DE19829582C1

DE19829582C1 - Rotation rate measuring method, e.g. for transverse rotation in automobile; compares output signal of rotation rate sensor with differential of angle sensor signal for zero point drift compensation

Info

Publication number: DE19829582C1
Application number: DE1998129582
Authority: DE
Inventors: Christian Heinrich; Joachim Missel; Hans-Heinrich Schuessler; Andreas Riethmueller
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2000-03-09
Anticipated expiration: 2018-07-03

Abstract

The method uses a rotation rate sensor (1) and a rotation angle sensor (2), with zero drift compensation for the rotation rate sensor provided by comparing its output signal with the time differential of the rotation angle, or by comparing its integral with the measured rotation angle. The measured rotation angle is corrected according to the inclination of the automobile longitudinal axis or transverse inclination angle. An Independent claim is also included for a rotation rate measuring device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Drehratenbestimmung, insbesondere zur Bestimmung der Gier- Drehrate eines Kraftfahrzeugs, d. h. von dessen Drehgeschwindig keit um die Hochachse. Die Gier-Drehrate stellt eine Eingangs größe für fahrdynamische Steuer- und Regelsysteme dar, wie das von der Anmelderin unter der Bezeichnung ESP verwendete Fahrsta bilitätssystem, das ein individuelles Ansteuern der vier Rad bremsen umfaßt, um in schleudergefährdeten Fahrzuständen die Lenkwirkung zu stabilisieren und so die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeuges zu erhalten bzw. zu steigern.The invention relates to a method and an apparatus for Determination of yaw rate, especially to determine yaw Rotation rate of a motor vehicle, d. H. from its spinning speed speed around the vertical axis. The yaw rate represents an input size for driving dynamics control systems like that Fahrsta used by the applicant under the name ESP bility system that enables individual control of the four wheels brakes in order to avoid the risk of skidding Stabilize steering effect and thus the driving safety of the To maintain or increase motor vehicle.

Zur Drehratenbestimmung dienen häufig Drehratensensoren, die auf einem mechanischen Funktionsprinzip beruhen, bei dem die Corio lis-Kraft ausgenutzt wird. Die Drehrate wird hier durch Analyse einer stehenden Schwingung in einem Zylinder, Ring oder stimmga belförmigen Körper bestimmt. Führt der Drehratensensor eine Drehbewegung aus, so ändert sich die Phasenlage der Schwingung im jeweiligen Körper, d. h. es kommt zur Ausbildung von Quer- Schwingungsanteilen, die ein Maß für die Drehrate darstellen. Handelsübliche Drehratensensoren, die auf diesem Prinzip beru hen, werden z. B. von der Fa. Bosch als Typ DRS 50 bzw. 100, von der Fa. Akai als Typ L-1H, von der Fa. Systron Donner als Typ QRS 15 und von der Fa. British Aerospace angeboten.Rotation rate sensors are often used to determine the rotation rate are based on a mechanical operating principle in which the Corio lis force is used. The rate of rotation is here by analysis a standing vibration in a cylinder, ring or voice shaped body. Does the rotation rate sensor perform a Rotation movement, so the phase position of the vibration changes in the respective body, d. H. cross-training occurs Vibration components that represent a measure of the yaw rate. Commercial rotation rate sensors based on this principle hen, z. B. from Bosch as type DRS 50 or 100, from from Akai as type L-1H, from Systron Donner as type QRS 15 and offered by British Aerospace.

Es ist auch möglich, eine Drehratenbestimmung in einem optischen System unter Ausnutzung des Sagnac-Effektes durchzuführen. Führt das optische System eine Drehbewegung aus, so verändern sich Phasenlage und Interferenz zweier gegensinnig umlaufender Licht wellen. Daraus kann wiederum die Drehrate des Systems bestimmt werden.It is also possible to determine a rotation rate in an optical one System using the Sagnac effect. Leads the optical system rotates, so change Phase position and interference of two counter-rotating light waves. The rate of rotation of the system can in turn be determined from this become.

Bekannte Drehratensensoren weisen je nach Ausführung und Materi al eine mehr oder weniger ausgeprägte Nullpunktsdrift auf, die insbesondere durch Temperaturänderungen, aber auch durch andere Umwelteinflüsse und Alterung hervorgerufen wird. Die Nullage drift des Drehratensensors führt dazu, daß dieser auch ohne Drehbewegung eine betragsmäßig von null verschiedene Drehrate vortäuscht. Die Nullpunktsdriftamplitude eines handelsüblichen Drehratensensors erreicht leicht 5° pro Sekunde. Dies liegt au ßerhalb eines für eine Fahrdynamikregelung erforderlichen Genau igkeitsrahmens.Known rotation rate sensors show depending on the version and material al a more or less pronounced zero drift, the especially through temperature changes, but also through others Environmental influences and aging. The zero position drift of the rotation rate sensor leads to the fact that this also without Rotational movement a rotation rate that is different in amount from zero pretends. The zero point drift amplitude of a commercially available Rotation rate sensor easily reaches 5 ° per second. This is because outside of an accuracy required for driving dynamics control framework.

Anstatt mit einem Drehratensensor ist es auch möglich, eine Drehrate indirekt mit einem Richtungssensor zu ermitteln. Die Drehrate wird dabei durch zeitliche Differentiation aus einem Richtungswinkel bestimmt.Instead of using a rotation rate sensor, it is also possible to use a Determine yaw rate indirectly with a direction sensor. The The rate of rotation is differentiated from one by temporal differentiation Direction angle determined.

Wie in dem Übersichtsartikel G. HSU, Magnetic Compassing, Measu rement & Control, Reprint vom September 1995 beschrieben, sind als Richtungssensoren Magnetfeldsensoren bekannt, die einen Richtungswinkel des Fahrzeugs relativ zum Erdmagnetfeld anzei gen. Solche Magnetfeldsensoren sind beispielsweise der Rich tungssensor Precision Navigation, Typ TCM 2 und die Richtungs sensoren KVH Industries, USA, Typ KVH C 100, option SE 25 bzw. 10. Diese Sensoren sind zwei- bzw. dreiachsig aufgebaut und wei sen zwei bzw. drei unter 90° gekreuzt angeordnete Spulen, mag netfeldempfindliche Widerstände oder Halleffekt-Sensoren auf. Diese Sensoren werden fest in der xy-Ebene eines Fahrzeugs ein gebaut und erfassen zwei bzw. drei Komponenten des dreidimensio nalen Erdmagnetfeldes. Aus ihrem Sensorsignal läßt sich die Richtung der Fahrzeuglängsachse bezüglich der Richtung des ef fektiven Magnetfeldes in der xy-Ebene errechnen. Magnetfeldsen soren werden häufig in Fahrzeugnavigationssystemen eingesetzt. As in the review article G. HSU, Magnetic Compassing, Measu rement & Control, reprint from September 1995 known as directional sensors magnetic field sensors that one Display the directional angle of the vehicle relative to the earth's magnetic field Such magnetic field sensors are, for example, the Rich tion sensor Precision Navigation, type TCM 2 and the direction sensors KVH Industries, USA, type KVH C 100, option SE 25 or 10. These sensors have two or three axes and are white sen two or three coils arranged at 90 ° crossed, mag Net field sensitive resistors or Hall effect sensors. These sensors are fixed in the xy plane of a vehicle built and capture two or three components of the dreidimensio natural earth's magnetic field. From their sensor signal, the Direction of the vehicle's longitudinal axis with respect to the direction of the ef Calculate the effective magnetic field in the xy plane. Magnetic fields sensors are often used in vehicle navigation systems.

Die Schwierigkeit einer Richtungsbestimmung mittels Magnetfeld sensors besteht darin, daß dieser ein lokales Magnetfeld sen siert, das sich neben dem Erdmagnetfeld auch aus Störfeldern zu sammensetzt. Diese Störfelder werden beispielsweise durch Brüc ken oder Bauwerke, die massive Eisenkonstruktionen darstellen, durch Wasserkanäle und Schienenanlagen hervorgerufen und treten insbesondere in Tunnels auf. Außerdem können magnetische Stör felder von gleichstrombetriebenen Bahnanlagen oder aber von im Fahrzeug selbst fest montierten Bauelementen verursacht werden. In der Praxis zeigt sich, daß diese Störfelder so stark sein können, daß es sogar zu einer Inversion des ungestörten effekti ven Erdmagnetfeldes kommen kann.The difficulty of determining the direction using a magnetic field sensors is that this sen a local magnetic field based on the earth's magnetic field and interference fields composed. These interference fields are, for example, by Brüc ken or structures that represent massive iron structures, caused by water channels and rail systems and occur especially in tunnels. It can also cause magnetic interference fields of DC-operated railway systems or of im Vehicle itself fixed components are caused. In practice it turns out that these interference fields are so strong can that there is even an inversion of the undisturbed effekti ven earth magnetic field can come.

In einem sich bewegenden Fahrzeug erweisen sich somit Drehraten sensoren als kurzzeitstabil, weil ihre Nullage lediglich relativ langsam driftet. Umgekehrt ist die Abweichung der Magnetfeldsen soren von einer richtigen Richtungsanzeige statistischer Natur, d. h. die Abweichungen von einer richtigen Richtungsanzeige mit teln sich langfristig weg, ihr momentaner Anzeigewert kann aber fehlerbehaftet sein, d. h. Magnetfeldsensoren sind langzeitsta bil.In a moving vehicle, turn rates are thus shown sensors as short-term stable because their zero position is only relative slowly drifts. The opposite is the deviation of the magnetic fields sensors of a correct directional indication of a statistical nature, d. H. the deviations from a correct directional display in the long term, but their current display value can be faulty, d. H. Magnetic field sensors are long-term bil.

Um die Kurzzeitungenauigkeit eines Magnetfeldsensors, der zur Richtungsbestimmung verwendet wird, zu kompensieren, ist bei spielsweise aus der EP 0 541 223 A1 bekannt, einen geomagneti schen Sensor mit einem Drehratensensor zu kombinieren, um so auch eine im Kurzzeitbereich genaue Vorrichtung zur Richtungsbe stimmung eines Fahrzeugs zu schaffen. Dazu wird das Ausgangs signal eines Integriergliedes von einem Richtungssignal, das auf dem xy-Ausgangssignal des Magnetfeldsensors basiert, subtra hiert. Das Differenzsignal wird durch ein Dämpfungsglied geführt und zu einem Drehratensignal addiert, das vom Drehratensensor herrührt. Dieses addierte Signal wird dem Integrierglied zur In tegration zugeführt und bildet dann ein Richtungsbestimmungs signal am Ausgang des Integrationsgliedes. Bleibt die Fahrtrich tung des Fahrzeugs konstant, so erreicht man mit dieser Schal tung, daß das Richtungsbestimmungssignal nach dem Richtungs signal des Magnetfeldsensors konvergiert. Ändert das Fahrzeug dagegen seine Fahrtrichtung, so wird das Richtungsbestimmungs signal primär durch das integrierte Drehratensensorsignal be stimmt.To the short-term inaccuracy of a magnetic field sensor, which for Direction determination is used to compensate for known for example from EP 0 541 223 A1, a geomagneti to combine the sensor with a rotation rate sensor, and so on also a device for directional determination that is accurate in the short-term range to create the mood of a vehicle. This will be the exit signal of an integrator from a directional signal, the based on the xy output signal of the magnetic field sensor, subtra here. The difference signal is passed through an attenuator and added to a rotation rate signal from the rotation rate sensor comes from. This added signal is the integrator to In tegration and then forms a direction determination signal at the output of the integration link. The driving line remains tation of the vehicle is constant, so this scarf is achieved tion that the direction determination signal after the direction signal of the magnetic field sensor converges. Changes the vehicle on the other hand, its direction of travel becomes the direction determination signal primarily through the integrated yaw rate sensor signal be Right.

In der EP 0 541 224 A1 ist eine Vorrichtung zur Richtungswinkel bestimmung für Kraftfahrzeuge beschrieben, die einen Erdmagnet feldsensor und einen Drehratensensor enthält. Darin wird der Ausgang des Erdmagnetfeldsensors einer Tiefpaßfilterung unterzo gen und sein Richtungssignal bezüglich eines Fehlers korrigiert, der auf der Selbstmagnetisierung des Fahrzeugs und der magneti schen Deklination beruht. Das Signal des Drehratensensors wird integriert und in einer Rechnereinheit mit dem korrigierten Sig nal des Erdmagnetfeldsensors verglichen. Weicht das integrierte Drehratensensorsignal um weniger als ein Schwellwert vom korri gierten Erdmagnetfeldsensorsignal ab, so wird ein Richtungswin kel ausgegeben, der auf dem Erdmagnetfeldsensorsignal beruht. Unterscheiden sich jedoch das integrierte Drehratensensorsignal und das korrigierte Erdmagnetfeldsensorsignal um mehr als ein Schwellwert, so wird die zeitliche Änderungsrate der Differenz zwischen den beiden Winkelgrößen bewertet und daraufhin ein Richtungswinkelsignal bereitgestellt, das entweder auf einem entsprechend dem Oberbegriff des Anspruch 1 korrigierten Drehra tensensorsignal beruht oder auf den Erdmagnetfeldsensor zurück geht.EP 0 541 224 A1 describes a device for directional angles provision for motor vehicles described that have an earth magnet field sensor and a rotation rate sensor contains. In it the Low-pass filtering output of the earth's magnetic field sensor and corrected its direction signal for an error, that on the self-magnetization of the vehicle and the magneti declination. The signal of the rotation rate sensor is integrated and in a computer unit with the corrected Sig nal of the Earth's magnetic field sensor compared. Gives way to the integrated Rotation rate sensor signal by less than a threshold from the corri gated earth magnetic field sensor signal, then a direction win kel output, which is based on the geomagnetic field sensor signal. However, the integrated yaw rate sensor signal differ and the corrected geomagnetic field sensor signal by more than one Threshold value, the rate of change of the difference in time between the two angle sizes and then a Directional angle signal provided that either on a Drehra corrected according to the preamble of claim 1 is based on the tensensor signal or on the earth's magnetic field sensor goes.

Aus der EP 0 690 289 A1 ist eine Vorrichtung zur Richtungswin kelbestimmung eines Fahrzeugs bekannt, in der ein fehlerarmes, zuverlässiges Richtungssignal durch Integration eines Drehraten sensorsignals bei gleichzeitiger Auswertung eines Richtungswin kelsensorsignals generiert wird. Dabei wird die Nullpunktsdrift des Drehratensensors kompensiert. Die Kompensation der Null punktsdrift des Drehratensensors erfolgt dadurch, daß zunächst zwei Drehraten-Hilfsgrößen gebildet werden und zwar eine erste Hilfsgröße durch Bilden eines Differenzenquotienten aus inte grierten Drehratensensorsignalen und eine zweite Drehratenhilfs größe durch Bilden eines entsprechenden Differenzenquotienten aus dem Richtungswinkelsensorsignal. Diese erste und zweite Drehratenhilfsgröße werden fortlaufend in einem Algorithmus be wertet. Ist die zweite Drehratenhilfsgröße kleiner oder gleich der ersten Drehratenhilfsgröße, so wird dies dahingehend gewer tet, daß das Fahrzeug sich nicht dreht. Die Nullpunktsdrift des Drehratensensors wird dann kompensiert, indem vom Drehratensen sorsignal der erste Differenzenquotient aus den integrierten Drehratensensorsignalen subtrahiert wird. Ist die zweite Drehra tenhilfsgröße größer als die erste, so wird daraus geschlossen, daß das Fahrzeug sich dreht. Die Nullpunktsdrift des Drehraten sensors wird dann kompensiert, indem vom Drehratensensorsignal ein solcher erster Differenzenquotient subtrahiert wird, der in einem Zeitintervall gebildet wurde, in dem sich das Fahrzeug nicht gedreht hat.EP 0 690 289 A1 describes a device for directional change Known determination of a vehicle in which a low-error, reliable direction signal by integrating a rotation rate sensor signals with simultaneous evaluation of a direction win kelsensorsignal is generated. The zero point drift of the rotation rate sensor compensated. Compensation for zero point drift of the rotation rate sensor takes place in that initially two rotation rate auxiliary variables are formed, namely a first one Auxiliary variable by forming a difference quotient from inte grated rotation rate sensor signals and a second rotation rate aid size by forming a corresponding difference quotient from the directional angle sensor signal. This first and second Rate of rotation auxiliary variable are continuously in an algorithm evaluates. If the second rotation rate auxiliary is smaller or equal the first rotation rate auxiliary, this will be the case that the vehicle is not turning. The zero drift of the Rotation rate sensor is then compensated by the rotation rate sensor sorsignal the first difference quotient from the integrated Rotation rate sensor signals is subtracted. Is the second rotation auxiliary size larger than the first, it is concluded that that the vehicle is turning. The zero point drift of the rotation rate sensors is then compensated by the rotation rate sensor signal such a first difference quotient is subtracted, which in a time interval was formed in which the vehicle has not turned.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Drehratenbestimmung, insbesondere der Gier-Drehrate eines Kraftfahrzeugs, zugrunde, mit denen eine im Kurzzeit- und Langzeitbereich vergleichsweise genaue Drehratenbestimmung erzielt wird, die von eventuellen Fehlern und Störeinflüssen weitestgehend frei ist, so daß bei spielsweise die so ermittelte Gier-Drehrate zuverlässig für die Steuerung zeitkritischer Fahrdynamikanwendungen verwendet werden kann.The invention is a technical problem of providing a method and a device for determining the rotation rate, in particular based on the yaw rate of rotation of a motor vehicle, comparatively with those in the short-term and long-term range exact rotation rate determination is achieved by any Errors and interferences are largely free, so that at for example, the yaw rate reliably determined for the Control of time-critical vehicle dynamics applications can be used can.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 6 und 7 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8, 13 und 14 gelöst.This problem is solved according to the invention by a method with the Features of claims 1, 6 and 7 and a device with the Features of claims 8, 13 and 14 solved.

Beim Verfahren gemäß dem Anspruch 1 wird der mittels eines Rich tungswinkelsensors gemessene Drehwinkel in Abhängigkeit vom Längsneigungswinkel des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit vom Querneigungswinkel des Fahrzeugs korrigiert. Aufgrund des erfin dungsgemäßen Verfahrens werden Fehlmessungen vermieden, und es ist möglich, zur Gier-Drehratenbestimmung für fahrdynamische Steuer- und Regelsysteme preiswerte, handelsübliche Sensoren einzusetzen, die gegebenenfalls schon im Fahrzeug für andere An wendungen benutzt werden, so daß nur ein vergleichsweise gerin ger Aufwand für die Implementierung des Verfahrens entsteht. Die Vorrichtung nach Anspruch 8 eignet sich zur Durchführung dieses Verfahrens.In the method according to claim 1, the Rich angle of rotation measured depending on the Longitudinal pitch angle of the vehicle and / or depending on Corrected bank angle of the vehicle. Because of the invented According to the method, incorrect measurements are avoided, and it is possible for yaw rate determination for dynamic driving Control and regulating systems inexpensive, commercially available sensors use, which may already be in the vehicle for other users turns are used so that only a comparatively small There is a lot of effort involved in implementing the process. The Device according to claim 8 is suitable for performing this Procedure.

In einem nach dem Anspruch 2 weitergebildeten Verfahren wird der Driftkompensationswert in einem Algorithmus berechnet, der die Differenz zwischen dem gemessenen Drehwinkel und dem Integral der Berechnungs-Drehrate und/oder die Differenz zwischen der Be rechnungs-Drehrate und dem Differential des gemessenen Drehwin kels durch eine glättende Bearbeitung in Form eines Tiefpasses und/oder eines arithmetischen Mittelwerts und/oder einer Aus gleichsgeraden und/oder eines Ausgleichspolynoms aus einzelnen Differenzrohwerten aufbereitet. Ein solcher Algorithmus ist leicht in einem Fahrzeugrechner zu implementieren und kann an Bord in Echtzeit ablaufen. Eine Vorrichtung nach Anspruch 10 eignet sich zur Durchführung dieses Verfahrens. Dabei ist der Begriff der Mittelwertbildungsmittel allgemein zu verstehen im Sinne von Mitteln zur glättenden oder vergleichmäßigenden Bear beitung. In a further developed according to claim 2, the Drift compensation value calculated in an algorithm that Difference between the measured angle of rotation and the integral the calculation rotation rate and / or the difference between the loading calculation rotation rate and the differential of the measured rotation smoothing processing in the form of a low pass and / or an arithmetic mean and / or an off straight line and / or a compensation polynomial from individual Prepared raw difference values. Such an algorithm is easy to implement in a vehicle computer and can be used Expire on board in real time. An apparatus according to claim 10 is suitable for performing this procedure. Here is the The term averaging means to be understood in general Meaning of means for smoothing or smoothing Bear processing.

In einem nach dem Anspruch 3 weitergebildeten Verfahren wird der zugehörige Drehwinkel mittels eines Magnetfeldsensors gemessen und das Signal des Magnetfeldsensors gemäß gespeicherten geoma gnetischen Daten in Abhängigkeit vom lokalen magnetischen Dekli nationswinkel (der Abweichung zwischen magnetischer und geogra phischer Nordrichtung in der horizontalen Ebene) und/oder in Ab hängigkeit vom lokalen magnetischen Inklinationswinkel (der Ab weichung des Magnetfeldes von der vertikalen Richtung) korri giert. Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich eine nach Anspruch 10 weitergebildete Vorrichtung. Auf diese Weise ist es möglich, einen kostengünstigen Erdmagnetfeldsensor einzusetzen, wobei die Empfindlichkeit des Verfahrens für Störungen des na türlichen Erdmagnetfeldes dennoch gering ist.In a further developed according to claim 3, the associated rotation angle measured by means of a magnetic field sensor and the signal of the magnetic field sensor according to stored geoma genetic data depending on the local magnetic label nation angle (the difference between magnetic and geographic phic north direction in the horizontal plane) and / or in Ab dependence on the local magnetic inclination angle (the Ab deviation of the magnetic field from the vertical direction) corri yaws. An after is suitable for carrying out this method Claim 10 further developed device. That way it is possible to use an inexpensive geomagnetic field sensor, the sensitivity of the method to disturbances of the na door geomagnetic field is still low.

Ein nach Anspruch 4 weitergebildetes Verfahren ermöglicht eine Volldrehungskorrektur für Anwendungsfälle, in welche sich der zur interessierenden Drehrate gehörige Drehwinkel um mehr als 360° ändern kann. Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich eine nach Anspruch 11 weitergebildete Vorrichtung.A method developed according to claim 4 enables one Full rotation correction for applications in which the rotation angle belonging to the rotation rate of interest by more than Can change 360 °. This procedure is suitable a device further developed according to claim 11.

In einem nach dem Anspruch 5 weitergebildeten Verfahren wird der zugehörige Drehwinkel mittels eines Magnetfeldsensors gemessen und der gemessene Drehwinkel dahingehend bewertet, ob er auf ei ner durch eine Störung des Erdmagnetfeldes verursachten Falsch messung beruht, wobei zur Bewertung des gemessenen Drehwinkels die im Magnetfeldsensor gemessene Gesamtfeldstärke des Erdmag netfeldes und/oder die Differenz von integrierter Drehrate und dem gemessenen Drehwinkel und/oder die Geschwindigkeit und/oder der Lenkwinkel des Fahrzeugs verwendet werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Unempfindlichkeit des Verfahrens für Störun gen des natürlichen Erdmagnetfeldes noch weiter zu verbessern. Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich eine nach An spruch 12 weitergebildete Vorrichtung. In a further developed according to claim 5, the associated rotation angle measured by means of a magnetic field sensor and the measured angle of rotation is evaluated as to whether it is on egg ner wrong caused by a disturbance of the earth's magnetic field measurement is based, whereby to evaluate the measured angle of rotation the total field strength of Erdmag measured in the magnetic field sensor netfeldes and / or the difference between the integrated rotation rate and the measured angle of rotation and / or the speed and / or the steering angle of the vehicle can be used. In this way it is possible to make the procedure insensitive to interference to improve the natural geomagnetic field even further. An according to An is suitable for carrying out this method saying 12 further developed device.

Beim Verfahren nach dem Anspruch 6 wird der zugehörige Drehwin kel speziell mittels eines auf dem Prinzip der Funkortung beru henden Richtungsensors gemessen, wobei ein z. B. satellitenge stütztes Positionsbestimmungssystem verwendet wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Verfahren unabhängig vom lokalen Erdmagnetfeld ist. Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich die Vorrichtung nach Anspruch 13.In the method according to claim 6, the associated rotation specifically based on the principle of radio localization Directed direction sensor measured, with a z. B. Satellite narrow supported positioning system is used. To this It is achieved that the method is independent of the local Earth's magnetic field. Suitable for performing this procedure the device of claim 13.

Beim Verfahren nach Anspruch 7 werden bei der Bestimmung des Driftkompensationswertes für eine Gier-Drehratenbestimmung eines Kraftfahrzeugs speziell die Wank- und Nickbewegung sowie der Längs- und der Querneigungswinkel des Fahrzeugs korrektiv be rücksichtigt. Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich die Vorrichtung nach Anspruch 14.In the method according to claim 7 when determining the Drift compensation value for a yaw rate determination of a Motor vehicle specifically the roll and pitch movement and the Longitudinal and bank angle of the vehicle be corrective considered. The method is suitable for carrying out this method Device according to claim 14.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zei gen:Advantageous embodiments of the invention are in the drawing are shown and are described below. It shows gene:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Vor richtung zur Drehratenbestimmung, in der die Nullpunkts drift des Drehratensensors auf der Basis der Winkeldiffe renz zwischen einem integrierten Drehratensensor-Meßsig nal und einem Magnetfeldsensor-Meßsignal kompensiert wird, Fig. 1 is a block diagram of a first embodiment of the pre direction to the rotation rate determination in which the zero point drift of the yaw-rate sensor based on the Winkeldiffe ence between an integrated rotation rate sensor Meßsig nal and a magnetic field sensor measurement signal is compensated,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Vor richtung zur Drehratenbestimmung, in der die Nullpunkts drift des Drehratensensors auf der Basis der Drehraten differenz zwischen dem Drehratensensor-Meßsignal und dem Differential des Magnetfeldsensor-Meßsignals kompensiert wird, Fig. 2 is a block diagram of a second embodiment of the between the rotation rate sensor measuring signal and the differential of the magnetic field sensor measurement signal is compensated before direction to the rotation rate determination in which the zero point drift of the yaw-rate sensor based on the rotational speed difference,

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Auswerteschaltung für das Rich tungssignal eines dreiachsigen Magnetfeldsensors, die in den Ausführungsformen von Fig. 1 und 2 verwendet werden kann, Fig. 3 is a block diagram of an evaluation circuit for the Rich tung signal of a triaxial magnetic field sensor, which can be used in the embodiments of FIGS. 1 and 2,

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Variante der Ausführungsform von Fig. 1, in der der Richtungssensor durch ein Funkortungs system und eine GPS-Vorrichtung gebildet wird, Fig. 4 is a block diagram of a variant of the embodiment of FIG. 1 in which a GPS device is formed of the directional sensor system by a radio positioning and,

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Variante der Ausführungsform von Fig. 2, in der der Richtungssensor ebenfalls durch ein Funkortungssystem und eine GPS-Vorrichtung gebildet wird, Fig. 5 is a block diagram of a variant of the embodiment of Fig. 2, in which the direction sensor is also formed by a radio location system, and a GPS device,

Fig. 6 eine Auswerteschaltung zur Richtungsbestimmung mittels zweier fahrzeugfester GPS-Systeme, die in den Ausfüh rungsformen der Fig. 4 und 5 verwendet werden kann. Fig. 6 is an evaluation circuit for determining the direction by means of two vehicle-mounted GPS systems, which can be used in the embodiments of FIGS . 4 and 5.

In den Figuren, im folgenden Text und in den Patentansprüchen ist die zeitliche Ableitung physikalischer Größen, wie bei spielsweise die Ableitung von Winkeln, mit einem zusätzlichen Index "P" kenntlich gemacht.In the figures, in the text below and in the claims is the time derivative of physical quantities, as in for example the derivation of angles, with an additional one Marked index "P".

Fig. 1 zeigt in Blockschaltbilddarstellung eine erste Ausfüh rungsform der Vorrichtung zur Gier-Drehratenbestimmung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Automobil. Die Vorrichtung er zeugt aus einem Gier-Drehratensignal ψ_ZP eines Gier-Drehraten sensors 1 und einem Richtungssignal in Form eines Richtungs- bzw. Drehwinkels ψ_R eines als einachsiger Erdmagnetfeldsensor ausgebildeten Richtungssensors 2 ein nullpunktsdrift-kompensier tes Gier-Drehratensignal ψ_KP. Das Gier-Drehratensignal ψ_KP wird am Ausgang 3 eines Subtrahiergliedes 4 bereitgestellt, das dazu dient, vom unkompensierten Gier-Drehratensensorsignal ψ_ZP ein Nullpunktsdriftkompensationssignal ψ_OP zu subtrahieren. Fig. 1 shows a block diagram representation of a first embodiment of the device for yaw rate determination in a motor vehicle, in particular an automobile. The device _generates a yaw rotation rate signal ψ _{ZP of} a yaw rotation rate sensor 1 and a direction signal in the form of a direction or angle of rotation ψ _R of a direction sensor 2 designed as a uniaxial geomagnetic field sensor, a zero point drift-compensated yaw rotation rate signal ψ _KP . The yaw yaw rate signal ψ _KP is provided at the output 3 of a subtracting element 4 , which serves to subtract a zero point drift compensation signal ψ _OP from the uncompensated yaw yaw rate sensor signal ψ _ZP .

Dieses Nullpunktsdriftkompensationssignal ψ_OP korrigiert die Nullpunktsdrift des Gier-Drehratensensors 1. Die Nullpunktsdrift des Gier-Drehratensensors 1 wird berechnet, indem ein modifi ziertes Richtungssignal ψ_R3 des Drehwinkelsensors 2 mit einem di mensionsmäßig dem Richtungssignal entsprechenden Integral über ein modifiziertes, vom Ausgangssignal des Gier-Drehratensensors 1 abgeleitetes Drehratensignal verglichen wird. Der Vergleich besteht in dem Bilden einer Winkeldifferenz Δψ in einem Subtra hierglied 6, die anschließend gemittelt und differenziert wird.This zero point drift compensation signal ψ _OP corrects the zero point drift of the yaw rotation rate sensor 1 . The zero point drift of the yaw rotation rate sensor 1 is calculated by comparing a modified direction signal ψ _{R3 of} the rotation angle sensor 2 with an integral dimensionally corresponding to the direction signal via a modified rotation rate signal derived from the output signal of the yaw rotation rate sensor 1 . The comparison consists in forming an angle difference Δψ in a subtractor 6 , which is then averaged and differentiated.

Zu diesem Vergleich ist es erforderlich, daß sich das modifi zierte und integrierte Drehratensignal vom Gier-Drehratensensor 1 und das Richtungssignal des Drehwinkelsensors 2 auf eine ge meinsame Drehebene beziehen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist als Drehebene, in der die Winkelgrößen ver glichen werden, die horizontale Ortsebene festgelegt. In der Vorrichtung wird ausgenutzt, daß das Richtungssignal ψ_R zwar ver rauscht, d. h. fehlerhaften, kurzfristigen Schwankungen unterwor fen ist, die seiner Richtungsinformation aufmoduliert sind, das Richtungssignal aber im Mittel nicht driftet. Die Differenz des modifizierten Richtungssignals des Drehratensensors 2 und des Integrals über das modifizierte Drehratensignal aus dem Gier- Drehratensensor 1 stellt daher eine Größe dar, die nur noch die Nullpunktsdrift des Gier-Drehratensensors und das aufmodulierte Rauschen aufweist. Letzteres kann dann weggemittelt werden, um so die eigentliche Nullpunktsdrift des Gier-Drehratensensors zu erhalten und zu kompensieren.For this comparison, it is necessary that the modifi ed and integrated rotation rate signal from the yaw rotation rate sensor 1 and the direction signal of the rotation angle sensor 2 relate to a common rotation plane. In the embodiment shown in FIG. 1, the horizontal local plane is defined as the plane of rotation in which the angle sizes are compared. In the device, use is made of the fact that the direction signal ψ _R is noisy, ie is subject to erroneous, short-term fluctuations which are modulated onto its direction information, but the direction signal does not drift on average. The difference between the modified direction signal of the yaw rate sensor 2 and the integral via the modified yaw rate signal from the yaw yaw rate sensor 1 therefore represents a quantity which only has the zero point drift of the yaw yaw rate sensor and the modulated noise. The latter can then be averaged out in order to maintain and compensate for the actual zero point drift of the yaw rotation rate sensor.

Um das Gier-Drehratensignal auf die horizontale Ortsebene zu be ziehen, ist bei der Ausführungsform von Fig. 1 eine erste Vorab korrekturstufe 7 vorgesehen. Von dieser wird unter Verwendung der Informationen über den Längs- und Querneigungswinkel des Fahrzeugs, die von einem Fahrzeuglagesensor 14 bereitgestellt werden, der Wank-Drehrate ψ_XP und der Nick-Drehrate ψ_YP, die von entsprechenden Wank- und Nick-Drehratensensoren 1a und 1b erfaßt werden, eine geeignete Koordinatentransformation vorgenommen. Das umgerechnete Gier-Drehratensensorsignal wird dann im Inte grationsglied 8 integriert, um den zugehörigen korrigierten Gierwinkel ψ_Z zu bilden.In order to relate the yaw rate signal to the horizontal local plane, a first preliminary correction stage 7 is provided in the embodiment of FIG. 1. From this, using the information about the longitudinal and bank angle of the vehicle, which are provided by a vehicle position sensor 14 , the roll rotation rate ψ _XP and the pitch rotation rate ψ _YP , the corresponding roll and pitch rotation rate sensors 1 a and 1 b, a suitable coordinate transformation is carried out. The converted yaw rotation rate sensor signal is then integrated in the integration element 8 in order to form the associated corrected yaw angle ψ _Z.

Zur Umrechnung des Richtungssignals ψ_R vom Erdmagnetfeldsensor 2 in die horizontale Ortsebene sind in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform weitere Korrekturmittel 9 bis 11 vorgesehen. Das Richtungssignal ψ_R wird zunächst in einer zweiten Vorabkorrektur stufe 9 unter Berücksichtigung von Längs- und Querneigung des Fahrzeugs korrigiert, wozu diese mit dem Fahrzeuglagesensor 14 verbunden ist. Darauf erfolgt in einer Volldrehungserkennungs stufe 10 eine Durchdreherkennungskorrektur, die dazu dient, den zunächst auf 360° beschränkten, vorab-korrigierten Richtungssig nalwinkel an den betragsmäßig unbeschränkten Gierwinkel aus dem Integrationsglied 8 anzupassen. Dazu ist die Volldrehungserken nungsstufe 10 mit einem Fahrzeugsensor 12, der Geschwindigkeit und Lenkwinkel erfaßt, und zusätzlich mit dem Ausgang des Sub trahiergliedes 6 verbunden. Im Rahmen der Durchdreherkennungs korrektur werden Geschwindigkeit, Lenkwinkel und die Größe der vom Subtrahierglied 6 gebildeten Winkeldifferenz Δψ bewertet. Prinzipiell kamt die Durchdreherkennungskorrektur aber auch auf andere Fahrzeugparameter hin erfolgen.To convert the direction signal ignals _R from the earth's magnetic field sensor 2 into the horizontal local plane, further correction means 9 to 11 are provided in the embodiment shown in FIG. 1. The direction signal ψ _R is first corrected in a second preliminary correction stage 9 , taking into account the longitudinal and transverse inclination of the vehicle, for which purpose this is connected to the vehicle position sensor 14 . This is done in a full rotation detection stage 10 a spin detection correction, which serves to adjust the initially limited to 360 °, pre-corrected directional signal angle to the absolute amount of yaw angle from the integration element 8 . For this purpose, the Volldrehungserken voltage stage 10 with a vehicle sensor 12 , which detects the speed and steering angle, and is additionally connected to the output of the subtractor 6 . As part of the spin detection correction, the speed, steering angle and the size of the angle difference Δψ formed by the subtractor 6 are evaluated. In principle, the spin detection correction also occurs for other vehicle parameters.

Im Anschluß an die Durchdreherkennungskorrektur wird in einer anschließenden dritten Vorabkorrekturstufe 11 nochmals das Rich tungswinkelsignal aufgrund von Längs- und Querneigungswinkel korrigiert, um am Ausgang ein vollkorrigiertes Richtungswinkel signal ψ_R3 bereitzustellen.Following the spin detection correction, the direction angle signal is again corrected in a subsequent third pre-correction stage 11 on the basis of the longitudinal and bank angles in order to provide a fully corrected direction angle signal ψ _R3 at the output.

Aus der Differenz Δψ des vollkorrigierten Richtungswinkelsignals ψ_Z3 und des Gierwinkels ψ_Z aus dem Integrationsglied 8, die im Subtrahierglied 6 gebildet wird, wird von einer Rechnereinheit 5 das endgültige Driftkompensationssignal ψ_OP generiert. Der in der Rechnereinheit 5 ablaufende Rechenalgorithmus bildet dazu ein arithmetisches Mittel, eine Ausgleichsgerade oder ein Aus gleichspolynom über die Winkeldifferenzen Δψ innerhalb eines be stimmten, von einer Zeitfenstersetzeinheit 13 ermittelten Zeit fensters Δt, dessen Länge über den Fahrzeugsensor 12 gesteuert wird, bzw. führt eine Tiefpaßfilterung der Winkeldifferenz Δψ durch. Die Rechnereinheit 5 stellt also ein Mittelwertbildungs mittel bzw. ein Mittel zur glättenden Bearbeitung dar. Außerdem optimiert die Rechnereinheit 5 den dort ablaufenden Rechenalgo rithmus unter Berücksichtigung von Geschwindigkeits- und Lenk winkelinformationen des Fahrzeugs 12.The final drift compensation signal ψ _{OP is} generated by a computer unit 5 from the difference Δψ of the fully corrected directional angle signal ψ _Z3 and the yaw angle ψ _Z from the integration element 8 , which is formed in the subtractor 6 . The computing algorithm running in the computer unit 5 forms an arithmetic mean, a straight line or a polynomial from the equation polynomial about the angle differences Δψ within a certain time window Δt determined by a time window setting unit 13 , the length of which is controlled by the vehicle sensor 12 , or performs one Low-pass filtering of the angle difference Δψ by. The computing unit 5 thus represents an averaging means or a means for smoothing processing. In addition, the computing unit 5 optimizes the computing algorithm running there taking into account the speed and steering angle information of the vehicle 12 .

Die Fig. 2 zeigt in Blockschaltbilddarstellung eine zweite Aus führungsform der Vorrichtung zur Drehratenbestimmung, die eine Variante der ersten Ausführungsform darstellt, wobei für funk tionell übereinstimmende Elemente gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet sind, zu deren Erläuterung auf die Beschreibung von Fig. 1 verwiesen werden kann. Fig. 2 shows in block diagram representation of a second from the guide of the apparatus to the rotation rate determination, which is a variant of the first embodiment, wherein same for radio tionally matching elements reference numerals as in Fig. 1 is used for explanation in the description of FIG. 1 can be referred.

Die Ausführungsform von Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 prinzipiell darin, daß in einem dem Subtrahierglied 6 aus Fig. 1 entsprechenden Subtrahierglied 6' die Differenz Δψ_P zweier modi fizierter Drehraten ψ_ZPS, ψ_R3P gebildet wird. ψ_ZPS stellt die in der ersten Vorabkorrekturstufe 7 modifizierte Drehrate ψ_ZP dar, ψ_R3P geht aus dem in den weiteren Korrekturmitteln 9, 10' und 11 modifizierten Richtungswinkelsignal ψ_R3 des Erdmagnetfeldsensors 2 hervor, das in einem Differenzierglied 15 differenziert wird. Im Mittel 10' erfolgt eine dem Mittel 10 entsprechende Durch dreherkennungskorrektur. Zu dieser Durchdreherkennungskorrektur werden das Ausgangssignal Δψ_P des Subtrahiergliedes 6', das Sig nal vom Integrierglied 8 sowie die Geschwindigkeits- und Lenk winkelinformation vom Fahrzeugsensor 12 herangezogen. Aus dem Ausgangssignal Δψ_P des Subtrahiergliedes 6' wird in einer Rech nereinheit 5' unter Verwendung eines Drift-Kompensationsalgo rithmus ein Nullpunktsdrift-Kompensationssignal errechnet, das im Subtrahierglied 4 vom Gier-Drehratensensorsignal ψ_ZP subtra hiert wird, wodurch eine nullpunktsdrift-kompensierte Gier-Dreh rate ψ_KP gewonnen wird.1, the embodiment of Fig. 2 differs from Fig. Principally in the fact that in a the subtracter 6 in Fig. 1 corresponding subtractor 6 'the difference Δψ _P ψ two modi fied rotation rate _ZPS, ψ _R3P is formed. ψ _ZPS represents the modified in the first pre-correction stage 7 yaw rate ψ _ZP, ψ _R3P goes from the other in the correction means 9, 10 'and 11 modified direction angle signal ψ _R3 of the terrestrial magnetism sensor 2 shown that is differentiated in a differentiator 15 °. In the middle 10 'takes place the means 10 corresponding through rotation detection correction. For this spin detection correction, the output signal Δψ _{P of} the subtractor 6 ', the signal from the integrating element 8 and the speed and steering angle information from the vehicle sensor 12 are used. From the output signal Δψ _{P of} the subtracting element 6 ', a zero point drift compensation signal is calculated in a computer unit 5 ' using a drift compensation algorithm, which is subtracted in the subtracting element 4 from the yaw rotation rate sensor signal ψ _ZP , whereby a zero point drift compensated yaw Rotation rate ψ _{KP is} won.

Zur Erzielung einer noch größeren Richtungsgenauigkeit können anstelle des genannten einachsigen Erdmagnetfeldsensors zwei- oder dreiachsige Magnetfeldsensoren eingesetzt werden, die ein Erdmagnetfeld-Meßsignal mit den Komponenten B_x, B_y und gegebenen falls B_z bereitstellen. Die Fig. 3 zeigt als Blockdiagramm eine Auswerteschaltung für das Richtungssignal eines dreiachsigen Erdmagnetfeldsensors 16, die in den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 verwendet werden kann, um dort die Mittel zur Erzeugung des korrigierten Richtungswinkels ψ_R3 zu ersetzen.In order to achieve an even greater directional accuracy, two- or three-axis magnetic field sensors can be used instead of the single-axis geomagnetic field sensor mentioned, which provide an earth magnetic field measurement signal with the components B _x , B _y and, if appropriate, B _z . Fig. 3 shows in block diagram an evaluation circuit for the direction signal of a three-axis terrestrial magnetism sensor 16, which can be used in the embodiments of FIGS. 1 and 2, in order there, the means for generating the corrected direction angle ψ to replace _R3.

Der dreiachsige Erdmagnetfeldsensor 16 sensiert den dreidimen sionalen Vektor (B_x, B_y, B_z) des lokalen Erdmagnetfeldes. Aus diesem Vektor wird in einer Umrechnungseinheit 17 ein Vorab- Richtungswinkel ψ_R' errechnet. Zusätzlich ist die Auswerteschal tung mit einer GPS-Einheit 21 versehen, mit der eine genaue Po sitionsbestimmung des Fahrzeugs erfolgt. Ein Rechner 23 liest entsprechend den von der GPS-Einheit 21 gelieferten Positionsda ten aus einem Speicher 22 dort abgelegte lokale Werte für den Betrag, die Deklination bzw. Inklination des Erdmagnetfeldes und veranlaßt in einer zweiten Vorabkorrekturstufe 18 und einer dritten Vorabkorrekturstufe 20 eine entsprechende Korrektur des errechneten Vorab-Richtungswinkels ψ_R'. Zwischen den beiden Stu fen 18 und 20 findet in einer Volldrehungserkennungsstufe 19 ei ne Durchdreherkennungskorrektur des Richtungswinkelsignals ent sprechend der Durchdreherkennungskorrektur in den Stufen 10 und 10' bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten ersten beiden Ausfüh rungsformen der Vorrichtung zur Drehratenbestimmung statt. In der Auswerteschaltung ist zusätzlich eine Erdmagnetfeldberech nungsstufe 24 vorgesehen, in der aus den Komponenten des Erdma gnetfeldes der Betrag der Gesamtfeldstärke berechnet wird. Von dieser Größe wird dann in einem Subtrahierglied 25 ein Erdmag netfeldbetrag subtrahiert, der mittels des Rechners 23 entspre chend den Fahrzeugpositionsdaten aus dem Speicher 22 gelesen wurde. Zur Durchdreherkennungskorrektur werden in der Stufe 19 das Ausgangssignal des Subtrahiergliedes 25 sowie die vom Fahr zeugsensor 12 gelieferten Informationen über die Geschwindigkeit und den Lenkwinkel des Fahrzeugs bewertet. Zusammen mit der Ge schwindigkeit und dem Lenkwinkel vom Fahrzeugsensor 12 steuert das Ausgangssignal des Subtrahiergliedes 25 darüber hinaus in der Zeitfenstersetzeinheit 13 die Länge des Zeitfensters Δt, mit dem in den Rechnereinheiten 5 bzw. 5' entsprechend den anhand von Fig. 1 bzw. 2 beschriebenen Ausführungsformen eine glättende Bearbeitung durchgeführt wird.The three-axis geomagnetic field sensor 16 senses the three-dimensional vector (B _x , B _y , B _z ) of the local geomagnetic field. A preliminary direction angle ψ _{R 'is} calculated from this vector in a conversion unit 17 . In addition, the evaluation circuit is provided with a GPS unit 21 with which an exact position determination of the vehicle takes place. A computer 23 reads in accordance with the position data provided by the GPS unit 21 from a memory 22 there stored local values for the amount, the declination or inclination of the earth's magnetic field and causes a corresponding correction of the in a second pre-correction stage 18 and a third pre-correction stage 20 calculated advance direction angle ψ _{R '} . Between the two stages 18 and 20 takes place in a full rotation detection stage 19 egg spin detection correction of the directional angle signal accordingly the spin detection correction in stages 10 and 10 'in the first two embodiments shown in FIGS . 1 and 2 of the device for determining the rotation rate. In the evaluation circuit, an earth magnetic field calculation stage 24 is additionally provided, in which the magnitude of the total field strength is calculated from the components of the earth magnetic field. From this size, a Erdmag netfeldmenge is then subtracted in a subtractor 25 , which was read accordingly from the memory 22 by means of the computer 23, the vehicle position data. For spin detection correction, the output signal of the subtractor 25 and the information provided by the vehicle sensor 12 on the speed and the steering angle of the vehicle are evaluated in stage 19 . Together with the speed and the steering angle of the vehicle sensor 12 , the output signal of the subtractor 25 also controls in the time window setting unit 13 the length of the time window Δt with which the computer units 5 and 5 'correspond to those described with reference to FIGS. 1 and 2 Embodiments smoothing processing is performed.

Die Fig. 4 zeigt in Blockschaltbilddarstellung eine dritte Aus führungsform der Vorrichtung zur Gier-Drehratenbestimmung, die bis auf die Einheiten zur Bestimmung des Richtungswinkels der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 entspricht. Für mit Fig. 1 funktionell übereinstimmende Elemente sind gleiche Bezugszeichen verwendet, zu deren Erläuterung auf die Beschreibung von Fig. 1 verwiesen wird. Der einachsige Erdmagnetfeldsensor ist hier durch eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Richtungswinkels er setzt, die aus den Einheiten 26 bis 28 gebildet wird. Die Ein heit 26 stellt eine Funkortungsvorrichtung mit Richtantenne dar, die einen Winkel zwischen der Fahrzeugachse und der Richtung zu einem Funksender bestimmt. Eine GPS-Einheit 27 liefert Fahrzeug- Ortskoordinaten, aus denen ein Rechner 28 einen Fahrzeug-Rich tungswinkel ψ_Cfür das Subtrahierglied 6 bestimmt. Fig. 4 shows a block diagram representation of a third imple mentation of the device for yaw rate determination, which corresponds to the units for determining the direction angle of the first embodiment of FIG. 1. The same reference numerals are used for elements which functionally correspond to FIG. 1, for the explanation of which reference is made to the description of FIG. 1. The uniaxial earth magnetic field sensor is here set by a device for determining a directional angle, which is formed from the units 26 to 28 . The unit 26 represents a radio location device with directional antenna, which determines an angle between the vehicle axis and the direction to a radio transmitter. A GPS unit 27 provides vehicle location coordinates, from which a computer 28 determines a vehicle direction angle ψ _C for the subtractor 6 .

Die Fig. 5 zeigt eine weitere Vorrichtung zur Drehratenbestim mung, die ebenfalls bis auf die Einheiten zur Richtungswinkelbe stimmung mit der zweiten Ausführungsform nach Fig. 2 überein stimmt. Für mit Fig. 2 funktionell übereinstimmende Elemente sind gleiche Bezugszeichen verwendet, zu deren Erläuterung auf die Beschreibung der Fig. 1 und 2 verwiesen wird. Wie bei der Ausführungsform aus Fig. 4 wird in einem Rechner 28 aus einem Funkortungswinkel, der von der Funkortungsvorrichtung 26 gelie fert wird, und den Fahrzeugkoordinaten des Fahrzeugs, die in der GPS-Einheit 27 bestimmt werden, ein horizontaler Fahrzeug-Rich tungswinkel ψ_C berechnet. Dieser Richtungswinkel wird in einem Differenzierglied 15 differenziert und stellt ein korrektives Eingangssignal ψ_CP für das Subtrahierglied 6 dar, das dieses Si gnal vom Ausgangssignal der ersten Vorabkorrekturstufe 7 subtra hiert. FIG. 5 shows a further device to mung Drehratenbestim which also up to the units for Richtungswinkelbe humor with the second embodiment of FIG. 2 correspond true. The same reference numerals are used for elements which functionally correspond to FIG. 2, for the explanation of which reference is made to the description of FIGS. 1 and 2. As in the embodiment from FIG. 4, a horizontal vehicle direction angle ψ _C is generated in a computer 28 from a radio location angle, which is supplied by the radio location device 26 , and the vehicle coordinates of the vehicle, which are determined in the GPS unit 27 calculated. This directional angle is differentiated in a differentiator 15 and represents a corrective input signal ψ _CP for the subtractor 6 , which subtracts this signal from the output signal of the first pre-correction stage 7 .

Als Alternative zur Richtungswinkelbestimmung über Funkortung gemäß der in den Fig. 4 und 5 dargestellen dritten und vierten Ausführungsform zeigt Fig. 6 eine weitere mögliche Konzeption einer Vorrichtung zur Bestimmung des Richtungswinkels ψ_C eines Fahrzeugs in der Vorrichtung zur Drehratenbestimmung. Dabei wer den zwei GPS-Einheiten 29, 30 verwendet. Diese beiden GPS-Ein heiten 29, 30 sind räumlich voneinander getrennt vorne bzw. hin ten im Fahrzeug angebracht. Aus ihren Positionsdaten berechnet ein Kursrechner 31 die Lage und damit den Kurswinkel ψ_C des Fahr zeugs, wozu die GPS-Einheiten 29, 30 mit entsprechen hoher Orts auflösung arbeiten.As an alternative to the determination of the direction angle via radio location according to the third and fourth embodiment shown in FIGS. 4 and 5, FIG. 6 shows a further possible concept of a device for determining the direction angle ψ _{C of} a vehicle in the device for determining the rotation rate. Who uses the two GPS units 29 , 30 . These two GPS units 29 , 30 are spatially separated from one another at the front or rear in the vehicle. A course computer 31 calculates the position and thus the course angle ψ _{C of} the vehicle from its position data, for which purpose the GPS units 29 , 30 work with a correspondingly high spatial resolution.

Wie die obige Beschreibung verschiedener vorteilhafter Ausfüh rungsformen verdeutlicht, realisiert die Erfindung eine kosten günstig herstellbare Vorrichtung zur driftkompensierten Drehra tenbestimmung, bei der bekannte, günstig erhältliche Komponenten verwendet werden körnen, und ein dafür geeignetes Verfahren.As the above description of various advantageous embodiments clarification forms, the invention realizes a cost Low-cost device for drift-compensated Drehra ten determination, in the known, cheaply available components can be used, and a suitable method.

Mit den geschilderten Kompensationsalgorithmen und Vorab-Korrek turen ist es möglich, selbst mit preiswerten, mehr oder weniger driftbehafteten Drehratensensoren noch ausreichend genaue Dreh ratendaten bereitzustellen, wie sie für die Bestimmung der Gier- Drehrate bei Fahrdynamikregelsystemen von Kraftfahrzeugen benö tigt werden. Mit einer solchen Fahrdynamikregelung läßt sich die Fahrzeug- und Verkerhssicherheit im normalen Fahrbetrieb und vor allem auch in kritischen oder überraschend auftretenden Fahrzu ständen durch entsprechende aktive Eingriffe in die Fahrdynamik erhöhen.With the described compensation algorithms and advance correction it is possible, even with inexpensive, more or less rotation rate sensors subject to drift are still sufficiently accurate rotation to provide rate data as it is used to determine the yaw rate Require yaw rate in vehicle dynamics control systems of motor vehicles be done. With such driving dynamics control, the Vehicle and traffic safety in normal driving and before especially in critical or unexpected driving situations through active interventions in driving dynamics increase.

Claims

1. Method for determining yaw rate, in particular the yaw yaw rate of a motor vehicle, in which

1. the rotation rate is measured by means of a rotation rate sensor ( 1 ) and an associated angle of rotation is measured by means of a directional angle sensor ( 2 ) and
2. the output signal of the rotation rate sensor ( 1 ) nullagendriftkom is compensated by subtracting a drift compensation value (ψ _OP ) from the measured rotation rate (ψ _ZP ), which is based on the difference between the measured rotation angle and the time integral based on the measured rotation rate Calculation rotation rate and / or determined from the difference between a calculation rotation rate based on the measured rotation rate and the time derivative of the measured rotation angle,

characterized in that

1. it is used for a vehicle and the angle of rotation measured using a directional angle sensor ( 2 ) is corrected as a function of the longitudinal inclination angle of the vehicle and / or as a function of the bank angle of the vehicle.

2. The method according to claim 1, characterized in that for calculating the drift compensation value (ψ _OP ) the difference between the measured angle of rotation and the time integral of the calculation rotation rate and / or the difference between the calculation rotation rate and the time derivative of the measured rotation angle is prepared by a smoothing processing in the form of a low pass and / or an arithmetic mean and / or a straight line and / or a compensating polynomial.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the angle of rotation is measured by means of a magnetic field sensor ( 2 ) and the signal of the magnetic field sensor is corrected according to stored geomagnetic data as a function of the local magnetic declination angle and / or as a function of the local magnetic inclination angle .

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the angle of rotation measured by means of the directional angle sensor ( 2 ) at full rotation is corrected by a multiple of the full angle of 360 °.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the angle of rotation is measured by means of a magnetic field sensor ( 2 ) and with respect to earth magnetic field disturbances using the total field strength of the magnetic field measured in the magnetic field sensor ( 2 ) and / or the difference between the integrated rotation rate and measured angle of rotation and / or the speed and / or the steering angle of the vehicle is evaluated.

6. A method for determining yaw rate, in particular according to one of claims 1, 2 or 4, in which

characterized in that

1. the associated angle of rotation is measured by means of a direction sensor ( 26 ) based on the principle of radio location.

7. A method for determining the rotation rate, in particular according to one of claims 1 to 6, in which

characterized in that

1. it is used for a vehicle and the calculation rotation rate is calculated from the measured yaw rotation rate, the rotation rates in the roll and pitch direction and the longitudinal and bank angles of the vehicle.

8. Device for determining the yaw rate, in particular the yaw rate of a motor vehicle, with

1. a rotation rate sensor ( 1 )
2. a directional angle sensor ( 2 ),
3. a subtracting element ( 4 ) in which a zero position drift compensation value (ψ _OP ) is subtracted from the measured yaw rate sensor value of the yaw rate sensor ( 1 ), and
4. Means ( 5 to 14 ) for determining the drift compensation value from the difference between the angle of rotation measured by the directional angle sensor and the time integral of a calculated rotation rate based on the measured rotation rate and / or from the difference between a calculation based on the measured rotation rate -Rotation rate and the time derivative of the measured rotation angle,

characterized in that

1. it is arranged in a vehicle and vehicle position correction means ( 9 , 11 , 14 ) for correcting the signal of the direction angle sensor ( 2 ) depending on the longitudinal and transverse inclination of the vehicle are provided.

9. The device according to claim 8, characterized in that averaging means ( 5 , 5 ') are provided, which for calculating the drift compensation value, the difference between the measured angle of rotation and the time integral of the calculation rotation rate and / or the difference between the calculation rotation rate and the time derivative of the measured angle of rotation by smoothing processing in the form of a low pass and / or an arithmetic mean and / or a straight line and / or a polynomial.

10. The device according to claim 8 or 9, characterized in that the directional angle sensor is designed as a magnetic field sensor and magnetic field correction means ( 21 , 22 , 23 ) for correcting the signal of the magnetic field sensor ( 16 ) are provided, which an evaluation unit ( 23 ), a vehicle position determination unit ( 21 ) and a memory ( 22 ), in which the local declination and / or inclination of the earth 's magnetic field are stored.

11. The device according to one of claims 8 to 10, characterized in that full rotation detection means ( 10 , 19 ) are provided, the rotation angle changes of more than 360 ° detect and the directional angle signal supplied by the direction sensor ( 2 , 16 ) by gan ze multiples of the full angle of Correct 360 °.

12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the directional angle sensor is designed as a magnetic field sensor and magnetic field deviation correction means ( 25 ) are provided, which form the difference between a geomagnetic field sensor ( 16 ) determined by an earth magnetic field amount and an earth field magnetic field amount, the is calculated by a computer unit ( 23 ) from vehicle position determination unit ( 21 ) determined vehicle location coordinates and from stored in a memory ( 22 ) local geomagnetic field values, and correct the ge magnetic field difference signal when determining the drift compensation value.

13. Device for determining the yaw rate, in particular according to one of claims 8, 9 or 11

characterized in that

1. the directional angle sensor is formed by radio location means ( 26 , 27 , 39 , 30 , 31 ).

14. Device for determining the yaw rate, in particular according to one of claims 8 to 13, with

characterized in that

1. it is arranged in a vehicle and has sensors for roll and pitch rotation rate measurement and vehicle position sensors ( 14 ) for determining the longitudinal and bank angle of the vehicle and means ( 7 ) for determining the calculation rotation rate from the measured yaw rotation rate, the rotation rates in the roll and pitch direction and the longitudinal and bank angles are provided.