorgetragenen Systems.
Andere Aspekte der vorliegenden Technologie werden sich teilweise offenbaren und teilweise hier nachstehend dargelegt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht auf schematische Weise ein Fahrzeug auf einer Straße mit Gefälle oder Steigung und ausgewählte Variable, welche Straßen- und Fahrzeugwinkel umfassen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 veranschaulicht ein beispielhaftes Ablaufdiagramm von Operationen der vorliegenden Technologien, die eine Verstärkungsanpassungsfunktion umfassen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine grafische Darstellung, die erste beispielhafte geschätzte Gefälle- und Neigungsdaten in Verbindung mit einem Fahrzeugbetrieb auf einer ersten Straße zeigt.
4 ist eine grafische Darstellung, die zweite beispielhafte geschätzte Gefälle- und Neigungsdaten in Verbindung mit einem Fahrzeugbetrieb auf einer zweiten Straße zeigt.
5 ist eine grafische Darstellung, die erste beispielhafte geschätzte Fahrzeugneigungsdaten im Vergleich mit gemessenen Neigungsdaten zeigt.
6 ist eine grafische Darstellung, die zweite beispielhafte geschätzte Fahrzeugneigungsdaten im Vergleich mit gemessenen Neigungsdaten zeigt.
7 ist eine grafische Darstellung, die dritte beispielhafte geschätzte Fahrzeugneigungsdaten im Vergleich mit gemessenen Neigungsdaten zeigt.
8 veranschaulicht ein beispielhaftes Berechnungssystem zur Verwendung beim Ausführen von Funktionen der vorliegenden Technologie.
Es ist festzustellen, dass der Einfachheit und Klarheit der Darstellung halber Elemente, die in den Figuren gezeigt sind, nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet worden sind. Abmessungen von einigen der Elemente können der Klarheit halber relativ zu anderen Elementen beispielsweise übertrieben sein. Ferner können dort, wo es als angemessen betrachtet wurde, Bezugszeichen zwischen den Figuren wiederholt worden sein, um einander entsprechende oder analoge Elemente anzuzeigen.
GENAUE BESCHREIBUNG
Wie es gefordert ist, sind hier genaue Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offengelegt. Die offenbarten Ausführungsformen sind nur Beispiele, die in verschiedenen und alternativen Formen und Kombinationen daraus ausgeführt werden können. Bei der Verwendung hierin bezeichnen "zum Beispiel", "beispielhaft" und ähnliche Begriffe umfassend Ausführungsformen, die als Veranschaulichung, Muster, Modell oder Vorlage dienen.
Beschreibungen müssen innerhalb des Geistes der Beschreibung in weitem Sinn aufgefasst werden. Zum Beispiel sind hier Bezugnahmen auf Verbindungen zwischen zwei beliebigen Teilen dafür gedacht, dass umfasst ist, dass die zwei Teile miteinander direkt oder indirekt verbunden sind. Als weiteres Beispiel soll eine einzelne Komponente, die hier etwa in Verbindung mit einer oder mehreren Funktionen beschrieben ist, so interpretiert werden, dass Ausführungsformen abgedeckt sind, in denen stattdessen mehr als eine Komponente verwendet wird, um die Funktion(en) auszuführen. Und umgekehrt – d.h. mehrere Komponenten, die hier in Verbindung mit einer oder mehreren Funktionen beschrieben sind, sind so aufzufassen, dass Ausführungsformen abgedeckt sind, in denen eine einzige Komponente die Funktion(en) ausführt.
Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreue und einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details von speziellen Komponenten zu zeigen.
In einigen Fällen wurden gut bekannte Komponenten, Systeme, Materialien oder Verfahren nicht im Detail beschrieben, um ein Verschleiern der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden. Spezielle hier offenbarte strukturelle und funktionale Details dürfen daher nicht als Einschränkung interpretiert werden, sondern nur als Grundlage für die Ansprüche und als eine repräsentative Grundlage zur Unterrichtung des Fachmanns über die Verwendung der vorliegenden Offenbarung.
I. Überblick über die Offenbarung
In verschiedenen Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Offenbarung mindestens einen Algorithmus, der ausgestaltet ist, um einen Straßengefällewinkel und einen Fahrzeugneigungswinkel zu schätzen. Der Straßengefällewinkel oder der Straßensteigungswinkel ist ein Winkel, um welchen die Straße, auf welcher das Fahrzeug gerade fährt, in der Fahrtrichtung oder Längsrichtung des Fahrzeugs ansteigt oder abfällt.
Der Gefällewinkel ist zwischen einer Straße, auf welcher das Fahrzeug positioniert ist, und einer echten Horizontalen oder einer Horizontalen im Umgebungs-Bezugsrahmen ausgebildet, welche auch als die Erdbodenebene oder als der Meeresspiegel bezeichnet werden kann, wie als Beispiel in der ersten beigefügten Figur gezeigt ist, wie nachstehend weiter beschrieben ist. Gefälleformen können in die Hauptrichtung der Fahrzeugfahrt ansteigen oder abfallen.
Der Fahrzeugneigungswinkel ist ein Winkel zwischen einem gefederten Abschnitt des Fahrzeugs und dem Gleichgewicht des Fahrzeugs um eine Quer- oder Y-Achse des Fahrzeugs herum. In Übereinstimmung mit einer allgemeinen Übereinkunft würde sich ein positiver Neigungswinkel daraus ergeben, dass die Front des Fahrzeugs ansteigt (zum Beispiel in Ansprechen auf eine schnelle Beschleunigung) und ein negativer Neigungswinkel würde daraus resultieren, dass sich die Front des Fahrzeugs absenkt (zum Beispiel in Ansprechen auf ein aggressives Bremsen). Der gefederte Abschnitt des Fahrzeugs ist allgemein derjenige Abschnitt, der über der Federung und den Reifen angekoppelt ist.
In einer Ausführungsform werden die Winkel unter Verwendung einer Ausgabe von einer Trägheitsmessvorrichtung mit drei Achsen geschätzt. Die Winkel können dann in verschiedenen Fahrzeugfunktionen verwendet werden. Bei einem Hauptszenario werden die geschätzten Winkel zur Unterstützung von Funktionen des autonomen Fahrens verwendet.
In einigen Ausführungsformen ist die Technologie ausgestaltet, um den Straßengefällewinkel und den Fahrzeugneigungswinkel gleichzeitig oder im Allgemeinen gleichzeitig zu schätzen.
Der Algorithmus ist oder die Algorithmen sind in einigen Implementierungen zumindest teilweise durch einen Computercode ausgeführt, der ausgestaltet ist, um zu veranlassen, dass ein Prozessor einige oder alle hier beschriebenen Operationen ausführt.
Wie vorgesehen wird der Betrieb von Systemen zum autonomen Fahren verbessert, wenn genauere Daten über das Fahrzeug und die Umgebung zur Verfügung stehen. Die genauen Daten sind in Situationen besonders nützlich, bei denen das Fahrzeug gerade ein Manöver durchführt, etwa beschleunigen, wenden, bremsen und/oder wenn sich die Straße aus der Ebene verändert, etwa, wenn sie ein Gefälle und/oder eine Böschung aufweist.
Die vorliegende Technologie kann verwendet werden, um genaue Straßen- und Fahrzeugpositionsdaten bereitzustellen, die einen Straßengefällewinkel und einen Fahrzeugneigungswinkel umfassen. Die Technologie kann außerdem analog verwendet werden, um Straßenböschungswinkel und Fahrzeugrollwinkel genau zu schätzen.
Funktionen mit Bezug auf das autonome Fahren, die durch hochgenaue Schätzungen eines Straßenwinkels und eines Fahrzeugwinkels verbessert werden, umfassen die Kameraerfassung. Das Fahrzeug verwendet die Winkelinformationen beim Interpretieren von Fahrzeugkameradaten. Die Informationen sind besonders hilfreich, wenn sich das Fahrzeug auf einer Straße befindet, die geneigt und/oder überhöht ist, und das System die Kameradaten auf andere Weise nicht genau in einen Kontext bringen kann.
Kameras werden üblicherweise an dem gefederten Abschnitt des Fahrzeugs starr montiert und sie bewegen sich daher in Ansprechen auf eine Fahrzeugneigung. Ohne Daten, die eine Fahrzeugfederbewegung (zum Beispiel eine Neigung) anzeigen oder mit weniger genauen Federbewegungsdaten wird das System nicht in der Lage sein, die Kameradaten genau zu interpretieren. Das System kann möglicherweise nicht in der Lage sein, genau festzustellen, ob zum Beispiel eine erfasste Winkeländerung zwischen dem gefederten Abschnitt und der Straßenoberfläche aufgrund einer Veränderung in der Straßenoberfläche oder einer Bewegung des gefederten Abschnitts (z.B. der Neigung) erfolgt.
Die Funktionen mit Bezug auf das autonome Fahren, die durch hochgenaue Schätzungen von Straßenwinkeln und Fahrzeugwinkeln verbessert werden, umfassen die Bremsensteuerung und das Lenken auf Straßen mit Winkeln – zum Beispiel geneigt usw. Die Informationen können besonders hilfreich sein, wenn sich das Fahrzeug auf einer Straße befindet, die geneigt und/oder überhöht ist, sodass die autonomen Aktionen bestmöglich auf die Straßenbedingungen und die Fahrzeugposition zugeschnitten werden.
Wie erwähnt können Straßen- und Fahrzeugwinkel, zum Beispiel der Straßengefällewinkel und der Fahrzeugneigungswinkel, direkt gemessen werden, etwa durch einen dedizierten optischen Sensor oder eine GPS-Einheit mit zwei Antennen. Und hohe Implementierungskosten sind ein Mangel dieser Ansätze mit direktem Messen.
Außerdem ist es eine Herausforderung und vielleicht auch gar nicht machbar, Straßen- und Fahrzeugwinkel, zum Beispiel Straßengefälle- und Fahrzeugneigungswinkel unter Verwendung eines Sensorsatzes einer Standard-Massenträgheitsbewegungseinheit (IMU-Einheit) zu messen.
Die vorliegende Technologie verwendet mindestens einen zusätzlichen Sensor über die Bewegungssensoren hinaus, die in den meisten aktuellen Fahrzeugen für gewöhnlich anzutreffen sind. Zum Schätzen des Straßengefälles und der Fahrzeugneigung umfasst der bzw. umfassen die zusätzliche(n) Sensor(en) einen Neigungsratensensor. Der zusätzliche Sensor kann eine dreidimensionale Massenträgheitsmessvorrichtung wie etwa eine IMU mit drei Achsen, oder ein Teil davon sein.
Einige Fahrzeuge können bereits irgendeine Art von Neigungsratensensor enthalten. Einige können beispielsweise einen Neigungsratensensor zur Verwendung bei der Bestimmung der Tendenz eines Unfalls, etwa in Verbindung mit einem Airbagbetrieb, umfassen. Ein derartiger Neigungsratensensor wäre, wenn er vorhanden ist, eingeschränkt, indem er beispielsweise nur ein Genauigkeitsniveau aufweist, das ausreicht, um ein potentielles Unfallszenario zuverlässig zu identifizieren, oder indem er eine Neigung mit größerer Genauigkeit nur misst, nachdem er durch eine Feststellung ausgelöst wurde, dass ein Fahrzeugneigungsraten-Schwellenwert erfasst worden ist.
Der in der vorliegenden Technologie verwendete Neigungsratensensor ist in verschiedenen Ausführungsformen ein anderer Neigungsratensensor oder eine andere Art von Sensor. Der verwendete Neigungsratensensor kann beispielsweise genauer sein als die Neigungsratensensoren, die für gewöhnlich in Fahrzeugen verwendet werden.
Die Technologie umfasst außerdem einen Algorithmus unter Verwendung eines virtuellen Beobachters, um Sensordaten beim Schätzen des Straßen- und Fahrzeugwinkels zu verarbeiten.
Wie vorgesehen ist der vorliegende Algorithmus bzw. sind die vorliegenden Algorithmen in einigen Implementierungen zumindest teilweise durch einen Computercode ausgeführt, der ausgestaltet ist, um zu veranlassen, dass ein Prozessor beliebige oder alle Operationen ausführt, die hier beschrieben sind. Der Code ist in einer Speichervorrichtung oder einem Speicher gespeichert. Eine beispielhafte Berechnungsstruktur wird in Verbindung mit 8 nachstehend weiter beschrieben. Komponenten, die beim Ausführen der Funktionen der vorliegenden Technologie verwendet werden, werden manchmal hier allgemein durch Begriffe wie etwa System oder Untersystem bezeichnet.
In einer Ausführungsform umfasst der Algorithmus drei (3) Hauptoperationen, von denen jede eine oder mehrere Unterroutinen enthalten kann. Die Operationen umfassen (1) Schätzen der Neigungsrate und des Neigungswinkel, (2) Schätzen des Straßengefälles oder der Straßensteigung (ansteigend oder abfallend) und (3) Abstimmen der Beobachterverstärkung. Die Operationen können wie in 2 gezeigt zusammengefasst werden und werden nachstehend der Reihe nach weiter beschrieben.
II. Erste Operation – Neigungsrate und Neigungswinkel schätzen
Wie vorgesehen verwenden Ausführungsformen der vorliegenden Technologie, die ausgestaltet sind, um einen Fahrzeugneigungswinkel und einen Straßengefällewinkel zu schätzen, einen genauen Neigungsratensensor. Für die erste Operation erhält das System Daten von dem Sensor für einen gegenwärtigen Zeitpunkt.
Obwohl sich die vorliegende Offenbarung auf das Gesamtziel des genauen Schätzens des Fahrzeugneigungswinkels und des Straßengefällewinkels fokussiert, können die Lehren der vorliegenden Technologie wie erwähnt erweitert werden, sodass sie das genaue Schätzen eines Fahrzeugrollwinkels und eines Fahrzeugböschungswinkels umfassen. Oder die Technologie kann das genaue Schätzen von allen vier Winkeln, dem Roll- und Neigungswinkel des Fahrzeugs sowie dem Böschungswinkel und dem Gefällewinkel der Straße umfassen. Für Ausführungsformen, die ausgestaltet sind, um den Fahrzeugrollwinkel und den Straßenböschungswinkel zu schätzen, wird in dieser ersten Operation ein genauer Rollratensensor verwendet, und für Ausführungsformen, bei denen alle vier Winkel gemessen werden, werden genaue Rollraten- und Neigungsratensensoren in Verbindung mit der ersten Operation verwendet.
Der Algorithmus, der zumindest teilweise durch computerlesbare Anweisungen ausgeführt ist, ist ausgestaltet, um zu veranlassen, dass das System die gemessene Neigungsrate verwendet, um einen Neigungsschätzwert zu bestimmen. Die Berechnungskomponenten der vorliegenden Technologie sind vorstehend erwähnt und werden nachstehend in Verbindung mit der schematischen Darstellung von 8 weiter beschrieben.
Der Algorithmus veranlasst außerdem, dass das System die gemessene Neigungsrate verwendet, um einen Neigungswinkel zu schätzen. Aufgrund der Effektivität dieser Schätzung und unter der Voraussetzung eines Neigungsratensensors mit hoher Genauigkeit sind die geschätzten Neigungsrate und der Neigungsratenmesswert manchmal sehr ähnlich oder sogar vollständig, im Wesentlichen oder im Allgemeinen identisch. Die Beziehung wird nachstehend in Verbindung mit den beispielhaften Datengrafiken der letzteren Figuren, 5–7, weiter beschrieben.
In Situationen, in denen der Neigungsratensensor aus Gründen wie etwa denjenigen, die vorstehend beschrieben sind, mehr als einen Nennfehler aufweist, welcher temporär sein kann, können die gemessene Neigungsrate und die geschätzte Neigungsrate zumindest ein wenig differieren. Die vorliegende Technologie ist so ausgestaltet, dass die geschätzte Neigungsrate im Allgemeinen in diesen Situationen unabhängig davon, wie transient sie sind, vorzugsweise genauer ist.
In einer Ausführungsform werden die Neigungsrate und der Neigungswinkel unter Verwendung eines Beobachters vom Luenberger-Typ und eines Dynamikmodells mit einem Freiheitsgrad (1-DOF) geschätzt. Der Beobachter und das Modell können durch die folgenden Beziehungen dargestellt werden: (J_yy + M_sh²)θ .. + C_θθθ . + K_θθθ = M_sha_x (Gleichung 1) wobei:

J_yy: ein Trägheitsneigungsmoment des Fahrzeugs 100 ist;
M_s: die gefederte Masse oder die Masse des Abschnitts des Fahrzeugs 100 über der Federung und den Reifen ist, die in der ersten Figur, 1, durch Bezugszeichen 122 angezeigt ist;
h: eine Höhe des Schwerpunkts des gefederten Abschnitts des Fahrzeugs vom Fahrzeugneigungsmittelpunkt 120 aus gemessen ist, die in 1 durch Bezugszeichen 124 angezeigt ist;
θ ..: (die zweite Ableitung des kleingeschriebenen römischen Symbols Theta oder Theta^Punkt-Punkt) eine Neigungsbeschleunigung oder die Winkelbeschleunigung des Fahrzeugs 100 in die Neigungsrichtung – um die Y-, oder Querachse des Fahrzeugs herum darstellt;
C_θθ: (oder C mit zwei tiefgestellten kleingeschriebenen römischen Symbolen Theta) einen Fahrzeugdämpfungskoeffizienten oder eine Fahrzeugdämpfungskonstante repräsentiert, der bzw. die von einem Konstrukteur des Systemherstellers vorbestimmt sein kann, etwa durch Testen oder Simulationen vor der Fertigung, um Dämpfungseffekte innerhalb des Systems, etwa Dämpfungseffekte der Reifen, zu kompensieren;
θ .: (erste Ableitung des kleingeschriebenen römischen Symbols Theta) eine Neigungsgeschwindigkeit oder die Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 in die Neigungsrichtung – um die Y- oder Querachse des Fahrzeugs herum – repräsentiert;
K_θθ: (oder K mit zwei tiefergestellten kleingeschriebenen Thetas) einen Fahrzeugsteifigkeitskoeffizienten oder eine Fahrzeugsteifigkeitskonstante repräsentiert, welche ebenfalls von einem Konstrukteur des Systemherstellers vorbestimmt sein kann, etwa durch Testen oder Simulationen vor der Fertigung, um eine Steifigkeit oder den Kehrwert einer Fahrzeugfedercharakteristik zu kompensieren;
θ: (kleingeschriebenes römisches Symbol Theta) den Neigungswinkel, der geschätzt wird, repräsentiert;
a_x: die lineare Längsbeschleunigung repräsentiert;

θ . = q + L₁(q_meas – q) (Gleichung 2)

q: ist die Neigungsrate, die geschätzt wird;
L₁: repräsentiert eine erste Beobachterverstärkung, die wie beschrieben bestimmt werden kann, oder bestimmt und abgestimmt, wie nachstehend in Verbindung mit der dritten Operation weiter beschrieben wird;
q_meas: repräsentiert die gemessene Neigungsrate;

q . = {–C_θθ[q + L₂(q_meas – q)] – K_θθθ + M_sha_x}J –1 / yy (Gleichung 3)

q .: (oder die erste Ableitung von q oder q^Punkt) repräsentiert die erste Ableitung der Neigungsrate, die geschätzt wird, oder die Neigungsbeschleunigung; und
L₂: ist eine zweite Beobachterverstärkung, welche, wie die erste Verstärkung wie beschrieben bestimmt werden kann, oder bestimmt und abgestimmt werden kann, wie nachstehend in Verbindung mit der dritten Operation weiter beschrieben wird – eine separate, zweite Verstärkung, die sich von der ersten Beobachterverstärkung unterscheidet, die in einigen Ausführungsformen verwendet wird, um einen zweiten Zustand des Systems unterzubringen.

III. Zweite Operation – Straßengefälle schätzen | Fig. 1
Die zweite Operation wird in Verbindung mit den Figuren und insbesondere mit der ersten Figur beschrieben. 1 veranschaulicht auf schematische Weise ein Fahrzeug auf einer Straße mit Steigung und ausgewählte Variable, die Straßen- und Fahrzeugwinkel umfassen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Das Fahrzeug ist in der Figur schematisch durch das Bezugszeichen 100 angezeigt. Das Fahrzeug 100 umfasst einen Vorderreifen 102 und einen Hinterreifen 104.
Das Fahrzeug 100 enthält außerdem eine Längsmittellinie oder Achse 106 in X-Richtung, die sich zwischen einer Vorderachse, die den Vorderreifen 102 hält, und einer Hinterachse, die den Hinterreifen 104 hält, erstreckt.
Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Reifen 102, 104 Reifen an der linken Seite des Fahrzeugs, an der rechten Seite des Fahrzeugs, oder an beiden repräsentieren.
Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist eine neigungsneutrale oder neigungslose vertikale Mittellinie des Fahrzeugs 100, die sich vertikal in einem Fahrzeugbezugsrahmen erstreckt, wenn das Fahrzeug keine Neigung aufweist, durch das Bezugszeichen 108 angezeigt. Es ist festzustellen, dass die neigungslose vertikal Mittellinie 108 allgemein rechtwinklig zu der Fahrzeuglängsachse 106 in X-Richtung ist. Wenn Bedingungen verursachen, dass sich das Fahrzeug 100 neigt, was der Fall sein kann, während das Fahrzeug verlangsamt oder beschleunigt wird, durch ein steiles Straßengefälle bewirkt wird oder während das Fahrzeug gerade auf einer Straße mit Gefälle fährt, etwa das Gefälle 110 von 1, wird die neigungsneutrale vertikale Mittellinie des Fahrzeugs gleich bleiben, wie in 1 gezeigt ist, sodass sie allgemein rechtwinklig zu der Längsachse 106 bleibt.
In dem Beispiel von 1 fährt das Fahrzeug 100 gerade auf einer Straße 110, die ein Gefälle aufweist. Der Betrag des Gefälles der Straße 110 kann als ein Winkel 112 zwischen der Straßenoberfläche und der Horizontalen 114 oder der Vertikalen des Umgebungsbezugsrahmens angegeben werden. Der Böschungswinkel 112 kann durch ein kleingeschriebenes römisches Symbol Alpha (α) bezeichnet sein.
Basierend auf grundlegenden geometrischen Prinzipien ist festzustellen, dass, wenn der Winkel 112 zwischen der Straße 110 und dem Erdboden 114 ein kleingeschriebenes Alpha (α) ist, die vertikale Mittellinie 108 im Allgemeinen den gleichen Winkel (α) an einer Stelle 116 mit einer geraden Linie 118 vertikal zum Erdboden (die rechtwinklig zum Boden 114 ist) bilden wird. In den Komponenten zwischen der Straße 110 und dem Fahrzeug 100 kann es einige Verluste oder Schwankungen geben, etwa dadurch, dass sich einer der Reifen während des in 1 gezeigten Fahrmanövers mehr deformiert als der andere, sodass der zweite Winkel 116 von dem Winkel 112 zwischen Straßenböschung und Erdboden abweichen würde, wobei der Unterschied mit Bezug auf den Gefällewinkel und den Fahrzeugneigungswinkel, die ausgewertet werden, im Allgemeinen minimal sein wird.
Ferner kann der Algorithmus der vorliegenden Technologie, der den Beobachter umfasst, der vorstehend erwähnt wurde und nachstehend weiter beschrieben wird, so ausgestaltet sein, dass er durch Abstimmen der Verstärkung seines Beobachters diese justieren kann, um derartige Variable für noch bessere Schätzwerte von Neigungs- und Gefällewinkeln anzupassen.
Außerdem bezeichnet 1 durch Bezugszeichen 120 einen Neigungsmittelpunkt des Fahrzeugs 100. Der Punkt 120 erzeugt einen Bezug, durch den hindurch die Umgebungsvertikale 118 angeordnet werden kann.
Wie vorstehend erwähnt wurde, zeigt 1 außerdem einen Punkt mit gefederter Masse (M_s), der in der Figur durch Bezugszeichen 122 angezeigt ist. Wie außerdem erwähnt wurde, ist der Fahrzeugneigungswinkel (α) ein Winkel zwischen einem gefederten Abschnitt des Fahrzeugs 100 und dem Gleichgewicht des Fahrzeugs um die Quer- oder Y-Achse des Fahrzeugs herum, und der gefederte Abschnitt ist allgemein derjenige Abschnitt, der über der Federung und den Reifen angekoppelt ist. Der Punkt mit gefederter Masse (M_s) 122 kann als analog zu einem Schwerpunkt des Fahrzeugs betrachtet werden mit der Ausnahme, dass er speziell für den Abschnitt mit gefederte Masse des Fahrzeugs 100 ist, statt es für das Gesamtfahrzeug zu sein.
Wie außerdem in 1 gezeigt ist, sind der Schwerpunkt 120 und der Punkt mit gefederter Masse 122 durch eine Höhe 124 oder h_p getrennt, wobei h die Höhe repräsentiert und p die Neigung repräsentiert. Wie bei allen Namen, die hier als Beispiel bereitgestellt werden, können andere Namenskonventionen verwendet werden, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Eine Länge der Linie 124 kann als Länge h_p oder als Länge 124 bezeichnet sein.
1 bezeichnet ferner durch Bezugszeichen 126 einen Winkel zwischen der vorstehend beschriebenen Vertikalen 108 des Fahrzeugbezugsrahmens ohne Neigung und der Linie 124 von Schwerpunkt zu gefederte Masse (h_p). Der Winkel 126 repräsentiert die Fahrzeugneigung, die geschätzt wird, welche hier außerdem durch das kleingeschriebene römische Symbol Theta (θ) bezeichnet wird, wie etwa vorstehend in der vorstehenden Gleichung.
Aus der Figur ist festzustellen, dass ein Winkel 128 (oder δ), der die Höhenlinie 124 (h_p) der gefederten Masse und die Vertikale 118 der Umgebung trennt, eine Differenz zwischen dem Winkel 126 (oder θ) und dem Winkel 116 ist, wobei der Winkel 116 allgemein äquivalent zu dem vorstehend beschriebenen Gefällewinkel (α) ist. Oder δ = θ – α. Die Beziehung kann verwendet werden, um den Straßengefällewinkel (α) 112 indirekt zu schätzen, wie nachstehend weiter beschrieben wird.
1 zeigt durch einen nach unten gerichteten Pfeilvektor, der durch Bezugszeichen 130 bezeichnet ist, außerdem die Schwerkraft an, die auf den Punkt 122 mit gefederter Masse wirkt. Der Vektor 130 zeigt durch seine Richtung die Richtung an, in der die Schwerkraft auf das Fahrzeug 100 wirkt – im Umgebungs-Bezugsrahmen oder Erdboden-Bezugsrahmen nach unten oder negativ (–). Es ist festzustellen, dass dadurch, dass die Schwerkraft 130 allgemein nach unten wirkt, sie parallel zu der Umgebungsvertikalen 118 wirkt. Der Vektor 130 zeigt durch seine Länge außerdem den Betrag der Schwerkraft an (beispielsweise 9,81 m/s²).
1 zeigt außerdem eine Vektordarstellung einer Längskomponente der Fahrzeugbeschleunigung 132 oder a_x, welche so aufgefasst werden kann, dass sie durch den Punkt 122 mit gefederter Masse hindurch wirkt, wie in der Figur gezeigt ist, und sie kann rechtwinklig zu der Höhe h_p der gefederten Masse sein. Die Längsbeschleunigung 132 (a_x) enthält in einigen Ausführungsformen Effekte einer beliebigen Fahrzeuggierbewegung.
1 zeigt durch Bezugszeichen 134 außerdem einen Vektor, der eine Längsbeschleunigung a_x,s des Abschnitts mit gefederter Masse des Fahrzeugs 100 oder eine Längsbeschleunigung der gefederten Masse repräsentiert. Eine Längsgeschwindigkeit v_x,s der gefederten Masse kann als linearer Abschnitt der Fahrzeugneigungsrate betrachtet werden, wobei die Fahrzeugneigungsrate eine Winkelgeschwindigkeit ist. Die Längsbeschleunigung a_x,s der gefederten Masse, die so aufgefasst werden kann, dass sie sich der Länge nach rechtwinklig zu der Umgebungsvertikalen 118 erstreckt, ist folglich eine lineare Repräsentation der Veränderung bei der Fahrzeugneigungsrate, wobei die Veränderung bei der Fahrzeugneigungsrate eine Winkelbeschleunigung ist.
Die Vektoren 130 (Schwerkraft, g), 132 (Längsbeschleunigung, a_y) und 134 (Querbeschleunigung a_y,s der gefederten Masse) zeigen durch ihre jeweiligen Längen Beträge der jeweiligen Beschleunigungen auf grafische Weise an. Die Vektoren 130, 132 und 134 zeigen außerdem durch die jeweiligen Richtungen, die in der Fig. gezeigt sind, auf grafische Weise die Richtungen an, in welche die Beschleunigungen g, a_x und a_x,s gerichtet sind.
Eine Winkeldifferenz zwischen dem Vektor 132 (der der Beschleunigung a_x entspricht) und dem Vektor 134 (der der Beschleunigung a_x,s entspricht) ist durch einen Winkel 136 angezeigt.
1 zeigt außerdem eine Linie 138 die sich von einem Ende des Schwerkraftvektors 130 aus parallel zu der Linie 124 (h_p) erstreckt.
Aus den geometrischen Beziehungen ist festzustellen, dass jeder der Winkel 136, 140 äquivalent zu dem Winkel 128 (δ) ist.
Mit fortgesetzter Bezugnahme auf den Algorithmus der vorliegenden Technologie verwendet das System in der zweiten Operation diese Beziehungen und die geschätzte Neigungsrate und den geschätzten Neigungswinkel, die in der ersten Operation ermittelt wurden, um den Straßengefällewinkel (α) 112 zu schätzen.
In einigen Ausführungsformen beruht das Schätzen des Straßengefällewinkels (α) 112 außerdem auf anderen Fahrzeugdynamikdaten, etwa einer Fahrzeuggierrate (r), einer Längsgeschwindigkeit, einer Quergeschwindigkeit und/oder einer Längsbeschleunigung.
Die Längsgeschwindigkeit und/oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs und falls benötigt die Quergeschwindigkeit und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs können gemessen oder geschätzt werden. Das gleiche trifft auf die Gierrate (r) zu.
Hinsichtlich der Quergeschwindigkeit v_x kann diese, falls benötigt, beispielsweise in Übereinstimmung mit einer beliebigen der Ausführungsformen geschätzt werden, die in den US-Patentanmeldungen mit der Nummer 8,086,367 (Titel „Vehicle Lateral Velocity and Surface Friction Estimation Using Force Tables") und 8,165,769 (Titel "Multi-Factor Speed Estimation System and Method for Use") offenbart sind, welche durch Bezugnahme hier mit aufgenommen sind.
In einer Ausführungsform wird die zweite Operation des Schätzens des Straßenböschungswinkels (α) in Übereinstimmung mit den folgenden Beziehungen durchgeführt: a_x,s = a_xcos(θ – α) + gsin(θ – α) (Gleichung 4) wobei:

a_x,s: die vorstehend beschriebene Längsbeschleunigung 134 der gefederten Masse repräsentiert; und
a_x: die vorstehend beschriebene Längsbeschleunigung 134 repräsentiert;
θ: (kleingeschriebenes römisches Symbol Theta) den Neigungswinkel, der geschätzt wird, repräsentiert;
α: (kleingeschriebenes römisches Symbol Beta) den Straßenneigungswinkel 112, der geschätzt wird, repräsentiert;
g: die Schwerkraft repräsentiert, die wie gezeigt direkt nach unten wirkt; und

–a_x = v ._x + O(β²) (Gleichung 5)

v ._x: (oder die erste Ableitung von v_x oder v_x^Punkt) eine erste Ableitung der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 repräsentiert;
v_x: die Längsgeschwindigkeit oder Vorwärtsgeschwindigkeit oder Geschwindigkeit in X-Richtung ist;
O: eine Funktion höherer Ordnung repräsentiert, etwa eine Funktion zweiter Ordnung oder höherer Ordnung; und

Mit Bezug auf die Ableitung der Längsgeschwindigkeit (v ._x) (oder der ersten Ableitung von v_x oder v_x^Punkt) ist festzustellen, dass die gesamte Fahrzeugbewegung durch mindestens die Längsgeschwindigkeit oder die Geschwindigkeit in X-Richtung v_x und die Quergeschwindigkeit oder Geschwindigkeit in Y-Richtung v_y repräsentiert werden kann. Wenn sich das Fahrzeug beispielsweise vollständig vorwärts bewegt, würde der Anteil der Quergeschwindigkeit v_y Null sein. Die erste Ableitung der Längsgeschwindigkeit v ._x (v_x^Punkt) ist die Ableitung der Längsgeschwindigkeit v_x oder die Änderungsrate der Längsgeschwindigkeit v_x.
Obwohl die Längsbeschleunigung (a_x) 132 und die erste Ableitung der Längsgeschwindigkeit v ._x (oder v_x^Punkt) in vielen und wahrscheinlich den meisten Szenarien gleich oder im Allgemeinen gleich sein können, weisen die zwei Variablen unterschiedliche Definitionen auf und sie können manchmal zumindest ein wenig verschieden sein. In jedem Fall hebt sich in Ausführungsformen, welche die vorstehenden Gleichungen 6 und 7 verwenden, die Längsbeschleunigung (a_y) 132 zwischen den zwei Gleichungen auf und muss tatsächlich in dem Prozess nicht gemessen oder bestimmt werden.
Der Effekt der Funktion O höherer Ordnung wird in den meisten oder allen Fällen als gering erwartet oder als einfach zu vernachlässigen. Aus diesem Grund ist die Funktion O in einigen Ausführungsformen aus dem Algorithmus weggelassen.
IV. Dritte Operation im Kontext des Gesamtablaufs | Fig. 2
Die dritte beispielhafte Operation des Algorithmus der vorliegenden Technologie wird nun mit Bezug auf 2 beschrieben. Wie vorstehend erwähnt wurde, veranschaulicht die Figur einen beispielhaften Systemablauf 200 der Operationen. Der Ablauf 200 umfasst das Abstimmen einer Beobachterverstärkung unter Verwendung einer Abstimmungs- oder Anpassungsfunktion.
Die Bezüge in 2 können eine Vielfalt von Systemablaufsmerkmalen repräsentieren, welche Softwaremodule, Eingaben in diese, Ausgaben von diesen, Funktionen, die von dem System ausgeführt werden, sei es durch Module oder auf andere Weise, und/oder andere umfassen, einschließlich derjenigen, auf die nachstehend weiter Bezug genommen wird.
Daten, welche die vorstehend beschriebene gemessene Neigungsrate anzeigen, in Verbindung mit der ersten Operation des Algorithmus, sind durch Bezugszeichen 202 bezeichnet. Die Neigungsrate kann beispielsweise durch eine Massenträgheitsmessvorrichtung mit drei Achsen, etwa eine IMU mit drei Achsen, gemessen werden.
Der Neigungsratenmesswert weist ein Vorzeichen auf (+/–) oder wird modifiziert, um mit einem Vorzeichen versehen zu werden, oder er wird um ein Vorzeichen (+/–) ergänzt, wie in 2 durch Bezugszeichen 204 angezeigt ist.
Der vorzeichenbehaftete Messwert ist eine Eingabe in einen Neigungsbeobachter 206. Wie vorstehend erwähnt wurde kann das System als den Beobachter 206 einen Beobachter vom Luenberger-Typ enthalten.
Als Anmerkung ist ein Beobachter oder Zustandsbeobachter in der Regelungstheorie ein Modul, das einen Schätzwert eines Zustands einer gegebenen realen Anlage unter Verwendung von Messwerten von Systemeingängen und Ausgängen bereitstellt. Bei der vorliegenden Verwendung ist die reale Anlage das dynamische Fahrzeug. Beobachter sind in geläufigen Situationen nützlich, bei denen nicht alle Aspekte des physikalischen Zustands des Systems aus irgendeinem Grund (z.B. Möglichkeit oder Kosten) durch eine direkte Messung bestimmt werden können. Indirekte Effekte des internen Zustands werden auf der Grundlage der Systemausgänge oder der Systemeingänge und -ausgänge geschätzt.
Die resultierende Repräsentation oder das Modell der Anlage, d.h. des Fahrzeugs, kann auf fortlaufende Weise unter Verwendung sukzessiv gemessener Werte von Eingängen und Ausgängen in Betriebsiterationen im Bemühen justiert werden, die Repräsentation auf den tatsächlichen Zustand des Fahrzeugs, das ausgewertet wird, zu fokussieren oder konvergieren zu lassen. Für den Luenberger-Beobachter werden Justierungen an einem anfänglichen Modell vorgenommen, die umfassen, dass (i) eine Ausgabe des Beobachters von einer beobachteten Ausgabe des Fahrzeugs subtrahiert wird, (ii) das Ergebnis dann mit einem Faktor, etwa mit einer Matrix, multipliziert wird und (iii) das Ergebnis dann zu Gleichungen für den Zustand des Beobachters addiert wird, um den Luenberger-Beobachter zu erzeugen.
Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 2 ist eine weitere Eingabe in den Neigungsbeobachter 206 zusätzlich zu dem Neigungsratenmesswert 202 und für Iterationen des Ablaufs 200 nach einer ersten Iteration eine geschätzte Neigungsrate 208, die aus einer letzten Iteration des Ablaufs 200 resultiert. Die Rückführung der geschätzten Neigungsrate 208 wird durch einen Rückführungspfad 210 veranschaulicht.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Prozess eine Unterroutine zum Abstimmen oder Anpassen einer Verstärkung des Beobachters. Die Unterroutine oder das Untermodul, die bzw. das in 2 durch Bezugszeichen 212 angezeigt ist, empfängt als Eingabe von einer Schätz-Unterroutine oder einem Schätz-Untermodul 214 (die bzw. das nachstehend weiter beschrieben werden muss) die Ausgabe einer letzten Iteration des Ablaufs 200, wie durch einen entsprechenden dargestellten Pfad 216 veranschaulicht ist. Eine resultierende Ausgabe der Abstimmung-Unterroutine oder des Abstimmungs-Untermoduls 212 wird an den Beobachter 206 geliefert, wie durch einen entsprechenden Pfad 218 schematisch gezeigt ist.
Das Abstimmen kann das Ausführen eines Optimierungswerkzeugs zum Erreichen optimaler Verstärkungen für alle möglichen Szenarien umfassen. Obwohl andere Optimierungswerkzeuge verwendet werden können, ist das Werkzeug in einer Ausführungsform eine iSight-Optimierungssoftware, die bei Dassault Systèmes Americas Corp. in Waltham, MA erhältlich ist.
Die Abstimmungs- oder Anpassungs-Unterroutine bzw. das Untermodul 212 und zugehörige Eingabe/Ausgabe-Pfade 216, 218 werden in einigen Ausführungsformen vorzugsweise ausgeführt, bevor das Fahrzeug von einem Endkunden verwendet wird. Sie können zum Beispiel in einer Fertigungs- oder Vorfertigungsphase ausgeführt werden. Zum Beispiel können sie bei der Vorfertigung auf der Straße und/oder bei Simulationstests eines bestimmten Typs von Fahrzeug ausgeführt werden. Der Algorithmus (zum Beispiel der Code), der danach in die Fahrzeuge vom gleichen Typ vor oder während ihrer Herstellung programmiert wird, kann die resultierende(n) Beobachterverstärkung(en) enthalten.
In Ausführungsformen, bei welchen die Verstärkung für ein Fahrzeug vorab abgestimmt ist, wie es hier beschrieben ist, können die Abstimmungs-Unterroutine oder das Abstimmungs-Untermodul 212 und zugehörige Eingabe/Ausgabe-Pfade 216, 218 beim Ausgleichen des Ablaufs 200, der an dem Fahrzeug 100 ausgeführt wird, bei einer Fahrzeugoperation zum Schätzen der Fahrzeugneigungsrate und der Fahrzeugneigung fehlen. Die Unterroutine 212 und zugehörige Eingabe/Ausgabe-Pfade 216, 218 können beispielsweise als nicht benötigt betrachtet werden, weil die Verstärkung für das Fahrzeug bereits optimiert wurde. Außerdem arbeitet der Ablauf 200 ohne die Unterroutine 212 und die zugehörigen Eingabe/Ausgabe-Pfade 216, 218 effizienter, zum Beispiel aufgrund des Einsparens von Verarbeitungsressourcen und Verarbeitungszeit, die andernfalls genutzt werden würden.
In einigen Ausführungsformen werden die Fahrzeuganweisungen mit dem Algorithmus derart programmiert, dass das Abstimmen 212 während eines Betriebs durch Kunden des Fahrzeugs 100 ausgeführt wird.
Eine Ausgabe der Abstimmung kann eine oder mehrere Verstärkungen enthalten, etwa die vorstehend erwähnten Verstärkungen L₁, L₂. In einigen Ausführungsformen sind die Anweisungen so ausgestaltet, dass sie veranlassen, dass das System in einer Organisationsstruktur mehrere bestimmte Verstärkungen organisiert, jede in Verbindung mit einer entsprechenden Bedingung. Die Verstärkungen können in einer Organisationsstruktur, etwa einer Tabelle, einer Matrix, einer Liste usw. organisiert werden, die jede Verstärkung in Bezug zu einer Bedingung setzt.
Zum Schätzen der Fahrzeugneigungsrate, des Fahrzeugneigungswinkels und des Straßengefällewinkels beschafft der Prozessor unter Verwendung des Beobachters oder von diesem eine spezielle Verstärkung aus den mehreren Verstärkungen, die vorab in die Organisationsstruktur gefüllt wurden, die einer gegenwärtigen Bedingung des Fahrzeugs entspricht. Die Bedingung kann zum Beispiel Fahrzeugdynamiken, etwa Neigungsraten, die Längs- und/oder Quergeschwindigkeit, die Längs- und/oder Querbeschleunigung, der gleichen und/oder anderes betreffen.
Die Ausgabe des Neigungsbeobachters 206 wird an die Schätz-Unterroutine oder das Schätz-Untermodul 214 geliefert, welche bzw. welcher beispielsweise auch als ein Schätzungsmodul, eine Schätzer-Funktion, ein Schätzer-Modul, ein Gefällewinkel-Schätzer, ein Steigungswinkel-Schätzer, einfach als Winkelschätzer, dergleichen oder Ähnliches bezeichnet sein kann. Wie außerdem gezeigt ist, ist eine weitere Eingabe in den Winkelschätzer 214 die Längsbeschleunigung 220. Die Längsbeschleunigung 220 ist in einigen Ausführungsformen ein gemessener Wert.
Der Winkelschätzer 214 gibt unter Verwendung der Eingabe von dem Beobachter 206 und der Längsbeschleunigung 220 Schätzwerte für den Fahrzeugneigungswinkel 222, den Straßengefällewinkel 224 und für die Fahrzeugneigungsrate 208 aus.
Wie vorgesehen ist, gibt der Winkelschätzer 214 außerdem entlang eines Pfads 216 Daten aus, die von der zuvor erwähnten Verstärkungsanpassungsfunktion 214 verwendet werden. Wie vorstehend erwähnt wurde, umfassen diese Daten einen geschätzten Gefällewinkel sowie einen geschätzten Neigungswinkel.
V. Fig. 3 – erste beispielhafte geschätzte Gefälle- und Neigungsdaten
3 ist eine grafische Darstellung 300, die erste beispielhafte geschätzte Gefälle- und Neigungsdaten zeigt.
Die grafische Darstellung 300 enthält eine Y-Achse 302, die in Winkeleinheiten, beispielsweise Grad, inkrementiert ist, und eine X-Achse 304, die in Zeiteinheiten, beispielsweise Sekunden, inkrementiert ist.
Daten für die grafische Darstellung 300 von 3 wurden bei privaten Tests der vorliegenden Technologie auf einer ersten Straßenoberfläche beschafft. Die Straße enthält allgemein kein Gefälle oder keine Steigung.
Eine erste Datenlinie 306 zeigt eine Linie, die Daten repräsentiert, welche sowohl einen Straßengefällewinkel, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, als auch einen Fahrzeugneigungswinkel, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, enthalten.
Eine zweite Datenlinie 308 zeigt eine Linie, die Daten repräsentiert, welche nur den Straßengefällewinkel, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, enthalten. D.h., dass der Fahrzeugneigungswinkel, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, nicht in den Daten enthalten ist, welche die zweite Linie 308 bilden.
Die Daten stellen die Daten dar, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie ermittelt werden können, welche kombinierte Neigungs- und Gefälleschätzungen und separate Neigungs- und Gefälleschätzungen umfassen. Frühere Technologien sind nicht in der Lage, sowohl Neigungs- als auch Gefälleschätzungen separat und auch allgemein gleichzeitig genau zu schätzen.
VI. Fig. 4 – zweite beispielhafte geschätzte Gefälle- und Neigungsdaten
4 ist eine grafische Darstellung 400, die zweite beispielhafte geschätzte Gefälle- und Neigungsdaten zeigt.
Die grafische Darstellung 400 enthält eine Y-Achse 402, die in Winkeleinheiten, beispielsweise Grad, inkrementiert ist, und eine X-Achse 404, die in Zeiteinheiten, beispielsweise Sekunden, inkrementiert ist.
Daten für die grafische Darstellung 400 von 4 wurden bei privaten Tests der vorliegenden Technologie auf einer zweiten Straßenoberfläche beschafft. Die Straße enthält eine allgemein positive Steigung (einen Anstieg) mit neun Grad (9°).
Wie bei 3 zeigt die erste Datenlinie 406 in 4 eine Linie, die Daten repräsentiert, welche sowohl einen Straßengefällewinkel, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, als auch einen Fahrzeugneigungswinkel, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, enthalten.
Und wieder zeigt die zweite Datenlinie 408 eine Linie, die Daten repräsentiert, die nur den Straßengefällewinkel enthalten, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde. D.h., dass der Fahrzeugneigungswinkel, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, nicht in den Daten enthalten ist, welche die zweite Linie 408 bilden.
Die Daten zeigen wie diejenigen von 3 die Daten, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie bestimmt werden können, welche kombinierte Neigungs- und Gefälleschätzungen und separate Neigungs- und Gefälleschätzungen umfassen. Frühere Technologien sind nicht in der Lage, sowohl Neigungs- als auch Gefälleschätzungen separat und auch allgemein gleichzeitig genau zu schätzen.
VII. Fig. 5 – erste beispielhafte Daten für eine Neigungsschätzung gegenüber einer Neigungsmessung
5 ist eine grafische Darstellung 500, die erste beispielhafte geschätzte Fahrzeugneigungsdaten im Vergleich mit gemessenen Fahrzeugneigungsdaten zeigt.
Wie die anderen grafischen Darstellungen enthält die grafische Darstellung 500 eine Y-Achse 502, die in Grad inkrementiert ist, und eine X-Achse 504, die in Sekunden inkrementiert ist.
Eine erste Datenlinie 506 zeigt einen gemessenen Fahrzeugneigungswinkel und wie sich dieser mit der Zeit verändert.
Eine zweite Datenlinie 508 zeigt einen geschätzten Fahrzeugneigungswinkel unter Verwendung eines Beobachters, wie hier beschrieben ist, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie, und wie sich dieser mit der Zeit verändert.
Daten für die grafische Darstellung 500 von 5 wurden bei privaten Tests der vorliegenden Technologie auf einer dritten Straßenoberfläche beschafft.
Die Daten 506, 508 zeigen, dass die gemessene Fahrzeugneigung 506 und die geschätzte Fahrzeugneigung 508 einander allgemein folgen, wobei sie sich gleichzeitig mit ähnlichen Werten verändern. Diese Phänomene bestätigen die Genauigkeit sowohl der gemessenen als auch der geschätzten Werte, beispielsweise die Genauigkeit des Beobachters und seiner abgestimmten oder angepassten Verstärkung.
VIII. Fig. 6 zweite beispielhafte Daten für eine Neigungsschätzung gegenüber einer Neigungsmessung
6 ist eine grafische Darstellung 600, die zweite beispielhafte geschätzte Fahrzeugneigungsdaten im Vergleich mit gemessenen Fahrzeugneigungsdaten zeigt.
Wie die anderen grafischen Darstellungen enthält die grafische Darstellung 600 eine Y-Achse 602, die in Grad inkrementiert ist, und eine X-Achse 604, die in Sekunden inkrementiert ist.
Eine erste Datenlinie 606 zeigt einen gemessenen Fahrzeugneigungswinkel und wie sich dieser mit der Zeit verändert.
Eine zweite Datenlinie 608 zeigt einen Fahrzeugneigungswinkel, der unter Verwendung eines Beobachters wie hier beschrieben in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, und wie sich dieser mit der Zeit verändert.
Die Daten für die grafische Darstellung 600 von 6 wurden bei privaten Tests der vorliegenden Technologie auf einer vierten Straßenoberfläche beschafft.
Die Daten 606, 608 zeigen, dass die gemessene Fahrzeugneigung 606 und die geschätzte Fahrzeugneigung 608 einander allgemein folgen, wobei sie sich gleichzeitig mit ähnlichen Werten verändern. Die Phänomene bestätigen wieder die Genauigkeit sowohl der gemessenen als auch der geschätzten Werte, zum Beispiel die Genauigkeit des Beobachters und seiner abgestimmten oder angepassten Verstärkung.
IX. Fig. 7 – dritte beispielhafte Daten für eine Neigungsschätzung gegenüber einer Neigungsmessung
7 ist eine grafische Darstellung 700, die dritte beispielhafte geschätzte Fahrzeugneigungsdaten im Vergleich mit gemessenen Fahrzeugneigungsdaten zeigt.
Wie die anderen grafischen Darstellungen enthält die grafische Darstellung 700 eine Y-Achse 702, die in Grad inkrementiert ist, und eine X-Achse 704, die in Sekunden inkrementiert ist.
Eine erste Datenlinie 706 zeigt einen gemessenen Fahrzeugneigungswinkel und wie sich dieser mit der Zeit verändert.
Eine zweite Datenlinie 708 zeigt einen Fahrzeugneigungswinkel, der unter Verwendung eines Beobachters wie hier beschrieben in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, und wie sich dieser mit der Zeit verändert.
Daten für die grafische Darstellung 700 von 7 wurden bei privaten Tests der vorliegenden Technologie auf einer fünften Straßenoberfläche beschafft. Die fünfte Straße enthält ein Gefälle mit sechzehn Grad (16°).
Die Daten 706, 708 zeigen, dass die gemessene Fahrzeugneigung 706 und die geschätzte Fahrzeugneigung 708 einander allgemein folgen, wobei sie sich gleichzeitig mit ähnlichen Werten ändern. Die Phänomene bestätigen wieder die Genauigkeit sowohl der gemessenen als auch der geschätzten Werte, zum Beispiel die Genauigkeit des Beobachters und seiner abgestimmten oder angepassten Verstärkung.
X. Fig. 8 – beispielhaftes Berechnungssystem
8 veranschaulicht auf schematische Weise ein Fahrzeug 800, etwa das vorstehend beschriebene Fahrzeug 100, mit einem beispielhaften Berechnungssystem 802 zur Verwendung bei der Ausführung von Funktionen der vorliegenden Technologie.
Das System 802 enthält einen Speicher oder ein computerlesbares Medium 804, etwa ein flüchtiges Medium, ein nicht flüchtiges Medium, ein entfernbares Medium und ein nicht entfernbares Medium.
Der Begriff computerlesbare Medien und Varianten desselben bezieht sich, so wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, auf konkrete Speichermedien. Die Medien können eine Vorrichtung sein und sie können nicht vorübergehend sein.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Speichermedien flüchtige und/oder nicht flüchtige, entfernbare und/oder nicht entfernbare Medien wie zum Beispiel einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), einen Halbleiterspeicher oder eine andere Speichertechnologie, eine CD-ROM, eine DVD, eine BLU-RAY oder einen anderen optischen Plattenspeicher, ein Magnetband, einen Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen.
Das Berechnungssystem 802 enthält außerdem einen Computerprozessor 806, der mithilfe einer Kommunikationskopplung 808, etwa mit einem Computerbus, mit dem computerlesbaren Medium 804 verbunden ist oder verbunden werden kann.
Das computerlesbare Medium 804 enthält von einem Computer ausführbare Anweisungen 810. Die von einem Computer ausführbaren Anweisungen 810 können von dem Computerprozessor 806 ausgeführt werden, um zu veranlassen, dass der Prozessor und damit das Berechnungssystem 802 alle oder beliebige Kombinationen der Funktionen ausführt, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, welche diejenigen umfassen, die vorstehend beschrieben sind.
Die von einem Computer ausführbaren Anweisungen 810 können in einem/einer oder mehreren Softwaremodulen oder Softwaremaschinen angeordnet sein. Die Module können durch die Operation oder Operationen bezeichnet sein, deren Ausführung durch den Computerprozessor 806 sie veranlassen. Zum Beispiel kann ein Modul, das Anweisungen enthält, die, wenn sie von dem Prozessor 806 ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor eine Operation des Schätzens eines Fahrzeugneigungswinkels ausführt, als ein Neigungsschätzmodul, eine Neigungsschätzmaschine, ein Neigungsschätzer oder dergleichen bezeichnet werden.
Analog kann ein Modul, das veranlasst, dass der Computerprozessor eine Operation des Abstimmens von Beobachterverstärkungen ausführt, als Beobachterverstärkungs-Abstimmer, Beobachterverstärkungs-Abstimmermodul, Verstärkungsabstimmer, Verstärkungsabstimmungsmodul, Verstärkungsabstimmungsmaschine oder dergleichen bezeichnet werden.
Der Begriff Softwaremodul oder Varianten desselben wird hier ausgiebig so verwendet, dass er Routinen, Programmmodule, Programme, Komponenten, Datenstrukturen, Algorithmen und dergleichen umfasst. Softwaremodule können in verschiedenen Systemkonfigurationen implementiert werden, welche Server, Netzwerksysteme, Einprozessor- oder Multiprozessorsysteme, Minicomputer, Mainframe-Computer, Personalcomputer, tragbare Berechnungsvorrichtungen, mobile Vorrichtungen, auf Mikroprozessoren beruhende programmierbare Gebrauchselektronik, Kombinationen daraus und dergleichen umfassen.
Außerdem ist der Computerprozessor 806 mit mindestens einer Schnittstelle 812 verbunden oder verbindbar, um Kommunikationen zwischen dem Berechnungssystem 802 und lokalen Komponenten 814 und zwischen dem Berechnungssystem 802 und entfernten Komponenten 816 zu ermöglichen.
Zur Kommunikation mit den lokalen Komponenten 814 kann die Schnittstelle 812 verdrahtete Verbindungen und/oder drahtlose Komponenten umfassen – beispielsweise Sender/Empfänger, Sender und/oder Empfänger.
Beispielhafte lokale Komponenten umfassen die hier beschriebenen Messkomponenten, welche die IMU mit drei Achsen umfassen, und beliebige lokale Geräte, die zumindest manchmal zeitweise mit dem Fahrzeug verbunden sein können, beispielsweise direkt mit der Schnittstelle 812.
Zur Kommunikation mit den entfernten Komponenten 816 enthält die Schnittstelle 812 einen Nahbereich-Sender/Empfänger (oder Sender und/oder Empfänger) und/oder einen Weitbereich-Sender/Empfänger (oder Sender und/oder Empfänger).
Die entfernten Komponenten 816 können Datenbanken, Server, andere Prozessoren, andere Speichermedien und/oder andere Berechnungsvorrichtungen umfassen.
Obwohl sie so gezeigt ist, dass sie ein Teil des Computersystems 802 ist, kann die Schnittstelle 812 vollständig oder beliebige Aspekte derselben teilweise oder vollständig ein Teil des Systems 802 sein. Die Schnittstelle 812 oder beliebige Aspekte derselben können teilweise oder vollständig außerhalb des Berechnungssystems 802 sein und mit diesem verbunden sein oder verbindbar sein.
XI. Verfahren der vorliegenden Technologie
Es werden mit der vorliegenden vorläufigen Anmeldung keine Figuren, welche die Prozesse der vorliegenden Technologie veranschaulichen, über das hinaus bereitgestellt, was hiermit bereitgestellt wird. Zusätzliche Ablaufdiagramme in Übereinstimmung den Lehren hierin werden so aufgefasst, dass sie durch die vorliegende Technologie unterstützt werden und so hiermit inhärent bereitgestellt sind.
Die Verfahren umfassen die hier beschriebenen Funktionen in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Es ist zu verstehen, dass die Schritte der Verfahren nicht unbedingt in einer beliebigen speziellen Reihenfolge präsentiert sind und dass die Durchführung einiger oder aller Schritte in einer alternativen Reihenfolge möglich ist und in Betracht gezogen wird.
Die Schritte wurden in der demonstrierten Reihenfolge zur Erleichterung der Beschreibung und Veranschaulichung präsentiert. Schritte können hinzugefügt, weggelassen und/oder gleichzeitig ausgeführt werden, ohne den Umfang der beigefügten Ansprüche zu verlassen. Es versteht sich außerdem, dass die Verfahren zu einem beliebigen Zeitpunkt beendet werden können.
Bei bestimmten Ausführungsformen werden einige oder alle Schritte dieses Prozesses und/oder im Wesentlichen äquivalente Schritte von einem Prozessor, zum Beispiel einem Computerprozessor ausgeführt, der von einem Computer ausführbare Anweisungen ausführt, die in einem computerlesbaren Medium gespeichert oder enthalten sind, etwa in dem Speicher 804 des vorstehend beschriebenen Systems 802.
XII. Schlussfolgerung
Es werden hier verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offen gelegt. Die offen gelegten Ausführungsformen sind nur Beispiele, die in verschiedenen und alternativen Formen und Kombinationen daraus ausgeführt sein können.
Die Vorschriften erfordern es nicht und es verbietet sich aus wirtschaftlicher Sicht, jede mögliche Ausführungsform der vorliegenden Technologie zu veranschaulichen und zu lehren. Daher sind die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen nur beispielhafte Veranschaulichungen von Implementierungen, die für ein klares Verständnis der Prinzipien der Offenbarung offengelegt sind.
An den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können Variationen, Modifikationen und Kombinationen vorgenommen werden, ohne den Umfang der Ansprüche zu verlassen. Alle derartigen Variationen, Modifikationen und Kombinationen sind durch den Umfang dieser Offenbarung und die folgenden Ansprüche hier enthalten.

Claims

System zur Verwendung bei einem Fahrzeug zum Schätzen eines Fahrzeugneigungswinkels und eines Straßengefällewinkels in Echtzeit und allgemein gleichzeitig, umfassend: einen Sensor, der ausgestaltet ist, um eine Fahrzeugneigungsrate zu messen; einen Prozessor; und ein computerlesbares Medium, das von einem Computer ausführbare Anweisungen umfasst, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor Operationen ausführt, die umfassen, dass: unter Verwendung eines Beobachters und der von dem Sensor gemessenen Fahrzeugneigungsrate eine geschätzte Fahrzeugneigungsrate geschätzt wird; unter Verwendung eines Beobachters und der gemessenen Fahrzeugneigungsrate der Fahrzeugneigungswinkel geschätzt wird; und auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeugneigungsrate und des geschätzten Fahrzeugneigungswinkels der Straßengefällewinkel geschätzt wird.
System nach Anspruch 1, wobei der Sensor eine Massenträgheitsmesseinheit mit drei Achsen oder ein Teil davon ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Operationen umfassen, dass die gemessene Fahrzeugneigungsrate empfangen wird.
System nach Anspruch 3, wobei die Operationen umfassen, dass die geschätzte Fahrzeugneigungsrate unter Verwendung der empfangenen gemessenen Fahrzeugneigungsrate geschätzt wird.
System nach Anspruch 3, wobei die Operationen umfassen, dass ein Fahrzeugneigungswinkel unter Verwendung der empfangenen gemessenen Fahrzeugneigungsrate geschätzt wird.
System nach Anspruch 5, wobei sich die gemessene Fahrzeugneigungsrate von der geschätzten Fahrzeugneigungsrate unterscheidet.
System nach Anspruch 6, wobei: die Anweisungen den Beobachter enthalten, welcher wiederum eine Beobachterverstärkung enthält; und die geschätzte Fahrzeugneigungsrate zumindest teilweise aufgrund der Verwendung des Beobachters und seiner Verstärkung genauer als die gemessene Fahrzeugneigungsrate ist.
System nach Anspruch 3, wobei: die Operation des Schätzens der geschätzten Fahrzeugneigungsrate umfasst, dass die geschätzte Fahrzeugneigungsrate unter Verwendung der empfangenen gemessenen Fahrzeugneigungsrate und des Beobachters, der einen Luenberger-Beobachter enthält, sowie eines Modells mit einem Freiheitsgrad geschätzt wird; die Operation des Schätzens des Fahrzeugneigungswinkels umfasst, dass der Fahrzeugneigungswinkel unter Verwendung der empfangenen gemessenen Fahrzeugneigungsrate und des Beobachters, der ein Luenberger-Beobachter ist, sowie des Modells mit einem Freiheitsgrad geschätzt wird.
System nach Anspruch 8, wobei der Beobachter und das Modell mit einem Freiheitsgrad durch Beziehungen repräsentiert werden können, die umfassen: (J_yy + M_sh²)θ .. + C_θθθ . + K_θθθ = M_sha_x (Gleichung 1) wobei: J_yy ein Neigungsträgheitsmoment des Fahrzeugs 100 ist; M_s eine gefederte Masse ist; h eine Höhe des Schwerpunkts des gefederten Abschnitts des Fahrzeugs gemessen vom Rollmittelpunkt 120 des Fahrzeugs aus ist; θ .. (oder die zweite Ableitung von Theta oder Theta^Punkt-Punkt) eine Neigungsbeschleunigung repräsentiert; C_θθ einen Fahrzeugdämpfungskoeffizienten repräsentiert; θ . (oder die erste Ableitung von Theta oder Theta^Punkt) eine Neigungsgeschwindigkeit repräsentiert; K_θθ einen Steifigkeitskoeffizienten der Fahrzeugneigung repräsentiert; θ den Neigungswinkel repräsentiert, der geschätzt wird; a_x die lineare Längsbeschleunigung repräsentiert; θ . = q + L₁(q_meas – q) (Gleichung 2) q die Neigungsrate ist, die geschätzt wird; L₁ eine erste Beobachterverstärkung repräsentiert; q_meas die gemessene Neigungsrate repräsentiert; q . = {–C_θθ[q + L₂(q_meas – q)] – K_θθθ + M_sha_x}J –1 / yy (Gleichung 3) q . (oder die erste Ableitung von q oder q^Punkt) die erste Ableitung der Neigungsrate, die geschätzt wird, repräsentiert; und L₂ eine zweite Beobachterverstärkung ist.
System nach Anspruch 9, wobei die Operation des Schätzens des Straßengefällewinkels (α) umfasst: a_x,s = a_xcos(θ – α) + gsin(θ – α) (Gleichung 4) wobei: a_x,s die Längsbeschleunigung 134 der gefederten Masse repräsentiert; und a_x die Längsbeschleunigung 134 repräsentiert; θ den Neigungswinkel, der geschätzt wird, repräsentiert; α den Straßengefällewinkel 112 repräsentiert; g die Schwerkraft repräsentiert; –a_x = v ._x + O(β²) (Gleichung 5) wobei: v ._x (v_x^Punkt) eine erste Ableitung der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 repräsentiert; v_x die Längsgeschwindigkeit oder Vorwärtsgeschwindigkeit in X-Richtung ist; O eine Funktion höherer Ordnung repräsentiert; und (Gleichung 6); welche liefert:
(Gleichung 7).
System nach Anspruch 1 wobei die Operationen ferner umfassen, dass mindestens eine Beobachterverstärkung des Beobachters abgestimmt oder angepasst wird.
System nach Anspruch 11, wobei das Abstimmen umfasst, dass ein Optimierungswerkzeug ausgeführt wird, um optimale Verstärkungen für mehrere Szenarien zu erreichen.
System nach Anspruch 11, wobei die Abstimmungsergebnisse in eine Organisationsstruktur aufgenommen werden, die jede der mehreren Beobachterverstärkungen mit einer anderen fahrzeugbezogenen Bedingung in Beziehung setzt.
System nach Anspruch 13, wobei die Organisationsstruktur eine Tabelle enthält.
System nach Anspruch 11, wobei: die Operationen Teil eines Prozesses sind; das Abstimmen in einer Abstimmungs-Unterroutine durchgeführt wird; und eine erste Eingabe in die Abstimmung-Unterroutine der Neigungsratenmesswert ist und eine zweite Eingabe die geschätzte Neigungsrate von einer letzten Iteration des Prozesses ist.
System nach Anspruch 15, wobei: eine Ausgabe des Beobachters für eine Schätzer-Unterroutine bereitgestellt wird, welche den Neigungswinkel, die Neigungsrate und den Gefällewinkel schätzt, und wobei eine Eingabe in die Schätzer-Unterroutine eine Längsbeschleunigung ist; und die Längsbeschleunigung ein gemessener Wert ist.
System nach Anspruch 1, wobei eine Beobachterverstärkung des Beobachters vorbestimmt wird, was umfasst durch Abstimmen oder Anpassen, bevor das System von einem Kunden verwendet wird.
System nach Anspruch 1, wobei die gemessene Neigungsrate von einer Trägheitsmessvorrichtung mit drei Achsen gemessen wird.
Verfahren zur Verwendung beim Schätzen eines Fahrzeugneigungswinkels und eines Straßengefällewinkels in Echtzeit und allgemein gleichzeitig, wobei das Verfahren umfasst, dass: von einem System unter Verwendung eines Prozessors, unter Verwendung eines Beobachters und unter Verwendung der von dem Sensor gemessenen Fahrzeugneigungsrate eine geschätzte Fahrzeugneigungsrate geschätzt wird; von dem System unter Verwendung eines Beobachters und der gemessenen Fahrzeugneigungsrate der Fahrzeugneigungswinkel geschätzt wird; und von dem System auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeugneigungsrate und des geschätzten Fahrzeugneigungswinkels der Straßengefällewinkel geschätzt wird.
Computerlesbare Speichervorrichtung, die von einem Computer ausführbare Anweisungen enthält, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor Operationen zur Verwendung beim Schätzen eines Fahrzeugneigungswinkels und eines Straßengefällewinkels in Echtzeit und im allgemeinen gleichzeitig ausführt, umfassend, dass: unter Verwendung eines Beobachters und der von dem Sensor gemessenen Fahrzeugneigungsrate eine geschätzte Fahrzeugneigungsrate geschätzt wird; unter Verwendung eines Beobachters und der gemessenen Fahrzeugneigungsrate der Fahrzeugneigungswinkel geschätzt wird; und auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeugneigungsrate und des geschätzten Fahrzeugneigungswinkels der Straßengefällewinkel geschätzt wird.