DE112014001809T5

DE112014001809T5 - Integriertes Schätzen von Schräglage und Rollen unter Verwendung einer Trägheitsmessvorrichtung mit drei Achsen

Info

Publication number: DE112014001809T5
Application number: DE112014001809.0T
Authority: DE
Inventors: Shih-Ken Chen; David M. Sidlosky; Jin-Jae Chen; Nikolai K. Moshchuk
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: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2034-05-03
Also published as: US9616900B2; US20160068166A1; DE112014001809B4; WO2014179638A1; CN105339227B; CN105339227A

Abstract

Ein System zur Verwendung bei einem Fahrzeug, um einen Fahrzeugrollwinkel und einen Straßenböschungswinkel in Echtzeit und im Allgemeinen gleichzeitig zu schätzen. Das System umfasst einen Sensor, der ausgestaltet ist, um eine Fahrzeugrollrate zu messen, einen Prozessor und ein computerlesbares Medium. Das Medium enthält 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 Fahrzeugrollrate eine Fahrzeugrollrate geschätzt wird. Die Operationen umfassen außerdem, dass unter Verwendung eines Beobachters und einer gemessenen Fahrzeugrollrate der Fahrzeugrollwinkel geschätzt wird und dass auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeugrollrate und des geschätzten Fahrzeugrollwinkels der Straßenböschungswinkel geschätzt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Systeme und Verfahren zum Schätzen von Straßenböschungs- und Fahrzeugrollwinkeln, und insbesondere Systeme und Verfahren zum Schätzen der Winkel unter Verwendung einer Massenträgheitsmessvorrichtung 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 Straßenböschungswinkel und einen Fahrzeugrollwinkel umfassen, speziell bei Wendesituationen und Situationen mit überhöhter Straße bzw. einer Straßenschräglage. Die Daten können außerdem Straßengefälle- und Fahrzeugneigungswinkel enthalten.
Der Straßenböschungswinkel und der Fahrzeugrollwinkel wie auch der Straßengefällewinkel und der Fahrzeugneigungswinkel können direkt gemessen werden. Die Winkel können zum Beispiel unter Verwendung eines dedizierten optischen Sensors 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 Rollwinkel und Neigungswinkel (und 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 Rollrichtung unter Verwendung von GPS-Einheiten akkurat detektiert wird, würde das System genaue Daten des Straßenböschungswinkels benötigen, um korrekt zu bestimmen, welcher Anteil der gemessenen Bewegung in Rollrichtung aufgrund des Fahrzeugrollens im Gegensatz zur Straßenschräglage stattfindet.
Die vorliegende Technologie löst diese und andere Mängel durch ein gemeinsames genaues Schätzen sowohl des Fahrzeugrollwinkels als auch des Straßenböschungswinkels 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 Fahrzeugrollwinkel und einen Straßenböschungswinkel in Echtzeit und im Allgemeinen gleichzeitig zu schätzen, wobei das System einen Sensor, der ausgestaltet ist, um eine Fahrzeugrollrate zu messen, einen Prozessor sowie ein computerlesbares Medium umfasst, welches von einem Computer ausführbare Anweisungen umfasst, 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 Fahrzeugrollrate eine Fahrzeugrollrate geschätzt wird. Die Operationen umfassen außerdem, dass unter Verwendung eines Beobachters und einer gemessenen Fahrzeugrollrate ein Fahrzeugrollwinkel geschätzt wird. Und die Operationen umfassen, dass auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeugrollrate und des geschätzten Fahrzeugrollwinkels ein Straßenböschungswinkel 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 überhöhten bzw. abgeböschten Straße 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 Technologie, die eine Verstärkungsanpassungsfunktion in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfassen.
3 ist eine grafische Darstellung, die erste beispielhafte geschätzte Böschungs- und Rolldaten zeigt.
4 ist eine grafische Darstellung, die zweite beispielhafte geschätzte Böschungs- und Rolldaten zeigt.
5 ist eine grafische Darstellung, die erste beispielhafte geschätzte Fahrzeugrolldaten im Vergleich mit gemessenen Rolldaten zeigt.
6 ist eine grafische Darstellung, die zweite beispielhafte geschätzte Fahrzeugrolldaten im Vergleich mit gemessenen Rolldaten zeigt.
7 ist eine grafische Darstellung, die dritte beispielhafte geschätzte Fahrzeugrolldaten im Vergleich mit gemessenen Rolldaten 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 zu interpretieren, dass Ausführungsformen abgedeckt sind, in denen eine einzige Komponente die Funktion(en) ausführt.
Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu 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 Straßenböschungswinkel und einen Fahrzeugrollwinkel zu schätzen. Der Straßenböschungswinkel ist der Winkel, der zwischen einer Straße, auf welcher das Fahrzeug positioniert ist, und einer echten Horizontalen oder einer Horizontalen im Umgebungs-Bezugsrahmen ausgebildet ist, welche auch als die Erdbodenebene oder als der Meeresspiegel bezeichnet werden kann.
Der Fahrzeugrollwinkel ist ein Winkel zwischen einem gefederten Abschnitt des Fahrzeugs und dem Gleichgewicht des Fahrzeugs. 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 Massenträgheitsmessvorrichtung 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 Straßenböschungswinkel und den Fahrzeugrollwinkel 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 der 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 eine Wendung, 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 Straßenböschungswinkel und einen Fahrzeugrollwinkel umfassen. Die Technologie kann außerdem analog verwendet werden, um Straßengefällewinkel und Fahrzeugneigungswinkel 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 überhöht und/oder geneigt 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 ein Fahrzeugrollen. Ohne Daten, die eine Fahrzeugfederbewegung (zum Beispiel ein Rollen, ein Neigen) 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. Rollen und/oder Neigen) 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 überhöht, geneigt usw. Die Informationen können besonders hilfreich sein, wenn sich das Fahrzeug auf einer Straße befindet, die überhöht und/oder geneigt ist, sodass die autonomen Aktionen bestmöglich auf die Straßenbedingungen und die Fahrzeugposition zugeschnitten werden.
Wie erwähnt können Straßen- und Fahrzeugwinkel, zum Beispiel der Straßenböschungswinkel und der Fahrzeugrollwinkel, 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 Straßenböschungs- und Fahrzeugrollwinkel, 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 der Straßenschräglage bzw. der Straßenböschung und des Fahrzeugrollens umfasst der bzw. umfassen die zusätzliche(n) Sensor(en) einen Rollratensensor. Der zusätzliche Sensor kann eine dreidimensionale Massenträgheitsmessvorrichtung wie etwa eine IMU mit drei Achsen, oder ein Teil davon sein.
Einige Fahrzeuge enthalten bereits irgendeine Art von Rollratensensor. Einige können beispielsweise einen Rollratensensor zur Verwendung bei der Bestimmung der Tendenz eines Fahrzeugüberschlags enthalten. Diese Rollratensensoren können jedoch für ihre beschränkten Rollen ausgestaltet sein, indem sie beispielsweise nur ein Genauigkeitsniveau aufweisen, das ausreicht, um ein potentielles Überschlagszenario zuverlässig zu identifizieren, oder indem sie ein Rollen erst mit größerer Genauigkeit messen, nachdem sie durch eine Feststellung ausgelöst wurden, dass ein Fahrzeugrollraten-Schwellenwert erfasst worden ist.
Der in der vorliegenden Technologie verwendete Rollratensensor ist in verschiedenen Ausführungsformen ein anderer Rollratensensor oder eine andere Art von Sensor. Der verwendete Rollratensensor kann beispielsweise genauer sein als die Rollratensensoren, die für gewöhnlich 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 Rollrate und des Rollwinkels, (2) Schätzen der Straßenböschung 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 – Rollrate und Rollwinkel schätzen
Wie vorgesehen verwenden Ausführungsformen der vorliegenden Technologie, die ausgestaltet sind, um einen Fahrzeugrollwinkel und einen Straßenböschungswinkel zu schätzen, einen genauen Rollratensensor. 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 Fahrzeugrollwinkels und des Straßenböschungswinkels fokussiert, können die Lehren der vorliegenden Technologie wie erwähnt erweitert werden, sodass sie das genaue Schätzen eines Fahrzeugneigungswinkels und eines Straßengefällewinkels oder Straßensteigungswinkels 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 Fahrzeugneigungswinkel und den Straßengefällewinkel oder Straßensteigungswinkel zu schätzen, wird in dieser ersten Operation ein genauer Neigungsratensensor 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 Rollrate verwendet, um einen Rollschätzwert 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 Rollrate verwendet, um einen Rollwinkel zu schätzen. Aufgrund der Effektivität dieser Schätzung und unter der Voraussetzung eines Rollratensensors mit hoher Genauigkeit sind die geschätzte Rollrate und der Rollratenmesswert 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 Rollratensensor aus Gründen wie etwa denjenigen, die vorstehend beschrieben sind, mehr als einen Nennfehler aufweist, welcher temporär sein kann, können die gemessene Rollrate und die geschätzte Rollrate zumindest ein wenig differieren. Die vorliegende Technologie ist so ausgestaltet, dass die geschätzte Rollrate im Allgemeinen in diesen Situationen unabhängig davon, wie transient sie sind, vorzugsweise genauer ist.
In einer Ausführungsform werden die Rollrate und der Rollwinkel 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_xx + M_sh²)θ .. + C_θθθ . + K_θθθ = M_sha_y, (Gleichung 1) wobei:

J_xx: ein Trägheitsrollmoment 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 Rollmittelpunkt 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 Rollbeschleunigung oder die Winkelbeschleunigung des Fahrzeugs 100 in die Rollrichtung – um die X- oder Längsachse 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 .: (die erste Ableitung des kleingeschriebenen römischen Symbols Theta) eine Rollgeschwindigkeit oder die Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 in die Rollrichtung – um die X- oder Längsachse des Fahrzeugs herum – repräsentiert;
K_θθ: (oder K mit zwei tiefergestellten kleingeschriebenen Thetas) einen Fahrzeugrollsteifigkeitskoeffizienten oder eine Fahrzeugrollsteifigkeitskonstante repräsentiert, welcher bzw. 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 Rollwinkel, der geschätzt wird, repräsentiert;
a_y: die lineare Querbeschleunigung repräsentiert;

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

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

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

q .: (oder die erste Ableitung von q oder q^Punkt) repräsentiert die erste Ableitung der Rollrate, die geschätzt wird, oder die Rollbeschleunigung; und
L₂: ist eine zweite Beobachterverstärkung, welche, wie die erste Verstärkung wie beschrieben ermittelt oder ermittelt 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 sich an einen zweiten Zustand des Systems anzupassen.

III. Zweite Operation – Straßenböschung 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 überhöhten Straße bzw. einer Straße mit Schräglage 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 linken Reifen 102 und einen rechten Reifen 104.
Das Fahrzeug 100 enthält außerdem eine Achse 106, die sich zwischen den Reifen 102, 104 erstreckt. Die Achse 106 kann allgemein einer Radachse 106 des Fahrzeugs 100 entsprechen.
In einer Ausführungsform repräsentieren die Reifen 102, 104 Vorderreifen des Fahrzeugs 100, und in einer anderen die Hinterreifen.
In einer betrachteten Ausführungsform repräsentieren die dargestellten Reifen eine Approximation der Position des gesamten Fahrzeugs 100, etwa dadurch, dass der linke Reifen 102 einen Mittelwert der Positionen des linken Vorderreifens und des linken Hinterreifens repräsentiert, und das Gleiche für die rechte Seite gilt.
Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist eine rollneutrale oder vertikale Mittellinie ohne Rollen des Fahrzeugs 100, die sich vertikal in einem Fahrzeugbezugsrahmen erstreckt, wenn das Fahrzeug kein Rollen aufweist, durch das Bezugszeichen 108 angezeigt. Es ist festzustellen, dass die vertikale Mittellinie 108 ohne Rollen allgemein rechtwinklig zu der Fahrzeugradachse 106 ist. Wenn Bedingungen verursachen, dass das Fahrzeug 100 rollt, was der Fall sein kann, wenn das Fahrzeug verlangsamt wird, während es wendet, oder während das Fahrzeug gerade auf einer Straße mit Schräglage bzw. Böschung fährt, etwa auf der Böschung 110 von 1, bleibt die rollneutrale vertikale Mittellinie des Fahrzeugs gleich, wie in 1 gezeigt ist, sodass sie allgemein rechtwinklig zu der Radachse 106 bleibt.
In dem Beispiel von 1 fährt das Fahrzeug 100 gerade auf einer Straße 110, die eine Böschung bzw. Schräglage aufweist. Der Betrag der Schräglage 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 Beta (β) bezeichnet sein.
Basierend auf grundlegenden geometrischen Prinzipien ist festzustellen, dass, wenn der Winkel 112 zwischen der Straße 110 und dem Erdboden 114 ein kleingeschriebenes Beta (β) ist, die vertikale Mittellinie 108 im Allgemeinen den gleichen Winkel (β) an einer Stelle 116 mit einer geraden Linie 118 vertikal zum Erdboden (die rechtwinklig zum Erdboden 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 der rechte Reifen während des in 1 gezeigten Schräglagenmanövers mehr deformiert als der rechte Reifen, sodass der zweite Winkel 116 von dem Winkel 112 zwischen Straßenböschung und Erdboden abweichen würde, wobei der Unterschied mit Bezug auf den Böschungswinkel und den Fahrzeugrollwinkel, 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 diesen justieren kann, um derartige Variable für noch bessere Schätzwerte von Roll- und Böschungswinkeln anzupassen.
Außerdem bezeichnet 1 durch Bezugszeichen 120 einen Rollmittelpunkt des Fahrzeugs 100. Der Punkt 120 erzeugt einen Bezug, durch den hindurch die Umgebungsvertikale 118 angeordnet werden kann.
Wie vorstehend erwähnt wurde, zeigt 1 durch Bezugszeichen 122 außerdem einen Punkt mit gefederter Masse (M_s). Wie außerdem erwähnt wurde, ist der Fahrzeugrollwinkel (θ) ein Winkel zwischen einem gefederten Abschnitt des Fahrzeugs 100 und dem Gleichgewicht des Fahrzeugs, 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 ist analog zu einem Schwerpunkt des Fahrzeugs mit der Ausnahme, dass er speziell für den Abschnitt mit gefederter 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_c getrennt, wobei h die Höhe repräsentiert und c den Schwerpunkt 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_c oder als Länge 124 bezeichnet sein.
1 bezeichnet ferner durch Bezugszeichen 126 einen Winkel zwischen der vorstehend beschriebenen Vertikalen 108 ohne Rollen des Fahrzeugbezugsrahmens und der Linie 124 von Schwerpunkt zu gefederter Masse (h_c). Der Winkel 126 repräsentiert das Fahrzeugrollen, das geschätzt wird, welches 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_c) 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 Böschungswinkel (β) ist. Oder δ = θ – β. Die Beziehung kann verwendet werden, um den Straßenböschungswinkel (β) 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 Welt-Bezugsrahmen nach unten oder negativ (–). Es ist festzustellen, dass dadurch, dass die Schwerkraft 130 vertikal 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 Querkomponente der Fahrzeugbeschleunigung 132 oder a_y, 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_c der gefederten Masse sein. Die Querbeschleunigung 132 (a_y) enthält in einigen Ausführungsformen eine Zentrifugalbeschleunigung des Fahrzeugs 100 und umfasst Effekte einer beliebigen Fahrzeuggierbewegung.
1 zeigt durch Bezugszeichen 134 außerdem einen Vektor, der eine Längsbeschleunigung a_y,s des Abschnitts mit gefederter Masse des Fahrzeugs 100 oder eine Querbeschleunigung der gefederten Masse repräsentiert. Eine Quergeschwindigkeit v_y,s der gefederten Masse kann als linearer Abschnitt der Fahrzeugrollrate betrachtet werden, wobei die Fahrzeugrollrate eine Winkelgeschwindigkeit ist. Die Querbeschleunigung a_y,s der gefederten Masse, die so aufgefasst werden kann, dass sie sich in Querrichtung rechtwinklig zu der Umgebungsvertikalen 118 erstreckt, ist folglich eine lineare Repräsentation der Veränderung der Fahrzeugrollrate, wobei die Veränderung der Fahrzeugrollrate eine Winkelbeschleunigung ist.
Die Vektoren 130 (Schwerkraft, g), 132 (Querbeschleunigung, 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_y und a_y,s gerichtet sind.
Eine Winkeldifferenz zwischen dem Vektor 132 (der der Beschleunigung a_y entspricht) und dem Vektor 134 (der der Beschleunigung a_y,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_c) 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 Rollrate sowie den geschätzten Rollwinkel, die in der ersten Operation ermittelt wurden, um den Straßenböschungswinkel (β) 112 zu schätzen.
In einigen Ausführungsformen beruht das Schätzen des Straßenböschungswinkels (β) 112 außerdem auf anderen Fahrzeugdynamikdaten, etwa einer Fahrzeuggierrate (r), einer Quergeschwindigkeit, einer Längsgeschwindigkeit und/oder einer Querbeschleunigung.
Die Quergeschwindigkeit und die Querbeschleunigung des Fahrzeugs können gemessen oder geschätzt werden. Das gleiche trifft auf die Gierrate (r) zu.
Die Quergeschwindigkeit v_x kann 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 (β) in Übereinstimmung mit den folgenden Beziehungen durchgeführt: a_y,s = a_y cos(ϕ – β) + g sin(ϕ – β) (Gleichung 4) wobei:

a_y,s: die vorstehend beschriebene Querbeschleunigung 134 der gefederten Masse repräsentiert; und
a_y: die vorstehend beschriebene Querbeschleunigung 134 repräsentiert; (kleingeschriebenes römisches Symbol Theta) den Rollwinkel, der geschätzt wird, repräsentiert;
β: (kleingeschriebenes römisches Symbol Beta) den Straßenböschungswinkel 112, der geschätzt wird, repräsentiert;
g: die Schwerkraft repräsentiert, die wie gezeigt direkt nach unten wirkt;

–a_y = v ._y + rv_x + O(β²) (Gleichung 5)

v ._y: (oder die erste Ableitung von v_y oder v_y^Punkt) eine erste Ableitung der Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 repräsentiert;
r: eine Gierrate oder die erste Ableitung des römischen Symbols psi oder Ψ^Punkt 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 Quergeschwindigkeit (v ._y) (oder die erste Ableitung von v_y oder v_y^Punkt) ist festzustellen, dass die gesamte Fahrzeugbewegung durch zumindest 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 Quergeschwindigkeit v ._y (v_y^Punkt) ist die Ableitung der Quergeschwindigkeit v_y oder die Änderungsrate der Quergeschwindigkeit v_y.
Obwohl die Querbeschleunigung (a_y) 132 und die erste Ableitung der Quergeschwindigkeit v ._y (oder v_y^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 Querbeschleunigung (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 Rollrate anzeigen, in Verbindung mit der ersten Operation des Algorithmus, sind durch Bezugszeichen 202 bezeichnet. Die Rollrate kann beispielsweise durch eine Massenträgheitsmessvorrichtung mit drei Achsen, etwa eine IMU mit drei Achsen, gemessen werden.
Der Rollratenmesswert 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 Rollbeobachter 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 Rollbeobachter 206 zusätzlich zu dem Rollratenmesswert 202 und für Iterationen des Ablaufs 200 nach einer ersten Iteration eine geschätzte Rollrate 208, die aus einer letzten Iteration des Ablaufs 200 resultiert. Die Rückführung der geschätzten Rollrate 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 Abstimmungs-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 Systemes 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 Fahrzeugrollrate und des Fahrzeugrollens 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 ermittelte 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 Fahrzeugrollrate, des Fahrzeugrollwinkels und des Straßenböschungswinkels 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 Rollraten, die Quergeschwindigkeit, die Querbeschleunigung, der gleichen und/oder anderes betreffen.
Die Ausgabe des Rollbeobachters 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 Böschungswinkel-Schätzer, ein Winkelschätzer, usw. bezeichnet sein kann. Wie außerdem gezeigt ist, ist eine weitere Eingabe in den Winkelschätzer 214 die Querbeschleunigung 220. Die Querbeschleunigung 220 ist in einigen Ausführungsformen ein gemessener Wert.
Der Winkelschätzer 214 gibt unter Verwendung der Eingabe von dem Beobachter 206 und der Querbeschleunigung 220 Schätzwerte für den Fahrzeugrollwinkel 222, den Straßenböschungswinkel 224 und für die Fahrzeugrollrate 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 Böschungswinkel sowie einen geschätzten Rollwinkel.
V. Fig. 3 – erste beispielhafte geschätzte Böschungs- und Rolldaten
3 ist eine grafische Darstellung 300, die erste beispielhafte geschätzte Böschungs- und Rolldaten zeigt.
Die grafische Darstellung 300 enthält eine Y-Achse 302, die in Grad inkrementiert ist, und eine X-Achse 304, die in Sekunden inkrementiert ist. Eine erste Datenlinie 306 zeigt einen Straßenböschungswinkel, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, und wie dieser sich von links nach rechts im Diagramm mit der Zeit ändert. Eine zweite Datenlinie 308 zeigt einen Fahrzeugrollwinkel, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, und wie dieser sich mit der Zeit ändert.
Daten für die grafische Darstellung 300 von 3 wurden bei privaten Tests der vorliegenden Technologie auf einer ersten Straßenoberfläche beschafft. Die Straße enthält eine leichte Böschung bzw. Schräglage, auf die das Fahrzeug 100 etwa zwischen den Zeitmarkierungen für 90 Sekunden und 125 Sekunden trifft.
Die Daten 306, 308 zeigen außerdem, dass der geschätzte Rollwinkel und der geschätzte Böschungswinkel allgemein etwa Null sind und hauptsächlich Systemrauschen zeigen, bis man bei in etwa der Zeitmarkierung für 90 Sekunden der Böschung begegnet, und dass sich die zwei Schätzwerte bis zu diesem Zeitpunkt auf die gleiche Weise ändern.
Sobald man der Böschung begegnet, sinkt die Linie 306 der geschätzten Böschung signifikant auf etwa –12% ab, was anzeigt, dass die Böschung in eine Richtung etwa 12% beträgt (z. B. hebt die Böschung das rechte Rad 104 höher an als das linke Rad 102, in Abhängigkeit von der verwendeten Vorzeichenkonvention). Während der Böschungszeitspanne (etwa 90 s–125 s) weicht das geschätzte Rollen 308 des Fahrzeugs von einer Änderung analog zu dem Böschungsschätzwert ab und ist leicht positiv, wobei es einen Maximalwert im Diagramm von etwa drei Grad erreicht.
VI. Fig. 4 – zweite beispielhafte geschätzte Böschungs- und Rolldaten
4 ist eine grafische Darstellung 400, die zweite beispielhafte geschätzte Böschungs- und Rolldaten zeigt.
Die grafische Darstellung 400 enthält wie die grafische Darstellung 300 von 3 eine Y-Achse 402, die in Grad inkrementiert ist, und eine X-Achse 404, die in Sekunden inkrementiert ist. Eine erste Datenlinie 406 zeigt einen Straßenböschungswinkel, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, und wie dieser sich mit der Zeit ändert. Eine zweite Datenlinie 408 zeigt einen Fahrzeugrollwinkel, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzt wurde, und wie dieser sich mit der Zeit ändert.
Daten für die grafische Darstellung 400 von 4 wurden bei privaten Tests der vorliegenden Technologie auf einer zweiten Straßenoberfläche beschafft. Die Straße enthält eine leichte Böschung bzw. Schräglage, auf die das Fahrzeug 100 etwa zwischen den Zeitmarkierungen für 85 Sekunden und 100 Sekunden trifft.
Die Daten 406, 408 zeigen wieder, dass der geschätzte Rollwinkel und der geschätzte Böschungswinkel allgemein etwa Null sind und hauptsächlich Systemrauschen zeigen, bis man bei in etwa der Zeitmarkierung für 85 Sekunden der Böschung begegnet, und dass sich die zwei Schätzwerte bis zu diesem Zeitpunkt auf die gleiche Weise ändern.
Sobald man der Böschung begegnet, sinkt die Linie 406 der geschätzten Böschung signifikant auf etwa –15% ab, was anzeigt, dass die Böschung in eine Richtung etwa 15% in Abhängigkeit von der verwendeten Vorzeichenkonvention beträgt. Während der Böschungszeitspanne (etwa 85 s–100 s) weicht das geschätzte Rollen 408 des Fahrzeugs von einer Änderung analog zu dem Böschungsschätzwert ab und ist leicht positiv, wobei es einen Maximalwert im Diagramm von etwa zwei bis drei Grad erreicht.
VII. Fig. 5 – erste beispielhafte Daten für eine Schätzung des Rollens gegenüber einer Messung des Rollens
5 ist eine grafische Darstellung 500, die erste beispielhafte geschätzte Fahrzeugrolldaten im Vergleich mit gemessenen Fahrzeugrolldaten 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 Fahrzeugrollwinkel und wie sich dieser mit der Zeit verändert. Eine zweite Datenlinie 508 zeigt einen unter Verwendung eines Beobachters, wie hier beschrieben ist, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzten Fahrzeugrollwinkel 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 dritte Straße enthielt keinerlei signifikante Böschung.
Die Daten 506, 508 zeigen, dass das gemessene Fahrzeugrollen 506 und das geschätzte Fahrzeugrollen 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 Schätzung des Rollens gegenüber einer Messung des Rollens
6 ist eine grafische Darstellung 600, die zweite beispielhafte geschätzte Fahrzeugrolldaten im Vergleich mit gemessenen Fahrzeugrolldaten 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 Fahrzeugrollwinkel und wie sich dieser mit der Zeit verändert. Eine zweite Datenlinie 608 zeigt einen unter Verwendung eines Beobachters, wie hier beschrieben ist, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Technologie geschätzten Fahrzeugrollwinkel 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 vierte Straße enthielt keinerlei signifikante Böschung.
Die Daten 606, 608 zeigen, dass das gemessene Fahrzeugrollen 606 und das geschätzte Fahrzeugrollen 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 Schätzung des Rollens gegenüber einer Messung des Rollens
7 ist eine grafische Darstellung 700, die dritte beispielhafte geschätzte Fahrzeugrolldaten im Vergleich mit gemessenen Fahrzeugrolldaten 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 Fahrzeugrollwinkel und wie sich dieser mit der Zeit verändert. Eine zweite Datenlinie 708 zeigt einen Fahrzeugrollwinkel, 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 enthielt keinerlei signifikante Böschung.
Die Daten 706, 708 zeigen, dass das gemessene Fahrzeugrollen 706 und das geschätzte Fahrzeugrollen 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 Fahrzeugrollwinkels ausführt, als ein Rollschätzmodul, eine Rollschätzmaschine, ein Rollschätzer 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 Fahrzeugrollwinkels und eines Straßenböschungswinkels in Echtzeit und allgemein gleichzeitig, umfassend: einen Sensor, der ausgestaltet ist, um eine Fahrzeugrollrate 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 Fahrzeugrollrate eine geschätzte Fahrzeugrollrate geschätzt wird; unter Verwendung eines Beobachters und der gemessenen Fahrzeugrollrate der Fahrzeugrollwinkel geschätzt wird; und auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeugrollrate und des geschätzten Fahrzeugrollwinkels der Straßenböschungswinkel 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 Fahrzeugrollrate empfangen wird.
System nach Anspruch 3, wobei die Operationen umfassen, dass die geschätzte Fahrzeugrollrate unter Verwendung der empfangenen gemessenen Fahrzeugrollrate geschätzt wird.
System nach Anspruch 3, wobei die Operationen umfassen, dass ein Fahrzeugrollwinkel unter Verwendung der empfangenen gemessenen Fahrzeugrollrate geschätzt wird.
System nach Anspruch 5, wobei sich die gemessene Fahrzeugrollrate von der geschätzten Fahrzeugrollrate unterscheidet.
System nach Anspruch 6, wobei: die Anweisungen den Beobachter enthalten, welcher wiederum eine Beobachterverstärkung enthält; und die geschätzte Fahrzeugrollrate zumindest teilweise aufgrund der Verwendung des Beobachters und seiner Verstärkung genauer als die gemessene Fahrzeugrollrate ist.
System nach Anspruch 3, wobei: die Operation des Schätzens der geschätzten Fahrzeugrollrate umfasst, dass die geschätzte Fahrzeugrollrate unter Verwendung der empfangenen gemessenen Fahrzeugrollrate und des Beobachters, der einen Luenberger-Beobachter enthält, sowie eines Modells mit einem Freiheitsgrad geschätzt wird; und die Operation des Schätzens des Fahrzeugrollwinkels umfasst, dass der Fahrzeugrollwinkel unter Verwendung der empfangenen gemessenen Fahrzeugrollrate 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 durch Beziehungen repräsentiert werden können, die umfassen: (J_xx + M_sh²)θ .. + C_θθθ . + K_θθθ = M_sha_y, (Gleichung 1) wobei: J_xx ein Rollmassenträgheitsmoment 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 Rollbeschleunigung repräsentiert; C_θθ einen Fahrzeugdämpfungskoeffizienten repräsentiert; θ . (oder die erste Ableitung von Theta oder Theta^Punkt) eine Rollgeschwindigkeit repräsentiert; K_θθ einen Steifigkeitskoeffizienten des Fahrzeugrollens repräsentiert; θ den Rollwinkel repräsentiert, der geschätzt wird; a_y die lineare Querbeschleunigung repräsentiert; q . = q + L₁(q_meas – q) (Gleichung 2) q . die Rollrate ist, die geschätzt wird; L₁ eine erste Beobachterverstärkung repräsentiert; q_meas die gemessene Rollrate repräsentiert; q . = {–C_θθ[q + L₂(q_meas – q)] – K_θθθ + M_sha_y}J –1 / xx (Gleichung 3) q . (oder die erste Ableitung von q oder q^Punkt) die erste Ableitung der Rollrate, die geschätzt wird, repräsentiert; und L₂ eine zweite Beobachterverstärkung ist.
System nach Anspruch 9, wobei die Operation des Schätzens des Straßenböschungswinkels (β) umfasst: a_y,s = a_y cos(ϕ – β) + g sin(ϕ – β) (Gleichung 4) wobei: a_y,s die Querbeschleunigung 134 der gefederten Masse repräsentiert; und a_y die Querbeschleunigung 134 repräsentiert; θ den Rollwinkel, der geschätzt wird, repräsentiert; β den Straßenböschungswinkel 112 repräsentiert; g die Schwerkraft repräsentiert; –a_y = v ._y + rv_x + O(β²) (Gleichung 5) wobei: v ._y (v_y^Punkt) eine erste Ableitung der Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 repräsentiert; r eine Gierrate (Ψ . oder die erste Ableitung des römischen Symbols psi, Ψ^Punkt) repräsentiert; v_x die Längsgeschwindigkeit oder Vorwärtsgeschwindigkeit in X-Richtung ist; O eine Funktion höherer Ordnung repräsentiert; und
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 Abstimmungs-Unterroutine der Rollratenmesswert ist und eine zweite Eingabe in die Abstimmungs-Unterroutine die geschätzte Rollrate von einer letzten Iteration des Prozesses ist.
System nach Anspruch 15, wobei: eine Ausgabe des Beobachters für eine Schätzer-Unterroutine bereitgestellt wird, welche den Rollwinkel, die Rollrate und den Böschungswinkel schätzt, und wobei eine Eingabe in die Schätzer-Unterroutine eine Querbeschleunigung ist; und die Querbeschleunigung 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 Rollrate von einer Massenträgheitsmessvorrichtung mit drei Achsen gemessen wird.
Verfahren zur Verwendung beim Schätzen eines Fahrzeugrollwinkels und eines Straßenböschungswinkels in Echtzeit und allgemein gleichzeitig, wobei das Verfahren umfasst, dass: von einem System, das einen Prozessor aufweist, unter Verwendung eines Beobachters und einer gemessenen Fahrzeugrollrate eine Fahrzeugrollrate geschätzt wird; von dem System unter Verwendung eines Beobachters und einer gemessenen Fahrzeugrollrate der Fahrzeugrollwinkel geschätzt wird; und von dem System auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeugrollrate und des geschätzten Fahrzeugrollwinkels der Straßenböschungswinkel geschätzt wird.
Computerlesbare Speichervorrichtung, die von einem Computer ausführbare Anweisungen enthält, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor Operationen zum Schätzen eines Fahrzeugrollwinkels und eines Straßenböschungswinkels in Echtzeit und im allgemeinen gleichzeitig ausführt, umfassend, dass: unter Verwendung eines Beobachters und einer gemessenen Fahrzeugrollrate eine Fahrzeugrollrate geschätzt wird; unter Verwendung eines Beobachters und einer gemessenen Fahrzeugrollrate ein Fahrzeugrollwinkel geschätzt wird; und auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeugrollrate und des geschätzten Fahrzeugrollwinkels ein Straßenböschungswinkel geschätzt wird.