DE19960101A1 - Verfahren zur vorausschauenden Bestimmung eines Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein automatisches Abstandsregel- und/oder kontrollsystem - Google Patents

Verfahren zur vorausschauenden Bestimmung eines Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein automatisches Abstandsregel- und/oder kontrollsystem

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vorausschauenden Bestimmung eines Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein automatisches Abstandsregel- und/oder -kontrollsystem, bei welchem der Fahrkorridor mit Hilfe einer Gierrate des Kraftfahrzeuges bestimmt wird. DOLLAR A Bei einem Verfahren, welches für die unterschiedlichsten Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges zuverlässige Daten liefert, werden aus mindestens zwei Gierratenquellen Einzelgierraten ermittelt, wobei die unabhängig voneinander ermittelten Einzelgierraten entsprechend der momentanen Fahrsituation des Fahrzeuges gewichtet werden und eine resultierende Gierrate des Kraftfahrzeuges aus den gewichteten Werten der ermittelten Einzelgierraten bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur vorausschauenden Bestimmung eines Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein automatisches Abstandsregel- und/oder -kontrollsystem, bei welchem der Fahrkorridor mit Hilfe einer Gierrate des Kraftfahrzeuges bestimmt wird.
Aus der DE 197 49 306 A1 ist ein Verfahren zur vorausschauenden Bestim­ mung eines Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges bekannt. Dabei wird die Gier­ rate des Fahrzeuges nach Messung der Radgeschwindigkeiten von zwei Fahr­ zeugrädern aus der Differenz der beiden Radgeschwindigkeiten bestimmt. Mit Hilfe dieser Gierrate wird ein Kurvenradius ermittelt, welcher die Grundlage für die Bestimmung des vorausschauenden Fahrkorridors bildet. Mit Hilfe dieses Fahrkorridors wird festgestellt, welche Position das Fahrzeug nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraumes einnehmen wird und welche vorausfahrenden Fahr­ zeuge oder Hindernisse sich im Fahrkorridor des eigenen Fahrzeuges aufhal­ ten. Aus den detektierten Objekten ermittelt das Abstandsregelsystem das Ob­ jekt, auf welches der Abstand des zu regelnden Fahrzeuges eingestellt wird.
Neben der Berechnung der Gierrate ist auch die Messung mit Hilfe eines Gier­ ratensensors möglich.
Unterschiedliche Gierratenquellen liefern aber bei unterschiedlichen Fahrsitua­ tionen differenzierte Aussagen, die zu einem Fehlverhalten der Regelung füh­ ren.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur voraus­ schauenden Bestimmung des Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein au­ tomatisches Abstandsregelsystem anzugeben, welches für die unterschiedlich­ sten Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges zuverlässige Daten liefert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass aus mindestens zwei Gierratenquellen Einzelgierraten ermittelt werden, wobei die unabhängig von­ einander ermittelten Einzelgierraten entsprechend der momentanen Fahrsitua­ tion des Fahrzeuges gewichtet werden und eine resultierende Gierrate des Fahrzeuges aus den gewichteten Werten der ermittelten Einzelgierraten be­ stimmt wird.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Fahrkorridor ermittelt wird, welcher der momentanen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges am nächsten kommt. Dadurch wird eine zuverlässige Abstandsregelung ermöglicht.
Vorteilhafterweise wird dabei für jede, von einer Gierratenquelle gelieferte Ein­ zelgierrate ein Gewichtungsfaktor bestimmt, welcher vom Beschleunigungsver­ halten des Kraftfahrzeuges abhängt. Dadurch wird eine genaue Einschätzung der dynamischen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges der Bestimmung der Ge­ samtgierrate des Kraftfahrzeuges zugrunde gelegt. Diese ist besonders genau, wenn die Summe der Quadrate der Längs- und Querbeschleunigung des Kraftfahrzeuges herangezogen wird.
In einer einfachen Ausgestaltung wird der einer Einzelgierrate einer Gierraten­ quelle zugeordnete Gewichtungsfaktor aus einem Kennfeld bestimmt. Diesem Kennfeld liegen Erfahrungswerte über das Verhalten der Einzelgierraten in den unterschiedlichsten Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges zugrunde.
Dieses unterschiedliche Fahrverhalten ergibt sich einmal durch verschiedene Fahrsituationen, wie beispielsweise das Anfahren oder durch unterschiedliche Antriebsvarianten der einzelnen Kraftfahrzeuge, wo z. B. zwischen Vorderrad- oder Allradantrieb unterschieden wird.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Gewichtungsfaktoren in Abhängig­ keit vom Verzögerungsverhalten des Kraftfahrzeuges bestimmt werden. Das Verzögerungsverhalten des Kraftfahrzeuges kann einfach durch den Bremsdruck bzw. das Bremsmoment detektiert werden.
Um zu verhindern, dass bei einem Bremsvorgang der Fahrschlauch des Kraft­ fahrzeuges durch unterschiedlich wirkende Bremsen verfälscht wird, werden die Einzelgierraten und die Gewichtungsfaktoren der Gierratenquellen zyklisch ermittelt, wobei bei Erkennung einer Verzögerung des Kraftfahrzeuges die Be­ stimmung der Gewichtungsfaktoren abgebrochen wird und während des ge­ samten Verzögerungsvorganges der Fahrkorridor aus der zuletzt bestimmten resultierenden Gierrate des Kraftfahrzeuges ermittelt wird.
In einer Weiterbildung wird die Einzelgierrate mit Hilfe eines im Fahrzeug instal­ lierten Gierratensensors gemessen.
Alternativ dazu wird die Einzelgierrate nach Messung der Radgeschwindigkei­ ten von zwei Fahrzeugrädern aus der Differenz der beiden Radgeschwindig­ keiten bestimmt. Insbesondere können zur Bestimmung der Gierrate die Räder der nichtgebremsten, d. h. der rollenden Achse herangezogen werden.
Um auch bei einem Allrad betriebenen Fahrzeug die resultierende Gierrate berechnen und diese in die Berechnung des in der Zukunft vom Fahrzeug lie­ genden Fahrschlauches heranziehen zu können, wird jeweils eine Einzelgier­ rate aus den Radgeschwindigkeiten der angetriebenen und nichtangetriebenen Räder errechnet und die für diese Einzelgierraten bestimmten Gewichtungs­ faktoren auf Plausibilität untersucht.
Sind die für die angetriebenen und nichtangetriebenen Räder untersuchten Gewichtungsfaktoren unplausibel, wird der Fahrkorridor des Fahrzeuges nur auf der Grundlage der vom Gierratensensor gelieferten Gierrate bestimmt.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In der Figur ist an dem Stoßfänger 2 eines Kraftfahrzeuges 1 ein automatisches Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 zur Einhaltung des Sicherheits­ abstandes von Fahrzeugen angeordnet, welches in einem Gehäuse einen Ra­ darsensor, eine Signalauswerteschaltung und die Abstandsregeleinrichtung enthält, die nicht weiter dargestellt sind.
Vorausfahrende Fahrzeuge oder andere Hindernisse werden durch den Sen­ sorstrahl 6 des Radarsensors erfasst. Über ein im Fahrzeug 1 vorhandenes Bussystem 4 ist das automatische Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 beispielsweise mit der Motorsteuerung 5, einem Getriebe 7 und einer Bremse 8 verbunden. Elektronische Befehle, welche von der automatischen Geschwin­ digkeits- und Abstandsregelung 3 erzeugt werden, regulieren automatisch die Geschwindigkeit und somit den Abstand des geregelten Fahrzeuges 1 zu ei­ nem vorausfahrenden, langsameren Fahrzeug.
Darüber hinaus ist ein Gierratensensor 9 mit dem Bussystem 4 verbunden und liefert an das automatische Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 ent­ sprechende Signale. Die Drehzahlen der einzelnen Fahrzeugräder werden durch an das Bussystem 4 angeschlossene Drehzahlsensoren 10, 11, 12, 13 detektiert, deren Signale ebenfalls von dem automatische Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 mit Hilfe eines nicht weiter dargestellten Mikro­ rechners verarbeitet werden.
Im Abstandsregelsystem 3 werden unabhängig voneinander drei Einzelgierra­ ten bestimmt.
  • 1. Die Radgierrate der angetriebenen Räder
  • 2. Die Radgierrate der nichtangetriebenen Räder
  • 3. die von dem Gierratenssensor gelieferte Sensorgierrate.
Das Abstandsregelsystem 3 berechnet aus den von den Sensoren 10, 11, 12, 13 gelieferten Signalen die Radgeschwindigkeiten der einzelnen Räder und bildet aus den so bestimmten Radgeschwindigkeiten die Geschwindigkeitsdiffe­ renz zwischen jeweils zwei Rädern einer Achse. Dies erfolgt entweder für die beiden Räder der Vorderachse oder für die Räder der Hinterachse. Aus diesen Differenzsignalen der Radgeschwindigkeit wird die jeweilig Radgierrate be­ stimmt.
Diese Radgierrate bestimmt sich wie folgt:
wobei
VVR die Geschwindigkeitsdifferenz der Vorderräder des Kraftfahrzeuges
VHR die Geschwindigkeitsdifferenz der Hinterräder des Kraftfahrzeuges
s die Spurbreite zwischen den Rädern einer Achse
v die Fahrzeuggeschwindigkeit
k den Dynamikkorrekturfaktor darstellen.
Um nun aus den beschriebenen Radgierraten der Vorderräder GVR und der Hinterräder GHR sowie der Sensorgierrate GS eine resultierende Gesamtgier­ rate GF für das Kraftfahrzeug zu erhalten, werden die Einzelgierraten abhängig von der momentanen Fahrsituation unterschiedlich gewichtet.
Für jede Radgierrate GVR, GHR und für die Sensorgierrate GS wird ein Gewich­ tungsfaktor a, b, c aus einem Kennfeld bestimmt. Für die Berechnung dieses Gewichtungsfaktors wird die Summe der Quadrate der Längs- und Querbe­ schleunigung des Fahrzeuges zugrunde gelegt. Dabei ist die Summe aller Ge­ wichtungsfaktoren = 1. Ist die Summe der Gewichtungsfaktoren b und c der Vorder- und Hinterachse unplausibel, so wird der Gewichtungsfaktor a der Sensorgierrate GS auf 1 und die Gewichtungsfaktoren b und c der Radgierraten GVR, GHR auf 0 gesetzt.
Zur Berechnung der resultierenden Gesamtgierrate GF des Kraftfahrzeuges zur Bestimmung des Fahrkorridors werden die Sensorgierrate und die beiden Rad­ gierraten GVR, GHR mit dem jeweilig zugehörigem Gewichtungsfaktor multipli­ ziert und addiert.
GF = a GS + b GVR + c GHR
Um zu verhindern, dass bei einem Bremsvorgang der Fahrschlauch des Fahr­ zeuges durch unterschiedlich wirkende Bremsen verfälscht wird, wird der Fahr­ schlauch beim Erkennen eines Bremsvorgangs eingefroren. Die Gewichtungs­ faktoren a, b, c werden dabei in Abhängigkeit des Bremsdrucks bzw. des Bremsmomentes und/oder der Fahrbahnverhältnisse bestimmt.
Mit Hilfe der resultierenden Gierrate GF, welche aus den drei unabhängig von­ einander bestimmten Gierraten GVR, GHR, GS ermittelt wird, wird nun die Fahr­ spur des Fahrzeuges aus dem Kurvenradius R
R = vRef/GF
berechnet, wobei vRef eine Referenzgeschwindigkeit darstellt, die aus dem Mit­ telwert der vier Raddrehzahlen der Fahrzeugräder gewonnen wird. Der Fahr­ korridor wird gebildet, indem ausgehend von der Mitte einer Fahrzeugachse in beide Richtungen der Achse ein konstanter Abstand beaufschlagt wird, wobei sich der Fahrkorridor gemäß dem bestimmten Kurvenradius krümmt. Die Breite des Fahrkorridors weist dabei mindestens die Spurbreite der Räder auf.

Claims (9)

1. Verfahren zur vorausschauenden Bestimmung eines Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein automatisches Abstandsregel- und -kontroll­ system, bei welchem der Fahrkorridor mit Hilfe einer Gierrate des Kraft­ fahrzeuges bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus minde­ stens zwei Gierratenquellen Einzelgierraten ermittelt werden, wobei die unabhängig voneinander ermittelten Einzelgierraten entsprechend der momentanen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges gewichtet werden und ei­ ne resultierende Gierrate des Kraftfahrzeuges aus den gewichteten Wer­ ten der ermittelten Einzelgierraten bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede von einer Gierratenquelle gelieferte Einzelgierrate ein Gewichtungsfaktor be­ stimmt wird, welcher von dem Beschleunigungsverhalten des Kraftfahr­ zeuges abhängt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der einer Einzelgierrate einer Gierratenquelle zugeordnete Gewichtungsfaktor aus einem Kennfeld bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungsfaktoren in Abhängigkeit von dem Verzögerungsverhalten des Kraftfahrzeuges bestimmt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ge­ wichtungsfaktoren der Gierratenquellen zyklisch ermittelt werden, wobei bei Erkennung einer Verzögerung des Kraftfahrzeuges die Bestimmung der Gewichtungsfaktoren abgebrochen wird und während des Verzöge­ rungsvorgangs der Fahrkorridor des Kraftfahrzeuges aus der zuletzt be­ stimmten, resultierenden Gierrate des Kraftfahrzeuges ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelgierrate mit Hilfe eines im Fahrzeug in­ stallierten Gierratensensors gemessen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelgierrate nach Messung der Radge­ schwindigkeiten von zwei Fahrzeugrädern aus der Differenz der beiden Radgeschwindigkeiten bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Einzelgierrate aus den Radgeschwindigkeiten der angetriebenen bzw. der nichtangetriebenen Räder errechnet wird und die für diese beiden Einzel­ gierraten bestimmten Gewichtungsfaktoren auf Plausibilität geprüft wer­ den.
9. Verfahren nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Unplausibilität der für die einzelnen Räder bestimmten Einzelgierra­ ten der Fahrkorridor des Fahrzeuges nur auf der Grundlage der vom Gier­ ratensensor gelieferten Einzelgierrate bestimmt wird.
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