DE112019007930T5

DE112019007930T5 - Geschwindigkeitsmesssystem

Info

Publication number: DE112019007930T5
Application number: DE112019007930.1T
Authority: DE
Inventors: Jimmy Engman; Eivind Vikebø; Ole Jonny Waerp
Original assignee: KA Group AG
Current assignee: KA Group AG
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2022-09-22
Also published as: WO2021111170A1; CN114787635A; SE2250727A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug weist einen Sensorring, der mit einer Antriebskomponente des Fahrzeugs gekoppelt ist und mit dieser drehbar ist, und einen Rotationssensor in der Nähe des Sensorrings auf. Der Rotationssensor erzeugt ein erstes Signal und ein zweites Signal, die jeweils eine Rotation des Sensorrings, die durch eine Rotation der Antriebskomponente bewirkt wird, entsprechen. Wenigstens eines von dem ersten Signal und dem zweiten Signal weist eine Verzerrung auf. Ein Prozessor ist dazu eingerichtet, aus dem ersten Signal ein drittes Signal zu erzeugen, das dritte Signal durch das zweite Signal zu dividieren, um ein viertes Signal zu erzeugen, und eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf dem vierten Signal zu bestimmen.

Description

Hintergrund
Fahrer verlassen sich auf ein Geschwindigkeitsmessgerät eines Fahrzeugs, um die Befolgung von Straßenverkehrsregeln sicherzustellen und gefährliche Fahrmanöver zu vermeiden, und verschieden Assistenzfunktionen des Fahrzeugs beruhen auf der Fahrzeuggeschwindigkeit als Eingangsparameter. Fahrzeuge sollten daher dazu eingerichtet sein, die Fahrzeuggeschwindigkeit schnell und mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu bestimmen und zu melden.
Zusammenfassung
Gemäß einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum Messen einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das einen mit einer Antriebskomponente des Fahrzeugs verbundenen und damit drehbaren Sensorring und einen nahe dem Sensorring angeordneten Rotationssensor aufweist, der einer Rotation des Sensorrings entsprechende Signale erzeugt, einschließlich die Erzeugung eines ersten Signals und eines zweiten Signals durch den Rotationssensor. Jedes der ersten und zweiten Signale entspricht einer Drehung des Sensorrings verursacht durch eine Rotation der Antriebskomponente. Wenigstens eines von dem ersten Signal oder dem zweiten Signal enthält eine Verzerrung. Das Verfahren beinhaltet weiter die Erzeugung eines dritten Signals aus dem ersten Signal, das Erzeugen eines vierten Signals durch Durchführung einer Division unter Verwendung des dritten Signals und des zweiten Signals, und das Bestimmen einer Geschwindigkeit und/oder einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs basierend auf dem vierten Signal.
In einem weiteren Beispiel enthält ein Geschwindigkeitsmesssystem für ein Fahrzeug einen mit einer Antriebskomponente des Fahrzeugs gekoppelten und damit drehbaren Sensorring. Das System umfasst auch einen in der Nähe des Sensorrings befindlichen Rotationssensor, der in Reaktion auf eine Drehung des Sensorrings ein erstes Signal und ein zweites Signal entsprechend der Drehung des Sensorrings erzeugt. Wenigstens eines von dem ersten Signal oder dem zweiten Signal enthält eine Verzerrung. Das System umfasst ferner eine mit dem Rotationssensor verbundene Steuereinheit. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, aus dem ersten Signal ein drittes Signal zu erzeugen, durch Durchführung einer Division unter Verwendung des dritten Signals und des zweiten Signals ein viertes Signal zu erzeugen und basierend auf dem vierten Signal eine Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu bestimmen.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Blockschaltbild, das ein Geschwindigkeitsmesssystem eines Fahrzeugs illustriert.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeit illustriert.
3 ist ein Graph der Signale illustriert, die durch einen Rotationssensor in dem System aus 1 erzeugt werden können.
4 ist ein Graph, der Phasenwinkel entsprechend den Signalen aus 3 illustriert.
5 ist ein Graph, der ein Signal illustriert, das aus den Signalen aus 3 erzeugt werden kann, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen.

Detaillierte Beschreibung
Elektromagnetische Sensoren zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit sind empfindlich gegenüber Störungen (Rauschen), die als Funktion ansteigender Geschwindigkeit linear stärker werden können. Zum Beispiel können Fahrzeugkomponenten in der Nähe eines solchen Sensors magnetische Felder, die durch den Sensor gemessen werden, stören und können dadurch eine Verzerrung der Sensorausgabe verursachen. Um eine solche Verzerrung zu kompensieren und eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen, kann ein Fahrzeug dazu eingerichtet sein, relativ komplizierte Frequenzfilter und Zähler auf die Sensorausgabe anzuwenden. Diese Prozesse verlängern jedoch die Zeit, die zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit benötigt wird, die sich dadurch zu dem Zeitpunkt, zu dem die bestimmte Geschwindigkeit an den Fahrer oder an andere Fahrzeugfunktionen, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen (z.B. Steuer- und Diagnosefunktionen), weitergemeldet wird, bereits verändert haben kann.
1 illustriert ein System 100 eines Fahrzeugs 102, das eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 ohne Verwendung von relativ komplizierten Frequenzfiltern und Zählern, wie oben beschrieben, bestimmen kann. Folglich kann das System die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in kürzerer Zeit bestimmen und weitergeben. Daher wird die Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug 102 mit einer gegebenen Geschwindigkeit fährt, und dem Zeitpunkt, zu dem der Fahrer oder andere Fahrzeugfunktionen Meldung über diese Geschwindigkeit erhalten, reduziert werden, wodurch der Kenntnisstand des Fahrers und die Leistungsfähigkeit von geschwindigkeitsabhängigen Fahrzeugfunktionen verbessert werden.
Das System 100 umfasst einen Sensorring 104, einen Rotationssensor 106 und eine Steuereinheit 108. Der Sensorring 104 ist mit einer Antriebskomponente des Fahrzeugs 102 gekoppelt. Die Antriebskomponente rotiert mit der Bewegung des Fahrzeugs 102 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung. Zum Beispiel kann die Antriebskomponente rotieren, wie etwa durch den Antrieb eines Motors des Fahrzeugs 102, um das Fahrzeug 102 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu bewegen. Zum Beispiel kann die Antriebskomponente ein Teil des Antriebsstrangs des Fahrzeugs 102 sein. Die Richtung und die Geschwindigkeit der Rotation der Antriebskomponente entsprechen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102. Der Sensorring 104 kann in konzentrischer Beziehung zu der Antriebskomponente angeordnet sein und kann sich mit der Antriebskomponente drehen. Die Richtung und die Geschwindigkeit der Rotation des Sensorrings 104 entsprechen daher auch der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102.
Wie in dem illustrierten Beispiel gezeigt, kann die Antriebskomponente eine Welle 110, wie etwa eine Antriebswelle oder Achswelle des Fahrzeugs sein. In diesem Fall kann der Sensorring 104 mit der Antriebskomponente verbunden sein, indem der Sensorring um die Welle 110 gewickelt ist. In einem anderen Beispiel kann die Antriebskomponente ein Rad des Fahrzeugs 102 sein. In diesem Fall kann der Sensorring 104 mit der Antriebskomponente verbunden sein, indem er an einer inneren Oberfläche des Rades montiert ist. Der Sensorring 104 kann auch mit mehreren Antriebskomponenten des Fahrzeugs 102 gleichzeitig verbunden und damit drehbar sein, wie etwa sowohl mit einer Welle 110 des Fahrzeugs 102 und einem Rad des Fahrzeugs 102, das an der Welle 110 angebracht ist.
Der Sensorring 104 kann eine Mehrzahl von charakteristischen Merkmalen 112 aufweisen, die entlang einer gekrümmten Außenfläche des Sensorrings 104 verteilt sein können. Die Merkmale 112 können die Rotationsachse des Sensorrings 104 kreisförmig umgeben und können von der Rotationsachse des Sensorrings 104 radial nach außen gewandt sein. Die Merkmale 112 können in gleichen Abständen entlang der Außenfläche des Sensorrings 104 verteilt sein, so dass die Größe jedes Merkmals 112 entlang der Außenfläche etwa gleich ist. Die Merkmale 112 rotieren mit dem Sensorring 104. Daher entsprechen die Richtung und die Geschwindigkeit der Drehung der Merkmale 112 der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102.
In Reaktion auf die Rotation des Sensorrings 104 erzeugt der Rotationssensor 106 Signale, die der Rotation des Sensorrings 104 entsprechen und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 anzeigen. Insbesondere kann der Rotationssensor 106 mehrere Sub-Sensoren 116, wie etwa einen Sub-Sensor 116A und einen Sub-Sensor 116B aufweisen. Jeder Sub-Sensor 116 kann dazu eingerichtet sein, zu detektieren, wann ein Merkmal 112 des Sensorrings 104 sich an dem Rotationssensor 106 vorbeidreht, und ein Signal zu erzeugen, das das Passieren des Merkmals 112 als Funktion der Zeit anzeigt. Die Frequenz der durch die Sub-Sensoren 116 erzeugten Signale spiegelt die Rotationsfrequenz des Sensorrings 104 wider und entspricht daher der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102. Wie unten detaillierter beschrieben kann die Zeitabfolge der erzeugten Signale die Richtung der Drehung des Sensorrings 104 anzeigen.
Die Sub-Sensoren 116 können Hall-Effekt-Sensoren sein, die dazu eingerichtet sind, zwischen den Merkmalen 112 gebildete Magnetfelder zu detektieren. Insbesondere können die Merkmale 112 ein oder mehrere Nordpol-Merkmale 112A und ein oder mehrere Südpol-Merkmale 112B umfassen. Zwischen den Nordpol-Merkmalen 112A können ein oder mehrere Südpol-Merkmale 112B entlang der Außenfläche des Sensorrings 104 liegen. Bei dieser Anordnung kann jedes Paar von benachbarten Merkmalen 112 ein magnetisches Feld erzeugen. Wenn der Sensorring 104 sich mit der Bewegung des Fahrzeugs 102 dreht, variiert die Amplitude und die Richtung des auf den Rotationssensor 106 einwirkenden Magnetfeldes regelmäßig mit den sich verändernden Winkelstellungen der Merkmale 112 relativ zu dem Rotationssensor 106. Jeder Sub-Sensor kann daher dazu eingerichtet sein, um ein periodisches Signal auszugeben, das diese Variationen als Funktion der Zeit anzeigt, wobei die Frequenz des periodischen Signals der Rotationsfrequenz des Sensorrings 104 entspricht.
Jeder Sub-Sensor 116 kann dazu eingerichtet sein, eine andere axiale Komponente 117 des auf den Rotationssensor 106 einwirkenden Magnetfeldes zu messen. Zum Beispiel kann der Sub-Sensor 116A dazu eingerichtet sein, das Magnetfeld entlang einer Achse 117A tangential zu der Rotationsbewegung des Sensorrings 104 zu messen, und der Sub-Sensor 116B kann dazu eingerichtet sein, das Magnetfeld entlang einer Achse 117B, die senkrecht zu der Drehbewegung des Sensorrings 104 steht, zu messen. Bei dieser Anordnung verursacht die Rotation des Sensorrings 104 die Erzeugung von sinusförmigen Signalen durch die Sub-Sensoren 116, die um 90° phasenverschoben zueinander sind. Die Rotationsrichtung des Sensorrings 104 und entsprechend die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 102, können basierend darauf angezeigt werden, ob das durch den Sub-Sensor 116A erzeugte Signal dem von dem Sub-Sensor 116B erzeugten Signal vorauseilt oder umgekehrt.
Genauer gesagt, wenn die Drehung des Sensorrings 104 bewirkt, dass ein Merkmal 112A auf den Rotationssensor 106 zentriert ist, kann der Sub-Sensor 116A eine Signalamplitude ausgeben, die eine minimale Magnetfeldamplitude (z.B. 0) anzeigt, und der Sub-Sensor 116B kann eine Signalamplitude ausgeben, die eine maximale Magnetfeldamplitude in einer gegebenen Richtung (z.B. 1) anzeigt. Weitere Drehung des Sensorrings 104 kann dann bewirken, dass das Merkmal 112A und ein benachbartes Merkmal 112B auf gleichem Abstand zu dem Rotationssensor 106 liegen. In dieser Stellung kann, abhängig von der Drehrichtung des Sensorrings 104, der Sub-Sensor 116A eine Signalamplitude ausgeben, die eine maximale Magnetfeldamplitude in der gegebenen Richtung (z.B. 1), oder kann eine Signalamplitude ausgeben, die ein maximales Magnetfeld in entgegengesetzter Richtung zu der gegebenen Richtung (z.B. -1) anzeigt. Der Sub-Sensor 116B kann eine Signalamplitude ausgeben, die eine minimale Magnetfeldamplitude (z.B. 0) anzeigt. Wenn die weitere Drehung des Merkmals 112B dann bewirkt, dass dieses Merkmal auf den Rotationssensor 106 zentriert ist, kann der Sub-Sensor wieder eine Signalamplitude ausgeben, die eine minimale Magnetfeldamplitude (z.B. 0) anzeigt, und der Sub-Sensor 116B kann eine Signalamplitude ausgeben, die eine maximale Magnetfeldamplitude in der Richtung entgegengesetzt zu der gegebenen Richtung anzeigt (z.B. -1). Weitere Drehung kann dann bewirken, dass das Merkmal 112B und ein anderes Merkmal 112A auf gleichem Abstand zu dem Rotationssensor 106 liegen. In dieser Stellung kann der Sub-Sensor 116A eine Signalamplitude ausgeben, die entgegengesetzt zu der zuvor durch den Sub-Sensor 116A ausgegebenen Signalamplitude ist, um eine maximale Magnetfeldamplitude anzuzeigen (z.B. -1, wenn zuvor 1, oder 1 wenn zuvor -1), und der Sub-Sensor 116B kann eine Signalamplitude ausgeben, die eine minimale Magnetfeldamplitude (z.B. 0) anzeigt.
Daher kann fortgesetzte Rotation des Sensorrings 104 bewirken, dass die Sub-Sensoren 116 sinusförmige Signale erzeugen, die um 90° phasenverschoben sind. Die Ausgabe für einen der Sub-Sensoren 116, wie etwa den Sub-Sensor 116A, kann als eine Kosinussignalausgabe bezeichnet werden und die Ausgabe des anderen Sub-Sensors 116, wie etwa des Sub-Sensors 116B, kann als Sinussignalausgabe bezeichnet werden. Die Rotation des Sensorrings 104 in einer gegebenen Richtung kann bewirken, dass das Sinussignal von der Sinussignalausgabe dem Kosinussignal von der Kosinussignalausgabe um 90° vorauseilt, und die Rotation des Sensorrings 104 in eine Richtung entgegengesetzt zu der gegebenen Richtung bewirkt, dass das Kosinussignal von der Kosinussignalausgabe dem Sinussignal von der Sinussignalausgabe um 90° vorauseilt.
Der Rotationssensor 106 ist dazu eingerichtet, um die von den Sub-Sensoren 116 erzeugten Signale an die Steuereinheit 108 zur weiteren Prozessierung zu senden. Im Idealfall wären die von den Sub-Sensoren 116 erzeugten Signale saubere, phasenverschobene periodische Signale mit im Wesentlichen gleicher Frequenz und Amplitude. Wie jedoch oben beschrieben, kann wenigstens eines dieser Signale durch andere Komponenten in der Nähe des Rotationssensors 106 verzerrt sein. Beispielsweise zeigt das illustrierte Beispiel eine magnetische Komponente 118 nahe an dem Sensorring 104. Die magnetische Komponente 118 kann das von den Sub-Sensoren 116 gemessene Magnetfeld stören, wie etwa das von dem Sub-Sensor 116B gemessene Feld. Das Ausmaß der durch die Störung verursachten Verzerrung kann proportional zu der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 sein. Nicht beschränkende Beispiele für die magnetische Komponente 118 können die Oberfläche eines Rades, eines Differenzialgetriebes, eines Gelenks, eines Getriebes, eines Motors oder einer Kupplung des Fahrzeugs 102 sein.
Konkret gesagt kann die magnetische Komponente 118, während sich der Sensorring 104 mit der Bewegung des Fahrzeugs 102 dreht, die Magnetfeldkomponente stören, die von den Merkmalen 112 erzeugt und von dem Sub-Sensor 116B gemessen wird, wie etwa durch Reduzieren der Amplitude der gemessenen Magnetfeldkomponente. Demgemäß kann die Amplitude des von dem Sub-Sensor 116B erzeugten Sinussignals reduziert sein. Der Grad der Verzerrung des Sinussignals kann linear mit ansteigender Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 steigen. Ungeachtet einer solchen Verzerrung kann das System 100, oder genauer gesagt die Steuereinheit 108, dazu eingerichtet sein, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aus dem Sinussignal ohne die Anwendung von komplexen Frequenzfiltern und Zählern zu bestimmen.
Die Steuereinheit 108 kann einen Prozessor 120, einen speicher 122, einen Massenspeicher 124 und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (I/O Interface) 126 aufweisen. Die Steuereinheit 108 kann über die I/O-Schnittstelle 126 funktionsmäßig mit einer oder mehreren externen Ressourcen verbunden sein und mit diesen in Kommunikation stehen. Die externen Ressourcen können, ohne eingeschränkt zu sein darauf, elektronische Steuereinheiten 128, eine Anzeige 130 und den Rotationssensor 106 beinhalten.
Der Prozessor 120 kann ein oder mehrere Geräte enthalten, die ausgewählt sind aus Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Digitalsignalprozessoren, Mikrocomputer, Zentralprozessoreinheiten, feldprogammierbare Gatteranordnungen, programmierbare Logikvorrichtungen, Automaten, Logikschaltungen, analoge Schaltkreise, digitale Schaltkreise oder irgendwelche anderen Geräte, die Signale (analog oder digital) auf Basis von in dem Speicher 122 gespeicherten Operationsbefehlen bearbeiten. Der Speicher 122 kann eine einzelne Speichereinheit oder eine Mehrzahl von Speichereinheiten umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Lesespeicher (ROM), direkt Zugriffsspeicher (RAM), flüchtige Speicher, Permanentspeicher, statische Direktzugriffsspeicher (SRAM), dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM), Flash-Speicher, Cache-Speicher, oder irgendeine andere Speichervorrichtung, die Informationen speichern kann. Der Massenspeicher 124 kann ein oder mehrere Permanentspeichergeräte umfassen, wie etwa eine Festplatte, ein optisches Laufwerk, ein Bandlaufwerk, ein nicht-flüchtiges Solid-State-Laufwerk oder irgendein anderes Gerät, das zum permanenten Speichern von Informationen geeignet ist.
Der Prozessor 120 kann unter der Steuerung eines Betriebssystems (O/S) 132 und einer oder mehreren Computer-Software-Applikationen arbeiten, wie etwa einer Geschwindigkeits-Applikation 134, die im Speicher 122 gespeichert ist. Das Betriebssystem 132 kann dazu eingerichtet sein, Ressourcen der Steuereinheit zu organisieren, so dass die Geschwindigkeits-Applikation 134 von dem Prozessor 120 ausgeführt werden kann. Alternativ kann der Prozessor 120 die Geschwindigkeits-Applikation 134 direkt ausführen, wobei in diesem Fall auf das Betriebssystem 132 verzichtet werden kann. Das Betriebssystem 132 und die Geschwindigkeits-Applikation 134 können jeweils dazu eingerichtet sein, bei Ausführung durch den Prozessor 120, die Funktionen, Merkmale und Prozesse der Steuereinheit 108, wie sie hierin beschrieben sind, zu implementieren. Konkret können das Betriebssystem 132 und die Geschwindigkeits-Applikation 134 durch einen Satz von Computer-ausführbaren Instruktionen in dem Speicher 122 realisiert sein und aus einer Reihe von Programmiersprachen und/oder Programmier-Technologien kompiliert oder per Interpreter ausgeführt werden, einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf, entweder eine von oder Kombinationen von Java, C, C++, C#, Objective C, Fortran, Pascal, Java Script, Python, Perl und PL/SQL. Jeder Satz von Computer-ausführbaren Instruktionen kann dazu vorbereitet sein, bei Ausführung durch den Prozessor 120 zu bewirken, dass der Prozessor 120 die Funktionen, Merkmale und Prozesse des Programms implementiert, das durch den Satz von Instruktionen realisiert ist. Der Speicher 122 kann auch eine oder mehrere Datenstrukturen enthalten, die von dem Prozessor 120, dem Betriebssystem 132 und/oder der Geschwindigkeits-Applikation 134 verwendet werden, um Daten zu verarbeiten und zu speichern.
Die Geschwindigkeits-Applikation 134 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, bei Ausführung durch den Prozessor 120 Signale von dem Rotationssensor 106 zu empfangen, die einer Bewegung des Fahrzeugs 102 entsprechen. Wenigstens eines der Signale kann eine durch andere Komponenten des Fahrzeugs 102 induzierte Verzerrung enthalten. Die Geschwindigkeits-Anwendung 134 kann dazu eingerichtet sein, aus den empfangenen Signalen ein Divisionssignal zu erzeugen, das ratiometrisch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 anzeigt. Die Geschwindigkeits-Applikation 134 kann dazu eingerichtet sein, dann basierend auf dem Divisionssignal die Geschwindigkeit zu bestimmen. Zusätzliche Details dieses Prozesses werden weiter unten genauer beschrieben.
Eine Datenbank, wie etwa eine Geschwindigkeits-Tabelle 136, kann in dem Massenspeicher 124 gespeichert sein und kann dazu verwendet werden, um von der Geschwindigkeits-Applikation 134 verwendete Daten zu sammeln und zu organisieren. Die Datenbank kann Daten und unterstützende Datenstrukturen beinhalten, die die Daten speichern und organisieren. Die Datenbank kann mit irgendeiner Datenbankorganisation oder -struktur organisiert sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eine relationale Datenbank, eine hierarische Datenbank, eine Netzwerkdatenbank oder Kombinationen daraus. Ein Datenbank-Managementsystem in Form einer Computer-Softwareanwendung, die durch Befehle auf dem Prozessor 120 ausgeführt wird, kann dazu verwendet werden, um in Reaktion auf eine Abfrage auf Informationen zuzugreifen oder auf in Datensätzen der Datenbank gespeicherte Daten zuzugreifen, wobei eine Abfrage dynamisch bestimmt und von dem Betriebssystem 132 oder Geschwindigkeits-Applikation 134 ausgeführt werden kann.
Die Geschwindigkeits-Tabelle 136 kann als Verweistabelle gespeichert sein, die zu einer Vielzahl von Signalcharakteristiken eine Verbindung zu verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten herstellt. Konkret kann die Geschwindigkeits-Tabelle 136 erzeugt werden, indem das Fahrzeug 102 mit verschiedenen Geschwindigkeiten, die von einem externen Geschwindigkeitssensor angezeigt werden, bewegt wird, ein charakteristisches Merkmal aus den von dem Rotationssensor 106 für jede Geschwindigkeit erzeugten Signalen identifiziert wird und eine Verbindung zwischen dem charakteristischen Merkmal und der Geschwindigkeit hergestellt wird, für die das charakteristische Signalmerkmal in der Geschwindigkeits-Tabelle 136 identifiziert worden ist. Bei späterer Ausführung durch den Prozessor 120 kann die Geschwindigkeits-Applikation 134 dazu eingerichtet sein, basierend auf von dem Rotationssensor 106 empfangenen Signalen die Geschwindigkeits-Tabelle 136 abzufragen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 zu bestimmen.
Die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 126 der Steuereinheit 108 kann eine oder mehrere Geräteschnittstellen bereitstellen, die den Prozessor 120 funktionsmäßig mit anderen Geräten und Systemen verbindet, wie etwa elektronischen Steuereinheiten 128, Anzeige 130 und Rotationssensor 106. Die Geschwindigkeits-Applikation 134 kann dadurch mit externen Ressourcen zusammenarbeiten, indem sie über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 126 kommuniziert, um die verschiedenen Merkmale, Funktionen, Applikationen, Prozesse und Module der Steuereinheit 108 wie hierin beschrieben bereitzustellen.
Zum Beispiel kann die Geschwindigkeits-Applikation 134 dazu eingerichtet sein, in Reaktion auf die Bestimmung einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 an die Anzeige 130 zu übermitteln. Die Anzeige 130 kann ein Geschwindigkeitsanzeigegerät im Blickfeld des Fahrers des Fahrzeugs 102 sein. Die Geschwindigkeits-Applikation 134 kann dazu eingerichtet sein, eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit an die elektronischen Steuereinheiten 128 zu übermitteln. Ähnlich wie die Steuereinheit 108 kann jede elektronische Steuereinheit 128 einen Prozessor, einen Massenspeicher und einen Speicher für Computer-ausführbare Befehle umfassen, die bei Ausführung durch den Prozessor bewirken, dass der Prozessor Funktionen, Merkmale und Prozesse der elektronischen Steuereinheit 128 implementiert. Die elektronischen Steuereinheiten 128 können jeweils dazu eingerichtet sein, eine oder mehrere Fahrzeugfunktionen zu implementieren, die von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrtrichtung abhängig sind. Zum Beispiel kann eine der elektronischen Steuereinheiten 128 dazu eingerichtet sein, die Funktion eines Geschwindigkeitsreglers auszuführen, indem eine von der Steuereinheit 108 empfangene momentane Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer eingestellten Fahrzeuggeschwindigkeit verglichen wird. Eine elektronische Steuereinheit 128 kann dazu eingerichtet sein, ein Antiblockierbremssystem zu verwirklichen, indem basierend auf von der Steuereinheit 108 empfangenen Fahrzeuggeschwindigkeiten abrupte Abbremsungen gesucht werden. Indem die Fahrzeuggeschwindigkeit ohne Durchführung relativ komplizierter Frequenzfilter- und Zählfunktionen bestimmt wird, kann die Steuereinheit 108 die Zeit reduzieren, in der die elektronischen Steuereinheiten 128 die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrtrichtung zur Kenntnis bekommen, wodurch die Reaktionsschnelligkeit der durch die elektronischen Steuereinheiten 128 realisierten Fahrzeugfunktionen verbessert wird.
2 illustriert ein Verfahren 200 zum Bestimmen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102. Die Steuereinheit 108 kann dazu eingerichtet sein, das Verfahren 200 auszuführen, wie etwa durch Ausführung der Geschwindigkeits-Applikation 134.
In Block 202 empfängt die Steuereinheit 108 Signale von dem Rotationssensor 106. Die empfangenen Signale entsprechen einer Rotation des Sensorrings 104, die durch die Fahrbewegung des Fahrzeugs 102 verursacht wird, wie oben diskutiert. Jedes empfangene Signal kann von einem anderen Sub-Sensor 116 des Rotationssensors 106 erzeugt worden sein und kann eine Rotationsfrequenz der den Rotationssensor 106 passierenden Merkmale 112 widerspiegeln. Wenigstens eines der empfangenen Signale kann durch Störungen verformt sein. Wenn beide Signale verzerrt sind, kann der Grad der Verzerrung des einen Signals sich von dem des anderen Signals unterscheiden. Die Verzerrung kann proportional zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 sein.
Wie oben diskutiert können die Sub-Sensoren 116 dazu eingerichtet sein, sinusförmige Signale phasenverschoben um 90° zu erzeugen. Die Ausgabe von einem der Sub-Sensoren 116, wie etwa die des Sub-Sensors 116A, kann als Kosinussignalausgabe bezeichnet werden, und die Ausgabe des anderen Sub-Sensors, wie etwa des Sub-Sensors 116B, kann als Sinussignalausgabe bezeichnet werden. Mithin kann die Signalausgabe von dem Sub-Sensor 116A als ein Kosinussignal und die Signalausgabe von dem Sub-Sensor 116B als ein Sinussignal angesehen werden. 3 zeigt ein Kosinussignal 302, das von dem Sub-Sensor 116A erzeugt worden ist, und ein Sinussignal 304, das von dem Sub-Sensor 116B erzeugt worden ist, und zwar während einer Fahrbewegung des Fahrzeugs 102, bei der die Geschwindigkeit erhöht wurde. Während sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 erhöht, was sich in dem Kosinussignal 302 und dem Sinussignal 304 durch eine sich erhöhende Frequenz zeigt, kann die Amplitude des Sinussignals 304 zunehmend verzerrt sein. In dem illustrierten Beispiel ist das Kosinussignal 302 relativ unverzerrt.
Es wird wieder auf 2 Bezug genommen, wobei die Steuereinheit 108 in Block 204 aus einem der von dem Rotationssensor 106 empfangenen Signale ein rekonstruiertes Signal erzeugt. Genauer gesagt erzeugt die Steuereinheit 108 aus einem der von dem Rotationssensor 106 empfangenen Signale ein neues Signal, wie etwa ein relativ unverzerrtes Signal, das zu der Phase des anderen von dem Rotationssensor 106 empfangenen Signals, wie etwa dem relativ verzerrten Signal, passt. Das neue, aus einem der von dem Rotationssensor 106 empfangenen Signale konstruierte Signal kann als eine rekonstruierte Version des anderen von dem Rotationsensor 106 empfangenen Signals bezeichnet werden (z.B. ein rekonstruiertes Sinussignal, das aus dem Kosinussignal 302 erzeugt ist, ein rekonstruiertes Kosinussignal, das aus dem Sinussignal 304 erzeugt ist).
Die Steuereinheit 108 kann dazu eingerichtet sein, das rekonstruierte Signal durch Gleichrichten und Anwenden einer Phasenverschiebung auf eines der von dem Rotationssensor 106 empfangenen Signale zu erzeugen, was das Signal mit dem anderen von dem Rotationssensor 106 empfangenen Signal phasenmäßig ausrichtet. Genauer gesagt, unter der Annahme, dass der Rotationssensor 106 eingerichtet ist, um 90° phasenverschobene sinusförmige Signale zu erzeugen (z.B. das Kosinussignal 302 und das Sinussignal 304), kann die Steuereinheit 108 die Winkel von einem der von dem Rotationssensor 106 empfangenen Signale im Verlauf der Zeit berechnen. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit 108 trigonometrische Umkehrfunktionen (z.B. Arkussinus- oder Arkuskosinusfunktion) auf eines der Signale unter bestimmten Quadrantannahmen anwenden. Wenn die Arkussinusfunktion angewendet wird, kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, anzunehmen, dass das Resultat innerhalb der Quadranten I und IV ist (d.h. von $\frac{π}{2}$
bis einschließlich $- \frac{π}{2}$
). Wenn die Arkuskosinusfunktion angewendet wird, kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein anzunehmen, dass das Resultat innerhalb der Quadranten I und II ist (d.h. von 0 bis einschließlich π). 4 illustriert eine Kosinus-Winkelwellenform 306, die die Winkel zeigt, die aus dem Kosinussignal 302 unter Anwendung der Arkuskosinusfunktion erzeugt worden sind, und eine Sinuswinkel-Wellenform 308, die die Winkel zeigt, die aus dem Sinussignal 304 unter Verwendung der Arkusinusfunktion erzeugt worden sind.
Die Steuereinheit 108 kann dazu eingerichtet sein, das rekonstruierte Signal aus den bestimmten Winkeln zu erzeugen, indem die Winkel um einen Betrag gleich der eingerichteten Phasenverschiebung angehoben werden und darauf die trigonometrische Funktion angewendet wird, deren Arkusfunktion verwendet worden ist, um die Winkel der angehobenen Winkel zu berechnen. Unter der Annahme, dass die vom Rotationssensor 106 empfangenen Signale um 90° phasenverschobene sinusförmige Signale sind, kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, $\frac{π}{2}$
zu den Winkeln zu addieren oder davon zu subtrahieren. Wenn zum Beispiel die Winkel durch Anwendung der Arkusinusfunktion erzeugt sind, kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, $\frac{π}{2}$
zu den Winkeln zu addieren und dann die Sinusfunktion auf die angehobenen Winkel anzuwenden, um das rekonstruierte Signal zu erzeugen. In gleicher Weise kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, die rekonstruierte Funktion durch Anwenden der Kosinusfunktion auf die Winkel zu erzeugen, die durch die Arkusinusfunktion berechnet worden sind, ohne ausdrücklich $\frac{π}{2}$
zu den Winkeln zu addieren. Wenn die Winkel unter Verwendung der Arkuskosinusfunktion erzeugt werden, kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, von den Winkeln $\frac{π}{2}$
zu subtrahieren und dann die Kosinusfunktion auf die angehobenen Winkel anzuwenden, um das rekonstruierte Signal zu erzeugen. In gleicher Weise kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, die rekonstruierte Funktion zu erzeugen, indem auf die durch Verwendung der Arkuskosinusfunktion berechneten Winkel die Sinusfunktion angewendet wird, ohne ausdrücklich $\frac{π}{2}$
von den Winkeln abzuziehen.
3 illustriert ein rekonstruiertes Signal 310, das aus dem Kosinussignal 302 durch Anwenden der Arkuskosinusfunktion auf das Kosinussignal 302 zur Erzeugung der Kosinuswinkel-Wellenform 306 und durch Anwenden der Sinusfunktion auf die Kosinuswinkel-Wellenform 306 erzeugt worden ist. Wie in dem illustrierten Beispiel gezeigt, kann das rekonstruierte Signal 310 ein gleichgerichtetes Signal in Phase mit dem anderen von dem Rotationssensor 106 empfangenen Signal (z.B. Sinussignal 304) sein.
Es wird wieder auf 2 Bezug genommen; die Steuereinheit 108 kann dazu eingerichtet sein, in Reaktion auf die Erzeugung des rekonstruierten Signals 310 ein Verhältnissignal zu erzeugen, indem unter Verwendung des rekonstruierten Signals und des anderen von dem Rotationssensor 106 empfangenen Signals eine Division durchgeführt wird. Genauer gesagt kann die Steuereinheit 108 in Block 206 das rekonstruierte Signal und das andere von dem Rotationssensor 106 empfangene Signal anheben, um zufälliges Rauschen zu der Sensitivität der Geschwindigkeitsabhängigkeit hin abzustimmen. Vor dem Anheben dieser Signale kann eines oder können beide Signale Nulldurchgänge enthalten. Um ein undefiniertes Resultat der Division zu vermeiden, kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, das rekonstruierte Signal und das andere Signal anzuheben, so dass keines dieser Signale Nulldurchgänge hat. Die Steuereinheit 108 kann dazu eingerichtet sein, das rekonstruierte Signal und das andere Signal anzuheben, indem ein vordefinierter Wert zu beiden Signalen addiert wird, der bewirkt, dass jedes Signal positiv ist. Beispielsweise kann, unter Bezugnahme auf das Sinussignal 304 und das rekonstruierte Signal 310 wie in 3 illustriert die Steuereinheit dazu eingerichtet sein den Wert 3 zu jedem Signal zu addieren.
In Block 208 erzeugt die Steuereinheit 108 das Verhältnissignal (hierin auch als „Divisionssignal“ bezeichnet), indem eine Division unter Verwendung des angehobenen rekonstruierten Signals durch das angehobene andere der von dem Rotationssensor 106 empfangenen Signale durchgeführt wird. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, das Divisionssignal zu erzeugen, indem das angehobene rekonstruierte Signal durch das angehobene andere Signal dividiert wird. Ungeachtet des Vorhandenseins von Verzerrung in den von dem Rotationssensor 106 empfangenen Signalen, variiert, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 variiert, das Divisionssignal in Proportion zu der Geschwindigkeitsänderung. Das Divisionssignal kann daher ratiometrisch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 anzeigen.
5 illustriert ein Divisionssignal 312, das durch Dividieren des angehobenen rekonstruierten Signals 310 durch das angehobene Sinussignal 304 erzeugt worden ist, wobei sowohl das rekonstruierte Signal 310 als auch das Sinussignal 304 durch Addieren eines vordefinierten Wertes 3 zu jedem Signal angehoben worden sind. Wie in dem illustrierten Beispiel gezeigt, kann das Divisionssignal 312 viele Spitzen 314 aufweisen, die von Bezugsbereichen 316 des Divisionssignals 312 ausgehen. Die Höhenwerte der Spitzen 314 nehmen mit ansteigender Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 ab. Jede Spitze 314 des Divisionssignals 312 entspricht daher einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Spitze 314 auftritt. Wie weiter unten detaillierter beschrieben, kann der zeitliche Bezug der Spitzen 314 relativ zu dem Signal, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt worden ist (z.B. relativ zu dem Kosinussignal 302) die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 102 anzeigen.
In dem in 5 illustrierten Beispiel verlaufen die Spitzen 314 des Divisionssignals 312 von den Bezugsbereichen 316 des Divisionssignals 312 nach oben. In alternativen Beispielen kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, Divisionssigale zu erzeugen, so dass die Spitzen 314 von den Bezugsbereichen 316 nach unten verlaufen. Zum Beispiel kann, anstatt das rekonstruierte Signal 310 durch das Sinussignal 304 zu dividieren, um das Divisionssignal 312 zu erzeugen, die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, das Sinussignal 304 durch das rekonstruierte Signal 310 zu dividieren, was dazu führt, dass die Spitzen 314 des Divisionssignals 212 von den Bezugsbereichen 316 nach unten verlaufen. Als ein weiteres Beispiel kann, anstatt ein positives rekonstruiertes Signal 310 zu erzeugen, die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, ein negatives rekonstruiertes Signal zu erzeugen, indem eine zu der oben beschriebenen Phasenverschiebung entgegengesetzte Phasenverschiebung angewendet wird, was dazu führt, dass die Spitzen 314 des Divisionssignals 312 sich von den Bezugsbereichen 316 nach unten erstrecken.
In Block 210 bestimmt die Steuereinheit 108 Werte des Divisionssignals bei einem vorbestimmten Winkel, die den Spitzen 314 des Divisionssignals entsprechen können. Insbesondere kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, jede Zeitpunkt zu bestimmen, wenn das Signal, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt wird, bei einem vordefinierten Winkel ist, wie etwa auf Basis einer Kosinuswinkel- oder Sinuswinkel-Wellenform, die aus dem Signal erzeugt ist. Unter der Annahme, dass der Rotationssensor 106 dazu eingerichtet ist, sinusförmige Signale mit einer Phasenverschiebung von 90° zu erzeugen, kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, jeden Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem Arkuskosinus des Signals, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt worden ist, $\frac{π}{2}$
ist, oder äquivalent jeden Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem der Arkussinus des Signals, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, 0 ist, wobei die oben beschriebenen Quadrantannahmen berücksichtigt werden. Jeder zweite dieser Zeitpunkte kann einer Spitze 314 in dem Divisionssignal entsprechen. Zum Beispiel enthält das in 5 illustrierte Divisionssignal 312 eine Spitze zu jedem zweiten Zeitpunkt, zu dem die in 4 illustrierte Kosinuswinkel-Wellenform 306, die aus dem in 3 illustrierten Kosinussignal 302 erzeugt ist, $\frac{π}{2}$
ist (und äquivalent zu jedem zweiten Zeitpunkt, zu dem der Arkussinus des Kosinussignals 302 0 ist). Die Zeitpunkte zwischen den den Spitzen 314 entsprechenden Zeitpunkten entsprechen Bezugsbereichen 316 im Divisionssignal.
Die Steuereinheit 108 kann daher dazu eingerichtet sein, die Werte der Spitzen 314 des Divisionssignals zu identifizieren, indem das Divisionssignal zu jedem Zeitpunkt bewertet wird, zu dem das Signal, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, dem vordefinierten Winkel entspricht. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, zu jedem solchen Zeitpunkt festzustellen, ob der Wert des Divisionssignals größer als ein Schwellenwert (z.B. 1,2) ist (oder kleiner als ein Schwellenwert, wenn die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet ist, Divisionssignale so zu erzeugen, dass die Spitzen 314 von den Bezugsbereichen 316 nach unten verlaufen). Die Steuereinheit 108 kann dazu eingerichtet sein, dann, wenn das Divisionssignal größer als der Schwellenwert ist, den Wert als den Wert einer Spitze 314 des Divisionssignals zu identifizieren. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuereinheit 108, für jedes Paar von benachbarten Zeitpunkten, in denen das Signal, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, dem vor definierten Winkel entspricht, dazu eingerichtet sein, einen Wert des Divisionssignals zu jedem Zeitpunkt des Paars zu bestimmen. Die Steuereinheit 108 kann dann dazu eingerichtet sein, festzustellen, dass der Größere der für das Paar von Zeitpunkten bestimmten Divisionssignalwerte (oder der kleinere, wenn die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, Divisionssignale so zu erzeugen, dass die Spitzen 314 von den Bezugsbereichen 316 nach unten verlaufen) ein Spitzenwert 314 des Divisionssignals ist.
In Block 212 kann die Steuereinheit 108 eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 basierend auf den Werten der Spitzen 314 des Divisionssignals und der Geschwindigkeitstabelle 136 bestimmen. Insbesondere kann zum Aufbau der Geschwindigkeitstabelle 136 das Fahrzeug 102 mit verschiedenen Geschwindigkeiten gefahren werden, die durch einen externen Sensor gemessen werden. Für jede Geschwindigkeit kann ein Divisionssignal aus den von dem Rotationssensor 106 erzeugten Signalen gebildet werden, während das Fahrzeug bei dieser Geschwindigkeit fährt, wie oben beschrieben. Das Divisionssignal kann in ähnlicher Weise eine Mehrzahl von Spitzen aufweisen, von denen jede zu einem Zeitpunkt auftritt, wenn das Signal, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, dem vordefinierten Winkel entspricht. Ein Wert basierend auf den Spitzen des Divisionssignals kann bestimmt und der Geschwindigkeit in der Geschwindigkeitstabelle 136 zugeordnet werden. Der bestimmte Wert kann gleich dem größten (oder kleinsten) Spitzenwert oder gleich einem Mittelwert der Spitzenwerte sein. Während des späteren Betriebs des Fahrzeugs 102 kann die Steuereinheit 108 eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 bestimmen, indem die Geschwindigkeitstabelle 136 basierend auf einem oder mehreren Spitzenwerten 314 eines Divisionssignals abgefragt wird, die unter Verwendung eines vordefinierten Winkels wie oben beschrieben bestimmt worden sind, und als Antwort darauf ein oder mehrere Geschwindigkeiten entsprechend dem einen oder mehreren Spitzenwerten 314 aus der Geschwindigkeitstabelle 136 empfangen werden. In einem Beispiel kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, die empfangenen Geschwindigkeiten zu mitteln, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 102 zu bestimmen.
Wenn die Geschwindigkeitstabelle 136 keinen Geschwindigkeitseintrag für einen bestimmten Spitzenwert 314 des Divisionssignals enthält, kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, eine Geschwindigkeit entsprechend dem Spitzenwert aus Einträgen in der Geschwindigkeitstabelle 136 in der Umgebung des Spitzenwertes zu interpolieren. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, den höchsten Spitzenwert des Divisionssignals zu identifizieren, der kleiner ist als der bestimmte Spitzenwert 314 des Divisionssignals, und den niedrigsten Spitzenwert des Divisionssignals identifiziert werden, der größer als der bestimmte Spitzenwert 314 des Divisionssignals in der Geschwindigkeitstabelle 136 ist. Jeder von dem höchsten Spitzenwert des Divisionssignals und dem niedrigsten Spitzenwert des Divisionssignals kann einer verschiedenen Geschwindigkeit in der Geschwindigkeitstabelle 136 zugeordnet sein. Die Steuereinheit 108 kann dazu eingerichtet sein, festzustellen, dass der bestimmte Spitzenwert 314 des Divisionssignals einer gegebenen Geschwindigkeit entspricht, bei der ein Verhältnis der Differenz aus der gegebenen Geschwindigkeit und der dem niedrigsten Spitzenwert des Divisionssignals zugeordneten Geschwindigkeit zu der Differenz zwischen der dem höchsten Spitzenwert des Divisionssignals zugeordneten Geschwindigkeit und der gegebenen Geschwindigkeit im Wesentlichen gleich ist einem Verhältnis der Differenz von dem niedrigsten Spitzenwert des Divisionssignals und des bestimmten Spitzenwerts 314 des Divisionssignals zu der Differenz von dem bestimmten Spitzenwert 314 des Divisionssignals und dem höchsten Spitzenwert des Divisionssignals.
Die Steuereinheit 108 kann dazu eingerichtet sein, die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 102 basierend auf einem charakteristischen Merkmal des Signals, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, zu bestimmen, wenn die Spitzen 314 in dem Divisionssignal auftreten. Wie oben beschrieben kann die Rotation des Sensorrings 104 in eine Richtung bewirken, dass das von dem Sub-Sensor 116 erzeugte Signal dem von dem Sub-Sensor 116B erzeugten Signal vorauseilt, und die Rotation des Sensorrings 104 in die andere Richtung kann bewirken, dass das von dem Sub-Sensor 116A erzeugte Signal hinter dem von dem Sub-Sensor 116B erzeugten Signal nachfolgt. Unter der Annahme, dass der Rotationssensor 106 dazu eingerichtet ist, sinusförmige Signale mit Phasenverschiebung um 90° zu erzeugen, können abhängig davon, ob das zur Erzeugung des Rekonstruktionssignals verwendete Signal das vorauseilende Signal oder das nachfolgende Signal ist, die Spitzen 314 des Divisionssignals auftreten, wenn das Signal, aus dem das Rekonstruktionssignal erzeugt ist, unterschiedliche charakteristische Merkmale zeigt. Die Steuereinheit 108 kann daher dazu eingerichtet sein, die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 102 basierend auf einem charakteristischen Merkmal des Signals, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, wenn die Spitzen 314 in dem Divisionssignal auftreten, zu bestimmen.
Genauer gesagt, wenn das Signal, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, das führende Signal ist, dann treten die Spitzen 314 des Divisionssignals während Übergängen des Signals, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, von einem Minimalwert zu einem Maximalwert auf (d.h. während einer positiven Steigung). Wenn alternativ das Signal, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, das nachfolgende Signal ist, treten die Spitzen 314 des Divisionssignals während Übergängen des Signals, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, von eine Maximalwert zu einem Minimalwert auf (d.h. während einer negativen Steigung). Es wird Bezug auf die 3-5 genommen; weil das Kosinussignal 302 dem Sinussignal 304 vorauseilt, treten die Spitzen 314 des Divisionssignals 312 auf, wenn das Kosinussignal 302 eine positive Steigung hat. Wenn das Kosinussignal 302 dem Sinussignal 304 nachfolgen würde, dann würden die Spitzen 314 des Divisionssignals 312 auftreten, wenn das Kosinussignal 302 eine negative Steigung hat.
Die Steuereinheit 108 kann daher dazu eingerichtet sein, eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs 102 zu bestimmen, indem festgestellt wird, ob die Spitzen 314 des Divisionssignals auftreten, wenn das Signal, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, eine positive Steigung oder eine negative Steigung hat. In Reaktion darauf, dass Spitzen 314 auftreten, wenn das Signal, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, eine positive Steigung hat, kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, festzustellen, dass das Fahrzeug 102 sich in eine gegebene Richtung (z.B. vorwärts) bewegt, und in Reaktion darauf, dass die Spitzen 314 auftreten, wenn das Signal, aus dem das rekonstruierte Signal erzeugt ist, eine negative Steigung hat, kann die Steuereinheit 108 dazu eingerichtet sein, festzustellen, dass das Fahrzeug 102 in eine entgegengesetzte Richtung (z.B. rückwärts) fährt. Welche von der positiven Steigung und negativen Steigung welcher Fahrtrichtung entspricht kann empirisch festgestellt werden und vorab in die Steuereinheit 108 programmiert werden, zum Beispiel als Teil der Geschwindigkeits-Applikation 134.
Es wird wieder auf 2 Bezug genommen; in Block 214 übermittelt die Steuereinheit 108 die bestimmte Geschwindigkeit und/oder die Fahrtrichtung zu der Anzeige 130, um sie dem Fahrer anzuzeigen und/oder der einen oder mehreren elektronischen Steuereinheiten 128 mitzuteilen, die wie oben beschrieben von solchen Größen abhängig sind.
Die hierin beschriebenen Beispiele ermöglichen die Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit aus verzerrten Signalen, ohne dabei komplizierte Frequenzfilter- und Zählfunktionen anzuwenden. Infolgedessen kann die Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug mit einer gegebenen Geschwindigkeit fährt, und dem Zeitpunkt, zu dem der Fahrer und andere Fahrzeugfunktionen diese Geschwindigkeit erfahren, reduziert sein. Eine solche schnellere Meldung verbessert den Kenntnisstand des Fahrers und die Leistungsfähigkeit von geschwindigkeitsabhängigen Fahrzeugfunktionen, indem schnellere Reaktionen auf Veränderungen in der Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht sind.
Allgemein können die Programmroutinen, die ausgeführt werden, um Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu implementieren, ob sie als Teil eines Betriebssystems oder einer spezifischen Anwendung, einer Komponente, eines Programms, eines Objekts, eines Moduls oder einer Sequenz von Instruktionen oder sogar als eine Untermenge davon implementiert sind, können hierin als „Computerprogrammcode“ oder einfach als „Programmcode“ bezeichnet werden. Programmcode enthält typischerweise computerlesbare Befehle, die zu verschiedenen Zeiten in verschiedenen Speicherbereichen und Speichergeräten in einem Computer vorhanden sind und die, wenn sie durch einen oder mehrere Prozessoren in einem Computer gelesen und ausgeführt werden, den Computer dazu veranlassen, die Operationen durchzuführen, die notwendig sind, um Operationen und/oder verschiedene Aspekte der Ausführungsformen der Erfindung umsetzende Elemente auszuführen. Computerlesbare Programmbefehle zum Ausführen von Operationen der Ausführungsformen der Erfindung können zum Beispiel in Form der Sprache Assembler oder Quell- oder Objektcode vorliegen, die in einer Kombination von einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben sind.
Verschiedene hierin beschriebene Programmcodes können aufgrund der Anwendung, innerhalb derer sie in spezifischen Ausführungsformen der Erfindung implementiert sind, benannt werden. Es sollte jedoch anerkannt werden, dass irgendeine bestimmte Bezeichnungsweise der Programme, die daraus folgt, nur aus Gründen der Bequemlichkeit verwendet wird, und dass die Erfindung nicht ausschließlich auf eine Anwendung in einer spezifisch identifizierten Anwendung und/oder durch eine solche Bezeichnungsweise implizierte Anwendung beschränkt ist. Aufgrund der zahllosen Arten, in denen Computerprogramme in Routinen, Prozeduren, Verfahren, Module, Objekte und dergleichen organisiert werden können, wie auch der verschiedenen Arten, in denen Programmfunktionen in verschiedenen Softwareebenen bereitgestellt werden können, die in einem typischen Computer vorhanden sind (z.B. Betriebssysteme, Bibliotheken, Anwendungsprogrammschnittstellen, Anwendungen, Applets, etc.), sollte anerkannt werden, dass die Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die spezifische Organisation und Bereitstellung von Programmfunktionen wie hierin beschrieben beschränkt sind.
Der Programmcode, der in irgendeiner der hierin beschriebenen Anwendungen/Module enthalten ist, ist fähig, individuell oder insgesamt als ein Programmprodukt in einer Vielzahl von verschiedenen Weisen verteilt zu sein. Zum Beispiel kann der Programmcode verteilt werden unter Verwendung eines computerlesbaren Speichermediums mit computerlesbaren Programminstruktionen darauf, um einen Prozessor dazu zu veranlassen, Aspekte der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Computerlesbare Speichermedien, die inhärent nicht flüchtig sind, können flüchtige und nicht flüchtige und entnehmbare und nicht entnehmbare greifbare Medien enthalten, die nach irgendeinem Verfahren oder einer Technologie zur Speicherung von Informationen implementiert sind, wie etwa Computerlesbare Befehle, Datenstrukturen, Programmmodule, oder andere Daten. Computerlesbare Speichermedien können RAM-Speicher, ROM-Speicher, löschbare programmierbare Lesespeicher (EPROM), elektrisch löschbare programmierbare Lesespeicher (EEPROM), Flash-Speicher oder andere Festkörperspeicher, tragbare CD-Lesespeicher (CD-ROM), oder andere optische Speicher, Magnetkassetten, Magnetbänder, Magnetplattenspeicher oder andere Magnetspeichergeräte oder irgendein anderes Medium umfassen, das zum Speichern der gewünschten Informationen verwendet werden kann und das durch einen Computer gelesen werden kann. Ein Computerlesbares Speichermedium sollte nicht als flüchtige Signale (z.B. Radiowellen oder andere sich ausbreitende elektromagnetische Wellen, elektromagnetische Wellen, die sich durch ein Transmissionsmedium wie etwa einen Wellenleiter ausbreiten, oder durch einen Draht übertragene elektrische Signale) ausgelegt werden. Computerlesbare Programmbefehle können auf einen Computer, einen anderen Typ einer programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung, oder auf ein anderes Gerät von einem Computerlesbaren Speichermedium oder von einem externen Computer oder von einem externen Speicher über ein Netzwerk heruntergeladen werden.
Computerlesbare Programminstruktionen, die in einem Computer-lesbaren Medium gespeichert sind, können dazu verwendet werden, einen Computer, andere Typen von programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtungen, oder andere Geräte dazu instruieren, in einer bestimmten Weise zu funktionieren, so dass die in dem Computerlesbaren Medium gespeicherten Instruktionen einen Gegenstand schaffen, der die Instruktionen enthält, die die Funktionen, Aktionen und/oder Operationen, die in den Flussdiagrammen, Sequenzdiagrammen und/oder Blockdiagrammen spezifiziert sind, implementieren. Die Computer-Programminstruktionen können einem oder mehreren Prozessoren eines Allzweck-Computers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung zugeführt werden, um eine Maschine bereitzustellen, so dass die Instruktionen, die auf dem einen oder den mehreren Prozessoren ausgeführt werden, eine Serie von Rechnungen ausführen, um die Funktionen, Aktionen und/oder Operationen, die in den Flussdiagrammen, Sequenzdiagrammen und/oder Blockdiagrammen spezifiziert sind, zu implementieren.
In bestimmten alternativen Ausführungsformen können die Funktionen, Aktionen und/oder Operationen, die in den Flussdiagrammen, Sequenzdiagrammen und/oder Blockdiagrammen spezifiziert sind, in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der Erfindung neu geordnet werden, seriell abgearbeitet werden und/oder parallel prozessiert werden. Ferner können die Flussdiagramme, Sequenzdiagramme und/oder Blockdiagramme mehr oder weniger Blöcke als illustriert enthalten und dabei in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der Erfindung sein.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und ist nicht dazu gedacht, die Ausführungsformen der Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet sollen Singularformen „ein“ und „eine“ auch Pluralformen einschließen, soweit der Kontext nicht eindeutig auf etwas anderes hinweist. Es ist ferner so zu verstehen, dass die Ausdrücke „aufweisen“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Spezifikation verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Soweit ferner Ausdrücke wie „enthalten“, „haben“, „mit“ oder „aufweisen“ oder Varianten davon entweder in der detaillierten Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, sollen solche Ausdrücke inklusiver Art sein ähnlich dem Ausdruck „aufweisend“.
Während die Erfindung insgesamt durch eine Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen illustriert worden ist und während diese Ausführungsformen in erheblichem Detail beschrieben worden sind, ist es nicht die Absicht der Anmelderin, den Umfang der beigefügten Patentansprüche in irgendeiner Weise auf solche Details einzuschränken. Weitere Vorteile und Modifikationen werden Fachleuten ohne weiteres deutlich werden. Die Erfindung in ihren breiteren Aspekten ist daher nicht auf die spezifischen Details, repräsentativen Vorrichtungen und Verfahren und die illustrativen Beispiel, die gezeigt und beschrieben sind, beschränkt. Daher können Abwandlungen von solchen Details vorgenommen werden, ohne von dem Grundgedanken und dem Umfang des allgemeinen erfinderischen Konzepts der Anmelderin abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das einen Sensorring, der mit einem Antriebselement des Fahrzeugs gekoppelt ist und sich mit diesem dreht, und nahe an dem Sensorring einen Rotationssensor aufweist, der Signale entsprechend der Rotation des Sensorrings erzeugt, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet, durch den Rotationssensor ein erstes Signal und ein zweites Signal zu erzeugen, die jeweils der durch eine Rotation der Antriebskomponente bewirkten Rotation des Sensorrings entsprechen, wobei wenigstens eines von dem ersten Signal und dem zweiten Signal eine Verzerrung aufweist, aus dem ersten Signal ein drittes Signal zu erzeugen, ein viertes Signal zu erzeugen, indem eine Division unter Verwendung des dritte Signals und des zweiten Signals durchgeführt wird, und basierend auf dem vierten Signal eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen des dritten Signals aus dem ersten Signal beinhaltet, eine Phasenverschiebung auf das erste Signal anzuwenden, die das erste Signal mit dem zweiten Signal ausrichtet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Phasenverschiebung 90° beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf dem vierten Signal beinhaltet, einen Wert des vierten Signals, wenn das erste Signal einem vordefinierten Winkel entspricht, zu bestimmen und basierend auf dem Wert die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der vordefinierte Winkel 90° ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf dem Wert beinhaltet, auf eine gespeicherte Verweistabelle zuzugreifen, die dem Wert die Geschwindigkeit zuordnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4-6, bei dem weiter eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs basierend auf dem Wert bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bestimmen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs basierend auf dem Wert beinhaltet, ein charakteristisches Merkmal des ersten Signals, wenn das vierte Signal gleich dem Wert ist, zu bestimmen und die Fahrtrichtung des Fahrzeugs basierend auf dem charakteristischen Merkmal zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das charakteristische Merkmal angibt, ob das erste Signal ansteigt oder absinkt, wenn das vierte Signal gleich dem Wert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf dem vierten Signal beinhaltet, einen Spitzenwert des vierten Signals zu bestimmen und basierend auf dem Spitzenwert des vierten Signals die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das Erzeugen des vierten Signals durch Durchführen der Division unter Verwendung des dritten Signals und des zweiten Signals beinhaltet, das dritte Signal und das zweite Signal um vorgegebenen Wert anzuheben und das angehobene dritte Signal und das angehobene zweite Signal zu dividieren.
Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das einen Sensorring, der mit einer Antriebskomponente des Fahrzeugs gekoppelt ist und sich mit dieser dreht, und in der Nähe des Sensorrings einen Rotationssensor aufweist, der der Rotation des Sensorrings entsprechende Signale erzeugt, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet, durch den Rotationssensor ein erstes Signal und ein zweites Signal zu erzeugen, die jeweils eine Rotation des Sensorrings verursacht durch eine Rotation der Antriebskomponente entsprechen, wobei wenigstens eines von dem ersten Signal und dem zweiten Signal eine Verzerrung enthält, ein drittes Signal aus dem ersten Signal zu erzeugen, ein viertes Signal zu erzeugen, indem eine Division unter Verwendung des dritten Signals und des zweiten Signals durchgeführt wird, und eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs basierend auf dem vierten Signal zu bestimmen.
Geschwindigkeitsmesssystem eines Fahrzeugs, wobei das System aufweist: einen Sensorring, der mit einer Antriebskomponente des Fahrzeugs gekoppelt ist und damit drehbar ist, einen in der Nähe des Sensorrings angeordneten Rotationssensor der, in Reaktion auf eine Drehung des Sensorrings, ein erstes Signal und zweites Signal erzeugt, die jeweils der Rotation des Sensorrings entsprechen, wobei wenigstens eines von dem ersten Signal und dem zweiten Signal eine Verzerrung enthält, und eine Steuereinheit, die funktionsmäßig mit dem Rotationssensor verbunden ist und dazu eingerichtet ist, ein drittes Signal aus dem ersten Signal zu erzeugen, ein viertes Signal durch Durchführen einer Division, die das dritte Signal und das zweite Signal verwendet, zu erzeugen und basierend auf dem vierten Signal eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen.
System nach Anspruch 13, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das dritte Signal aus dem ersten Signal zu erzeugen, indem das erste Signal einer Phasenverschiebung unterzogen wird, die das erste Signal mit dem zweiten Signal ausrichtet.
System nach Anspruch 14, wobei die Phasenverschiebung 90° ist.
System nach einem der Ansprüche 13-15, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen, indem die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, einen Wert des vierten Signals, wenn das erste Signal einem vordefinierten Winkel entspricht, zu bestimmen und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf dem Wert zu bestimmen.
System nach Anspruch 16, wobei der vordefinierte Winkel 90° ist.
System nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf dem Wert zu bestimmen, indem sie dazu eingerichtet ist, auf eine gespeicherte Verweistabelle zuzugreifen, die dem Wert die Geschwindigkeit zuordnet.
System nach einem der Ansprüche 16-18, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs basierend auf dem Wert zu bestimmen.
System nach Anspruch 19, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Fahrtrichtung des Fahrzeugs basierend auf dem Wert zu bestimmen, indem sie dazu eingerichtet ist, ein charakteristisches Merkmal des ersten Signals, wenn das vierte Signal gleich dem Wert ist, zu bestimmen und die Fahrtrichtung des Fahrzeugs basierend auf dem charakteristischen Merkmal zu bestimmen.
System nach Anspruch 20, wobei das charakteristische Merkmal anzeigt, ob das erste Signal, wenn das vierte Signal gleich dem Wert ist, ansteigt oder absinkt.
System nach einem der Ansprüche 13-21, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf dem vierten Signal zu bestimmen, indem sie dazu eingerichtet ist, einen Spitzenwert des vierten Signals zu bestimmen und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf dem Spitzenwert des vierten Signals zu bestimmen.
System nach einem der Ansprüche 13-22, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das vierte Signal durch Durchführen der Division unter Verwendung des dritte Signals und des zweiten Signals zu erzeugen, indem sie dazu eingerichtet ist, das dritte Signal und das zweite Signal um einen vordefinierten Wert anzuheben und das angehobene dritte Signal und das angehobene zweite Signal zu dividieren.
Geschwindigkeitsmesssystem eines Fahrzeugs, wobei das System aufweist: einen Sensorring, der mit einer Antriebskomponente des Fahrzeugs gekoppelt ist und mit dieser drehbar ist, einen Rotationssensor, der sich in der Nähe des Sensorrings befindet und, in Reaktion auf eine Drehung des Sensorrings, ein erstes Signal und ein zweites Signal erzeugt, die jeweils der Rotation des Sensorrings entsprechen, wobei wenigstens eines von dem ersten Signal und dem zweiten Signal eine Verzerrung aufweist, und eine Steuereinheit, die funktionsmäßig mit dem Rotationssensor verbunden ist und dazu eingerichtet ist, ein drittes Signal aus dem ersten Signal zu erzeugen, ein viertes Signal zu erzeugen, indem das dritte Signal und das zweite Signal dividiert werden, und eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs basierend auf dem vierten Signal zu bestimmen.