DE19615248A1 - Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges, bei dem mittels eines die Drehzahl eines Rades überwachenden Sensors aus der Drehzahl die Wegstrecke und/oder die Geschwindigkeit ermittelt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Geschwindigkeit heutiger Kraftfahrzeuge wird in der Regel mittels eines Sensors aus der Drehzahl eines Rades abgeleitet und ergibt sich dabei aus einer Multiplikation des Radumfangs mit der Drehzahl des Rades. Ein solches Verfahren gestaltet sich sehr einfach, und die zur Durch­ führung des Verfahrens notwendige Vorrichtung ist einfach aufgebaut und sehr preiswert. Die damit ermittelte Ge­ schwindigkeit ist jedoch abhängig von der im Laufe der Zeit abnehmenden Profilstärke des Reifens und dem Reifen­ typ. Eine weitere Abweichung der auf diese Weise ermit­ telten Geschwindigkeit von der tatsächlichen Geschwindig­ keit ergibt sich aus dem Beladungszustand des Kraftfahr­ zeuges und dem Reifendruck. Folglich ist auch eine Ge­ schwindigkeitsanzeige, die die aufgrund der Drehzahl ei­ nes Rades ermittelte Geschwindigkeit anzeigt, ungenau. Alternativ dazu könnte man die Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges mit Hilfe von Radar bestimmen. Radaranla­ gen sind jedoch sehr störanfällig und nicht für einen Einsatz in jedem Kraftfahrzeug geeignet.

Bei Segelbooten ist ein Verfahren zur Bestimmung der Ge­ schwindigkeit mit Hilfe eines Satellitennavigationssy­ stems, auch GPS genannt, bekannt geworden, bei dem zwei Positionen des Segelbootes mittels Satelliten bestimmt, die Strecke zwischen den Positionen ausgerechnet und durch die für diese Strecke benötigte Zeit geteilt wer­ den. Ein hierdurch berechneter Mittelwert der Geschwin­ digkeit hat den Nachteil, nicht immer auf dem aktuellsten Stand zu sein. Weiterhin ist eine Bestimmung der Position und der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges durch Satel­ liten beispielsweise bei einer Tunnelfahrt nicht möglich.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß mit ihm die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges zu jeder Zeit be­ sonders genau zu bestimmen ist. Weiterhin soll eine Vor­ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens entwickelt werden.

Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß zusätzlich im Kraftfahrzeug zumindest zwei Po­ sitionsdaten des Kraftfahrzeuges drahtlos erfaßt werden und aus den Positionsdaten eine tatsächlich gefahrene Strecke oder die während dieser Strecke gefahrene Ge­ schwindigkeit berechnet wird und daß durch ein Vergleich der Daten des Sensors und der aus den Positionsdaten be­ rechneten Strecke oder der berechneten Geschwindigkeit ein Korrekturwert gewonnen wird, mit dem die aus der Drehzahl des einen Rades bestimmte Geschwindigkeit und/oder Wegstrecke korrigiert wird.

Durch dieses Verfahren wird beispielsweise zunächst wie bei der bekannten Bestimmung der Geschwindigkeit des Se­ gelschiffs ein Quotient aus der Strecke und der für diese Strecke benötigten Zeitspanne gebildet. Mit der berechne­ ten Geschwindigkeit wird anschließend die kontinuierlich über die Drehzahl des Rades ermittelte Geschwindigkeit korrigiert. Die Ermittlung der die gefahrene Strecke ein­ grenzenden Positionen erfolgt unabhängig von den Rädern oder dem Zustand der Räder des Kraftfahrzeuges. Ver­ schleiß des Reifenprofils oder Beladungszustand und Rei­ fendruck vermögen damit die Ermittlung der Geschwindig­ keit nicht zu beeinflussen. Eine Abweichung der berechne­ ten Geschwindigkeit, die durch eine nicht konstante Ge­ schwindigkeit zwischen zwei Positionen auftreten kann, läßt sich durch eine Verkürzung der Strecke verkleinern. Da sich die Abhängigkeiten, die zu Abweichungen des rad­ abhängigen Verfahrens führen, in der Regel über einen längeren Zeitraum ändern, könnte es genügen, das bekannte Verfahren beispielsweise nur einmal pro Fahrt abzuglei­ chen. Tunnelfahrten oder ein kurzzeitiger Ausfall der Be­ stimmung der Position des Kraftfahrzeugs beeinträchtigen nicht die Genauigkeit der ermittelten Geschwindigkeit. Eine Korrektur der von dem Sensor ermittelten Geschwin­ digkeit kann selbstverständlich auch über einen Vergleich mit der tatsächlichen Wegstrecke oder mit Positionsbe­ stimmungen erfolgen. Damit werde ein längerer Zeitraum unabhängig von Geschwindigkeitsänderungen überwacht.

Offensichtlich aus fehlerhaften Positionsdaten berechnete Korrekturwerte werden gemäß einer vorteilhaften Weiter­ bildung der Erfindung nicht zur Korrektur der von den Sensoren ermittelten Geschwindigkeit herangezogen, wenn der Korrekturwert zur Plausibilitätsprüfung gefiltert wird.

Ein einmal ermittelter Korrekturwert kann so lange zur Korrektur der von dem Sensor ermittelten Geschwindigkeit herangezogen werden, bis ein neuer Korrekturwert berech­ net ist, wenn der gefilterte Korrekturwert gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nicht­ flüchtig abgespeichert wird.

Eine Geschwindigkeitsanzeige für ein Kraftfahrzeug darf keine Geschwindigkeit anzeigen, die niedriger ist als die tatsächliche Geschwindigkeit. Eine mit dem erfindungsge­ mäßen Verfahren gesteuerte Geschwindigkeitsanzeige zeigt selbst bei einem Reifenwechsel im ungünstigsten Fall eine etwas zu hohe Geschwindigkeit an, wenn zu Fahrtbeginn ein positiver Korrekturwert auf die durch die Drehzahl des Rades bestimmte Geschwindigkeit addiert wird.

Der Aufwand zur Bestimmung der Geschwindigkeit läßt sich einfach dadurch verringern, daß die Berechnung der Ge­ schwindigkeit zu Fahrtbeginn in kürzeren zeitlichen Ab­ ständen erfolgt als nach längerer Fahrtstrecke.

Das zweitgenannte Problem, nämlich die Entwicklung einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, wird er­ findungsgemäß dadurch gelöst, daß im Kraftfahrzeug Mittel zur drahtlosen Erfassung von zumindest zwei Positionsda­ ten des Kraftfahrzeuges und ein Rechner angeordnet sind, welcher zur Berechnung einer tatsächlich gefahrenen Strecke oder einer während dieser Strecke gefahrenen Ge­ schwindigkeit aus den Positionsdaten und zur Korrektur der von dem Sensor vermittelten Geschwindigkeit mittels eines aus der berechneten Strecke oder der berechneten Geschwindigkeit erzeugten Korrekturwertes ausgebildet ist.

Durch diese Gestaltung bildet der Rechner einen Quotien­ ten aus der Strecke und der Zeitspanne. Die Ermittlung der gefahrenen Strecke erfolgt durch die Mittel zur drahtlosen Erfassung der Positionsdaten unabhängig von den Rädern oder dem Zustand der Räder des Kraftfahrzeu­ ges. Diese Vorrichtung ist damit besonders einfach aufge­ baut und kostengünstig herstellbar. Häufig ist im Kraft­ fahrzeug ohnehin ein Rechner vorhanden, die zur Korrektur der Geschwindigkeit herangezogen werden kann. Ein Fahrer eines Kraftfahrzeuges hat durch die Korrektur der Ge­ schwindigkeit, die von einem Sensor über die Drehzahl des Rades kontinuierlich ermittelt wird, zu jeder Zeit eine besonders genaue Geschwindigkeitsanzeige.

Die Vorrichtung gestaltet sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders ein­ fach, wenn die Mittel zur drahtlosen Erfassung von Posi­ tionsdaten ein zum Empfang von einem Satellitennavigati­ onssystem abgestrahlten Daten ausgebildeter Empfänger ist. Ein vorübergehender Ausfall des Satellitennavigati­ onssystems ist für die Genauigkeit der ermittelten Ge­ schwindigkeit nahezu belanglos, da es häufig nur in grö­ ßeren zeitlichen Abständen notwendig ist, die von dem Sensor ermittelte Geschwindigkeit zu korrigieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich mit besonders geringem Aufwand verwirklichen, wenn die Mittel zur drahtlosen Erfassung von Positionsdaten zum Abtasten von auf oder neben einer Fahrbahn angeordneten Markierungen ausgebildet sind. Die Markierungen können beispielsweise Induktionsschleifen oder Infrarotbaken sein, welche abge­ tastet werden.

Die Berechnung der Geschwindigkeit ist sehr genau, wenn die Mittel zur drahtlosen Erfassung von Positionsdaten gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung einen Daten eines D-GPS empfangenden Empfänger haben.

Bei der Berechnung der Geschwindigkeit entstehende Feh­ ler, die von einer nicht konstanten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges während der Ermittlung der gefahrenen Strecke herrühren, lassen sich einfach dadurch vermeiden, daß der Rechner einen Filter zur Prüfung der Plausibili­ tät der berechneten Geschwindigkeit hat. Eine fehlerhaft berechnete Geschwindigkeit läßt sich beispielsweise an einer sprunghaft vergrößerten Abweichung von der mit dem Sensor gemessenen Geschwindigkeit erkennen. Solche feh­ lerhaften Werte führen dank des Filters nicht mehr zu ei­ nem fehlerhaften Abgleichen der Geschwindigkeitsanzeige.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da­ von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben. Diese zeigt in einer einzigen Figur eine sche­ matische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit angrenzenden Bauteilen einer Geschwindigkeitsanzeige.

Die Zeichnung zeigt einen Rechner 1, welcher mit einem Anzeigefeld 2, einem Empfänger 3 und einem Signalgeber 4 verbunden ist. Der Rechner 1 ist zur Vereinfachung mit einer strichpunktierten Linie dargestellt. Das Anzeige­ feld 2 hat zur Anzeige der gefahrenen Geschwindigkeit ein bekanntes Zeigerinstrument 5 und einen Wegstreckenzähler 6. Der Signalgeber 4 ist mit einem Sensor 7 verbunden, welcher vor einer zu einem nicht dargestellten Rad füh­ renden Welle 8 angeordnet ist und die Drehzahl der Welle 8 ermittelt. Der Signalgeber 4 ermittelt aus der Drehzahl der Welle 8, dem Raddurchmesser und dem Übersetzungsver­ hältnis der Welle 8 zu dem Rad die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges.

Der Empfänger 3 dient zum Empfang von der Position des Kraftfahrzeuges entsprechenden Daten und hat wie ein Zeitglied 9 eine Verbindung zu einem ersten Rechenglied 10 des Rechners 1. Dieses erste Rechenglied 10 berechnet aus jeweils zwei Positionsdaten des Kraftfahrzeugs die gefahrene Strecke und der für diese Strecke benötigten Zeit eine Geschwindigkeit. Die berechnete Geschwindigkeit und die von dem Signalgeber 4 ermittelte Geschwindigkeit werden in einem Divisor 11 miteinander verglichen. Hier­ bei wird ein Wert gewonnen, der beispielsweise einer re­ lativen Abweichung der Geschwindigkeiten voneinander ent­ spricht. Der von dem Divisor 11 ermittelte Wert wird an­ schließend in einem Filter 12 auf Plausibilität über­ prüft. Der Filter 12 sorgt dafür, daß eine offensichtlich auf einem Meßfehler beruhende berechnete Geschwindigkeit nicht weiter bearbeitet wird. Der von dem Divisor 11 er­ mittelte Korrekturfaktor wird in einem Speicher 13 abge­ legt. Ein zweites Rechenglied 14 korrigiert mit dem Kor­ rekturfaktor aus dem Divisor 11 die von dem Signalgeber 4 ermittelte Geschwindigkeit. Diese Geschwindigkeit wird anschließend auf dem Zeigerinstrument 5 angezeigt.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges, bei dem mittels eines die Drehzahl eines Rades überwachenden Sensors aus der Drehzahl die Weg­ strecke und/oder die Geschwindigkeit ermittelt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß zusätzlich im Kraftfahrzeug zu­ mindest zwei Positionsdaten des Kraftfahrzeuges drahtlos erfaßt werden und aus den Positionsdaten eine tatsächlich gefahrene Strecke oder die während dieser Strecke gefah­ rene Geschwindigkeit berechnet wird und daß durch ein Vergleich der Daten des Sensors und der aus den Positi­ onsdaten berechneten Strecke oder der berechneten Ge­ schwindigkeit ein Korrekturwert gewonnen wird, mit dem die aus der Drehzahl des einen Rades bestimmte Geschwin­ digkeit und/oder Wegstrecke korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwert zur Plausibilitätsprüfung gefiltert wird.

3. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gefilterte Kor­ rekturwert nichtflüchtig abgespeichert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Fahrtbeginn ein positiver Korrekturwert auf die durch die Drehzahl des Rades bestimmte Geschwindigkeit addiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Geschwindigkeit oder die tatsächlich gefahrene Strecke zu Fahrtbeginn in kürzeren zeitlichen Abständen erfolgt als nach längerer Fahrtstrecke.

6. Vorrichtung zur Erfassung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein die Drehzahl eines Rades überwa­ chender Sensor zur Ermittlung der Wegstrecke und/oder der Geschwindigkeit ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftfahrzeug Mittel (Empfänger 3) zur drahtlosen Erfassung von zumindest zwei Positionsdaten des Kraft­ fahrzeuges und ein Rechner (1) angeordnet sind, welcher zur Berechnung einer tatsächlich gefahrenen Strecke oder einer während dieser Strecke gefahrenen Geschwindigkeit aus den Positionsdaten und zur Korrektur der von dem Sen­ sor ermittelten Geschwindigkeit mittels eines aus der be­ rechneten Strecke oder der berechneten Geschwindigkeit erzeugten Korrekturwertes ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur drahtlosen Erfassung von Positionsdaten ein zum Empfang von einem Satellitennavigationssystem abgestrahlten Daten ausgebildeter Empfänger (3) ist.

8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur drahtlosen Erfassung von Positionsdaten zum Abtasten von auf oder neben einer Fahrbahn angeordneten Markierungen ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur drahtlosen Erfassung von Positionsdaten einen Daten eines D-GPS empfangenden Empfänger (3) haben.

10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (1) einen Filter (12) zur Prüfung der Plausibilität der be­ rechneten Geschwindigkeit hat.