DE19860633A1 - Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs - Google Patents
Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit eines FahrzeugsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (5) zum Messen der Geschwindigkeit (v) eines Fahrzeugs (1) relativ zu einer Fahrbahnoberfläche (2). Um die Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung zu erhöhen und um die Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1) unabhängig von dem Durchmesser und der Haftung eines Fahrzeugrades (4) auf der Fahrbahnoberfläche (2) bestimmen zu können, schlägt die Erfindung vor, dass die Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1) unmittelbar auf der Fahrbahnoberfläche (2) unter Ausnutzung des Dopplereffekts gemessen wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen
der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs relativ zu einer
Fahrbahnoberfläche.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Messen
der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs relativ zu einer
Fahrbahnoberfläche.
Derartige Vorrichtungen zum Messen der Geschwindigkeit eines
Fahrzeugs sind in unterschiedlichen Ausführungsformen aus dem
Stand der Technik bekannt. Die bekannten Vorrichtungen setzen
üblicherweise ein Verfahren ein, bei dem die
Geschwindigkeitsmessung durch Betrachtung der
Umdrehungsfrequenz eines oder mehrerer Fahrzeugräder erfolgt.
Über den durchschnittlichen Umfang der Räder wird dann auf die
pro Zeiteinheit zurückgelegte Strecke geschlossen. Die
Erfassung der Umdrehungsfrequenz erfolgt bspw. analog durch
einen Tachometergenerator oder digital durch einen
inkrementalen induktiven Geber.
Unabhängig von der Art der Messung der Umdrehungsfrequenz
weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Meßverfahren
zwei wesentliche Nachteile auf. Zum einen variiert der
Durchmesser der Fahrzeugräder und damit der Umfang über die
Temperatur der Räder. Da bei dem bekannten
Geschwindigkeitsmeßverfahren von einem konstanten Radumfang
ausgegangen wird, führt eine Änderung des Radumfangs zu einem
falschen Meßergebnis. Zum anderen erfolgt das Abrollen der
Räder relativ zu der Fahrbahnoberfläche, insbesondere bei
Beschleunigungs- und Bremsvorgängen, mit einem Schlupf, der
das Meßergebnis des bekannten Geschwindigkeitsmessverfahrens
ebenfalls verfälscht.
Aus den vorgenannten Nachteilen des Standes der Technik ergibt
sich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Messen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs der eingangs
genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden,
daß die Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung erhöht und das
Ergebnis der Geschwindigkeitsmessung unabhängig ist von dem
Durchmesser der Fahrzeugräder und von der Haftung der
Fahrzeugräder auf der Fahrbahnoberfläche.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von
dem Verfahren der eingangs genannten Art vor, daß die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs unmittelbar an der
Fahrbahnoberfläche unter Ausnutzung des Dopplereffekts
gemessen wird.
Der Dopplereffekt setzt eine Sendeeinheit zum Aussenden von
Strahlen mit einer bestimmten Frequenz und eine
Empfangseinheit zum Empfangen dieser Strahlen voraus. Die
Strahlen können als optische, akustische oder als
elektromagnetische Wellen ausgebildet sein. Wenn zwischen der
Sendeeinheit und dem Empfangseinheit eine Relativbewegung
besteht, sich also ihr gegenseitiger Abstand vergrößert oder
verkleinert, nimmt die Empfangseinheit eine andere Frequenz
wahr, als die Sendeeinheit ausgesandt hat. Die Differenz der
Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz ändert sich durch den
Dopplereffekt in proportionaler Abhängigkeit von der
Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen der Sendeeinheit
und der Empfangseinheit. Aus der Differenz der Sendefrequenz
und der Empfangsfrequenz kann die Geschwindigkeit der
Relativbewegung ermittelt werden.
Zum Messen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs sind die
Sendeeinheit und die Empfangseinheit an dem Fahrzeug
angeordnet. Die Sendeeinheit sendet Strahlen in Richtung auf
die Fahrbahnoberfläche aus. Die Strahlen werden von der
Fahrbahnoberfläche zumindest teilweise reflektiert und die
reflektierten Strahlen von der Empfangseinheit empfangen. Die
Fahrbahnoberfläche dient dabei als imaginäre Sendeeinheit, da
es für die Empfangseinheit so aussieht, als sendete die
Fahrbahnoberfläche die reflektierten Strahlen aus. Aus der
Differenz der Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz kann
somit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ zu der
Fahrbahnoberfläche ermittelt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren mißt die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs unmittelbar an der Fahrbahnoberfläche. Dadurch kann
die Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung deutlich erhöht
werden. Außerdem ist das Ergebnis der Geschwindigkeitsmessung
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unabhängig von dem
Durchmesser und der Haftung der Fahrzeugräder.
Vorteilhafterweise wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auch
mittelbar bestimmt, indem die Umdrehungsfrequenz eines Rades
des Fahrzeugs gemessen und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs
aus der Umdrehungsfrequenz und dem Umfang des Rades mittelbar
bestimmt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird
vorgeschlagen, daß die unmittelbar an der Fahrbahnoberfläche
gemessene Geschwindigkeit an einen Zentralrechner des
Fahrzeugs weitergeleitet wird. Dort kann die unmittelbar
gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit weiterverarbeitet werden.
Die Weiterverarbeitung umfaßt. bspw. die Anzeige der
Geschwindigkeit in einer entsprechenden Anzeigeeinheit auf dem
Armaturenbrett oder die Berücksichtigung der Geschwindigkeit
in Steuerungen oder Regelungen von Fahrzeugzuständen, bspw.
der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Fahrzeugstabilität.
Vorteilhafterweise wird die unmittelbar gemessene
Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Rahmen der Weiterverarbeitung
mit der mittelbar gemessenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs
verglichen. Vorzugsweise wird aus dem Vergleich der
unmittelbar gemessenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit der
mittelbar gemessenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs der Schlupf
eines Rades des Fahrzeugs ermittelt. Da die mittelbar
gemessene Geschwindigkeit abhängig ist von der
Umdrehungsfrequenz der Fahrzeugräder, kann aus dem Vergleich
der unmittelbar mit der mittelbar gemessenen
Fahrzeuggeschwindigkeit im Falle von Beschleunigung oder
Abbremsen des Fahrzeugs der Schlupf eines Fahrzeugrades
ermittelt werden. Die Information über den Schlupf gestattet
wiederum Rückschlüsse auf die Haftung des Rades bzw. auf den
momentanen Haftkoeffizienten, der stark von der Beschaffenheit
der Fahrbahnoberfläche und den Witterungsverhältnissen
abhängig ist. Die Information über den Haftkoeffizienten kann
bspw. in einer Traktionssteuerung des Fahrzeugs zur Begrenzung
des Motordrehmoments oder der Fahrzeuggeschwindigkeit
einbezogen werden.
Wenn das Fahrzeug nicht beschleunigt oder abgebremst wird und
das Fahrzeug auf einer geraden Fahrbahn fährt, ist der Schlupf
an den Rädern in der Regel vernachlässigbar klein. Unter
diesen Bedingungen kann aus dem Vergleich der unmittelbar
gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit mit der mittelbar
gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit auf den tatsächlichen
Durchmesser eines Fahrzeugrades geschlossen werden. Damit kann
bspw. eine Diagnose des Reifendrucks und eine Warnung bei zu
niedrigem oder überhöhtem Reifendruck verbunden werden.
Deshalb wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung vorgeschlagen, daß aus dem Vergleich der unmittelbar
gemessenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit der mittelbar
gemessenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs der Umfang eines
Rades des Fahrzeugs und dadurch der Luftdruck des Rades
ermittelt wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden
Erfindung wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs mittels eines
Dopplerradars unmittelbar gemessen. Ein Dopplerradar sendet
ein Signal aus, das als elektromagnetische Wellen ausgebildet
ist. Bei dem Signal handelt es sich vorzugsweise um ein
kontinuierliches unmoduliertes Signal.
Gemäß einer bevorzugten. Ausführungsform der Erfindung wird
vorgeschlagen, daß durch das Dopplerradar elektromagnetische
Wellen auf die Fahrbahnoberfläche ausgesendet, die
ausgesandten elektromagnetischen Wellen von der
Fahrbahnoberfläche reflektiert, die reflektierten
elektromagnetischen Wellen von dem Dopplerradar empfangen
werden und aus der Differenz der Sendefrequenz und der
Empfangsfrequenz die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt
wird.
Vorteilhafterweise werden die elektromagnetischen Wellen in
einem Neigungswinkel (α) auf die Fahrbahnoberfläche
ausgesendet, wobei die Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs aus
der Gleichung
v = k.(1-fE/fS).cos α,
mit einer Konstanten k,
der Sendefrequenz fs und
der Empfangsfrequenz fE,
der Sendefrequenz fs und
der Empfangsfrequenz fE,
bestimmt wird. Die Konstante (k) besteht üblicherweise aus der
Schallgeschwindigkeit (c). Es ist daran gedacht, ein
Dopplerradar mittig an dem in Fahrtrichtung vorderen Bereich
des Fahrzeugs anzubringen. Die Hauptstrahlrichtung der Antenne
des Dopplerradars zeigt dabei in dem Neigungswinkel (α)
relativ zu der Horizontalen auf die Fahrbahnoberfläche. Da die
Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit unter anderem von dem
Neigungswinkel (α) abhängt, wäre zur Eliminierung dieser
Abhängigkeit ein Neigungswinkel von 0° mathematisch betrachtet
ideal. Allerdings verliefe der Strahl bei einem Neigungswinkel
von 0° in etwa parallel zu der Fahrbahnoberfläche und eine
Reflexion der elektromagnetischen Wellen würde nicht erfolgen.
Somit muß bei der Wahl des Neigungswinkels (α) ein Kompromiß
zwischen der Genauigkeit des Meßverfahrens einerseits und der
Intensität der Reflexion andererseits getroffen werden.
Im Gegensatz zu Licht lassen sich elektromagnetische Wellen
nur mit erheblichem Aufwand stark bündeln. Mit dem Grad der
Bündelung vergrößern sich die Abmessungen und Kosten der
Antenne des Dopplerradars und damit auch des Dopplerradars
selbst. Für das erfindungsgemäße Verfahren werden die
elektromagnetischen Wellen bspw. mittels einer sog.
Patchantenne, gebündelt (z. B. 3 dB Grenzen bei ±7°, 10
Patches).
Ein weniger stark gebündelter Strahl trifft nicht quasi
punktförmig auf die Fahrbahnoberfläche, sondern leuchtet einen
Flächenausschnitt der Fahrbahnoberfläche aus. Das Ausleuchten
eines Flächenausschnitts hat den Vorteil, daß die
Wahrscheinlichkeit der Detektion eines reflektierenden Punktes
auf der Fahrbahnoberfläche größer wird. Das erlaubt eine
Verringerung des Neigungswinkels des Dopplerradars, wodurch
der Einfluß des Neigungswinkels (α) auf die Berechnung der
Geschwindigkeit sinkt und die Genauigkeit des Meßverfahrens
erhöht werden kann.
Verschiedene Stellen auf dem ausgeleuchteten Flächenausschnitt
haben einen unterschiedlichen Abstand zu dem Dopplerrader.
Abhängig von dem minimalen und dem maximalen Abstand des
ausgeleuchteten Flächenausschnitts gibt es einen maximalen und
einen minimalen Neigungswinkel (αmax und αmin). Die empfangenen
elektromagnetischen Wellen weisen somit keine eindeutige
Empfangsfrequenz, sondern ein Frequenzspektrum auf, dessen
minimale und maximale Frequenz von dem minimalen und maximalen
Neigungswinkel (αmin und αmax) abhängt. Das Spektrum
unterschiedlicher Frequenzen der von dem Dopplerradar
empfangenen elektromagnetischen Wellen wird gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vor dem Messen der
Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemittelt, gefiltert und/oder
gewichtet. Dadurch kann das Spektrum der Empfangsfrequenzen
auf eine Frequenz verdichtet werden, die einem bestimmten
mittleren Neigungswinkel (α) entspricht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird
vorgeschlagen, daß durch das Dopplerradar pulsförmig
modulierte elektromagnetische Wellen auf die
Fahrbahnoberfläche ausgesendet werden, die ausgesandten
pulsförmig modulierten elektromagnetischen Wellen von der
Fahrbahnoberfläche reflektiert werden, die reflektierten
pulsförmig modulierten elektromagnetischen Wellen von dem
Dopplerradar empfangen werden, aus der Differenz der
Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs und aus der zeitlichen Verzögerung der Sendepulse zu
den Empfangspulsen die Laufzeit der pulsförmig modulierten
elektromagnetischen Wellen ermittelt wird. Das
erfindungsgemäße Verfahren wird also auf ein
Pulsdopplerverfahren erweitert. Zur Erzeugung der pulsförmigen
Wellen wird das Sendeträgersignal pulsförmig in der Amplitude
moduliert. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird aus einem
Vergleich der Sendeträgerfrequenz mit der
Empfangsträgerfrequenz bestimmt. Aus dem Spektrum
unterschiedlicher Empfangsfrequenzen können bspw. diejenigen
Empfangsfrequenzen herausgefiltert werden, die von empfangenen
elektromagnetischen Wellen resultieren, die eine bestimmte
Laufzeit aufweisen und somit einen bestimmten Weg von der
Fahrbahnoberfläche bis zu der Empfangseinheit des
Dopplerradars zurückgelegt haben. Durch die Laufzeitbegrenzung
der empfangenen elektromagnetischen Wellen kann die Anzahl der
zu verwertenden Wellen auf einen bestimmten Meßbereich
beschränkt werden. Alle anderen Empfangsfrequenzen werden bei
der unmittelbaren Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit nicht
berücksichtigt.
Vorzugsweise wird aus der Laufzeit der pulsförmig modulierten
elektromagnetischen Wellen der Abstand zwischen dem
Dopplerrader und der Fahrbahnoberfläche ermittelt. Durch eine
Einschränkung des Gültigkeitsbereichs der Laufzeit kann der
zulässige Bereich des Neigungswinkels (α) eingeschränkt
werden.
Eine einfache Realisierung dieser Filterfunktion bietet bspw.
ein Laufzeittor. Mit Hilfe eines Laufzeittors werden gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lediglich die
empfangenen pulsförmig modulierten elektromagnetischen Wellen,
deren Laufzeit innerhalb eines vorgegebenen Laufzeitbereichs
liegt, zum Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs
herangezogen. Durch die zusätzliche Laufzeitmessung kann
gewissermaßen eine Bündelung der empfangenen Strahlen
vorgenommen werden. Die Laufzeitmessung stellt somit eine
sinnvolle Alternative oder Ergänzung zu einer stark bündelnden
Antenne des Dopplerradars dar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird
vorgeschlagen, daß durch das Dopplerradar der Abstand des
Fahrzeugs zu Objekten auf der Fahrbahn ermittelt werden kann.
Vorzugsweise wird der Abstand des Fahrzeugs zu anderen
Fahrzeugen, Fahrbahnbegrenzungen o. ä. ermittelt, um das
rangieren des Fahrzeugs, insbesondere beim Einparken des
Fahrzeugs, zu erleichtern. Diese zusätzliche Funktion des
Dopplerradars als Einparkhilfe kann durch minimalen
zusätzlichen Kostenaufwand realisiert werden. Umgekehrt wäre
es auch denkbar, daß in Fahrzeugen bereits vorhandene Radar-
Einparkhilfen zur Geschwindigkeitsmessung eingesetzt werden.
Dies wäre ein entscheidender Vorteil derartiger Radar-
Einparkhilfen gegenüber andersartigen Einparkhilfen, wie bspw.
Ultraschall-Einparkhilfen, und könnte die Akzeptanz der Radar-
Einparkhilfen bei Fahrzeugkäufern trotz der höheren
Anschaffungskosten erhöhen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
eine Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines
Fahrzeugs der eingangs genannten Art dahingehend
auszugestalten und weiterzubilden, daß die Genauigkeit der
Geschwindigkeitsmessung erhöht und das Ergebnis der
Geschwindigkeitsmessung unabhängig ist von dem Durchmesser und
der Haftung der Fahrzeugräder auf der Fahrbahnoberfläche.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von
der Vorrichtung der eingangs genannten Art vor, daß die
Vorrichtung erste Mittel zum Messen der Geschwindigkeit des
Fahrzeugs unmittelbar auf der Fahrbahnoberfläche unter
Ausnutzung des Dopplereffekts aufweist.
Vorteilhafterweise weist das Fahrzeug zweite Mittel zum Messen
der Umdrehungsfrequenz eines Rades des Fahrzeugs und zum
mittelbaren Bestimmen der Geschwindigkeit (vmittelbar) des
Fahrzeugs aus der Umdrehungsfrequenz und dem Umfang des Rades
auf.
Die ersten Mittel sind vorteilhafterweise als ein Dopplerradar
ausgebildet. Das Dopplerradar weist vorzugsweise eine
Sendeeinheit zum Aussenden von elektromagnetischen Wellen auf
die Fahrbahnoberfläche und eine Empfangseinheit zum Empfangen
der von der Fahrbahnoberfläche reflektierten
elektromagnetischen Wellen auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dopplerradar
in dem in Fahrtrichtung vorderen Bereich des Fahrzeugs
angeordnet. Das Dopplerradar ist vorteilhafterweise derart
ausgerichtet, daß die elektromagnetischen Wellen in
Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug in einem Winkel (α) auf die
Fahrbahnoberfläche treffen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das
Dopplerradar Mittel zum Bündeln der ausgesandten
elektromagnetischen Wellen auf. Die Mittel zum Bündeln der
ausgesandten elektromagnetischen Wellen sind bspw. als eine
bündelnde Antenne ausgebildet. Es ist auch denkbar, daß die
Mittel zum Bündeln der ausgesandten Wellen das
Sendeträgersignal pulsförmig in der Amplitude modulieren und
die Pulslaufzeit der empfangenen pulsförmig modulierten
elektromagnetischen Wellen ermitteln. Die bei der Messung der
Fahrzeuggeschwindigkeit zu berücksichtigenden
elektromagnetischen Wellen können auf diejenigen Wellen
beschränkt werden, deren Laufzeit innerhalb eines bestimmten
Laufzeitbereichs liegt. Auch dadurch kann eine Bündelung der
ausgesandten elektromagnetischen Wellen erfolgen. Alternativ
oder zusätzlich weist das Dopplerradar Mittel zum Filtern,
Gewichten und/oder Mitteln der Frequenzen der empfangenen
elektromagnetischen Wellen auf.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigt:
Fig. 1 den vorderen Bereich eines Fahrzeugs, das eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen der
Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufweist.
In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 1 dargestellt, das mit einer
bestimmten Geschwindigkeit v auf einer Fahrbahnoberfläche 2 in
eine Fahrtrichtung 3 fährt. Die Umdrehungsfrequenz eines Rades
4 des Fahrzeuges 1 wird gemessen. Aus der Umdrehungsfrequenz
und dem Umfang des Rades 4 kann die Geschwindigkeit vmittelbar des
Fahrzeuges 1 mittelbar bestimmt werden.
Darüber hinaus weist das Fahrzeug 1 erste Mittel 5 auf, mit
denen die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 unmittelbar an der
Fahrbahnoberfläche 2 unter Ausnutzung des Dopplereffekts
gemessen wird. Die ersten Mittel 5 sind als ein Dopplerradar
ausgebildet. Die Mittel 5 sind in dem in Fahrtrichtung 3
vorderen Bereich des Fahrzeugs 1 angeordnet. Genauer gesagt
sind die ersten Mittel 5 auf der Längsachse des Fahrzeugs 1
innerhalb der Stoßstange 6 angeordnet. Die Mittel 5 weisen
eine Sendeeinheit (nicht dargestellt) zum Aussenden von
elektromagnetischen Wellen 7 auf die Fahrbahnoberfläche 2 und
eine Empfangseinheit (nicht dargestellt) zum Empfangen der von
der Fahrbahnoberfläche 2 reflektierten elektromagnetischen
Wellen 8 auf. Die Stoßstange 6 des Fahrzeugs 1 weist einen für
elektromagnetische Wellen durchlässigen Bereich, vorzugsweise
eine Öffnung, auf, durch die die elektromagnetischen Wellen 7,
8 von der Sendeeinheit auf die Fahrbahnoberfläche 2 bzw. von
der Fahrbahnoberfläche 2 zu der Empfangseinheit gelangen
können.
Die Mittel 5 sind derart ausgerichtet, dass die
elektromagnetischen Wellen 7 in Fahrtrichtung 3 vor dem
Fahrzeug 1 in einem Winkel α auf die Fahrbahnoberfläche 2
treffen. Wenn sich das Fahrzeug 1 relativ zu der
Fahrbahnoberfläche 2 bewegt, ändert sich die Frequenz fE der
von der Empfangseinheit empfangenen elektromagnetischen Wellen
8 durch den sogenannten Dopplereffekt. Zwischen der Differenz
der Sendefrequenz fS und der Empfangsfrequenz fE und der
Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 relativ zu der
Fahrbahnoberfläche 2 besteht ein proportionaler Zusammenhang.
Aus der Differenz der Sendefrequenz fS und der Empfangsfrequenz
fE kann somit die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 relativ zu
der Fahrbahnoberfläche 2 ermittelt werden.
Durch einen Vergleich der mittels der ersten Mittel 5
unmittelbar gemessenen Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 1 mit
der über das Fahrzeugrad 4 mittelbar gemessenen
Geschwindigkeit vmittelbar des Fahrzeugs 1 kann der Schlupf des
Rades 4 des Fahrzeugs 1 ermittelt werden. Außerdem kann in
Fahrsituationen, in denen der Schlupf an den Rädern 4 in der
Regel vernachlässigbar klein ist, aus dem Vergleich der
unmittelbar gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit v mit der
mittelbar gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit vmittelbar auf den
tatsächlichen Durchmesser des Fahrzeugrades 4 geschlossen
werden. Damit kann bspw. eine Diagnose des Reifendrucks und
eine Warnung bei zu niedrigem oder überhöhtem Reifendruck
verbunden werden.
Claims (22)
1. Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit (v) eines
Fahrzeugs (1) relativ zu einer Fahrbahnoberfläche (2),
dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit (v) des
Fahrzeugs (1) unmittelbar an der Fahrbahnoberfläche (2)
unter Ausnutzung des Dopplereffekts gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Umdrehungsfrequenz eines Rades (4) des Fahrzeugs (1)
gemessen und die Geschwindigkeit (vmittelbar) des Fahrzeugs
(1) aus der Umdrehungsfrequenz und dem Umfang des Rades
(4) mittelbar bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die unmittelbar an der Fahrbahnoberfläche (2)
gemessene Geschwindigkeit (v) an einen Zentralrechner des
Fahrzeugs (1) weitergeleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die unmittelbar gemessene Geschwindigkeit (v) des
Fahrzeugs (1) mit der mittelbar gemessenen
Geschwindigkeit (vmittelbar) des Fahrzeugs (1) verglichen
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
aus dem Vergleich der unmittelbar gemessenen
Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1) mit der mittelbar
gemessenen Geschwindigkeit (vmittelbar) des Fahrzeugs (2) der
Schlupf eines Rades (4) des Fahrzeugs (1) ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß aus dem Vergleich der unmittelbar gemessenen
Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1) mit der mittelbar
gemessenen Geschwindigkeit (vmittelbar) des Fahrzeugs (1) der
Umfang eines Rades (4) des Fahrzeugs (1) und dadurch der
Luftdruck des Rades (4) ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs
(1) mittels eines Dopplerradars unmittelbar gemessen
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
durch das Dopplerradar elektromagnetische Wellen (7) auf
die Fahrbahnoberfläche (2) ausgesendet werden, die
ausgesandten elektromagnetischen Wellen (7) von der
Fahrbahnoberfläche (2) reflektiert werden, die
reflektierten elektromagnetischen Wellen (8) von dem
Dopplerradar empfangen werden und aus der Differenz der
Sendefrequenz (fS) und der Empfangsfrequenz (fE) die
Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1) bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die elektromagnetischen Wellen (7) in einem Winkel (α)
auf die Fahrbahnoberfläche (2) ausgesendet werden, wobei
die Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1) aus der
Gleichung
v = k.(1-fE/fS).cos α,
mit einer Konstanten k,
der Sendefrequenz fS und
der Empfangsfrequenz fE,
bestimmt wird.
v = k.(1-fE/fS).cos α,
mit einer Konstanten k,
der Sendefrequenz fS und
der Empfangsfrequenz fE,
bestimmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die empfangenen elektromagnetischen Wellen (8) ein
Spektrum unterschiedlicher Frequenzen (fE) aufweisen, das
vor dem Messen der Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1)
gemittelt, gefiltert und/oder gewichtet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß durch das Dopplerradar pulsförmig
modulierte elektromagnetische Wellen auf die
Fahrbahnoberfläche (2) ausgesendet werden, die
ausgesandten pulsförmig modulierten elektromagnetischen
Wellen von der Fahrbahnoberfläche (2) reflektiert werden,
die reflektierten pulsförmig modulierten
elektromagnetischen Wellen von dem Dopplerradar empfangen
werden, aus der Differenz der Sendefrequenz (fS) und der
Empfangsfrequenz (fE) die Geschwindigkeit (v) des
Fahrzeugs (1) und aus der zeitlichen Verzögerung der
Sendepulse zu den Empfangspulsen die Laufzeit der
pulsförmig modulierten elektromagnetischen Wellen
ermittelt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
aus der Laufzeit der pulsförmig modulierten
elektromagnetischen Wellen der Abstand zwischen dem
Dopplerradar und der Fahrbahnoberfläche (2) ermittelt
wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
lediglich die empfangenen pulsförmig modulierten
elektromagnetischen Wellen, deren Laufzeit innerhalb
eines vorgegebenen Laufzeitbereichs liegt, zum Bestimmen
der Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1) herangezogen
werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß durch das Dopplerradar der Abstand
des Fahrzeugs zu Objekten auf der Fahrbahn ermittelt
wird.
15. Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit (v) eines
Fahrzeugs (1) relativ zu einer Fahrbahnoberfläche (2),
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung erste Mittel
(5) zum Messen der Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (1)
unmittelbar an der Fahrbahnoberfläche (2) unter
Ausnutzung des Dopplereffekts aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
das Fahrzeug (1) zweite Mittel zum Messen der
Umdrehungsfrequenz eines Rades (4) des Fahrzeugs (1) und
zum mittelbaren Bestimmen der Geschwindigkeit (vmittelbar)
des Fahrzeugs (1) aus der Umdrehungsfrequenz und dem
Umfang des Rades (4) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten Mittel (5) als ein
Dopplerradar ausgebildet sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
das Dopplerradar eine Sendeeinheit zum Aussenden von
elektromagnetischen Wellen (7) auf die Fahrbahnoberfläche
(2) und eine Empfangseinheit zum Empfangen der von der
Fahrbahnoberfläche (2) reflektierten elektromagnetischen
Wellen (8) aufweist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dopplerradar in dem in
Fahrtrichtung (3) vorderen Bereich des Fahrzeugs (1)
angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dopplerradar derart ausgerichtet
ist, daß die elektromagnetischen Wellen (7) in
Fahrtrichtung (3) vor dem Fahrzeug (1) in einem
Neigungswinkel (α) auf die Fahrbahnoberfläche (2)
treffen.
21. Vorrichtung nach Einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dopplerradar Mittel zum Bündeln
der ausgesandten elektromagnetischen Wellen (7) aufweist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dopplerradar Mittel zum Filtern,
Gewichten und/oder Mitteln der Frequenzen (fE) der
empfangenen elektromagnetischen Wellen (8) aufweist.
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
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ID=26051115
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