DE19815894A1

DE19815894A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Neigung und der Fahrgeschwindigkeit einer Erdbewegungsmaschine

Info

Publication number: DE19815894A1
Application number: DE19815894A
Authority: DE
Inventors: Gangadhar Jayaraman; Kenneth L Stratton; Eric F Lee; Karl W Kleimenhagen; Howard J Chizeck
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 1998-10-15
Also published as: JPH10280467A; US5860480A

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf die Bestimmung der Neigung und der Fahrgeschwindigkeit einer Erdbewe gungsmaschine und insbesondere auf die Bestimmung der Neigung und der Fahrgeschwindigkeit unter Verwendung ei nes Kalman-Filters.

Es ist für ein Werkzeug einer Erdbewegungsmaschine, wie beispielsweise einem Bulldozer wünschenswert, daß es in einer Weise betrieben wird, die die größte Produktivität zur Folge hat. Oftmals ist eine manuelle Steuerung eines Erdbewegungswerkzeuges, wie beispielsweise einem Bull dozerschild ineffizient. Folglich weisen moderne Erdbe wegungsmaschinen elektronische Sensoren auf die Signale liefern, die verschiedene Betriebsparameter einer Erdbe wegungsmaschine an mikroprozessorbasierte Steuerungen liefern, um automatisch das Werkzeug zu steuern.

Unglücklicherweise erzeugen die Sensoren Signale, die mit Rauschen und mit Vorspannung (bias) verzerrt sind. Somit stellt das abgefühlte Signal oftmals nicht eine präzise Messung dar.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.

Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung der Neigung und der Fahrge schwindigkeit einer Erdbewegungsmaschine offenbart. Das Verfahren bestimmt einen Satz von Gleichungen eines Mo dells eines Satzes von Betriebsparametern der Erdbewe gungsmaschine, fühlt eine Vielzahl von Betriebsparametern an der Erdbewegungsmaschine ab und erzeugt einen Satz von abgefühlten Parametersignalen. Ansprechend wird eine Nei gungsabschätzung und eine Fahrgeschwindigkeitsabschätzung bestimmt durch Verwendung von Abschätzungstechniken der kleinsten Quadratmittel bzw. der kleinsten mittleren Qua drate.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sei Bezug genommen auf die Begleitzeichnungen, in denen die Figuren folgendes darstellen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Erdbewegungsmaschine;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines automatischen Steuersy stems zur Steuerung eines Erdbewegungswerkzeuges;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Kalman-Filters des auto matischen Steuersystems; und

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Softwareprogramms des Kal man-Filters.

Mit Bezug auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Ansicht einer Erdbewegungsmaschine 100 mit einem Erdbewegungs werkzeug 102. Das Erdbewegungswerkzeug 102 wird ver wendet, um Erde oder Boden zu bewegen.

Zu Veranschaulichungszwecken ist die Erdbewegungsmaschine 100 als ein Raupenbulldozer 104 gezeigt und das Erdbewe gungswerkzeug 102 ist als ein Bulldozerschild 106 ge zeigt. Während die Erfindung in Verbindung mit einem Bulldozer beschrieben wird, ist beabsichtigt, daß die Er findung auch in anderen Arten von Erdbewegungsmaschinen und von Erdbewegungswerkzeugen verwendet wird, wie bei spielsweise anderen Raupen- oder Radmaschinen.

Der Bulldozer 104 weist Hydraulikhubbetätigungsvor richtungen 108 auf, um das Schild 106 anzuheben und abzu senken, und Hydraulikkippbetätigungsvorrichtungen 110, um das Schild 106 zu kippen oder zu schwenken. Obwohl nicht in Fig. 1 gezeigt, weist der Bulldozer 104 vorzugsweise zwei Hubbetätigungsvorrichtungen 108 und zwei Kippbetäti gungsvorrichtungen 110 auf, und zwar eine auf jeder Seite des Bulldozerschildes 106. Wie gezeigt, weist der Bulldo zer 104 einen Satz von Raupen 112 auf, um den Bulldozer 104 anzutreiben und einen Zugarm 114, um das Schild 106 zu schieben. Somit bewirkt die an das Schild 106 über die Hyraulikhubbetätigungsvorrichtungen 108 während der Erd bewegungsvorgänge angelegte Kraft, daß das Schild 106 den Boden schiebt und trägt.

Es wird nun Bezug genommen auf Fig. 2, die ein Blockdia gramm von einem Ausführungsbeispiel eines automatischen Steuersystems 200 zeigt. In dem veranschaulichten Ausfüh rungsbeispiel ist das automatische Steuersystem 200 ge eignet, um die Hubbetätigungsvorrichtung 18 zu steuern, um das Schild 106 zu steuern. Zu Veranschaulichungs zwecken ist die Hubbetätigungsvorrichtung 108, die in dem Blockdiagramm der Fig. 2 abgebildet ist, als ein einzel ner Hydraulikhubzylinder 220 mit einem einzelnen Haupt ventil 222 und zwei Pilot- bzw. Vorsteuerventilen 224, 226 gezeigt.

Das automatische Steuersystem 200 weist einen Fahrge schwindigkeitssensor 202 auf, der die Fahrgeschwindigkeit der Erdbewegungsmaschine 100 abfühlt und darauf anspre chend ein Fahrgeschwindigkeitssignal erzeugt. Der Fahr geschwindigkeitssensor 202 ist geeigneterweise am Bull dozer 104 positioniert und weist beispielsweise einen be rührungslosen Ultraschall- oder Doppler-Radarsensor auf.

Das automatische Steuersystem 200 weist auch einen Nei gungsdetektor 204 auf, um die Neigung oder Steigung zu bestimmen, auf der der Bulldozer 104 arbeitet, und um entsprechend ein Neigungssignal zu erzeugen. In dem be vorzugten Ausführungsbeispiel weist der Neigungsdetektor 204 einen Neigungssensor der Pendelbauart auf, die ka pazitive oder resistive bzw. mit Widerstand behaftete Strömungsmittel verwendet. Solch ein Sensor arbeitet je doch in dynamischen Situationen nicht gut.

Schlupfdetektierungsmittel 206 detektieren das Ausmaß des Schlupfes, welches von den Raupen 112 des Bulldozers 104 angetroffen wird, bzw. daran auftritt, und erzeugen ein Schlupfsignal. Die Schlupfdetektierungsmittel 206 empfan gen das Fahrgeschwindigkeitssignal vom Fahrgeschwin digkeitssensor 202 und berechnen das Ausmaß des Schlupfes durch Verwendung der Fahrgeschwindigkeit beispielsweise mit der Ausgangsdrehzahl eines Drehmomentwandlers der Kettenradgeschwindigkeit bzw. -drehzahl und der Gangwahl. Algorithmen für die Bestimmung des Ausmaßes des Schlupfes sind in der Technik wohl bekannt und werden nicht im De tail besprochen.

Das automatische Steuersystem 200 weist einen Neigungs ratensensor 208 auf, der die Neigungsrate des Bulldozers 104 abfühlt und ein Neigungsratensignal erzeugt. Der Nei gungsratensensor ist geeigneterweise auf dem Bulldozer 104 positioniert und weist beispielsweise ein Gyroskop auf. Die Neigung des Bulldozers 104 kann bestimmt werden durch mathematische Integration des Neigungsratensignals. Jedoch machen die Sensorabweichung bzw. ein Sensordrift, Rauschen und numerische Berechnungsfehler eine Langzeit integration des Neigungsratensignals problematisch.

Hubpositionsabfühlmittel 210 fühlen die Position der Hub betätigungsvorrichtung 108 ab und erzeugen ein Hubpo sitionssignal. Die Hubpositionsabfühlmittel 210 sind ge eigneterweise an den Hubbetätigungsvorrichtungen 108 po sitioniert. Es gibt verschiedene bekannte Linearposi tionsabfühlvorrichtungen, die die Abfühlposition messen, und die in Verbindung mit den Zylindern der Hubbetäti gungsvorrichtungen 108 verwendet werden können. Bei spielsweise sind HF- bzw. RF- (Radiofrequenz- bzw. Hoch frequenz-) Sensoren oder LVDT's (LVDT = linear variable differential transformer = variabler Lineardifferenzial wandler) wohl bekannt und geeignet. Zusätzlich können die Hubpositionsabfühlmittel 210 durch eine Vorrichtung er setzt werden, die die Position des Erdbewegungswerkzeuges 102 relativ zur Erdbewegungsmaschine 100 mißt, wie bei spielsweise durch ein Radar oder ein Laserebenensystem.

Spitzenpositionsabfühlmittel 212 fühlen die Neigung des Schildes 106 ab und erzeugen ein Spitzenpositionssignal. Eine Relativposition wird berechnet, und zwar als eine Funktion der Menge des Hydraulikströmungsmittels, welches in die Zylinder der Hydraulikkippbetätigungsvorrichtungen 110 eintritt, die eine Funktion der Flußrate des Hydrau likströmungsmittels und der Zeit ist, während der das Strömungsmittel in die Zylinder der Hydraulikkippbetä tigungsvorrichtungen 110 eintritt.

Das automatische Steuersystem 200 weist weiter Werkzeug positionsbestimmungsmittel 214 auf, um die Position des Schildes 106 zu bestimmen. Die Werkzeugpositionsbestim mungsmittel 214 empfangen das Schlupfsignal von den Schlupfdetektierungsmitteln 206, das Neigungsratensignal vom Neigungsratensensor 208, das Hubpositionssignal von den Hubpositionsabfühlmitteln 210 und das Spitzenposi tionssignal von den Spitzenpositionsabfühlmitteln 212 und berechnen entsprechend die Höhe des Schildes 106 in be kannter Weise.

Das automatische Steuersystem 200 weist weiter Soll-Fahr geschwindigkeitseinstellmittel 216 auf, die eine vorbe stimmte Soll-Fahrgeschwindigkeitseinstellung bzw. eine Einstellung der erwünschten Fahrgeschwindigkeit ein stellen. Die Soll-Fahrgeschwindigkeitseinstellmittel 216 stellen die Soll-Fahrgeschwindigkeit als eine Funktion des Neigungssignals ein, welches vom Neigungsdetektor 204 erzeugt wird, und erzeugen ein eingestelltes Fahrge schwindigkeitsreferenzsignal. Die Einstellung wird durch geführt durch Anwendung von Nachschautabellen, die ver schiedene Neigungswerte mit Fahrgeschwindigkeitswerten in Korrelation bringen, um die Schaufelbelastung beizube halten, wenn sich die Neigung des Bodens verändert. Eine solche Veränderung der Einstellung ist wichtig, um die Produktivität auf variierenden Steigungen zu optimieren.

Das automatische Steuersystem 200 weist schließlich Werk zeugsteuermittel 218, die eine Positionsveränderung des Schildes 106 berechnen und ein Hubbetätigungsvorichtungs befehlssignal erzeugen, um die Hydraulikhubbetätigungs vorrichtungen 108 zu steuern. Die Werkzeugsteuermittel 218 empfangen das Fahrgeschwindigkeitssignal vom Fahrge schwindigkeitssensor 202, das eingestellte Fahrgeschwin digkeitsreferenzsignal von den Soll-Fahrgeschwindig keitseinstellmitteln 216, das Schlupfsignal von den Schlupfdetektierungsmitteln 206 und das Werkzeugposi tionssignal von den Werkzeugpositionsbestimmungsmitteln 214.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, gewisse Betriebsparameter des Bulldozers 104 abzuschätzen. Vor teilhafterweise verwendet die vorliegende Erfindung einen Kalman-Filter 250, um die Neigung und die Fahrgeschwin digkeit des Bulldozers 104 abzuschätzen, und zwar als ei ne Funktion der abgefühlten Neigungs- und Fahrgeschwin digkeitssignale. Durch Abschätzen der Neigung und der Fahrgeschwindigkeit überwindet die vorliegende Erfindung die Probleme des Standes der Technik, das Signalrauschen und die Vorspannung (bias) abzufühlen. Die vorliegende Erfindung überwindet diese Probleme durch Kombination der Neigung, der Neigungsrate und der Fahrgeschwindigkeit und durch Bestimmung einer Abschätzung der Neigung und der Fahrgeschwindigkeit durch Anwendung eines Sensormessungs modells, eines Maschinenverarbeitungsmodells und von Kal man-Filteraktualisierungsgleichungen.

Die restliche Beschreibung erfordert eine kurze Einlei tung in die Kalman-Filterung. Im allgemeinen ist ein Kal man-Filter ein optimaler linearer Schätzer bzw. Estimator der kleinsten mittleren Quadrate. Obwohl nicht bespro chen, kann ein erweiterter Kalman-Filter verwendet wer den. Ein erweiterter Kalman-Filter verwendet ein lineari siertes Modell, basierend auf dem gegenwärtigen Zustand eines nichtlinearen Systems, um Abschätzungen der klein sten mittleren Quadrate zu berechnen. Während die folgen de Beschreibung "Kalman-Filter" verwendet, bezieht sie sich gleichfalls auf einen "erweiterten Kalman-Filter". Ein Kalman-Filter ist in der Technik wohl bekannt und muß daher nicht weiter besprochen werden.

Es sei nun Bezug genommen auf Fig. 3, die ein Blockdia gramm des Maschinenprozesses und der Sensormeßdynamiken und der Kalman-Filterdynamiken zeigt. Die Maschinenpro zeßdynamiken werden dargestellt durch die Blöcke 305-320, die Sensormessungsdynamiken werden dargestellt durch die Blöcke 325-330 und die Kalman-Filterdynamiken werden dar gestellt durch die Blöcke 335-375. Wie gezeigt, empfängt eine Eingangsmatrix 305 gewisse Prozeßvariablen, die dar gestellt werden durch u(k). Es sei bemerkt, daß alle Va riablen als eine Funktion der Zeit k beschrieben werden. Die Prozeßvariablen weisen vorzugsweise die Fahrgeschwin digkeit oder Maschinengeschwindigkeit, die Ma schinenbeschleunigung, die Neigung, die Neigungsrate und die Neigungsratenvorspannung (pitch rate bias) auf. Die Ausgangsgröße der Eingangsmatrix 305, Gu(k), wird an eine erste Summierungsverbindung 310 geliefert und wird mit einer Variablen w(k) kombiniert, die das Prozeßrauschen darstellt, und mit einer Variablen Fx(k), die die Maschi nensystemdynamiken darstellt. Die Ausgangsgröße der er sten Summierungsverbindung 310 erzeugt das Maschinenver arbeitungsmodell, welches durch die Variable x(=k+1) dar gestellt wird. Die Prozeßmodellvariable wird verzögert durch eine Verzögerungsmatrix 315, um die Variable x(k) zu erzeugen, die an eine Systemmatrix 320 und an eine Ausgangsmatrix 325 übertragen wird. Das Ergebnis der Aus gangsmatrix 325 Hx(k) wird an eine zweite Summierungs verbindung 330 geliefert und wird mit einem Meßrausch vektor kombiniert, und zwar dargestellt durch die Varia ble v(k). Vorzugsweise weist der Messungsrauschvektor ab gefühlte Werte auf, wie beispielsweise die Neigung, die Neigungsrate und die Fahrgeschwindigkeit. Das Ergebnis erzeugt die Variable y(k), die die Ausgangsgröße des Sen sormessungsmodells darstellt.

Vorteilhafterweise weisen die Kalman-Filterdynamiken eine Messungsaktualisierung auf, und zwar dargestellt durch die Blöcke 335-345 und den Block 375, und eine Zeitaktua lisierung, dargestellt durch die Blöcke 350-365. Wie ge zeigt, wird die Messungsmodellvariable y(k) mit einer vorhergesagten Messungsvariable (k) kombiniert, und zwar an einer dritten Summierungsverbindung 335. Die dritte Summierungsverbindung 335 erzeugt einen Fehlerwert, der mit einer Verstärkungsmatrix 340 verstärkt wird. Der ver stärkte Fehlerwert wird dann mit einer Zeitaktualisie rungsvariablen k|k-1 kombiniert, und zwar an einer vierten Summierungsverbindung 345, um eine Messungsak tualisierung zu erzeugen, die dargestellt wird durch die Variable k|k. Die Messungsaktualisierungsvariable wird an eine Systemmatrix 350 geliefert, die das Ergebnis an eine fünfte Summierungsverbindung 365 liefert. Die fünfte Summierungsverbindung 365 empfängt auch eine Ausgangsgrö ße einer Eingangsmatrix 360. Das Ergebnis der fünften Summierungsverbindung 365 erzeugt eine Zeitaktualisie rungsvariable k|k-1. Die Zeitaktualisierungsvariable wird verwendet, um eine Fahrgeschwindigkeitsabschätzung und eine Neigungsabschätzung zu erzeugen. Die Zeitaktua lisierungsvariable wird auch in einer Rückkoppelungs schleife verwendet. Wie gezeigt, wird die Zeitaktuali sierungsvariable durch eine Verzögerungsmatrix 370 verzö gert und wird an eine Ausgangsmatrix 375 geliefert, um die vorhergesagte Messungsvariable (k) zu erzeugen.

Im wesentlichen stellt die Zeitaktualisierungsvariable eine Vorhersage oder Abschätzung der Prozeßvariablen dar, die auch irgendwelche Ungenauigkeiten einschließt, die durch die Sensormessung oder den Maschinenprozeß bewirkt werden. Die Messungsaktualisierungsvariable stellt eine Korrektur dieser Ungenauigkeiten oder Fehler der Abschät zung dar und wird verwendet, um die Zeitaktualisierungs variable beim nächsten Zeitpunkt zu erzeugen.

Die vorliegende Erfindung ist in einem mikroprozessorba sieren System verkörpert, welches arithmetische Einheiten verwendet, um Prozesse gemäß Softwareprogrammen zu steu ern. Typischerweise sind die Programme in einem ROM bzw. Lesespeicher, in einem RAM bzw. Arbeitsspeicher oder ähn lichem gespeichert. Die Programme werden nun mit Bezug auf das in Fig. 4 gezeigte Flußdiagramm besprochen, wel ches ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Das in dem Flußdiagramm abgebildete Programm ist insbesondere gut geeignet zur Anwendung mit irgendeinem herkömmlichen mikroprozessorbasierten System. Das Flußdiagramm bildet ein vollständiges und arbeitsfä higes Design des bevorzugten Softwareprogramms. Das Soft wareprogramm kann leicht aus dem Flußdiagramm codiert werden, und zwar unter Verwendung von irgendeiner her kömmlichen Computersprache. Der Prozeß des Schreibens von Softwarecode aus dem Flußdiagramm ist nur ein me chanischer Schritt für den Fachmann.

Der Start des Programms beginnt im Block 405, zu dem die Programmsteuerung zum Block 410 voranschreitet, wo die Kalman-Filterparameter initialisiert werden. Nachdem die Kalman-Filterparameter initialisiert sind, werden die Ma schinenbetriebsparameter u(k), y(k) abgefühlt. Die Steue rung fährt zu den Blöcken 420, 425 vor, wo die Fehlerko varianzmatrix P(k|k) des gegenwärtigen Zeitpunktes und die Kalman-Verstärkungsmatrix L(k) aktualisiert werden. Entsprechend wird die Messungsaktualisierungsvariable k|k a.k.a. die Abschätzung von x zum Zeitpunkt k basie rend auf Messungen bis zum Zeitpunkt k im Block 430 be stimmt. Entsprechend sind die Messungsaktualisierungs gleichungen wie folgt:

k|k = k|k-1+L(k)(y(k)-Hk|k-1)
L(k) = Pk|kH^T R_v⁻¹
Pk|k = Pk|k-1-Pk|k-1H^T (HPk|k-1H^T+R_v)⁻¹HPk|k-1

wobei gilt:
x stellt die Prozeßvariablen dar;
k stellt eine Zeiteinheit dar;
R_v stellt die Messungsrauschkovarianzmatrix dar;
y(k) stellt die Ausgangsgröße des Messungsmodells dar, und zwar mit folgender Form:
y(k) = Hx(k)+v(k)
wobei gilt:
H stellt die Ausgangsmatrix dar; und
v stellt die Messungsmodellierungs- und Sensorfehler dar.

Danach fährt die Steuerung zum Block 435 voran, wo die Fehlerkovarianzmatix P(k|k-1) zum vorherigen Zeitpunkt aktualisiert wird, und zum Block 440, wo die Zeitaktu alisierungsvariable oder -abschätzung k+1|k bestimmt wird. Die Zeitaktualisierungsgleichungen nehmen die fol gende Form an:

k+1|k = Fk|k+Gu(k) Pk+1|k = FPk|kF^T+R_w

wobei gilt:
u stellt die Eingangsvariablen dar;
F stellt die Maschinensystemmatrix dar;
G stellt die Eingangsmatrix dar; und
R_w stellt die Prozeßrauschkovarianzmatrix dar.

Vorteilhafterweise werden die Fahrgeschwindigkeits- und Neigungsschätzungssignale nun im Block 445 erzeugt, wobei die Werte gemäß des Blockes 440 gleichungsmäßig ausge rechnet werden.

Während somit die vorliegende Erfindung insbesondere mit Bezug auf das obige bevorzugte Ausführungsbeispiel ge zeigt und beschrieben worden ist, wird es dem Fachmann klar sein, daß verschiedene zusätzliche Ausführungsbei spiele in Betracht gezogen werden können, ohne vom Geiste und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Die vorliegende Erfindung ist auf die Anwendung bei einem hier beschriebenen automatischen Steuersystem gerichtet, und ist zur Anwendung bei Erdbewegungsmaschinen vorgese hen, wie beispielsweise bei Rad- und Raupenbulldozern. Es sei bemerkt, daß durch Anwendung der vorliegenden Erfin dung das automatische Steuersystem 200 genaue Meßwerte verwenden kann, die Maschinenbetriebsparameter darstel len. Insbesondere empfängt der Kalman-Filter 250 ver zerrte Abfühlsignale, die die Neigung, die Neigungsrate und die Fahrgeschwindigkeit darstellen, und erzeugt Ab schätzungssignale, die die Neigung und die Fahrgeschwin digkeit darstellen, die besser die tatsächliche Neigung und die Fahrgeschwindigkeit widerspiegeln. Folglich wird eine stabile Werkzeugsteuerung beibehalten, und die Pro duktivität wird wesentlich erhöht durch automatische Steuerung des Erdbewegungswerkzeuges 102 ansprechend auf abgeschätzte Variablen, die mit der Schildleistung in Be ziehung stehen.

Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Er findung können aus einem Studium der Zeichnungen, der Of fenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.

Zusammenfassend kann man folgendes sagen:
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, gewisse Betriebsparameter einer Erdbewegungsmaschine abzuschät zen. Vorteilhafterweise verwendet die vorliegende Erfin dung einen Kalman-Filter, um die Neigung, die Neigungs rate und die Fahrgeschwindigkeit der Erdbewegungsmaschine als eine Funktion der abgefühlten Neigungs- und Fahrge schwindigkeitssignale zu bestimmen. Durch Abschätzung der Neigung und der Fahrgeschwindigkeit überwindet die vor liegende Erfindung die früheren Probleme des Abfühlens des Signalrauschens und der Vorspannung. Die vorliegende Erfindung überwindet diese Probleme durch Kombination der Neigung, der Neigungsrate und der Fahrgeschwindigkeit und durch Bestimmung einer Abschätzung der Neigung und der Fahrgeschwindigkeit durch Anwendung eines Sensormessungs modells, eines Maschinenverarbeitungsmodells und von Kal man-Filteraktualisierungsgleichungen.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Neigung und der Fahr geschwindigkeit einer Erdbewegungsmaschine, welches folgende Schritte aufweist:
Bestimmung eines Satzes von Gleichungen, die einen Satz von Betriebsparametern der Erdbewegungsmaschine modellieren;
Abfühlen einer Vielzahl von Betriebsparametern an der Erdbewegungsmaschine und darauf ansprechende Er zeugung eines Satzes von abgefühlten Parametersig nalen; und
Empfang der abgefühlten Parametersignale und Bestim mung einer Neigungsabschätzung und einer Fahrge schwindigkeitsabschätzung unter Verwendung von Ab schätzungstechniken der kleinsten mittleren Quadrate ansprechend auf die abgefühlten Parametersignale und die Modellierungsgleichungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Be stimmung der Neigungs- und Fahrgeschwindigkeits abschätzungen durch einen Kalman-Filter ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Abfühlens einer Vielzahl von Betriebsparametern in der Erdbewegungsmaschine die Schritte aufweist, die Maschinenneigung, die Neigungsrate und die Fahr geschwindigkeit abzufühlen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, welches den Schritt aufweist, ein Maschinenprozeßmodell zu einer Zeit k zu bestimmen, wobei das Maschinenprozeßmodell fol gende Form besitzt:
x(k+1) = Fx(k)+Gu(k)+w(k)
wobei gilt:
x stellt Prozeßvariablen dar;
u stellt Eingangsvariablen dar;
k stellt eine Zeiteinheit dar;
F stellt eine Maschinensystemmatrix dar;
G stellt eine Eingangsmatrix dar; und
w stellt Messungsmodellierungs- und Sensorfehler dar.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, welches den Schritt aufweist, ein Messungsmodell zur Zeit k zu bestim men, wobei das Messungsmodell die folgende Form be sitzt:
y(k) = Hx(k)+v(k)
wobei gilt:
H stellt eine Ausgangsmatrix dar; und
v stellt abgefühlte Maschinenbetriebsparameter dar.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, welches den Schritt aufweist, eine Fehlerkovarianzmatrix zu einer Zeit k zu aktualisieren, und zwar basierend auf Messungen, die bis zur Zeit k aufgenommen worden sind, wobei die Fehlerkovarianzmatrix die folgende Form besitzt
Pk|k = Pk|k-1-Pk|k-1H^T (HPk|k-1H^T+R_v)⁻¹ HPk|k-1
wobei gilt:
R_v stellt eine Messungsrauschkovarianzmatrix dar.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, welches den Schritt aufweist, eine Kalman-Verstärkungsmatrix zur Zeit k zu aktualisieren, wobei die Kalman- Verstärkungsmatrix die folgende Form besitzt:
L(k) = Pk|kH^TR_v⁻¹.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, welches den Schritt aufweist, eine Abschätzung von x zur Zeit k zu be stimmen, und zwar basierend auf Messungen, die bis zur Zeit k aufgenommen worden sind, wobei die Ab schätzung die folgende Form besitzt:
k|k = k|k-1+L(k)(y(k)-Hk|k-1).

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, welches den Schritt aufweist, eine Fehlerkovarianzmatrix zur Zeit k+1 zu aktualisieren, wobei die Fehlerkovarianzmatrix die folgende Form besitzt:
Pk+1|k = FPk|kF^T+R_w
wobei gilt:
R_w stellt eine Kovarianzmatrix dar.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 9 welches den Schritt aufweist, eine Extrapolation zur Zeit k+1 der Ab schätzung von x zur Zeit k zu bestimmen, wobei die Extrapolation die folgende Form besitzt:
k+1|k = Fk|k+Gu(k)
wobei die Neigungs- und Fahrgeschwindigkeits abschätzungen aus der Extrapolationsgleichung be stimmt werden.

11. Vorrichtung zur Bestimmung der Neigung und der Fahr geschwindigkeit einer Erdbewegungsmaschine, die fol gendes aufweist:
ein Fahrgeschwindigkeitssensor mißt die Fahrge schwindigkeit der Maschine und erzeugt darauf an sprechend ein Fahrgeschwindigkeitssignal;
ein Neigungssensor mißt die Neigung der Maschine und erzeugt darauf ansprechend ein Neigungssignal;
ein Neigungsratensensor mißt die Neigungsrate der Maschine und erzeugt darauf ansprechend ein Nei gungsratensignal;
ein Kalman-Filter empfängt die Fahrgeschwindigkeits-, Neigungs- und Neigungsratensignale und bestimmt darauf ansprechend eine Neigungsabschätzung und eine Fahrgeschwindigkeitsabschätzung unter Verwendung von Abschätzungstechniken der kleinsten mittleren Qua drate.