EP0954751A1 - Verfahren und anordnung zur genauen bestimmung der geschwindigkeit eines umlaufenden bauteiles, insbesondere der geschwindigkeit eines fahrzeugrades - Google Patents

Verfahren und anordnung zur genauen bestimmung der geschwindigkeit eines umlaufenden bauteiles, insbesondere der geschwindigkeit eines fahrzeugrades

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EP0954751A1
EP0954751A1 EP98947450A EP98947450A EP0954751A1 EP 0954751 A1 EP0954751 A1 EP 0954751A1 EP 98947450 A EP98947450 A EP 98947450A EP 98947450 A EP98947450 A EP 98947450A EP 0954751 A1 EP0954751 A1 EP 0954751A1
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EP
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speed
rotating component
discontinuities
determined
vehicle
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EP98947450A
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Sascha Heinrichs-Bartscher
Thomas Landsiedel
Hagen Reuter
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Siemens AG
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Mannesmann VDO AG
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Publication date
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    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93271—Sensor installation details in the front of the vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for the precise determination of the speed of a rotating component, in particular the speed of a vehicle wheel, in which discontinuities existing on the circumference of the rotating component are sensed and the speed is determined from the occurrence of the discontinuities over time, and an arrangement for carrying out the method.
  • Known systems for detecting the speed of motor vehicles use a signal provided by speed sensors to determine the vehicle speed.
  • the speed sensor e.g. B. a Hall sensor or an inductive sensor is arranged opposite a vehicle wheel and detects the wheel speed corresponding to this wheel.
  • the electrical signal corresponding to the wheel speed is fed to a control unit which calculates the wheel speed from the signals of the speed sensor corresponding to the wheel speed by counting the signal edges in a predetermined period of time and determines the speed of the vehicle therefrom. Due to the manufacturing tolerances of the increment encoders to each other, this type of evaluation of the wheel speeds results in noise components in the wheel speeds which lead to inaccuracies and falsify the actual wheel speed. These noise components are normally eliminated by filtering the signal.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for the precise determination of the speed of a rotating component, in which, despite manufacturing tolerances of the incremental disc and out-of-roundness of the rotating component, a reliable determination of the dynamics of the rotating component is possible in order to reliably predict the driving corridor of the vehicle to enable.
  • the object is achieved in that a correction value is determined from the actual distribution of the discontinuities on the rotating component, with which the corrected speed is determined.
  • the advantage of the invention is that a correction is made immediately on the basis of the actual distance of the discontinuities that were used to determine the wheel speeds. This method smoothes the wheel speeds while maintaining the dynamics. Thus, while maintaining the dynamic of the circulating component receive an accurate speed signal with each measurement.
  • the correction value is determined at a constant speed of the rotating component.
  • the time between the occurrence of two discontinuities is advantageously determined, from which the distance between the discontinuities on the rotating component is determined.
  • the distance between two consecutive discontinuities can thus be measured precisely and an error can be determined from a comparison with a standard distance between two consecutive discontinuities, which results from the uniform, error-free distribution of the discontinuities on the rotating wheel.
  • the number of discontinuities is determined in a predetermined period of time, and the distance between the discontinuities of the rotating component is determined from the number of discontinuities.
  • the distances of all discontinuities occurring on the rotating component are recorded and from these distances the discontinuities are assigned along the circumference of the rotating component.
  • the distance of all discontinuities arranged on the rotating component is newly determined with every revolution of the rotating component, an average value being formed from the distances determined over the various revolutions for the same discontinuities. To this The system “learns" the errors in the arrangement of the discontinuities that occur over the scope of the marking.
  • the current value of the distance is saved after each distance formation.
  • the distance between two successive discontinuities determined during the previous rotation of the rotating component is deleted.
  • an increment encoder is assigned to at least two wheels of the motor vehicle and a speed sensor is arranged opposite each increment encoder, which detects the respective signal corresponding to the speed of the wheel, this sensor being connected to a correction device of a motor vehicle, which corrects the correction value the wheel speed determined.
  • the precise determination of the wheel speeds of the motor vehicle is particularly important for the prediction of the driving corridor and cornering of the vehicle.
  • the distance control device which is designed as a correction device, is connected to a sensor signal processing arrangement which reports the distance and relative speed of objects in the lane of the vehicle to the distance control device, an object detection sensor connected to the sensor signal processing arrangement detecting the objects occurring in the direction of travel of the vehicle .
  • the sensor is arranged on the front of the vehicle to be controlled in order to detect the vehicles in front.
  • the sensor works according to the retroreflective principle and is advantageously a radar sensor. In addition to radar sensors, laser, infrared or image processing sensors are also conceivable.
  • the senor, the signal processing arrangement and the distance control device are arranged in a structural unit on the front of the vehicle to be controlled. This enables a space-saving sensor unit, which takes up only slightly more space than the sensor with an integrated signal evaluation circuit.
  • Fig. 1 Arrangement of the distance control system on the motor vehicle
  • Fig. 2 basic structure of the distance control system
  • Fig. 3 Arrangement for determining the wheel speeds of the vehicle
  • an automatic speed and distance control system 3 is arranged on the bumper 2 of a motor vehicle 1 to maintain a target distance of vehicles.
  • the distance and the speed to the vehicle in front are automatically regulated. If the lane is clear again, the system accelerates the vehicle to the previously set desired speed.
  • the speed and distance control system 3 is switched on / off by an operating element, which is shown as an operating lever 9.
  • the desired speed of the vehicle is also set using the control lever 9. The travel speed desired by the driver is saved, increased or decreased.
  • the automatic speed and distance control system 3 is connected to the engine control 5, the brake 7 and the transmission 8 via a bus system 4.
  • Electronic commands regulate the distance and speed to the vehicle in front.
  • the current speed and also the distance to the vehicle in front is displayed via a display unit 6, which is likewise controlled by the speed and distance control system 3 via the bus system 4, preferably a CAN bus.
  • the automatic speed and distance control system forms a structural unit 3 between sensor 10, sensor signal processing arrangement 11 and distance control system 12.
  • the distance control system 12 has a device 12a for determining the lane of the vehicle and a longitudinal controller 12b which determines the actual distance to a control object, compares it with the entered target distance and, in the event of deviations, by interventions in the vehicle configurations 5, 7, 8 described above establishes the target distance to the control object.
  • the device 12a contains a device for determining the wheel speeds and the errors resulting therefrom.
  • the sensor 10 is a radar or laser sensor with a sensor area 24, which at regular intervals, for. B. every 60 ms, sends signals in the direction of travel of the vehicle which are reflected by the vehicles which are in the signal beam (24). From these returned signals, the signal processing circuit 11 becomes the distance, the relative speed and the acceleration of the vehicles in front certainly. These measurement results are passed on from the signal processing arrangement 11 to the distance control system 12.
  • the distance control system 12 consists of a powerful microcomputer, which in turn is made up of a central processing unit 13, a working memory 14, a read-only memory 15 and an input / output unit 16.
  • the input / output unit 16 receives the information about the distance, the relative speed and the acceleration of the preceding vehicles from the sensor signal processing arrangement 11. The tasks of lane determination and longitudinal control are taken over by this microcomputer.
  • Incremental disks 17 and 18 are arranged on the vehicle itself on the two front wheels, each of which is not shown.
  • Speed sensors 19, 20 are arranged opposite the incremental disks 17, 18.
  • the speed signals detected by the speed sensors 19, 20 are likewise fed to the microcomputer 12 via the input / output unit 16.
  • the microcomputer 12 uses this to calculate the vehicle speed, the yaw rate and the curve radius currently being driven.
  • the microcomputer 12 When approaching a slower vehicle, the microcomputer 12 automatically decelerates the vehicle speed and thus regulates the set target distance from the vehicle in front. For the automatic deceleration, actions on the engine control 5, on the brake 7 and / or a control of the transmission control 8 to reduce the driving speed are possible.
  • the motor control 5, the brake 7 or the transmission 8 are each controlled via an electrical output stage 23. If the lane is clear again, the distance controller 12 accelerates the vehicle to the set desired speed. The distance control is always active when the vehicle drives ahead.
  • the microcomputer 12 is connected to switches of the vehicle brake 21 or the vehicle clutch 22. If these are actuated by the driver via the clutch and / or brake pedal, they cause the control to be switched off in normal operation.
  • the series regulator 12b forms the comparison between a setpoint and actual value of a control concept stored in the software. If you are in the control range, the microcomputer outputs an output signal that is determined by the control concept.
  • the device for determining the lane 12a formed in the microprocessor 12 determines the yaw rate ⁇ of the motor vehicle from the speed signals detected by the speed sensors 19, 20.
  • the yaw rate is determined as follows:
  • the radius traveled by each front wheel is determined from the quotient of the wheel speed v R by the yaw rate ⁇ .
  • the determination of the correction value of the speed of the vehicle on the basis of the detection of the wheel speed will be explained below with reference to FIG. 4.
  • each Hall sensor 19 or 20 is a series of pulses, the leading edge or the trailing edge of the pulses being counted by the microprocessor 12.
  • a timer preferably the clock contained in the micro-processor 12, delivers a current time signal. It is assumed that the speed of the vehicle wheel is approximately constant.
  • the target distance S of the discontinuities N is determined by dividing the known extent of each incremental disc 17 or 18 by the number of discrepancies N of the respective incremental disc 17 or 18 (step 0). These values are stored in the read-only memory 15 of the microprocessor before the correction value is determined.
  • the speed of the vehicle and the correction value for the speed are determined independently and in parallel next to one another.
  • step 1 a start value S j is set.
  • step 2 the time is measured between the pulses of two consecutive discontinuities.
  • the timer status at the time of the occurrence of the pulse of the first discontinuity is subtracted from the timer status which is present at the time of the occurrence of the pulse of the second discontinuity.
  • the time difference measured in this way is stored in the working memory 14 of the microprocessor. Based on this time difference, the Distance S lk between the two discontinuities is determined on the basis of the known extent of the increment encoder (step 3).
  • step 4 it is determined whether the current speed change of the vehicle allows a reliable evaluation.
  • step 5 is proceeded to. If the change in speed v (t,) lies outside this range, the process returns to step 1 via step 8.
  • An average value S 1 is formed in step 5 for the distances S lk measured at different wheel revolutions k between successive identical discontinuities.
  • a constant or time-variable weighting of the measured distances S lk takes place adaptively depending on the situation. For example, in the case of an acceleration-dependent situation, the weighting can take place in a variable manner.
  • a correction field is stored in the memory 15 of the microprocessor 12, which represents the exact distribution of the discontinuities N over the circumference of the incremental disk. This correction field is adjusted after each measurement.
  • step 6 the distances S, of the discontinuities N determined in this way are compared with the "ideal" distances s of the discontinuities N.
  • step 7 If the deviation of the amount of the mean value S, minus the target distance s, is greater than a limit value S g , the incremental disk is defective and an additional error correction is carried out (step 7).
  • the speed can be corrected immediately by reading the corresponding correction value in the form of the corrected distance S from the correction field. With the path corrected in this way, the wheel speed is precisely determined.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur genauen Bestimmung der Geschwindigkeit eines umlaufenden Bauteiles, insbesondere der Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades, bei welchem am Umfang des umlaufenden Bauteiles vorhandene Unstimmigkeiten abgetastet werden und aus dem zeitlichen Auftreten der Unstetigkeiten die Geschwindigkeit bestimmt wird. Bei einem Verfahren zur genauen Bestimmung der Geschwindigkeit eines umlaufenden Bauteiles, bei welchem trotz Herstellungstoleranzen der Inkrementscheibe und Unrundheiten des umlaufenden Bauteiles eine zuverlässige Bestimmung der Dynamik des umlaufenden Bauteiles erfolgt, wird aus der tatsächlichen Verteilung der Unstetigkeiten am umlaufenden Bauteil ein Korrekturwert bestimmt, mit welchem eine korrigierte Geschwindigkeit ermittelt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zur genauen Bestimmung der Geschwindigkeit eines umlaufenden Bauteiles, insbesondere der Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur genauen Bestimmung der Geschwindigkeit eines umlaufenden Bauteiles, insbesondere der Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades, bei welchem am Umfang des umlaufenden Bauteiles vorhandene Unstetigkeiten abgetastet werden und aus dem zeitlichen Auftreten der Unstetigkeiten die Geschwindigkeit bestimmt wird sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Bekannte Systeme zur Erfassung der Geschwindigkeit bei Kraftfahrzeugen nutzen ein von Geschwindigkeitsgebern geliefertes Signal zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Zu diesem Zweck befinden sich Inkrementscheiben an den Rädern der nicht angetriebenen Achse oder an allen Rädern des Kraftfahrzeuges. Der Geschwindigkeitsgeber, z. B. ein Hall-Sensor oder ein Induktivgeber, ist gegenüber einem Fahrzeugrad angeordnet und detektiert die diesem Rad entsprechende Raddrehzahl.
Das der Raddrehzahl entsprechende elektrische Signal wird einem Steuergerät zugeführt, welches die Radgeschwindigkeit aus den der Raddrehzahl entsprechenden Signalen des Geschwindigkeitsgebers durch Zählen der Signalfianken in einem vorgegebenen Zeitraum berechnet und daraus die Geschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt. Durch Herstellungstoleranzen der Inkrementgeber zueinander ergeben sich bei dieser Art der Auswertung der Raddrehzahlen Rauschanteile in den Radgeschwindigkeiten, die zu Ungenauigkeiten führen und die tatsächliche Radgeschwindigkeit verfälschen. Diese Rauschanteile werden normalerweise durch Filterung des Signals eliminiert.
Werden die Radgeschwindigkeiten mit der oben beschriebenen Methode zu stark gefiltert, verliert die Radgeschwindigkeit an Dynamik.
Wird die so bestimmte Radgeschwindigkeit in Fahrzeugsystemen benutzt, die eine Schätzung des zukünftigen Fahrkorridors des eigenen Fahrzeugs durchführen, wie z.B. Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystemen Kollisionswarnoder -Verhinderungssysteme, ist es aber notwendig, jede kurzfristige Veränderung der fahrdynamischen Eigenschaften des Fahrzeuges genau registrieren zu können, um eine zuverlässige Voraussage des Fahrzeugsystems zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur genauen Bestimmung der Geschwindigkeit eines umlaufenden Bauteiles anzugeben, bei welchem trotz Herstellungstoleranzen der Inkrementscheibe und Unrundheiten des umlaufenden Bauteiles eine zuverlässige Bestimmung der Dynamik des umlaufenden Bauteiles möglich ist, um eine zuverlässige Voraussage des Fahrkorridors des Fahrzeuges zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus der tatsächlichen Verteilung der Unstetigkeiten am umlaufenden Bauteil ein Korrekturwert bestimmt wird, mit welchem die korrigierte Geschwindigkeit ermittelt wird.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine Korrektur sofort auf der Grundlage des wirklichen Abstandes der Unstetigkeiten erfolgt, die zur Bestimmung der Radgeschwindigkeiten herangezogen wurden. Aufgrund dieses Verfahrens erfolgt eine Glättung der Radgeschwindigkeiten, wobei aber die Dynamik erhalten bleibt. Somit wird unter Beibehaltung der Dynamik des umlaufenden Bauteiles ein genaues Geschwindigkeitssignal bei jeder Messung erhalten.
In einer einfachen Ausführung wird der Korrekturwert bei einer konstanten Geschwindigkeit des umlaufenden Bauteiles bestimmt.
Vorteilhafterweise wird die Zeit zwischen dem Auftreten zweier Unstetigkeiten bestimmt, aus welcher der Abstand zwischen den Unstetigkeiten am umlaufenden Bauteil ermittelt wird.
Somit kann man den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Unstetigkeiten genau messen und aus einem Vergleich mit einem Normabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Unstetigkeiten, welcher sich aus der gleichmäßigen, fehlerfreien Verteilung der Unstetigkeiten am umlaufenden Rad ergibt, einen Fehler bestimmen.
Alternativ dazu wird in einem vorgegebenen Zeitraum die Anzahl der Unstetigkeiten bestimmt, und aus der Anzahl der Unstetigkeiten der Abstand zwischen den Unstetigkeiten des umlaufenden Bauteiles ermittelt.
In einer Weiterbildung werden die Abstände aller am umlaufenden Bauteil auftretenden Unstetigkeiten erfaßt und aus diesen Abständen eine Zuordnung der Unstetigkeiten entlang dem Umfang des umlaufenden Bauteiles getroffen.
Auf die beschriebene Art und Weise können nicht nur verschiedene Plazierungen der Unstetigkeiten erkannt werden. Es läßt sich auch zuverlässig feststellen, ob alle Unstetigkeiten vollständig vorhanden sind. Wird ein Fehlen von Unstetigkeiten festgestellt, erkennt der beschriebene Algorithmus dies sofort und nimmt eine automatische Korrektur der Radgeschwindigkeit vor.
Zur Erhöhung der Genauigkeit wird der Abstand aller am umlaufenden Bauteil angeordneten Unstetigkeiten bei jeder Umdrehung des umlaufenden Bauteiles neu ermittelt, wobei aus den über die verschiedenen Umdrehungen ermittelten Abständen für dieselben Unstetigkeiten ein Mittelwert gebildet wird. Auf diese Art und Weise "lernt" das System die über den Markierungsumfang auftretenden Fehler bei der Anordnung der Unstetigkeiten.
Der aktuelle Wert des Abstandes wird nach jeder Abstandsbildung gespeichert. Der bei der vorhergehenden Umdrehung des umlaufenden Bauteiles ermittelte Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgende Unstetigkeiten wird gelöscht.
Es werden somit nur die augenblicklich interessanten Abstandsinformationen gespeichert , was einen geringen Bedarf an Speicherkapazität gewährleistet.
Bei einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist mindestens zwei Rädern des Kraftfahrzeuges je ein Inkrementgeber zugeordnet und jedem Inkrementgeber ein Drehzahlsensor gegenüberliegend angeordnet, der das jeweilige der Geschwindigkeit des Rades entsprechende Signal detektiert, wobei dieser Sensor mit einer Korrektureinrichtung eines Kraftfahrzeuges verbunden ist, welche den Korrekturwert der Radgeschwindigkeit ermittelt.
In Zusammenhang mit Abstandsregeleinrichtungen oder Kollisionswarn- und - Verhinderungseinrichtungen ist die genaue Bestimmung der Radgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges für die Vorausbestimmung von Fahrkorridor und Kurvenfahrten des Fahrzeuges besonders bedeutungsvoll.
Dies hat den Vorteil, daß durch die Messung der Radgeschwindigkeiten der tatsächliche Geschwindigkeitsunterschied an beiden Fahrzeugrädern in die Bestimmung des Fahrkorridors eingeht. Dieser kann somit sehr genau bestimmt werden.
Die Abstandsregeleinrichtung, die als Korrektureinrichtung ausgebildet ist, ist mit einer Sensorsignalverarbeitungsanordnung verbunden, die Abstand und Relativgeschwindigkeit von sich in der Fahrspur des Fahrzeuges aufhaltenden Objekten an die Abstandsregeleinrichtung meldet, wobei ein mit der Sensor- signalverarbeitungsanordnung verbundener Objekterfassungssensor die in Fahrtrichtung des Fahrzeuges auftretenden Objekte erfaßt. In einer Ausgestaltung ist der Sensor an der Vorderfront des zu regelnden Fahrzeuges zur Erfassung der vorausfahrenden Fahrzeuge angeordnet. Der Sensor arbeitet nach dem Rückstrahlprinzip und ist vorteilhafterweise ein Radarsensor. Neben Radarsensoren sind auch Laser-, Infrarot- oder Bildverarbeitungssensoren denkbar.
In einer Weiterbildung sind der Sensor, die Signalaufbereitungsanordnung sowie die Abstandsregeleinrichtung in einer baulichen Einheit an der Vorderfront des zu regelnden Fahrzeuges angeordnet. Somit wird eine platzsparende Sensoreinheit ermöglicht, welche nur unwesentlich mehr Bauraum beansprucht als der Sensor mit integrierter Signalauswerteschaltung.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsbeispiele zu. Eines davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 : Anordnung des Abstandsregelsystems am Kraftfahrzeug
Fig. 2: prinzipieller Aufbau des Abstandsregelsystems
Fig. 3: Anordnung zur Bestimmung der Radgeschwindigkeiten des Fahrzeuges
Fig. 4: Algorithmus zur Bestimmung des Markierungsfehlers der Inkrementgeber am Fahrzeugrad mit Hilfe der Anordnung gemäß Fig. 2.
In Figur 1 ist an der Stoßstange 2 eines Kraftfahrzeuges 1 ein automatisches Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 zur Einhaltung eines Sollabstandes von Fahrzeugen angeordnet. Bei Annäherung des geregelten Fahrzeuges an ein langsameres Fahrzeug wird automatisch der Abstand und die Geschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug reguliert. Ist die Fahrspur wieder frei, beschleunigt das System das Fahrzeug auf die zuvor eingestellte Wunschgeschwindigkeit. Das Ein-/Ausschalten des Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystems 3 erfolgt durch ein Bedienelement, welches als Bedienhebel 9 dargestellt ist. Auch die Wunschgeschwindigkeit des Fahrzeuges wird mit Hilfe des Bedienhebels 9 eingestellt. Die vom Fahrer gewünschte Reisegeschwindigkeit wird so gespeichert, erhöht oder verringert.
Über ein Bussystem 4 ist das automatische Geschwindigkeits- und Abstands- regelsystem 3 mit der Motorsteuerung 5, der Bremse 7 und dem Getriebe 8 verbunden. Elektronische Befehle regulieren den Abstand und die Geschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug. Über eine Anzeigeeinheit 6, die ebenfalls von dem Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 über das Bussystem 4, vorzugsweise einem CAN-Bus, angesteuert wird, wird die aktuelle Geschwindigkeit und auch der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug angezeigt.
Wie in Figur 2 dargestellt, bildet das automatische Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem eine bauliche Einheit 3 zwischen Sensor 10, Sensor- signalaufbereitungsanordnung 11 und dem Abstandsregelsystem 12.
Das Abstandsregelsystem 12 weist dabei eine Einrichtung 12a zur Bestimmung der Fahrspur des Fahrzeuges sowie einen Längsregler 12b auf, der den tatsächlichen Abstand zu einem Regelobjekt bestimmt, diesen mit dem eingegebenen Sollabstand vergleicht und bei Abweichungen durch Eingriffe in die oben beschriebenen Fahrzeugkonfigurationen 5, 7, 8 den Sollabstand zum Regelobjekt herstellt. Die Einrichtung 12a beinhaltet eine Einrichtung zur Bestimmung die Radgeschwindigkeiten und der sich daraus ergebenden Fehler.
Der Sensor 10 ist dabei ein Radar- oder Lasersensor mit einem Sensorbereich 24, der in regelmäßigen Abständen, z. B. alle 60 ms, in Fahrtrichtung des Fahrzeuges Signale aussendet, welche von den Fahrzeugen, die sich im Signalstrahl (24) befinden, reflektiert werden. Aus diesen zurückgesendeten Signalen wird von der Signalaufbereitungsschaltung 11 der Abstand, die Relativgeschwindigkeit und die Beschleunigung der vorausfahrenden Fahrzeuge bestimmt. Diese Meßergebnisse werden von der Signalaufbereitungsanordnung 11 an das Abstandsregelsystem 12 weitergegeben.
Wie in Figur 3 dargestellt, besteht das Abstandsregelsystem 12 aus einem leistungsstarken Mikrorechner, der wiederum aus einer zentralen Recheneinheit 13, einem Arbeitsspeicher 14, einem Festwertspeicher 15 sowie einer Ein-/ Ausgabeeinheit 16 aufgebaut ist. Die Ein-/Ausgabeeinheit 16 erhält dabei vom der Sensorsignalaufbereitungsanordnung 11 wie schon beschrieben die Informationen über den Abstand, die Relativgeschwindigkeit und die Beschleunigung der vorausfahrenden Fahrzeuge. Die Aufgaben der Fahrspurbestimmung sowie der Längsregelung werden von diesem Mikrorechner übernommen.
Am Fahrzeug selbst sind Inkrementscheiben 17 und 18 an den jeweils beiden nicht weiter dargestellten Vorderrädern angeordnet. Den Inkrementscheiben 17, 18 gegenüberliegend sind Drehzahlsensoren 19, 20 angeordnet. Die von den Drehzahlsensoren 19, 20 detektierten Drehzahlsignale werden ebenfalls über die Ein-/Ausgabeeinheit 16 dem Mikrorechner 12 zugeführt. Der Mikrorechner 12 berechnet daraus die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Gierrate und den aktuell gefahrenen Kurvenradius.
Bei Annäherung an ein langsameres Fahrzeug übernimmt der Mikrorechner 12 durch automatisches Verzögern eine Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit und regelt so den eingestellten Sollabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug. Für das automatische Verzögern sind Einwirkungen auf die Motorsteuerung 5, auf die Bremse 7 und/oder eine Ansteuerung der Getriebesteuerung 8 zur Verringerung der Fahrgeschwindigkeit möglich. Die Ansteuerung der Motorsteuerung 5, der Bremse 7 oder des Getriebes 8 erfolgt dabei über je eine elektrische Endstufe 23. Ist die Fahrspur wieder frei, beschleunigt der Abstandsregler 12 das Fahrzeug auf die eingestellte Wunschgeschwindigkeit. Bei einer Fahrzeugvorausfahrt ist immer die Abstandsregelung aktiv. Weiterhin ist der Mikrorechner 12 mit Schaltern der Fahrzeugbremse 21 bzw. der Fahrzeugkupplung 22 verbunden. Werden diese vom Fahrer über das Kupplungs- und/oder Bremspedal betätigt, bewirken sie im Normalbetrieb ein Abschalten der Regelung.
Im Mikroprozessor 12 bildet der Längsregler 12b den Vergleich zwischen einem Soll- und Istwert eines in der Software abgelegten Regelungskonzeptes. Ist man im Regelbereich, so wird vom Mikrorechner ein Ausgangssignal ausgegeben, das vom Regelungskonzept ermittelt wird.
Aus den von den Drehzahlsensoren 19, 20 erfaßten Drehzahlsignalen ermittelt die im Mikroprozessor 12 gebildete Einrichtung zur Fahrspurbestimmung 12a die Gierrate φ des Kraftfahrzeuges. Die Gierrate bestimmt sich wie folgt:
Δ vVR φ = s + v2 • k wobei
Δ vVR die Geschwindigkeitsdifferenz der Vorderräder des Kraftfahrzeuges,
s die Spurbreite zwischen den Vorderrädern, v die Fahrzeuggeschwindigkeit, k der Dynamikkorrekturfaktor ist.
Mit Hilfe der so bestimmten Gierrate wird nun die Fahrspur des Kraftfahrzeuges 1 aus dem Kurvenradius R =V-P- berechnet.
Der von jedem Vorderrad gefahrene Radius bestimmt sich aus dem Quotienten der Radgeschwindigkeit vR durch die Gierrate φ.
Nachstehend soll die Bestimmung des Korrekturwertes der Geschwindigkeit des Fahrzeuges auf der Grundlage der Detektion der Radgeschwindigkeit anhand von Figur 4 erläutert werden. Die Inkrementscheiben 17 und 18, die jeweils an je einem Rad der nichtangetriebenen Achse des Kraftahrzeuges angeordnet sind, weisen eine feste Anzahl von Unstetigkeiten N auf.
Bei der Drehung der Inkrementscheibe 17 bzw. 18 bewegen sich die Unstetigkeiten in einem vorgegebenen Abstand so an dem Hall-Sensor 19 bzw. 20 vorbei, daß der Magnetfluß zwischen der Scheibe 17 bzw. 18 und dem Sensor 19 bzw. 20 verändert wird. Das Ausgangsignal jedes Hall-Sensors 19 bzw. 20 ist eine Impulsreihe, wobei die Vorderflanke bzw. die Rückflanke der Impulse vom Mikroprozessor 12 gezählt werden. Ein Zeitgeber (Timer), vorzugsweise der im Mikrorozessor 12 enthaltene Taktgeber, liefert dabei ein aktuelles Zeitsignal. Es wird davon ausgegangen, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeugrades annähernd konstant ist.
Zunächst wird der Sollabstand S der Unstetigkeiten N ermittelt, indem der bekannte Umfang jeder Inkrementscheibe 17 bzw. 18 durch die Anzahl der Unstimmigkeiten N der jeweiligen Inkrementscheibe 17 bzw. 18 geteilt wird (Schritt 0). Diese Werte werden im Festwertspeicher 15 des Mikroprozessors vor Beginn der Ermittlung des Korrekturwertes abgelegt.
Nachdem die Zündung des Kraftfahrzeuges eingeschaltet wurde, werden die Geschwindigkeit des Fahrzeuges und der Korrekturwert für die Geschwindigkeit unabhängig und parallel nebeneinander ermittelt.
Im Schritt 1 wird ein Startwert Sj festgelegt.
Im Schritt 2 erfolgt die Zeitmessung zwischen den Impulsen zweier aufeinanderfolgender Unstetigkeiten. Dazu wird der Timerstand zum Zeitpunkt des Auftretens des Impulses der ersten Unstetigkeit von dem Timerstand abgezogen, welcher zum Zeitpunkt des Auftretens des Impulses der zweiten Unstetigkeit vorhanden ist. Die so gemessene Zeitdifferenz wird im Arbeitsspeicher 14 des Mikroprozessors gespeichert. Ausgehend von dieser Zeitdifferenz wird der Abstand Slk zwischen den beiden Unstetigkeiten auf der Grundlage des bekannten Umfanges des Inkrementgebers ermittelt (Schritt 3).
Im Schritt 4 wird festgestellt, ob die aktuelle Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeuges eine zuverlässige Auswertung zuläßt.
Dies erfolgt, indem die aktuelle Geschwindigkeitsänderung v (t,) mit einem minimalen Änderungsschwellwert vmιn und einem maximalen Änderungsschwellwert vmax der Geschwindigkeit verglichen wird. Die aktuelle Geschwindigkeitsänderung v (t,) wird aus der zu diesem Zeitpunkt tatsächlichen Geschwindigkeit abgeleitet. Liegt die aktuelle Geschwindigkeitsänderung v (t,) zwischen den beiden Schwellwerten vmιn und vmax wird zum Schritt 5 übergegangen. Liegt die Geschwindigkeitsänderung v (t,) außerhalb dieses Bereiches, wird zu Schritt 1 über Schritt 8 zurückgegangen.
Für die bei verschiedenen Radumdrehungen k gemessenen Abstände Slk zwischen aufeinanderfolgenden gleichen Unstetigkeiten wird im Schritt 5 ein Mittelwert S, gebildet. Dabei erfolgt eine konstante oder zeitvariable Gewichtung der gemessenen Abstände Slk situationsabhängig adaptiv. Zum Beispiel kann bei beschleunigungsabhängiger Situation die Gewichtung zeitvariabel erfolgen.
Entscheidend für die Bestimmung dieser korrigierten Mittelwerte S, ist , daß die aufeinanderfolgenden Zeitmessungen ohne Zeitlücken aneinander anschließen, um eine genaue Bestimmung der korrigierten Werte S, zu ermöglichen. Dies wird zuverlässig dadurch erreicht, daß beim Auftreten eines Impulses einer Unstetigkeit der aktuelle Timerstand aus dem Zeitgeber des Mikroprozessors ausgelesen wird.
Im Speicher 15 des Mikroprozessors 12 ist ein Korrekturfeld abgelegt, welches die genaue Verteilung der Unstetigkeiten N über den Umfang der Inkrementscheibe darstellt. Dieses Korrekturfeld wird nach jeder Messung angepaßt. Im Schritt 6 werden die so ermittelten Abstände S, der Unstetigkeiten N mit den "idealen" Abständen s der Unstetigkeiten N verglichen.
Ist die Abweichung des Betrages des Mittelwertes S, abzüglich dem Sollabstand s größer als ein Grenzwert Sg, ist die Inkrementscheibe defekt und es wird eine zusätzliche Fehlerkorrektur durchgeführt (Schritt 7).
Wird nun in einem von der Korrekturwertbestimmung unabhängigen Vorgang die Radgeschwindigkeit bestimmt, kann die Geschwindigkeit sofort korrigiert werden, indem aus dem Korrekturfeld der entsprechende Korrekturwert in Form des korrigierten Abstandes S, ausgelesen wird. Mit dem so korrigierten Weg wird die Radgeschwindigkeit genau bestimmt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur genauen Bestimmung der Geschwindigkeit eines umlaufenden Bauteiles, insbesondere der Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades, bei welchem am Umfang des umlaufenden Bauteiles vorhandene Unstetigkeiten abgetastet werden und aus dem zeitlichen Auftreten der Unstetigkeiten die Geschwindigkeit bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus der tatsächlichen Verteilung der Unstetigkeiten (N) am umlaufenden Bauteil ein Korrekturwert (S,) bestimmt wird, mit welchem eine korrigierte Geschwindigkeit ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeit (tik) zwischen dem Auftreten zweier Unstetigkeiten (N) bestimmt wird, aus welcher der Abstand (sik) zwischen den Unstetigkeiten des umlaufenden Bauteils ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (sjk) aller am umlaufenden Bauteil auftretenden Unstetigkeiten (N) erfaßt werden und aus diesen Abständen (sik) eine Zuordnung der Unstetigkeiten entlang dem Umfang des umlaufenden Bauteiles getroffen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (sik) aller am umlaufenden Bauteil angeordneter Unstetigkeiten (N) bei jeder Umdrehung (k) des umlaufenden Bauteiles ermittelt wird, wobei aus den für zwei vorgegebene Unstetigkeiten (i-1 ; i) über die verschiedenen Umdrehungen (k) des Bauteiles ermittelten Abständen ein gewichteter Mittelwert (s,) gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwert (S,) bei einer näherungsweise konstanten Geschwindigkeit des umlaufenden Bauteils bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert (s,) des Abstandes (slk) der aktuellen Umdrehung (k) gespeichert wird, wobei der Mittelwert (s,) des Abstandes (s(k-1) zweier aufeinanderfolgender Unstetigkeiten (N) der vorhergehenden Umdrehung (K-1 ) gelöscht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreitung eines Grenzwertes sg durch den Betrag, welcher aus der Differenz von Mittelwert s, und Sollabstand s" gebildet wird, auf Fehler erkannt wird, und eine zusätzliche Fehlerkorrektur durchgeführt wird.
8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Rädern (R) eines Kraftfahrzeuges (1 ) je ein Inkrementgeber (17, 18) zugeordnet ist, und jedem Inkrementgeber (17, 18) ein Drehzahlsensor (19, 20) gegenüberliegt, der das jeweilige der Geschwindigkeit des Rades (R) entsprechende Signal detektiert, wobei dieser Drehzahlsensor (19, 20) mit einer Korrektureinrichtung (12) des Kraftfahrzeuges (1 ) verbunden ist, weiche den Korrekturwert bildet.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlsensoren Hall-Sensoren (19, 20) sind.
10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehzahlsensoren (19, 20) an sich im Fahrzeug (1) vorhandene ABS-Sen- soren verwendet werden.
11. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung eine Abstandsregeleinrichtung (12) ist, der der Abstand und die Relativgeschwindigkeit von sich in einer Fahrspur des Fahrzeuges (1) aufhaltenden Objekten von einer Sensorsignalverarbei- tungsanordnung (11) zugeführt werden, wobei die Sensorsignalverarbei- tungsanordnung (11) mit einem Objekterfassungs-sensor (10) verbunden ist, der die in Fahrtrichtung des Fahrzeuges (1) auftretende Objekte überwacht.
12. Anordnung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Objekterfassungssensor (10) an der Vorderfront des Fahrzeuges (1) zur Überwachung des vorausfahrenden Objektes angeordnet ist.
13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekterfassungssensor (10) nach dem Echoprinzip arbeitet.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekterfassungssensor (10) ein Radarsensor ist.
15. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Objekterfassungssensor (10), die Signalaufbereitungsanordnung (11) sowie die Abstandregeleinrichtung (12) eine bauliche Einheit (3) bilden.
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