DE19910501A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mit folgenden Schritten: DOLLAR A - Ermittlung eines ersten Geschwindigkeitssignals auf der Grundlage einer Drehzahl wenigstens eines Rades des Kraftfahrzeugs, DOLLAR A - Ermittlung eines zweiten Geschwindigkeitssignals mittels eines am Fahrzeug vorgesehenen Sender-Empfänger-Systems, welches ein Ausgangssignal aussendet und an Objekten der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektierte Reflexionssignale des Ausgangssignals detektiert, DOLLAR A - Modifizierung des ersten Geschwindigkeitssignals unter Verwendung des zweiten Geschwindigkeitssignals.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs.

Herkömmlicherweise erfolgt die Anzeige der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs für den Fahrer im allgemeinen durch die Tachometeranzeige des Kombiinstruments. Zum Erhalt einer derartigen Tachometeranzeige wird die Drehzahl der Räder des Kraftfahrzeugs über einen Geschwindigkeitsgeber in ein Geschwindigkeitssignal gewandelt und im Tachometer mittels einer abgelegten Kennlinie, beispielsweise in eine optische Anzeige gewandelt. Das Geschwindigkeitssignal besteht meist aus einer der Räderdrehzahl proportionalen Zahl von elektrischen Pulsen ("Tachosignal"), wobei die im Tachometer abgelegte Kennlinie aus einer Geraden, deren Steigung durch die sogenannte Wegkennzahl (siehe unten) bestimmt wird, besteht. Bei modernen Konstruktionen wird die Anzeige des Tachometers meist durch einen Schrittmotor angetrieben, der bezüglich der bisher verwendeten elektromagnetischen Meßwerke wesentlich günstigere Toleranzen besitzt. Trotz dieses Fortschritts unterscheidet sich die angezeigte Geschwindigkeit in der Praxis von einer tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit, da der Zusammenhang zwischen dem Abrollumfang eines Rades und der gemessenen Drehzahl von einer Anzahl von Störungen beeinflußt wird. Insgesamt wird der Zusammenhang zwischen tatsächlicher Geschwindigkeit und Frequenz der Pulse und damit der Anzeige für den Fahrer durch einen konstanten Faktor, die erwähnte "Wegkennzahl" für viele Anwendungen bzw. Situationen nicht ausreichend genau beschrieben. Als Störeinflüsse sind insbesondere Änderungen des tatsächlichen Abrollumfangs, beispielsweise durch Schwankungen des Reifendrucks, aufgrund mangelnder Pflege, aber auch aufgrund einer Erwärmung bei hoher Geschwindigkeit zu nennen. Auch unterschiedliche Reifenfabrikate und die Abnutzung des Profils führen zu Änderungen des Abrollumfangs. Die hieraus sich ergebenden Ungenauigkeiten bei der Anzeige der Fahrzeuggeschwindigkeit führen unter anderem dazu, daß der Tachometer zumeist zu hohe Geschwindigkeiten anzeigt. Es wird seitens des Fahrers oftmals versucht, diese Diskrepanz durch geschätzte "Zuschläge" zu kompensieren. Diese Vorgehensweise kann jedoch leicht dazu führen, daß der Fahrer eine zu hohe Geschwindigkeit wählt, wodurch die Fahrsicherheit beeinträchtigt ist.

Aufgrund einer ungenauen Geschwindigkeit und somit auch Wegmessung treten auch bei der Bestimmung der Reichweite bei bekanntem Tankinhalt (neben anderen Fehlern) und bei der Ortung mittels Fahrzeug-Navigationssystemen Probleme auf, was beispielsweise bei Navigationssystemen auf der Grundlage von GPS-Signalen (Global Positioning System) zu der Notwendigkeit führen kann, in größeren Zeitabschnitten eine Korrektur aufgrund empfangener GPS-Signale durchzuführen.

Zur Beseitigung der beschriebenen Schwierigkeiten wurden bereits sehr aufwendige korrelationsoptische Systeme oder auch Dopplerradarsysteme zur tatsächlichen Messung der Geschwindigkeit entwickelt.

Aufgabe der Erfindung ist daher der Erhalt eines möglichst genauen Geschwindigkeitssignals bzw. einer Tachometeranzeige mit gegenüber dem Stand der Technik verringertem Aufwand.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie in entsprechendes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine permanente Kalibrierung einer herkömmlichen Geschwindigkeitsmeßeinrichtung, welche ein erstes Geschwindigkeitssignal liefert, mittels der Signale eines Sender-Empfänger-Systems (zweites Geschwindigkeitssignal) durchführbar. Es ist hierdurch in einfacher Weise eine genauere Geschwindigkeitsanzeige als dies mit herkömmlichen Systemen möglich war, realisierbar. Der Fahrer erhält insgesamt zuverlässigere Informationen bezüglich seiner Geschwindigkeit, der Reichweite seines Fahrzeuges sowie seiner Position.

Es erweist sich als vorteilhaft, als erstes Geschwindigkeitssignal ein der Drehzahl wenigstens eines Rades proportionales elektrisches Pulssignal zu verwenden. Ein derartiges Pulssignal, welches beispielsweise mittels einer im Tachometer abgespeicherten Kennlinie in eine Wegkennzahl umgewandelt wird, läßt sich in sehr einfacher Weise elektronisch modifizieren, wodurch eine sehr genaue Kalibrierung des ersten Geschwindigkeitssignals unter Verwendung des zweiten Geschwindigkeitssignals möglich ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Sender-Empfänger- System ein Fahrtregler, insbesondere ein ACC-System verwendet. Unter ACC-System (Autonomous bzw. Adaptive Cruise Control) wird hierbei ein System verstanden, bei welchem aus dem Echo bzw. der Reflexionsstrahlung ausgesandter elektromagnetischer Strahlung ein jeweils relevantes Ziel, auf welches der Abstand des eigenen Fahrzeugs geregelt werden soll, bestimmt wird. ACC-Systeme werden beispielsweise dazu eingesetzt, auf Autobahnen einen konstanten zeitlichen Abstand zu einem voranfahrenden Fahrzeug einzustellen. Bei Verwendung derartiger ACC- Systeme als Sender-Empfänger-System im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine permanente Kalibrierung des üblicherweise bei einem Kraftfahrzeug vorliegenden einfachen und preiswerten Geschwindigkeitssignals möglich. Bei ACC-Systemen wird große Sorgfalt darauf verwandt, aus dem Echo der abgesandten Strahlen das jeweils relevante Ziel, auf das der zeitliche Abstand des eigenen Fahrzeugs geregelt werden soll, herauszufinden. Dazu gehören auch Objekte, die aufgrund eines Vergleichs mit der eigenen, aus dem Tachosignal in Näherung bekannten Geschwindigkeit wahrscheinlich ortsfest sind (z. B. Leitpfosten, Verkehrsschilder). D. h., während einer Fahrt erkennt ein ACC-System permanent eine große Anzahl von ortsfesten Objekten. Da diese aufgrund des engen Öffnungswinkels der bei einem ACC-System verwendeten Sensoren in einem engen Winkelbereich liegen, und ihre Winkellage zudem in Näherungen bekannt ist, kann aus ihrem Echo permanent mit großer statistischer Genauigkeit die tatsächliche Geschwindigkeit in Fahrtrichtung berechnet werden.

Zweckmäßigerweise setzt das Sender-Empfänger-System die Ausgangssignale und Reflexionssignale mittels Dopplerverfahren zur Bestimmung des zweiten Geschwindigkeitssignals miteinander in Beziehung.

Es ist ebenfalls möglich, Ausgangssignale und Reflexionssignale mittels Pulslaufzeitverfahren miteinander in Beziehung zu setzen. Mit derartigen Verfahren kann aus der berechneten Geschwindigkeit (beispielsweise relativ zu feststehenden Objekten) in einfacher Weise ein Faktor zur Korrektur des herkömmlichen Geschwindigkeitssignals bzw. Tachosignals ermittelt werden. Mit diesen Verfahren ist eine derartige Korrektur in einfacher Weise für den gesamten typischerweise von einem Kraftfahrzeug durchfahrenen Geschwindigkeitsbereich möglich. Es läßt sich beispielsweise eine Korrekturtabelle oder eine Korrekturfunktion berechnen und permanent aktualisieren. Somit kann dem Fahrer die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit in unaufwendiger Weise wesentlich genauer als bei bisher üblichen Systemen angezeigt werden.

Es wird besonders bevorzugt, daß das Sender-Empfänger- System Radar oder LIDAR Strahlen aussendet. Unter LIDAR wird hierbei ein laserbetriebenes Radar (Light Detection and Ranging) verstanden. Die Verwendung derartiger Strahlen ermöglicht den Einsatz von zuverlässigen und robusten Empfangssensoren zum Empfang reflektierter Strahlung, welche eine genaue Bestimmung des zweiten Geschwindigkeitssignals ermöglichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf zwei hintereinander fahrende Kraftfahrzeuge, von denen das hintere mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Mitteln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgerüstet ist, und

Fig. 2 eine schematische seitliche Ansicht eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Mitteln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgerüsteten Kraftfahrzeugs.

In Fig. 1 ist das hintere der beiden dargestellten Fahrzeuge, welches mit Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, mit einem ACC-System 10 ausgerüstet. Der vom ACC-System 10 ausgestrahlte Radar- oder LIDAR-Strahl ist schraffiert angedeutet und mit 11 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 1 folgt einem zweiten Kraftfahrzeug 3. Das ACC-System 10 ist in der Lage, daß vorausfahrende zweite Fahrzeug 3 als relevantes Ziel zu erkennen und den Abstand des Kraftfahrzeugs 1 entsprechend einzuregeln. Zu diesem Zwecke verarbeitet das ACC-System am Fahrzeug 3 reflektierte Strahlen, welche mittels eines (nicht im einzelnen dargestellten) Sensorsystems des ACC-System 10 empfangen werden. Weitere reflektierte Strahlen bzw. Echos werden von dem ACC-System im Laufe der Fahrt durch Reflexion an feststehenden Hindernissen, beispielsweise die mit 4, 5, 6, 7 bezeichneten Leitpfosten oder ein mit 2 bezeichnetes Straßenschild, empfangen. Diese Gegenstände werden als feststehende Hindernisse klassifiziert, da ein Vergleich mit dem mittels herkömmlichen Tachosignal in erster Näherung bekannten Geschwindigkeit ergibt, daß die Relativgeschwindigkeit zu diesen Gegenständen in erster Näherung der durch das Tachosignal bestimmten Geschwindigkeit entspricht. Die einzelnen, jeweils bestimmten Relativgeschwindigkeiten zu den feststehenden Hindernissen 4, 5, 6, 7, 2 können nun permanent gemittelt werden, woraus sich ein sehr genauer Mittelwert als ACC­ bestimmter Geschwindigkeitswert des Fahrzeugs 1 ergibt. Mittels dieses ermittelten Geschwindigkeitswertes (zweites Geschwindigkeitssignal) ist nun eine kontinuierliche oder periodische Modifizierung des Tachosignals bzw. der Frequenz des Tachosignals (erstes Geschwindigkeitssignal) in einfacher Weise möglich.

In Fig. 2 ist das Fahrzeug 1 in einer seitlichen Ansicht dargestellt. Wie man erkennt, ist das ACC-System 10 im Frontbereich des Fahrzeugs ausgebildet. Das Fahrzeug weist ferner einen in einem Kombiinstrument 12 vorgesehenen Tachometer und einen beispielsweise in einem Vorderrad 20 vorgesehenen Geber 13 für das Tachosignal auf. Die jeweiligen Komponenten können beispielsweise über ein mit 14 bezeichnetes Bussystem (CAN o. ä.) miteinander verbunden sein. Die Ermittlung der jeweiligen Geschwindigkeitssignale sowie die Modifizierung bzw. Kalibrierung des ermittelten Tachosignals kann beispielsweise durch eine Steuereinheit durchgeführt werden, welche nicht im Einzelnen dargestellt ist. Eine derartige Steuereinheit kann beispielsweise in das Kombiinstrument 12 integriert ausgebildet sein.

Claims (7)

1. Verfahren zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mit folgenden Schritten:

• - Ermittlung eines ersten Geschwindigkeitssignals auf der Grundlage einer Drehzahl wenigstens eines Rades (20) des Kraftfahrzeugs,
• - Ermittlung eines zweiten Geschwindigkeitssignals mittels eines am Fahrzeug vorgesehenen Sender-Empfänger-Systems (10) welches ein Ausgangssignal aussendet und an Objekten der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektierte Reflexionssignale des Ausgangssignals detektiert,
• - Modifizierung des ersten Geschwindigkeitssignals unter Verwendung des zweiten Geschwindigkeitssignals.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Geschwindigkeitssignal ein der Drehzahl des wenigstens einen Rades (20) proportionales elektrisches Pulssignal verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender-Empfänger-System ein Fahrtregler, insbesondere ein ACC-System 10, eingesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sender-Empfänger-System (10) Ausgangssignale und Reflexionssignale mittels Dopplerverfahren zur Bestimmung des zweiten Geschwindigkeitssignals miteinander in Beziehung setzt.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sender-Empfänger-System (10) Ausgangssignale und Reflexionssignale mittels Pulslaufzeitverfahren zur Bestimmung des zweiten Geschwindigkeitssignals miteinander in Beziehung setzt.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sender-Empfänger-System (10) Radar- oder LIDAR-Strahlen aussendet.

7. Vorrichtung zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges mit folgenden Schritten:

• - Mitteln zur Ermittlung eines ersten Geschwindigkeitssignals auf der Grundlage einer Drehzahl wenigstens eines Rades (20) des Kraftfahrzeugs,
• - Mitteln zur Ermittlung eines zweiten Geschwindigkeitssignals mittels eines am Fahrzeug vorgesehenen Sender-Empfänger-Systems (10), welches ein Ausgangssignal aussendet und an Objekten der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektierte Reflexionssignale des Ausgangssignals detektiert,
• - Mitteln zur Modifizierung des ersten Geschwindigkeitssignals unter Verwendung des zweiten Geschwindigkeitssignals.