DE19735659C1

DE19735659C1 - Verfahren zur Bestimmung der zurückgelegten Wegstrecke und/oder der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE19735659C1
Application number: DE19735659A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Wannke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-08-16
Filing date: 1997-08-16
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2017-08-17
Also published as: EP0898149A3; EP0898149B1; DE59812108D1; EP0898149A2

Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung der zurückgelegten Wegstrecke und/oder der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs wird eine zurückgelegte Wegstrecke, deren Länge genau bekannt ist, über die Anzahl der Radumdrehungen erfaßt, und aus der Anzahl der Radumdrehungen wird ein Referenzwert bestimmt. Aus dem Referenzwert und der in einem definierten Zeitintervall erfaßten Anzahl der Radumdrehungen wird der aktuelle Radumfang ermittelt, der dann der Geschwindigkeitsbestimmung zugrunde gelegt wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bestimmung der zurückge legten Wegstrecke und/oder der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit muß die pro Zeiteinheit zurück gelegte Wegstrecke des Fahrzeugs erfaßt werden. Dazu werden in der Pra xis in der Regel Rad- oder Getriebesensoren verwendet, die die Radumdre hungen als Impulsfolge erfassen und so die Anzahl der Radumdrehungen pro Zeiteinheit ermitteln können. Ist der Reifendurchmesser bzw. der Rei fenumfang bekannt, so läßt sich aus der Anzahl der Radumdrehungen ein fach die zurückgelegte Wegstrecke ermitteln.

In der Praxis treten allerdings bei dieser Art der Wegstreckenerfassung Feh ler in der Größenordnung von 3 bis 5% auf, die auf Abweichungen im Rei fendurchmesser zurückzuführen sind. So hängt der tatsächliche Reifen durchmesser von verschiedenen Faktoren, wie z. B. vom Beladungszustand des Fahrzeugs, vom Reifenverschleiß und von Reifendruckänderungen, ab. Auch beim Wechsel von Sommer- auf Winterreifen kann es zu einer Verän derung des tatsächlich vorliegenden Reifendurchmessers bzw. Reifenum fangs kommen.

Für eine gezielte Fahrzeugregelung sollte die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs möglichst genau zu bestimmbar sein. Hier sind Fehlerabwei chungen in der obengenannten Größenordnung in der Regel nicht tolerierbar.

Aus der DE 27 41 883 B2 ist eine Einrichtung zur gesicherten Weg- und Geschwindigkeitsmessung, insbesondere bei automatisch gesteuerten Schienenfahrzeugen bekannt. Hier wird die genaue Weglänge durch den Vergleich der Anzahl der Radumdrehungen und der ermittelten Weglänge eines radunabhängigen Systems oder durch die Positionserfassung über Funk bestimmt. Die DE 39 25 831 A1 zeigt und beschreibt ein Kraftfahrzeugsteuer- oder regelsystem, bei dem die Positionsbestimmung mittels Funk durchgeführt wird. Diese Positionsbestimmung ist jedoch insbesondere in Stadtgebieten durch Tunnel unterbrochen und durch Reflektionen an Gebäuden relativ ungenau. Die DE 195 32 104 C1 schlägt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines spurgeführten Fahrzeuges vor, bei dem der genaue Standort des Fahrzeuges mittels mehrerer unabhängig voneinander arbeitender Positionsmeßsysteme bestimmt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei Fahrzeugen, die auf einer Straße fahren, eine möglichst genaue Positionsbestimmung durch die Kalibrierung der die zurückgelegte Wegstrecke erfassende Sensoranordnung zu bewirken.

Vorteile der Erfindung

Zur Vermeidung von Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der tatsächlich zurückgelegten Wegstrecke und/oder der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs auf einer Straße wird erfindungsgemäß eine Kalibrierung der die zurückgelegte Wegstrecke erfassenden Sensoranordnung vorgeschlagen.

Hierbei wird ein Referenzwert, also die zurückgelegte Wegstrecke, mit Hilfe eines Ortungs- oder Navigationssystems erfaßt. Dazu eignen sich beispielsweise die aus der Praxis bekannten kartengestützten Ortungssysteme. Mit Hilfe einer digital abgespeicherten Karte wird hier die zwischen zwei Kreuzungen zurückgelegte Wegstrecke, deren Länge dadurch exakt bekannt ist, mit der Anzahl der Radumdrehungen verglichen und daraus ein aktueller Wert "Wegstrecke/Anzahl der Radumdrehungen" berechnet. Dieser Wert wird überprüft bzw. aktualisiert, so daß die tatsächlich vom Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke über die erfaßte Anzahl der Radumdrehungen auch unabhängig von Reifen- oder Ladezustand stets mit sehr hoher Genauigkeit ermittelbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also unabhängig vom aktuellen Radumfang eine sehr genaue Bestimmung des zurückgelegten Wegs oder der tatsächlichen Geschwindigkeit eines Fahrzeuges unter Verwendung der üblicherweise in Fahrzeugen eingesetzten kostengünstigen und robusten Sensorik. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch ein satellitengestütztes Ortungs- oder Navigationssystem verwendet werden, auch mit der der artigen Ortungssystemen kann nämlich eine sehr genaue Koppelortung durchgeführt werden. Bspw. kann im freigegebenen zivilen Bereich vom DGPS (Differential Global Positioning System) bei der Koppelortung eine Po sitionsgenauigkeit von ca. 50 cm erreicht werden.

Da zu erwarten ist, daß der Anteil an mit Ortungssystemen ausgestatteten Fahrzeugen immer mehr steigt, insbesondere wenn diese Ortungssysteme mit fortschreitender Entwicklung auch preiswerter werden, bietet sich deren Einsatz im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens an.

Der Referenzwert kann aber auch beim Vorbeifahren an in geeigneter Weise an der Fahrzeugroute positionierten identifizierbaren Stationen bestimmt werden. Mit Hilfe dieser Stationen läßt sich nämlich die genaue Fahrzeugpo sition und daraus abgeleitet die vom Fahrzeug zwischen den beiden Statio nen zurückgelegte Wegstrecke ermitteln. Bei den Stationen kann es sich entweder um passive Stationen handeln, wie z. B. Mautbaken oder auch um aktive Stationen, d. h. Stationen, die ein vom Fahrzeug empfangbares Sen designal ausstrahlen. In diesem Falle wäre dann weder ein karten- noch ein satellitengestütztes Ortungssystem zur Referenzwertbestimmung erforder lich.

In einer besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Referenzwert regelmäßig neu bestimmt. Dies ist empfehlenswert, da der tatsächliche Reifenumfang, wie bereits erwähnt, von vielen verschie denen Faktoren, wie z. B. dem Ladezustand des Fahrzeugs, dem Reifen druck, der Reifenabnutzung, etc. abhängt.

Vorteilhaft ist weiter, daß die tatsächliche Geschwindigkeit angezeigt wird, so daß eine mögliche Tachofehlanzeige erkennbar ist. Eine Verknüpfung mit einem Fahrtschreiber usw. kann im Falle eines Unfalls oder bei Geschwin digkeitsübertretungen hilfreich sein.

Zeichnungen

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu realisieren. Zur Erläu terung ist in Fig. 1 zunächst eine bekannte Anordnung zur Bestimmung des vom Fahrzeug zurückgelegten Fahrweges und der Geschwindigkeit darge stellt. Fig. 2 zeigt ebenfalls die in Fig. 1 dargestellte bekannte Anordnung, die allerdings zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erweitert worden ist. Deshalb bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Fig. 1 und 2 auch gleichen Komponenten der dargestellten Anordnungen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei einer bekannten Wegmessung gemäß der Fig. 1 ist mit 1 ein Wegsen sor bezeichnet, bei dem es sich um einen einfachen Radsensor, einen ent sprechenden Abgriff am Getriebe oder der Antriebswelle handeln kann. Mit dem hier dargestellten Wegsensor 1 läßt sich aber nicht die tatsächlich vom Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke s erfassen, sondern lediglich die Anzahl der Radumdrehungen bestimmen, die in Form von Impulsfolgen erfaßt wer den. Der Wegsensor 1 kann also lediglich Impulse zählen. Zur Ermittlung der jeweils zurückgelegten Wegstrecke s wird die entsprechende Anzahl der Radumdrehungen mit einem fest vorgegebenen Wert, einem Referenzwert, für den Radumfang multipliziert. Der Wegsensor 1 ist mit einer Ka libriervorrichtung 2 eines Tachometers 3 verbunden. Der Tachometer 3 weist eine Anzeige 10 für die so ermittelte zurückgelegte Wegstrecke s und die Fahrgeschwindigkeit v auf. An dem Tachometer 3 sind Anschlüsse für wei tere Geräte vorgesehen, wie z. B. für einen Fahrgeschwindigkeitsregler 4, einen Fahrtenschreiber 5, einen Bordcomputer oder ein Taxameter, die die Informationen über die aktuell zurückgelegte Wegstrecke s und die Ge schwindigkeit v in irgendeiner Form weiterverarbeiten.

Da, wie bereits erwähnt, der Wegsensor 1 nicht die tatsächlich vom Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke s und die daraus resultierende tatsächliche Ge schwindigkeit v des Fahrzeugs messen kann, es aber wünschenswert ist, diese Größen möglichst exakt zu bestimmen, wird erfindungsgemäß vorge schlagen, die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zu kalibrieren. Dazu wird für eine zurückgelegte Wegstrecke, deren Länge bekannt ist, die Anzahl der Radumdrehungen gezählt und daraus ein Referenzwert für den aktuellen Radumfang bestimmt. Anhand dieses Referenzwerts und der erfaßten An zahl der Radumdrehungen wird dann ein beliebiger zurückgelegter Fahrweg bzw. innerhalb eines definierten Zeitintervalls die tatsächliche Geschwindig keit des Fahrzeugs bestimmt.

Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Gemäß der in Fig. 2 dargestellten erweiterten Anordnung erfolgt die Kalibrierung mit Hilfe eines Ortungssystems 6 mit einer digitalen Karte 7 (CD-ROM). Mit Hilfe des Ortungssystems 6 und der digita len Karte 7 ist die Länge einer Wegstrecke beispielsweise zwischen zwei Kreuzungspunkten, deren Koordinaten auf einer CD-ROM gespeichert sind, genau bekannt, so daß für die vom Fahrzeug zurückgelegte Wegstrecke vom Wegsensor 1 die Radumdrehungen exakt bestimmt und an die Kalibriervor richtung 2 übermittelt werden können. Die Bestimmung des Referenzwertes erfolgt ohne Eingriff des Fahrers automatisch, z. B. wenn das Navigations system beim Abbiegen an zwei nachfolgenden Kreuzungen aufgrund der ge speicherten Kartendaten die genaue Weglänge zwischen diesen beiden Kreuzungen bestimmen kann. Aus der erfaßten Anzahl der Radumdrehun gen und der Länge der bekannten Wegstrecke wird ein sogenannter Korrek turfaktor oder Referenzwert pro Radumdrehung ermittelt. Mit diesem Kor rekturfaktor kann die Kalibriervorrichtung 2 aus den vom Wegsensor 1 ge zählten Radumdrehungen die tatsächlich zurückgelegte Wegstrecke s und die entsprechende Geschwindigkeit v berechnen. Diese Daten können dann separat angezeigt werden und/oder an die angeschlossenen Geräte 4, 5, etc. übermittelt werden, damit diese Geräte exakt messen.

Alternativ dazu könnte der Wegsensor 1 aber auch mit dem Ortungssystem 6 verbunden sein und diesem die erfaßte Anzahl der Radumdrehungen über mitteln. In diesem Falle könnten dann sowohl der Korrekturfaktor als auch die tatsächlich zurückgelegte Wegstrecke s bereits vom Ortungssystem 6 be rechnet werden und an die Kalibriervorrichtung 2 übermittelt werden. Da durch kann die Verbindung zwischen dem Wegsensor 1 und der Kalibriervor richtung 2 eingespart werden. Außerdem vereinfacht sich in diesem Falle das Steuerprogramm der Kalibriervorrichtung 2.

Zusammenfassend sei nochmals darauf hingewiesen, daß das erfindungs gemäße Verfahren eine sehr genaue Bestimmung der von einem Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke und dadurch auch der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig vom Reifen- oder Ladezustand des Fahrzeugs ermöglicht. Vor teilhaft ist, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren auch unter Verwen dung von sehr einfachen und damit preiswerten Wegsensoren, wie z. B. ei nem Abgriff am Getriebe oder der Antriebswelle, realisieren läßt, da eine Ka librierung der die zurückgelegte Wegstrecke erfassenden Sensorik vorgese hen ist. Bei Fahrzeugen, die mit einem kartengestützten Ortungssystem aus gestattet sind, ist für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine zusätzliche Hardware erforderlich, da ein Ortungssystem vorteilhaft für die Kalibrierung eingesetzt werden kann. Schließlich sei noch erwähnt, daß sich die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchführbare exakte Be stimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit auch vorteilhaft auf Fahrzeugein richtungen, wie den Fahrgeschwindigkeitsregler, den Fahrtenschreiber, den Bordcomputer, ein Taxameter, etc., und nicht zuletzt auch auf die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, wie Geschwindigkeitsbeschränkungen, auswirkt.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der zurückgelegten Wegstrecke und/oder der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges, bei dem die zurückgelegte Wegstrecke über die Anzahl der Radumdrehungen erfaßt wird, wobei ein Ortungssystem eine definierte zurückgelegte Wegstrecke erfaßt und einen Referenzwert für eine Radumdrehung bestimmt und wobei aus dem Referenzwert und aus der in einem vorgegebenen Zeitintervall erfaßten Anzahl von Radumdrehungen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug auf einer Straße fährt, die durch Kreuzungspunkte mit deren Koordinaten digitalisiert und als Teil einer digitalen Karte (7) in einer CD-Rom des Ortungssystems (6) abgespeichert ist und daß mittels der Koordinaten zweier nachfolgender Kreuzungspunkte, an denen das Fahrzeug abbiegt, die genaue Weglänge als Referenzweg pro Radumdrehung ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein satellitengestütztes Ortungs- oder Navigationssystem verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwert regelmäßig neu bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem aktuellen Radumfang innerhalb des Zeitintervalls ermittelte aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs angezeigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zurückgelegte Wegstrecke und/oder die bestimmte Geschwindigkeit gespeichert ist und als Fahrtbuchfunktion ausgebbar ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte, aktuelle Geschwindigkeit zur Kalibrierung eines Tachometers oder Fahrtschreibers verwendet wird.