EP4689551A1 - Verfahren zur höhenmessung in einem fahrzeug, steuergerät und fahrzeug - Google Patents

Verfahren zur höhenmessung in einem fahrzeug, steuergerät und fahrzeug

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Publication number
EP4689551A1
EP4689551A1 EP24712782.2A EP24712782A EP4689551A1 EP 4689551 A1 EP4689551 A1 EP 4689551A1 EP 24712782 A EP24712782 A EP 24712782A EP 4689551 A1 EP4689551 A1 EP 4689551A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
peak
vehicle
sensor
current
Prior art date
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Pending
Application number
EP24712782.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Topic
Mirko Erich SCHAPER
Pierre DE ROCHAMBEAU
Konrad Feyerabend
Johann Lucas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF CV Systems Global GmbH
Original Assignee
ZF CV Systems Global GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF CV Systems Global GmbH filed Critical ZF CV Systems Global GmbH
Publication of EP4689551A1 publication Critical patent/EP4689551A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/019—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the type of sensor or the arrangement thereof
    • G—PHYSICS
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2401/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60G2401/17—Magnetic/Electromagnetic
    • B60G2401/174—Radar
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2500/00—Indexing codes relating to the regulated action or device
    • B60G2500/30—Height or ground clearance

Definitions

  • the vehicle in question is in particular a vehicle with air suspension, in particular a commercial vehicle.
  • Other types of suspension and vehicle are also possible, as long as height adjustment is provided.
  • the sensor contains a transmitter and receiver in one device or is a combination of transmitter and receiver that are coordinated with each other or connected to each other by circuitry.
  • Commercial vehicles and passenger cars can be equipped with a height adjustment. The height of the chassis above the axles can then be adjusted. In particular, the vehicles are equipped with air suspension, which enables height adjustment.
  • the sensor should reliably detect the position of the axle relative to the chassis in order to enable the current distance between the axle and the chassis to be determined.
  • the sensor should also detect the surface on which the vehicle is moving, i.e. the ground.
  • Radar sensors and other types of sensors have a spatial radiation angle for the transmitted signals, for example in a cone shape or similar.
  • the sensor is in particular, arranged on the chassis in such a way that the axle and/or the ground can be reliably detected.
  • the method for measuring height is used in a vehicle with height adjustment, wherein a sensor for measuring height is arranged on a chassis of the vehicle or is connected to the chassis at a defined distance, the sensor is arranged in such a way that distances to an axle of the vehicle and in particular also to the ground beneath the vehicle can be detected and the sensor sends signals in the direction of the axle, receives reflected signals and at least indirectly records their intensities and transit times between transmitted signals and reflected signals as signal peaks, wherein the transit times represent the distances of the sensor to the axle and in particular also to the ground or can be converted into the distances.
  • the following steps are carried out for calibration: a) different heights of the vehicle are controlled by the height adjustment, b) for each height controlled in step a), the travel times and signal intensities of the reflected signals are determined so that a raw signal data set consisting of travel times and signal intensities of the signal peaks is created for each controlled height, c) from the travel times and signal intensities determined in step b), the signal peaks are identified which always have the same travel times regardless of the controlled height, d) the signal peaks identified in step c) with always the same travel times together result in a background data set which is saved for further use.
  • the method first determines a raw signal data set from the signal peaks with runtimes and signal intensities for each controlled height.
  • the height can be varied in different ways, for example step by step, so that the height is adjusted by one millimeter, one centimeter or another amount, in particular by about 0.5 mm, in particular starting from a minimum or maximum.
  • a raw signal data set is created for each set height.
  • the sensor can send its signals at defined time intervals and record signal peaks so that raw signal data sets are generated for different heights.
  • the raw signal data sets are used to identify the signal peaks, which are always the same despite different height settings. Identification can be done using mathematical methods. Methods for recognizing patterns in data sets are known from a wide range of applications and do not need to be explained in more detail here.
  • the identified signal peaks relate to components whose height is unchanged relative to the chassis and which therefore interfere with the height measurement. These include, for example, rods connected to the chassis or other types of attachments that are firmly connected to the chassis and lie in the radiation cone of the sensor. These signal peaks together make up the background data set mentioned, which is saved and can optionally be used in the process.
  • the signal peaks of the background data set are subtracted from the signal peaks of all raw signal data sets, so that a corrected signal data set is created for each raw signal data set, which is then stored.
  • the stored corrected signal data sets can optionally be used in the further process.
  • the peak data sets can also contain other selected signal peaks. Depending on the selection of the signal peaks, a significant reduction in the size of the individual stored signal data sets is possible, which can simplify subsequent processing.
  • signal peaks are identified in each corrected signal data set which relate to the axle and in particular also to the ground, namely axle signal peaks and in particular also ground signal peaks.
  • the corrected signal data sets only contain the signal peaks of the components whose height is variable relative to the chassis, namely the axle signal peak, in particular the ground signal peak and possibly other signal peaks.
  • the axle signal peak is the strongest signal peak with a short runtime, while the ground signal peak is a relatively strong signal peak with a longer runtime. Due to the short distance to the sensor and the size of the axle, the axle signal peak will often have the highest intensity of all signal peaks. In a workshop environment, the runtime of the ground signal peak will be the longest. Axle signal peaks and ground signal peaks can thus be determined relatively reliably by their signal intensities and runtimes. Corrected signal data sets in which at least the axle signal peak and in particular also the ground signal peak are identified are referred to here as peak data sets.
  • At least the axis signal peaks and in particular also the ground signal peaks of the corrected signal data sets are stored as peak data sets.
  • the peak data sets are reduced corrected signal data sets in which at least the axis signal peaks and in particular also the ground signal peaks are identified.
  • any additional signal peaks that may be present can also be stored in the peak data sets.
  • the signal peaks of the peak data sets match the signal peaks of the corrected signal data sets.
  • the method may include the following steps: e) for at least one height of the vehicle, several or all
  • a highest signal intensity is compared to determine a highest signal intensity, f) if the highest signal intensity can be determined, this is defined as part of the axis signal peak, g) if the highest signal intensity cannot be determined, the axis is provided with a reflector to improve the reflection of the transmitted signals, h) after applying the reflector, steps a) to c) are repeated.
  • the aim is to determine the axis signal peak. If a signal peak stands out clearly from the other signal peaks, it is probably the axis signal peak. There is no clear difference, for example, if the two highest signal peaks have the same or only slightly different signal intensities. What is slight in this sense can be defined by parameters. If no axis signal peak can be determined in this way, the process is interrupted and the axis is provided with the reflector to improve reflection, so that the signal intensity of the axis signal peak is increased. After the reflector has been applied, the described steps e) to g) are repeated. If an axis signal peak can now be recognized, the process is continued according to claim 1. The fact that a highest signal intensity cannot be determined can be indicated, for example, by a signal that is recognizable to operators.
  • the highest signal intensity can be selected as the one which is at least a defined amount higher than any other compared signal intensity.
  • the defined amount is in particular an absolute amount or a defined fraction of the comparatively smaller or higher signal intensity, for example 5% or 10%.
  • the intensity itself is defined in particular as the ratio of the received reflected signal to the transmitted signal and can be specified as a percentage.
  • the signal intensity can be selected as the ground signal peak which has a transit time that is higher by a defined amount than the axle signal peak and, in particular, is also higher by a defined amount than neighboring signal intensities. Due to the known diameter of the wheels on the axles, the difference in transit times between the ground signal peak and the axle signal peak is known within relatively narrow limits. A minimum and a maximum can be specified as the defined amount of the higher transit time. In addition, it is to be expected that the ground will provide a reflected signal with a relatively high signal intensity due to its surface area. If on the axle If components arranged in a horizontal plane and running underneath them also provide reflected signals, their signal intensities are likely to be lower. The ground signal peak can be reliably determined using the above-mentioned constraints.
  • vertical distances to the axle can be calculated and stored from the axle signal peaks by linearization.
  • the travel times representing the different distances can be calculated, provided that only the axle signal peak is of interest.
  • linearization of the axle signal peak can be useful. The reason for this is the chassis geometry with the suspension of the axle.
  • the axle is held on trailing arms, for example, and supported by air springs. When the height is adjusted, the axle moves along a partial circular path, i.e. with a vertical and a horizontal component, both of which are variable.
  • the sensor is often not mounted vertically above the axle. This means that the travel time of the axle signal peak cannot be directly converted into the vertical distance between a horizontal plane of the axle and a horizontal plane of the sensor. Instead, the position of the sensor and the pitch circle movement of the axle must be taken into account. This is referred to here as linearization.
  • the result of the linearization is the vertical axle distances, i.e. the vertical distances between the plane of the axle and the plane of the sensor. Linearization is easy to achieve if the chassis geometry and the arrangement of the sensor relative to the axle are known and does not need to be explained in detail here.
  • the peak data sets already mentioned can contain the vertical distances to the axle determined by linearization for the axle signal peaks in addition to or instead of the runtimes/distances.
  • linearized peak data sets are created from the existing peak data sets through linearization and saved.
  • the linearized peak data sets can replace the existing peak data sets or be saved in addition. Whether linearization makes sense can be assessed based on the deviations between the peak data sets and the linearized peak data sets that occur in practice for a specific vehicle.
  • two or more different heights are controlled for calibration, in particular continuously or intermittently.
  • the background data set can be determined from just two different heights. In particular, more different heights are controlled.
  • At least a minimum height and a maximum height of the vehicle are controlled for calibration. At least for the minimum height and the maximum height of the vehicle, the theoretical distances between the ground and the sensor as well as between the axle and the sensor can be determined from the chassis geometry, so that an additional check of the plausibility of the data obtained is made possible here.
  • all heights can be controlled for calibration from a minimum height of the vehicle to the maximum height of the vehicle or vice versa.
  • the air springs are first deflated and then gradually or continuously inflated until the maximum height is reached.
  • the range from minimum to maximum height then defines the measuring range within which the calibration is carried out.
  • a radar sensor can be used as a sensor.
  • the radar sensor is less susceptible to contamination than an optical transmitter-receiver.
  • the radar sensor works using the FMCW method (Frequency Modulation Continuous Wave) or PCR method (Pulse Coherent Radar).
  • the radar sensor can work in a frequency range of 50 GHz to 100 GHz, in particular at around 60 GHz or around 77 GHz.
  • the beam angle can be 10° to 30°.
  • other sensor technologies can be used, such as ultrasonic sensors or lidar sensors, in particular sensors with a sharp beam angle.
  • the following steps can be provided for existing peak data sets and existing background data sets after starting the vehicle: at least one current raw signal data set is created, By subtracting the existing background data set from the current raw signal data set, a corresponding current peak data set is calculated; by comparing the current peak data set with the existing peak data sets or by selecting a highest current signal peak, the current axis signal peak is identified within the current peak data set.
  • Starting the vehicle is defined in particular as switching on the ignition or pressing a start button.
  • Peak data sets and background data sets must already be available.
  • the peak data sets can also be the linearized peak data sets.
  • the sensor is automatically active and generates a new raw signal data set, which is referred to as the current raw signal data set and is renewed cyclically.
  • the aim is to determine the current axle signal peak and thus to determine the current vehicle height.
  • the existing background data set is subtracted from the current raw signal data set and a current corrected signal data set and a current peak data set are calculated.
  • the current axle signal peak is determined by comparing the current peak data set with the existing peak data sets or by selecting the highest current signal peak.
  • the current vehicle height can be determined from the running time of the current axle signal peak. While the vehicle is running, the steps are automatically repeated cyclically or on request. The steps are carried out in particular program-controlled.
  • a current vertical distance to the axle can be calculated from the runtime of the current axle signal peak by linearization.
  • the vertical distance and thus also the current vehicle height can deviate from the distance between the sensor and the axle.
  • the identified current axis signal peak can be checked for plausibility by the following measures: Checking whether the current peak data set contains a ground signal peak which matches the identified current axis signal peak in terms of its runtime and/or signal intensity, or
  • the ground signal peak must be a certain distance from the axis signal peak, although this distance can only be subject to slight fluctuations.
  • the current ground signal peak must match the same existing peak data set as the current axis signal peak. The same applies to other current signal peaks in the current peak data set. If the check does not establish plausibility, an error message can be issued.
  • another current signal peak can be selected as the current axle signal peak or the previously specified steps can be repeated, in particular for a different height of the vehicle.
  • the subject matter of the invention according to claim 18 is also a sensor for measuring height in a vehicle, with software for carrying out the method according to the invention.
  • Sensors as integrated components can be equipped with a processor, memory and user-programmable area for processing the determined data, see also the radar sensors mentioned at the beginning for measuring distance and movement in the vehicle.
  • the subject matter of the invention according to claim 19 is also a control unit with software for carrying out the method according to the invention.
  • the control unit receives the data from the sensor and controls it.
  • the control unit regulates the height adjustment of the vehicle, for example by controlling air springs or transmits data to another control unit for height adjustment and/or control of the air suspension.
  • the subject matter of the invention according to claim 20 is finally also a vehicle with height adjustment, chassis, at least one axle, sensor according to claim 18 or sensor for height measurement and control device according to claim 19.
  • Fig. 1 is a bottom view of a vehicle with three axles
  • Fig. 2 the vehicle according to Fig. 1 in a vertical section showing the axle with sensor for height measurement
  • Fig. 3 Sensor and axis to explain the height measurement by time-of-flight detection of reflected signals
  • Fig. 7 Signal peaks of fixed points on the chassis determined from the measurements according to Figs. 4 to 6 as a so-called background map
  • Fig. 8 the signal peaks according to Fig. 4 minus the background map according to Fig. 7
  • Fig. 9 the signal peaks according to Fig. 5 minus the background map according to Fig. 7,
  • the control unit 18 requires information about the current vertical distance aVA, alternatively about the current distance aA (only Fig. 3).
  • This information is provided by a sensor 19 on an underside 20 of the chassis 11.
  • the sensor 19 here is a radar sensor which is connected to the control unit 18 in a manner not shown in detail and which is a component known per se. If the sensor 19 protrudes downwards over the chassis 11, the vertical distance VA, aVA refers in particular to the sensor 19, as can be seen from Fig. 2.
  • a radar sensor of the FMCW (Frequency Modulation Continuous Wave) type is used here as sensor 19.
  • FMCW Frequency Modulation Continuous Wave
  • Such radar sensors are used in the automotive sector for distance detection and interior monitoring.
  • the radar sensor AWRL6432 from Texas Instruments can be used for the present method for measuring height.
  • P4 Signal peak of another component fixedly connected to the chassis 11, not shown in the figures P5 Signal peak of the base 23, P6 Signal peak of a depression in the ground 23, for example a pothole (not shown).
  • each signal peak P1-P6 is the maximum of a series of adjacent individual peaks e.
  • Each signal sent by the sensor 19 results in several reflected signals, depending on the shape and structure of a surface detected by the radar beam. To simplify matters, three individual peaks are shown for each signal peak in Figs. 4 and 5, and no individual peaks are shown in Figs. 6-9. The number and distribution of the individual peaks and their distances from one another can vary greatly from the figures. The maximum of the individual peaks e is important. The maximum results in the associated signal peak P1-P6.
  • the height adjustment of the vehicle 10 goes through a so-called calibration run.
  • more or fewer measurements are carried out with the sensor 19 during the calibration run and the signal peaks are saved as a raw signal data set.
  • Fig. 4 to 6 show examples of the signal peaks from three different measurements.
  • Each of Fig. 4 to 6 corresponds to a raw signal data set for a specific height.
  • the raw signal data set contains intensity I and distance A for each signal peak.
  • the dashed signal peak P6 is another 20 cm away and does not occur during calibration in a controlled workshop environment with a level floor. In later ferry operation, the signal peak P6 can, for example, indicate a pothole.
  • the signal peaks P3, P5 and P6 are also shifted by 5 cm accordingly.
  • the signal peaks P3, P5 and P6 are also shifted by 15 cm accordingly.
  • the signal peaks P1 and P4 are noticeable. These always have the same distance A, despite height adjustment. They must therefore be reflected signals from components that are fixedly connected to the chassis 11. Because the signal peaks P1, P4 are constant, they can be determined easily by comparing the raw signal data sets and are shown in isolation in Fig. 7.
  • the corrected signal data sets can be cleaned of signal peaks that are not relevant for further considerations. Corrected signal data sets cleaned in this way are referred to here as peak data sets.
  • the peak data sets contain at least the signal peaks P2 for axis 14 and in particular the signal peaks P5 for the floor.
  • selected additional signal peaks are retained. This can facilitate plausibility checks. It is also possible to retain all signal peaks of the corrected signal data sets. The latter are then also the peak data sets.
  • the linearization of the signal peaks can also be carried out at an earlier point in time, namely as soon as it is determined which signal peak belongs to axis 14.
  • the intensity of the signal peak for the floor 23 should be somewhat lower, but still very clear, at least in a controlled workshop environment with a level floor 23. In addition, in a controlled workshop environment, no signal peaks should occur that have a greater distance A than the signal peak of the floor 23. With these precautions and considerations, at least the signal peaks P2, P5 for the axis 14 and the floor 23 can be identified from the measurements during the calibration run. All other signal peaks relate either to add-on parts or to the background mentioned above.
  • the signal peaks P1, P4 that are part of the background can be determined by evaluating the raw signal data sets determined during the calibration run.
  • the irrelevant signal peaks outside the background data set can be at least partially excluded by comparing their size. For example, only the highest five signal peaks P1 to P5 are recorded in the raw signal data sets during the calibration run, but not signal peaks with lower intensity. Alternatively, signal peaks with lower intensity are only excluded from the corrected signal data sets, the peak data sets or from the linearized peak data sets.
  • the background data set as well as the peak data sets and/or the linearized peak data sets are saved and can be used later in ferry operation to determine the current height of the vehicle.
  • a current height should be continuously determined during subsequent ferry operation.
  • current signal peaks are cyclically recorded using sensor 19 and current peak data sets are generated.
  • the current height can refer to a distance between chassis 11 and axle 14, a distance between chassis 11 and ground 23, or other distances that change when the height of the vehicle 10 is adjusted. Since the distances mentioned can be easily converted into one another, for the sake of simplicity the current height is assumed to be the current distance aA between sensor 19 and axle 14 or the current vertical distance aVA.
  • the current distance aA is contained in every current signal peak of axis 14 or can be derived from it. Within a current peak data set, the highest current signal peak in particular is assumed to be the current signal peak of axis 14.
  • Sensor 19 generates first raw signal data set; optional: highest signal peak is determined as axis signal peak P2; calibration run to generate all desired raw signal data sets; comparison of the raw signal data sets to determine the background data set; generation of the corrected signal data sets and peak data sets;
  • Sensor 19 generates current raw signal data set; current peak data set is generated using background data set from calibration run; highest current signal peak is determined as current axle signal peak P2 or to determine the current axle signal peak P2, current peak data set is compared with peak data sets from calibration run; optional: axle signal peaks P2 and ground signal peaks P5 of the peak data sets from calibration run are used for plausibility check; optional: additional signal peaks from the calibration run are used for plausibility check;

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Höhenmessung in einem Fahrzeug (10) mit Höhenverstellung, wobei ein Sensor (19) zur Höhenmessung an einem Chassis (11) des Fahrzeugs (10) angeordnet ist oder mit dem Chassis (11) mit definiertem Abstand verbunden ist. Der Sensor (19) ist derart angeordnet, dass Abstände (A, aA) zu einer Achse (14) des Fahrzeugs (10) und insbesondere auch zum Boden (23) unter dem Fahrzeug (10) detektiert werden können. Der Sensor (19) sendet Signale in Richtung auf die Achse (14) und insbesondere den Boden (23), empfängt reflektierte Signale und deren Intensitäten (I). Der Sensor (19) erfasst weiterhin Laufzeiten zwischen gesendeten Signalen und reflektierten Signalen als Signalpeaks (P1 bis P6) zumindest mittelbar. Die Laufzeiten repräsentieren die Abstände (A, aA) des Sensors (19) zur Achse (14) und insbesondere auch zum Boden (23) oder sind in die Abstände (A, aA) umrechenbar.

Description

Verfahren zur Höhenmessung in einem Fahrzeug, Steuergerät und Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Höhenmessung in einem Fahrzeug mit Höhenverstellung, wobei ein Sensor zur Höhenmessung an einem Chassis des Fahrzeugs angeordnet ist oder mit dem Chassis mit definiertem Abstand verbunden ist, der Sensor derart angeordnet ist, dass Abstände zu einer Achse des Fahrzeugs und insbesondere auch zum Boden unter dem Fahrzeug detektiert werden können und der Sensor Signale in Richtung auf die Achse sendet, reflektierte Signale empfängt und deren Intensitäten sowie Laufzeiten zwischen gesendeten Signalen und reflektierten Signalen als Signalpeaks zumindest mittelbar erfasst, wobei die Laufzeiten die Abstände des Sensors zur Achse und insbesondere auch zum Boden repräsentieren oder in die Abstände umrechenbar sind.
Das betreffende Fahrzeug ist insbesondere ein Fahrzeug mit Luftfederung, insbesondere ein Nutzfahrzeug. Auch andere Arten der Federung und des Fahrzeugs sind möglich, solange eine Höhenverstellung vorgesehen ist.
Weiterhin insbesondere ist das Fahrzeug mit einem zentralen Steuergerät für die Luftfederung oder Höhenverstellung ausgestattet. Das Steuergerät kann zugleich Bestandteil eines Bremssystems sein.
Weiterhin insbesondere ist das Fahrzeug ein Anhängefahrzeug. Es kann sich aber auch um ein Zugfahrzeug handeln.
Weiterhin insbesondere ist das Fahrzeug mit zwei oder mehr Achsen ausgestattet. Es kann sich auch um einen einachsigen Anhänger handeln.
Der Sensor enthält Sender und Empfänger in einem Gerät oder ist eine Kombination aus Sender und Empfänger, die aufeinander abgestimmt oder schaltungstechnisch miteinander verbunden sind. Nutzfahrzeuge und Personenkraftwagen können mit einer Höhenverstellung versehen sein. Einstellbar ist dann die Höhe des Chassis über den Achsen. Insbesondere sind die Fahrzeuge hierzu mit einer Luftfederung ausgestattet, die eine Höhenverstellung ermöglicht.
Zur Durchführung einer gezielten Höhenverstellung ist eine Detektierung der aktuellen Höhe erforderlich. In diesem Zusammenhang bekannt ist die Verwendung eines Sensors, der als Sender und Empfänger ausgebildet ist, Signale in Richtung auf die Achse sendet, reflektierte Signale empfängt und deren Intensitäten und Laufzeiten als Signalpeaks erfasst. Die Laufzeit ist bei bekannter Signalgeschwindigkeit zugleich ein Maß für den Abstand zwischen Sensor und Achse. Wenn nachfolgend und im Zusammenhang mit der Erfindung die Laufzeit genannt ist, ist insbesondere auch der Abstand gemeint.
Die Verwendung eines Radarsensors zur Detektierung der Höhe ist aus der EP 4 020 012 A1 bekannt. Auch im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der verwendete Sensor insbesondere ein Radarsensor.
Radarsensoren zur Abstands- und Bewegungsmessung um ein Fahrzeug herum sind bereits länger bekannt, siehe beispielsweise BOSCH Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 27. Auflage (2011), ab Seite 1154, Abschnitt "Sensorik für Fahrerassistenzsysteme", und Folgeauflagen.
Ebenfalls bekannt sind Radarsensoren zur Abstands- und Bewegungsmessung im Fahrzeug, beispielsweise der Radarsensor AWRL6432 von Texas Instruments Incorporated, USA und der Radarsensor A111 von Acconeer AB, Schweden.
Der Sensor soll zuverlässig die Position der Achse relativ zum Chassis detektieren, um so eine Bestimmung eines aktuellen Abstands zwischen Achse und Chassis zu ermöglichen. Insbesondere soll der Sensor auch den Untergrund detektieren, auf dem sich das Fahrzeug bewegt, also den Boden.
Radarsensoren und Sensoren anderen Typs weisen für die ausgesendeten Signale einen räumlichen Abstrahlwinkel auf, etwa in Kegelform oder ähnlich. Der Sensor wird insbesondere so am Chassis angeordnet, dass die Achse und/oder der Boden zuverlässig detektierbar sind. Außerdem können an der Achse und vom Chassis ausgehend Bauteile vorhanden sein, die im Abstrahlkegel der Signale des Sensors liegen und mit detektiert werden. Die von diesen Teilen reflektierten Signale werden ebenso wie die Signale der Achse und/oder des Bodens vom Sensor erfasst.
Bei Einbau des Sensors ist eine Kalibrierung desselben erforderlich, so dass der Sensor Achse und/oder Boden sicher von anderen Bauteilen unterscheiden kann. Die Kalibrierung soll möglichst automatisch ablaufen.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Demnach findet das Verfahren zur Höhenmessung Anwendung in einem Fahrzeug mit Höhenverstellung, wobei ein Sensor zur Höhenmessung an einem Chassis des Fahrzeugs angeordnet ist oder mit dem Chassis mit definiertem Abstand verbunden ist, der Sensor derart angeordnet ist, dass Abstände zu einer Achse des Fahrzeugs und insbesondere auch zum Boden unter dem Fahrzeug detektiert werden können und der Sensor Signale in Richtung auf die Achse sendet, reflektierte Signale empfängt und deren Intensitäten sowie Laufzeiten zwischen gesendeten Signalen und reflektierten Signalen als Signalpeaks zumindest mittelbar erfasst, wobei die Laufzeiten die Abstände des Sensors zur Achse und insbesondere auch zum Boden repräsentieren oder in die Abstände umrechenbar sind. Insbesondere werden zur Kalibrierung folgende Schritte durchgeführt: a) durch die Höhenverstellung werden unterschiedliche Höhen des Fahrzeugs angesteuert, b) für jede in Schritt a) angesteuerte Höhe werden die Laufzeiten und Signalintensitäten der reflektierten Signale ermittelt, so dass für jede angesteuerte Höhe ein Rohsignaldatensatz aus Laufzeiten und Signalintensitäten der Signalpeaks entsteht, c) aus den in Schritt b) ermittelten Laufzeiten und Signalintensitäten werden die Signalpeaks identifiziert, die unabhängig von der angesteuerten Höhe stets die gleichen Laufzeiten aufweisen, d) die in Schritt c) identifizierten Signalpeaks mit stets gleichen Laufzeiten ergeben zusammen einen Hintergrunddatensatz, welcher zur weiteren Verwendung gespeichert wird. Mit dem Verfahren wird zunächst für jede angesteuerte Höhe ein Rohsignaldatensatz aus den Signalpeaks mit Laufzeiten und Signalintensitäten ermittelt. Die Höhe kann hierzu auf unterschiedliche Art und Weise variiert werden, beispielsweise schrittweise, so dass die Höhe um jeweils einen Millimeter, einen Zentimeter oder einen anderen Betrag verstellt wird, insbesondere um etwa 0,5 mm, insbesondere ausgehend von einem Minimum oder Maximum. Für jede eingestellte Höhe wird ein Rohsignaldatensatz erstellt.
Möglich ist auch eine kontinuierliche Verstellung der Höhe mit beispielsweise einem Zentimeter pro Sekunde (1 cm/s). Der Sensor kann in definierten Zeitabständen seine Signale senden und Signalpeaks erfassen, so dass für unterschiedliche Höhen Rohsignaldatensätze erzeugt werden.
Anhand der Rohsignaldatensätze werden die Signalpeaks identifiziert, die stets gleich sind, trotz unterschiedlich eingestellter Höhen. Die Identifizierung kann mit Hilfe mathematischer Verfahren geschehen. Verfahren zur Erkennung von Mustern in Datensätzen sind aus einer Vielzahl von Anwendungsgebieten bekannt und müssen hier nicht näher erläutert werden. Die identifizierten Signalpeaks betreffen Bauteile, deren Höhe relativ zum Chassis unverändert ist und die deshalb die Höhenmessung stören. Dabei handelt es sich beispielsweise um mit dem Chassis verbundene Gestänge oder Anbauteile anderer Art, die mit dem Chassis fest verbunden sind und im Abstrahlkegel des Sensors liegen. Diese Signalpeaks ergeben zusammen den genannten Hintergrunddatensatz, welcher gespeichert wird und im Verfahren optional verwendet werden kann.
Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung werden die Signalpeaks des Hintergrunddatensatzes von den Signalpeaks aller Rohsignaldatensätze abgezogen, so dass für jeden Rohsignaldatensatz ein korrigierter Signaldatensatz entsteht, welcher gespeichert wird. Die gespeicherten korrigierten Signaldatensätze können optional im weiteren Verfahren verwendet werden. Daneben können die Peakdatensätze auch weitere ausgewählte Signalpeaks enthalten. Je nach Auswahl der Signalpeaks ist eine erhebliche Verringerung des Umfangs der einzelnen gespeicherten Signaldatensätze möglich, was eine spätere Verarbeitung vereinfachen kann. Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung werden in jedem korrigierten Signaldatensatz Signalpeaks identifiziert, welche die Achse und insbesondere auch den Boden betreffen, nämlich Achssignalpeaks und insbesondere auch Bodensignalpeaks. Die korrigierten Signaldatensätze enthalten nur noch die Signalpeaks der relativ zum Chassis höhenvariablen Bauteile, nämlich den Achssignalpeak, insbesondere den Bodensignalpeak und gegebenenfalls weitere Signalpeaks. Typischerweise ist der Achssignalpeak der stärkste Signalpeak mit kurzer Laufzeit, während der Bodensignalpeak ein relativ starker Signalpeak mit längerer Laufzeit ist. Aufgrund der kurzen Distanz zum Sensor und wegen der Größe der Achse, wird der Achssignalpeak häufig die höchste Intensität aller Signalpeaks aufweisen. In einer Werkstattumgebung wird die Laufzeit des Bodensignalpeaks am längsten sein. Achssignalpeaks und Bodensignalpeaks sind somit relativ sicher durch ihre Signalintensitäten und Laufzeiten bestimmbar. Korrigierte Signaldatensätze, in denen zumindest der Achssignalpeak und insbesondere auch der Bodensignalpeak identifiziert sind, werden hier als Peakdatensätze bezeichnet.
Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung werden zumindest die Achssignalpeaks und insbesondere auch die Bodensignalpeaks der korrigierten Signaldatensätze als Peakdatensätze abgespeichert werden. Die Peakdatensätze sind in diesem Fall reduzierte korrigierte Signaldatensätze, in denen zumindest die Achssignalpeaks und insbesondere auch die Bodensignalpeaks identifiziert sind. Zusätzlich können in den Peakdatensätzen auch die gegebenenfalls vorhandenen weiteren Signalpeaks mit abgespeichert werden. Im Extremfall stimmen die Signalpeaks der Peakdatensätze mit den Signalpeaks der korrigierten Signaldatensätze überein.
Optional und erfindungsgemäß kann das Verfahren folgende Schritte beinhalten: e) für wenigstens eine Höhe des Fahrzeugs werden mehrere oder alle
Signalintensitäten zur Bestimmung einer höchsten Signalintensität miteinander verglichen, f) sofern die höchste Signalintensität ermittelbar ist, wird diese als Teil des Achssignalpeak definiert, g) sofern die höchste Signalintensität nicht ermittelbar ist, wird die Achse mit einem Reflektor zur Verbesserung der Reflektion der gesendeten Signale versehen, h) nach dem Aufbringen des Reflektors werden die Schritte a) bis c) wiederholt.
Ziel ist die Ermittlung des Achssignalpeaks. Sofern sich ein Signalpeak deutlich von den anderen Signalpeaks abhebt, handelt es sich voraussichtlich um den Achssignalpeak. Ein deutlicher Unterschied ist beispielsweise dann nicht vorhanden, wenn die zwei höchsten Signalpeaks gleiche oder nur geringfügig unterschiedliche Signalintensitäten aufweisen. Was in diesem Sinne geringfügig ist, kann durch Parameter festgelegt werden. Sofern auf diese Weise kein Achssignalpeak ermittelbar ist, wird das Verfahren unterbrochen und die Achse mit dem Reflektor zur Verbesserung der Reflektion versehen, so dass die Signalintensität des Achssignalpeaks erhöht wird. Nach dem Aufbringen des Reflektors werden die beschriebenen Schritte e) bis g) wiederholt. Falls nun ein Achssignalpeak erkennbar ist, wird das Verfahren gemäß Anspruch 1 fortgesetzt. Dass eine höchste Signalintensität nicht ermittelbar ist, kann beispielsweise durch ein für Bedienungspersonen erkennbares Signal zur Anzeige gebracht werden.
Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung kann als höchste Signalintensität die ausgewählt werden, welche wenigstens um einen definierten Betrag höher ist als jede andere verglichene Signalintensität. Der definierte Betrag ist insbesondere ein Absolutbetrag oder ein definierter Bruchteil der im Vergleich jeweils kleineren oder höheren Signalintensität, beispielsweise 5 % oder 10 %. Die Intensität wird selbst insbesondere als Verhältnis des empfangenen reflektierten Signals zum Sendesignal definiert und kann in Prozent angegeben werden.
Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung kann als Bodensignalpeak die Signalintensität ausgewählt werden, welche eine um einen definierten Betrag höhere Laufzeit als der Achssignalpeak aufweist und insbesondere zugleich um einen definierten Betrag höher ist als benachbarte Signalintensitäten. Bedingt durch den bekannten Durchmesser der Räder an den Achsen ist die Differenz der Laufzeiten zwischen Bodensignalpeak und Achssignalpeak in relativ engen Grenzen bekannt. Als definierter Betrag der höheren Laufzeit können ein Minimum und ein Maximum angegeben werden. Außerdem ist zu erwarten, dass der Boden aufgrund seiner Fläche ein reflektiertes Signal mit relativ hoher Signalintensität liefert. Sofern an der Achse angeordnete und unterhalb derselben verlaufenden Bauteile ebenfalls reflektierte Signale liefern, dürften deren Signalintensitäten geringer sein. Durch die benannten Nebenbedingungen ist der Bodensignalpeak zuverlässig ermittelbar.
Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung können aus den Achssignalpeaks durch Linearisierung vertikale Abstände zur Achse berechnet und gespeichert werden. Für die Kalibrierung kann mit den die unterschiedlichen Abstände repräsentierenden Laufzeiten gerechnet werden, sofern nur der Achssignalpeak von Interesse ist. Falls jedoch Achssignalpeak und Bodensignalpeak miteinander verglichen werden, kann eine Linearisierung des Achssignalpeaks sinnvoll sein. Grund hierfür ist die Fahrwerksgeometrie mit der Aufhängung der Achse. Die Achse ist beispielsweise an Längslenkern gehalten und durch Luftfedern abgestützt. Bei einer Höhenverstellung bewegt sich die Achse entlang einer Teilkreisbahn, das heißt, mit einer vertikalen und einer horizontalen Komponente, die beide veränderlich sind.
Außerdem ist der Sensor häufig nicht vertikal über der Achse befestigt. Somit ist die Laufzeit des Achssignalpeaks nicht unmittelbar in den vertikalen Abstand zwischen einer horizontalen Ebene der Achse und einer horizontalen Ebene des Sensors umrechenbar. Vielmehr müssen die Position des Sensors und die Teilkreisbewegung der Achse berücksichtigt werden. Dies wird hier als Linearisierung bezeichnet. Das Ergebnis der Linearisierung sind die vertikalen Achsabstände, also die genannten vertikalen Abstände zwischen der Ebene der Achse und der Ebene des Sensors. Die Linearisierung ist in Kenntnis der Fahrwerksgeometrie und der Anordnung des Sensors relativ zur Achse leicht möglich und muss hier nicht im Detail erläutert werden.
Die bereits genannten Peakdatensätze können für die Achssignalpeaks zusätzlich oder anstelle der Laufzeiten/Abstände die durch die Linearisierung ermittelten vertikalen Abstände zur Achse enthalten. Alternativ werden aus den vorhandenen Peakdatensätzen durch die Linearisierung linearisierte Peakdatensätze erstellt und abgespeichert. Dabei können die linearisierten Peakdatensätze die vorhandenen Peakdatensätze ersetzen oder zusätzlich abgespeichert werden. Ob eine Linearisierung sinnvoll ist, kann anhand der in der Praxis bei einem konkreten Fahrzeug auftretenden Abweichungen zwischen den Peakdatensätzen und den linearisierten Peakdatensätzen beurteilt werden. Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung werden zur Kalibrierung zwei oder mehr unterschiedliche Höhen angesteuert, insbesondere kontinuierlich oder taktweise. Bereits aus zwei unterschiedlichen Höhen lässt sich der Hintergrunddatensatz ermitteln. Insbesondere werden mehr unterschiedliche Höhen angesteuert.
Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung werden zur Kalibrierung zumindest eine minimale Höhe und eine maximale Höhe des Fahrzeugs angesteuert. Zumindest für die minimale Höhe und die maximale Höhe des Fahrzeugs lassen sich aus der Fahrwerksgeometrie die theoretischen Abstände zwischen Boden und Sensor sowie zwischen Achse und Sensor bestimmen, so dass hier eine zusätzliche Prüfung der Plausibilität der erhaltenen Daten eröffnet wird.
Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung können zur Kalibrierung von einer minimalen Höhe des Fahrzeugs bis zur maximalen Höhe des Fahrzeugs oder umgekehrt alle Höhen angesteuert werden. Beispielsweise werden zunächst die Luftfedern entlüftet und anschließend schrittweise oder kontinuierlich belüftet bis zum Erreichen der maximalen Höhe. Der Bereich von minimaler bis maximaler Höhe definiert dann den Messbereich, innerhalb dessen die Kalibrierung durchgeführt wird.
Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung kann als Sensor ein Radarsensor verwendet werden. Der Radarsensor ist weniger verschmutzungsanfällig als ein optischer Sender-Empfänger. Insbesondere arbeitet der Radarsensor im FMCW- Verfahren (Frequency Modulation Continuous Wave) oder PCR-Verfahren (Pulse Coherent Radar). Der Radarsensor kann insbesondere in einem Frequenzbereich von 50 GHz bis 100 GHz arbeiten, insbesondere bei etwa 60 GHz oder etwa 77 GHz. Der Abstrahlwinkel kann insbesondere 10° bis 30° betragen. Alternativ können andere Sensortechnologien verwendet werden, etwa Ultraschallsensoren oder Lidarsensoren, insbesondere Sensoren mit spitzem Abstrahlwinkel.
Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung können bei vorhandenen Peakdatensätzen und vorhandenem Hintergrunddatensatz nach einem Starten des Fahrzeugs folgende Schritte vorgesehen sein: es wird wenigstens ein aktueller Rohsignaldatensatz erstellt, durch Abzug des vorhandenen Hintergrunddatensatzes von dem aktuellen Rohsignaldatensatz wird ein zugehöriger aktueller Peakdatensatz berechnet, durch Vergleich des aktuellen Peakdatensatzes mit den vorhandenen Peakdatensätzen oder durch Auswahl eines höchsten aktuellen Signalpeaks wird der aktuelle Achssignalpeak innerhalb des aktuellen Peakdatensatzes identifiziert.
Als Starten des Fahrzeugs wird insbesondere das Einschalten einer Zündung oder die Betätigung eines Startknopfes festgelegt. Peakdatensätze und Hintergrunddatensatz müssen bereits vorhanden sein. Bei den Peakdatensätzen kann es sich auch um die linearisierten Peakdatensätze handeln. Nach dem Starten des Fahrzeugs ist der Sensor automatisch aktiv und generiert einen neuen Rohsignaldatensatz, welcher als aktueller Rohsignaldatensatz bezeichnet und insbesondere zyklisch erneuert wird. Ziel ist die Bestimmung des aktuellen Achssignalpeaks und damit die Ermittlung der aktuellen Fahrzeughöhe. Hierzu werden der vorhandene Hintergrunddatensatz von dem aktuellen Rohsignaldatensatz abgezogen und so ein aktueller korrigierter Signaldatensatz und ein aktueller Peakdatensatz berechnet. Der aktuelle Achssignalpeak wird ermittelt durch Vergleich des aktuellen Peakdatensatzes mit den vorhandenen Peakdatensätzen oder durch Auswahl des höchsten aktuellen Signalpeaks. Aus der Laufzeit des aktuellen Achssignalpeaks kann auf die aktuelle Fahrzeughöhe geschlossen werden. Im laufenden Betrieb des Fahrzeugs werden die Schritte automatisch zyklisch oder auf Anforderung wiederholt. Die Schritte werden insbesondere programmgesteuert ausgeführt.
Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung kann aus der Laufzeit des aktuellen Achssignalpeak durch Linearisierung ein aktueller vertikaler Abstand zur Achse berechnet werden. Je nach Fahrwerksgeometrie und Anordnung des Sensors können der vertikale Abstand und damit auch die aktuelle Fahrzeughöhe vom Abstand zwischen Sensor und Achse abweichen.
Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung kann der identifizierte aktuelle Achssignalpeak durch folgende Maßnahmen auf Plausibilität geprüft werden: Prüfung, ob der aktuelle Peakdatensatz einen Bodensignalpeak aufweist, welcher von seiner Laufzeit und/oder seiner Signalintensität zum identifizierten aktuellen Achssignalpeak passt, oder
Prüfung, ob der aktuelle Peakdatensatz andere Signalpeaks aufweist, welche von ihren Laufzeiten und/oder ihren Signalintensitäten zum identifizierten aktuellen Achssignalpeak passen.
Der Bodensignalpeak muss einen bestimmten Abstand zum Achssignalpeak aufweisen, wobei dieser Abstand nur geringen Schwankungen unterliegen kann. Außerdem muss der aktuelle Bodensignalpeak zum selben vorhandenen Peakdatensatz passen, wie der aktuelle Achssignalpeak. Gleiches gilt für andere aktuelle Signalpeaks des aktuellen Peakdatensatzes. Sofern bei der Prüfung keine Plausibilität festgestellt wird, kann eine Fehlermeldung ausgegeben werden.
Nach einem optionalen Gedanken der Erfindung können in Abhängigkeit vom Ausgang der Prüfung auf Plausibilität ein anderer aktueller Signalpeak als aktueller Achssignalpeak ausgewählt oder die zuvor angegebenen Schritte wiederholt werden, insbesondere für eine andere Höhe des Fahrzeugs.
Gegenstand der Erfindung ist gemäß Anspruch 18 auch ein Sensor zur Höhenmessung in einem Fahrzeug, mit einer Software zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sensoren als integrierte Bauteile können mit Prozessor, Speicher und benutzerprogrammierbarem Bereich zur Verarbeitung der ermittelten Daten ausgestattet sein, siehe auch die eingangs erwähnten Radarsensoren zur Abstandsund Bewegungsmessung im Fahrzeug.
Gegenstand der Erfindung ist gemäß Anspruch 19 auch ein Steuergerät mit einer Software zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Steuergerät erhält die Daten des Sensors und steuert diesen. Außerdem regelt das Steuergerät die Höhenverstellung des Fahrzeugs beispielsweise durch Ansteuerung von Luftfedern oder übergibt Daten an ein anderes Steuergerät zur Höhenverstellung und/oder Steuerung der Luftfederung. Gegenstand der Erfindung ist gemäß Anspruch 20 schließlich auch ein Fahrzeug mit Höhenverstellung, Chassis, wenigstens einer Achse, Sensor nach Anspruch 18 oder Sensor zur Höhenmessung und Steuergerät nach Anspruch 19.
Weitere optionale Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Unteransicht eines Fahrzeugs mit drei Achsen,
Fig. 2 das Fahrzeug gemäß Fig. 1 in einem Vertikalschnitt zur Darstellung der Achse mit Sensor zur Höhenmessung,
Fig. 3 Sensor und Achse zur Erläuterung der Höhenmessung durch Laufzeiterfassung reflektierter Signale,
Fig. 4 Signalpeaks reflektierter Signale mit Intensitäten über Abständen im Rahmen einer ersten Messung,
Fig. 5 Signalpeaks reflektierter Signale mit Intensitäten über Abständen im Rahmen einer zweiten Messung,
Fig. 6 Signalpeaks reflektierter Signale mit Intensitäten über Abständen im Rahmen einer dritten Messung,
Fig. 7 aus den Messungen gemäß den Fig. 4 bis 6 ermittelte Signalpeaks von Festpunkten am Chassis als sogenannte Hintergrundkarte,
Fig. 8 die Signalpeaks gemäß Fig. 4 abzüglich der Hintergrundkarte gemäß Fig. 7, Fig. 9 die Signalpeaks gemäß Fig. 5 abzüglich der Hintergrundkarte gemäß Fig. 7,
Fig. 10 die Anordnung des Sensors relativ zur Achse und die Bewegung der Achse entlang einer Teilkreisbahn zur Erläuterung des Unterschieds zwischen dem Abstand Sensor - Achse einerseits und dem vertikalen Achsabstand andererseits.
Es wird zunächst Bezug genommen auf die Fig. 1 und 2. Ein Fahrzeug 10 mit Chassis 11 , Aufbau 12 und drei Achsen 13, 14, 15 ist durch Luftfedern 16, 17 höhenverstellbar. Konkret ist ein Vertikalabstand VA zwischen den Achsen 13, 14, 15 und dem darüber liegenden Chassis 11 einstellbar durch Verstellung der Luftfedern 16, 17. Derartige Fahrzeuge werden seit Jahrzehnten für unterschiedliche Zwecke entwickelt und verwendet, insbesondere als Nutzfahrzeuge, einschließlich zum Transport von Gütern und/oder Personen. Insbesondere handelt es sich um angetriebene Fahrzeuge. Es kann sich aber auch um Anhängefahrzeuge handeln.
Moderne Fahrzeuge der genannten Art weisen ein elektronisches Steuergerät 18 für die Luftfederung auf. Das Steuergerät 18 kann mit einem Bremsensteuergerät verbunden oder Teil desselben sein.
Als Eingangsgröße für die Steuerung der Höhenverstellung benötigt das Steuergerät 18 Informationen über den aktuellen Vertikalabstand aVA, hilfsweise über den aktuellen Abstand aA (nur Fig. 3). Diese Informationen liefert ein Sensor 19 an einer Unterseite 20 des Chassis 11. Der Sensor 19 ist hier ein Radarsensor, welcher in nicht näher gezeigter Weise an das Steuergerät 18 angeschlossen ist und bei dem es sich um ein an sich bekanntes Bauteil handelt. Sofern der Sensor 19 nach unten über das Chassis 11 hervorsteht, bezieht sich der Vertikalabstand VA, aVA insbesondere auf den Sensor 19, wie aus Fig. 2 ersichtlich.
Als Radarsensoren können unterschiedliche Sensortypen verwendet werden, die bereits verfügbar sind oder noch entwickelt werden. Insbesondere kann ein Frequenzbereich von etwa 60 GHz genutzt werden.
Insbesondere wird hier als Sensor 19 ein Radarsensor des Typs FMCW (Frequency Modulation Continuous Wave) verwendet. Derartige Radarsensoren werden im Automobilbereich zur Abstandserfassung und zur Innenraumüberwachung eingesetzt. Für das vorliegende Verfahren zur Höhenmessung kann beispielsweise der Radarsensor AWRL6432 von Texas Instruments verwendet werden.
Alternativ kann ein nach dem Prinzip des Impulsradars arbeitender Radarsensor verwendet werden, insbesondere ein gepulster kohärenter Radarsensor. Ein derartiger Radarsensor ist beispielsweise der Sensor A111 - Pulsed Coherent Radar (PCR) von Acconeer. Der Sensor 19 detektiert Gegenstände in einem im Wesentlichen kegelförmigen, abwärts gerichteten Bereich - in seinem Abstrahlkegel welcher hier als Signalkegel 21 bezeichnet wird und einen Öffnungswinkel von insbesondere 10° bis 30° aufweist. Detektiert wird in erster Linie ein Achsrohr 22 der unter dem Sensor 19 befindlichen Achse 14. Zugleich erfasst der Signalkegel 21 auch eine befahrbare Oberfläche unter der Achse 14, hier als Boden 23 bezeichnet.
Gleichartige Sensoren 19 werden in unterschiedlich konfigurierte Fahrzeuge eingebaut. Insbesondere kann der Vertikalabstand VA zwischen Unterseite 20 und Achsrohr 22 variieren, unabhängig von der ohnehin vorgesehenen Höhenverstellung. Beim Einbau des Sensors 19 und der ersten Inbetriebnahme desselben ist deshalb eine Kalibrierung erforderlich. Letztere soll so weit wie möglich automatisch durchführbar sein. Dies wäre relativ einfach, wenn der Sensor 19 ausschließlich die Achse 14 und den Boden 23 detektieren könnte. In der Praxis können unter dem Chassis 11 und im Bereich der Achsen 13 bis 15 zusätzliche Teile bzw. Anbauteile vorhanden sein, die sich ebenfalls im Bereich des Signalkegels 21 befinden und mit detektiert werden. Beispielhaft sind in den Fig. 1 und 2 ein Gestänge 24 unterhalb des Sensors 19 und ein Anbauteil 25 an der Achse 14 eingezeichnet. Gestänge 24 und Anbauteil 25 liegen erkennbar im Bereich des Signalkegels 21.
Anhand der Fig. 3 wird nachstehend die Abstandsmessung durch den Sensor 19 erläutert. Zur Vereinfachung sind nur Sensor 19, Achsrohr 22 der Achse 14 und der Boden 23 eingezeichnet. Auf dem Achsrohr (22) kann ein dem Sensor (19) zugewandter Reflektor (R) angeordnet sein.
Ein Radarsignal mit dem Signalkegel 21 wird vom Sensor 19 zum Zeitpunkt tO abgestrahlt. Zum Zeitpunkt t8 erreicht das Radarsignal das Achsrohr 22 und zum Zeitpunkt t14 den Boden 23. Vom Achsrohr 22 und vom Boden 23 reflektierte Signale - nicht eingezeichnet - erreichen zu den Zeitpunkten t16 und t28 den Sensor 19 und werden dort detektiert. Die Zeitpunkte t8, t14, t16, t28 stellen im Verhältnis zu tO nur abstrakte Zeiteinheiten dar und sollen verdeutlichen, dass das vom Boden 23 reflektierte Signal deutlich später am Sensor 19 ankommt als das vom Achsrohr 22 reflektierte Signal, bei einem gemeinsamen, vom Sensor 19 abgestrahlten Signal. In diesem Fall ist jeder Zeitpunkt t16, t28 im Verhältnis zum Zeitpunkt tO eine Laufzeit und zugleich ein Maß für den Abstand A Sensor-Achse (t16-tO) und Sensor-Boden (t28-t0). Eine Laufzeit von 1 ns entspricht einem Signalweg von etwa 30 cm und damit einem Abstand von etwa 15 cm. Der Einfachheit halber wird nachfolgend nur vom Abstand und nicht von der Laufzeit gesprochen.
Die reflektierten Signale sind nicht einheitlich, sondern unterschiedlich intensiv. Die Intensität I hängt zumindest ab von der Beschaffenheit des detektierten Gegenstands und vom Abstand A. Jedes reflektierte Signal weist deshalb neben dem individuellen Wert für den Abstand A eine individuelle Intensität I auf. Intensität I und Abstand A können unter dem Begriff Signalpeak zusammengefasst werden, sind charakteristische Daten desselben und werden vom Sensor 19 für Berechnungen und die weitere Verarbeitung im Fahrzeug zur Verfügung gestellt oder im Sensor 19 verarbeitet.
Die zuvor genannten reflektierten Signale sind vom Sensor 19 empfangene Signale, entstanden durch Reflektion eines gesendeten Signals. Je nach verwendeter Technologie sendet der Sensor 19 einzelne Signale mit anschließenden Pausen, so dass innerhalb der Pausen die reflektierten Signale sicher empfangen werden können. Oder der Sensor 19 sendet ein Dauersignal, welches zyklisch moduliert wird. Die reflektierten Signale weisen dann ebenfalls die Modulationen auf, jedoch zu unterschiedlichen Zeitpunkten.
Fig. 4 zeigt in einem Diagramm die Intensitäten I über Abständen A von Signalpeaks P1 bis P6 zu einem einzelnen gesendeten Signal. Es kann sich auch um Signalpeaks zu einer Mehrzahl von gesendeten Signalen handeln, wobei die Mittelwerte der Signalpeaks bestimmt wurden. Signalpeaks P1 bis P6 betreffen folgende Teile:
P1 Signalpeak eines am Chassis 11 ortsunveränderlich angeordneten Bauteils, zum Beispiel des Gestänges 24,
P2 Signalpeak der Achse 14, nämlich des Achsrohrs 22,
P3 Signalpeak eines mit der Achse 13 ortsunveränderlich verbundenen Bauteils, zum Beispiel des Anbauteils 25,
P4 Signalpeak eines weiteren mit dem Chassis 11 ortsunveränderlich verbundenen Bauteils, in den Figuren nicht dargestellt, P5 Signalpeak des Bodens 23, P6 Signalpeak einer Vertiefung im Boden 23, zum Beispiel eines nicht dargestellten Schlaglochs.
Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, ist jeder Signalpeak P1-P6 das Maximum einer Reihe benachbarter Einzelpeaks e. Jedes vom Sensor 19 gesendete Signal ergibt mehrere reflektierte Signale, je nach Form und Struktur einer vom Radarstrahl erfassten Oberfläche. Zur Vereinfachung sind in den Fig. 4, 5 zu jedem Signalpeak drei Einzelpeaks abgebildet und in den Fig. 6-9 keine Einzelpeaks gezeichnet. Anzahl und Verteilung der Einzelpeaks und deren Abstände zueinander können abweichend von den Figuren ganz unterschiedlich ausfallen. Wichtig ist das Maximum der Einzelpeaks e. Das Maximum ergibt den zugehörigen Signalpeak P1-P6.
Anhand der Fig. 4 bis 10 wird nachfolgend die mögliche Kalibrierung des Sensors 19 erläutert:
Nach dem Anbau des Sensors 19 an Chassis 11 wird eine Reihe von Messungen durchgeführt. Deren Ergebnisse werden ausgewertet. Die Auswertung wird abgespeichert und für im laufenden Betrieb des Fahrzeugs durchzuführende Messungen verwendet bzw. zur Verfügung gestellt.
Für die genannte Reihe von Messungen durchläuft die Höhenverstellung des Fahrzeugs 10 eine sogenannte Kalibrierfahrt. Das heißt, die Luftfedern 16, 17 werden schrittweise oder kontinuierlich angesteuert, so dass die Höhenverstellung ihren gesamten Bereich von Minimum bis Maximum, oder umgekehrt, durchläuft. Je nach angestrebter Auflösung der verschiedenen Höhen werden während der Kalibrierfahrt mehr oder weniger Messungen mit dem Sensor 19 durchgeführt und die Signalpeaks als Rohsignaldatensatz abgespeichert.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen beispielhaft die Signalpeaks von drei verschiedenen Messungen. Jede der Fig. 4 bis 6 entspricht einem Rohsignaldatensatz für eine bestimmte Höhe. Der Rohsignaldatensatz enthält zu jedem Signalpeak Intensität I und Abstand A.
Fig. 4 zeigt die Signalpeaks einer ersten Messung bei minimaler Höhe des Chassis 11 über der Achse 14, entsprechend einem Abstand A Achsrohr 22 - Sensor 19 von hier beispielsweise 20cm. Erkennbar ist dies am Signalpeak P2 an der Position A = 20 cm. Zusätzlich sind die weiteren Signalpeaks P1 , P3, P4, P5, P6 an anderen Positionen a verzeichnet. P5 als Signalpeak des Bodens 23 befindet sich an der Position A = 60 cm, also 40 cm weiter entfernt vom Sensor 19 als der Signalpeak P2 der Achse 14. Der gestrichelt gezeichnete Signalpeak P6 ist nochmals weitere 20 cm entfernt und tritt bei Kalibrierfahrt in einer kontrollierten Werkstattumgebung mit ebenem Boden nicht auf. Im späteren Fährbetrieb kann der Signalpeak P6 beispielsweise ein Schlagloch anzeigen.
Fig. 5 zeigt die Signalpeaks einer Messung mit gegenüber der Fig. 4 um 5 cm größerem Abstand der Achse 14, d.h. mit dem Signalpeak P2 an der Position A = 25 cm. Entsprechend sind auch die Signalpeaks P3, P5 und P6 um 5 cm verschoben.
Fig. 6 zeigt die Signalpeaks einer Messung mit gegenüber der Fig. 4 um 15 cm größerem Abstand der Achse 14, d.h. mit dem Signalpeak P2 an der Position A = 35 cm. Entsprechend sind auch die Signalpeaks P3, P5 und P6 um 15 cm verschoben.
Beim Vergleich der Fig. 4 bis 6 fallen die Signalpeaks P1 und P4 auf. Diese weisen stets denselben Abstand A auf, trotz Höhenverstellung. Es muss sich deshalb um reflektierte Signale von ortsunveränderlich mit dem Chassis 11 verbundenen Bauteilen handeln. Weil die Signalpeaks P1 , P4 konstant sind, sind sie einfach durch einen Vergleich der Rohsignaldatensätze ermittelbar und in Fig. 7 isoliert dargestellt.
Für die Höhenmessung mittels Radarsensor stören die Signalpeaks P1 , P4, welche deshalb als Hintergrund bezeichnet werden und Fig. 7 als Hintergrunddatensatz. Die Signalpeaks P1 , P4 des Hintergrunddatensatzes werden von allen während der Kalibrierfahrt angefertigten Rohsignaldatensätzen abgezogen. Aus dieser Operation ergibt sich zu Fig. 4 ein korrigierter Signaldatensatz, wie in Fig. 8 mit den verbleibenden Signalpeaks P2, P3, P5 dargestellt. Analog dazu ergibt sich aus Fig. 5 der korrigierte Signaldatensatz, wie in Fig. 9 dargestellt. Auf diese Weise entsteht für jede bei der Kalibrierfahrt detektierte Höhe ein eigener korrigierter Signaldatensatz, welcher die Signalpeaks des Hintergrunddatensatzes nicht mehr enthält.
Die korrigierten Signaldatensätze können um für die weiteren Überlegungen nicht relevante Signalpeaks bereinigt werden. Derart bereinigte korrigierte Signaldatensätze werden hier als Peakdatensätze bezeichnet. Die Peakdatensätze enthalten mindestens die Signalpeaks P2 für die Achse 14 und insbesondere zusätzlich die Signalpeaks P5 für den Boden. Vorteilhafterweise bleiben ausgewählte weitere Signalpeaks enthalten. Dies kann Plausibilitätskontrollen erleichtern. Möglich ist auch eine Beibehaltung aller Signalpeaks der korrigierten Signaldatensätze. Letztere sind dann zugleich die Peakdatensätze. Beispiel für einen Peakdatensatz:
Messung bei Luftfederung Minimum (analog Fig. 4)
Enthaltene Signalpeaks P2 P3 P5
Intensitäten I 35 16 16
Abstände A 20 30 60
Peakbezeichnungen Achssignalpeak Bodensignalpeak
Theoretisch sollten sich während der Kalibrierfahrt die Signalpeaks P2 und P5 für die Achse 14 und den Boden 23 synchron zueinander verändern, solange nicht der Druck in den Reifen 26 schwankt. Tatsächlich kann der Abstand A noch aus einem anderen Grund variieren. Wie in Fig. 10 dargestellt, ist die Achse 14 gelenkig aufgehängt, nämlich hier an Längslenkern 27, welche um einen Drehpunkt 28 schwenken. Je nach Fahrwerksgeometrie und Anordnung des Sensors 19 kann sich ein relevanter Effekt ergeben.
Im dargestellten Beispiel wird von einem kleinsten Abstand A1 zwischen Sensor 19 und Achsrohr 22 ausgegangen. Das Achsrohr 22 befindet sich nicht vertikal unterhalb des Sensors 19. Deshalb ist ein Vertikalabstand VA1 zwischen Sensor 19 und Achsrohr 22 deutlich geringer. Mit zunehmender Höhe im Laufe der Kalibrierfahrt nimmt das Achsrohr 22 andere Positionen ein, beispielsweise mit den Abständen A2 und A3 und entsprechenden Vertikalabständen VA2 und VA3. Aufgrund der angegebenen Bedingungen unterscheiden sich die Vertikalabstände VA1 , VA2, VA3 von den Abständen A1 , A2, A3 und weisen außerdem unterschiedliche Relativabstände auf. Sinnvoll kann deshalb eine Umrechnung der in den korrigierten Peakdatensätzen enthaltenen Abstände A in die zugehörigen Vertikalabstände VA in Abhängigkeit von der bekannten Fahrwerksgeometrie und der Anordnung des Sensors 19 sein. Die derart erzeugten Peakdatensätze werden hier als linearisierte Peakdatensätze bezeichnet und können anstelle der Peakdatensätze oder zusätzlich verwendet werden. Die Umrechnung - Linearisierung - von Abständen in Vertikalabstände ist beispielsweise in der EP 4 020 012 A1 offenbart.
Die Linearisierung der Signalpeaks kann auch zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen, nämlich sobald feststeht, welcher Signalpeak zur Achse 14 gehört.
Vor der Kalibrierfahrt ist unklar, welche Signalpeaks zur Achse 14 und zum Boden 23 gehören werden. Grundsätzlich wird davon ausgegangen, dass der Signalpeak der Achse 14 die größte Intensität aller Signalpeaks aufweisen wird, da das Achsrohr 22 relativ groß ist und nur einen geringen Abstand zum Sensor 19 aufweist. Allerdings ist die Oberfläche des Achsrohrs 22 gekrümmt, so dass das reflektierte Signal weniger intensiv ausfällt als bei einer ebenen Oberfläche. Um sicherzustellen, dass die Achse 14 den höchsten Signalpeak erzeugt, kann daher das Aufbringen des Radarreflektors R auf das Achsrohr 22 sinnvoll sein. Dies kann durch einen Vorversuch ermittelt werden.
Etwas geringer, aber immer noch sehr deutlich sollte die Intensität des Signalpeaks für den Boden 23 ausfallen, zumindest in einer kontrollierten Werkstattumgebung mit ebenem Boden 23. Außerdem dürften in einer kontrollierten Werkstattumgebung keine Signalpeaks auftreten, die einen größeren Abstand A aufweisen als der Signalpeak des Bodens 23. Mit diesen Vorkehrungen und Überlegungen sind zumindest die Signalpeaks P2, P5 für die Achse 14 und den Boden 23 aus den Messungen während der Kalibrierfahrt identifizierbar. Alle übrigen Signalpeaks betreffen entweder Anbauteile oder den oben erwähnten Hintergrund.
Die zum Hintergrund zählenden Signalpeaks P1 , P4 sind durch Auswertung der bei der Kalibrierfahrt ermittelten Rohsignaldatensätze bestimmbar. Die nicht relevanten Signalpeaks außerhalb des Hintergrunddatensatzes können zumindest teilweise durch einen Größenvergleich ausgeschlossen werden. Beispielsweise werden bereits in den Rohsignaldatensätzen während der Kalibrierfahrt nur die höchsten fünf Signalpeaks P1 bis P5 festgehalten, nicht jedoch Signalpeaks mit geringerer Intensität. Alternativ werden Signalpeaks mit geringerer Intensität erst aus den korrigierten Signaldatensätzen, den Peakdatensätzen oder aus den linearisierten Peakdatensätzen ausgeschlossen. Nach Abschluss des gesamten Kalibrierungsvorgangs werden der Hintergrunddatensatz sowie die Peakdatensätze und/oder die linearisierten Peakdatensätze abgespeichert und können später im Fährbetrieb zur Bestimmung einer jeweils aktuellen Höhe des Fahrzeugs herangezogen werden. In den abgespeicherten Peakdatensätzen können die Signalpeaks P2 für die Achse 14 identifiziert und als solche vermerkt sein. Jeder Signalpeak in den Peakdatensätzen kann neben den Daten für Intensität I und Abstand A auch die Angabe "Achssignalpeak" enthalten, sofern zutreffend. Analog kann der Signalpeak P5 für den Boden 23 zusätzlich die Angabe "Bodensignalpeak" enthalten.
Nach Abschluss der Kalibrierung soll im späteren Fährbetrieb eine aktuelle Höhe fortlaufend ermittelt werden. Hierzu werden mit dem Sensor 19 zyklisch aktuelle Signalpeaks erfasst und aktuelle Peakdatensätze erzeugt. Die aktuelle Höhe kann sich auf einen Abstand zwischen Chassis 11 und Achse 14, einen Abstand zwischen Chassis 11 und Boden 23 oder andere bei der Höhenverstellung des Fahrzeugs 10 veränderliche Abstände beziehen. Da die genannten Abstände einfach ineinander umrechenbar sind, wird hier zur Vereinfachung als aktuelle Höhe der aktuelle Abstand aA zwischen Sensor 19 und Achse 14 oder der aktuelle Vertikalabstand aVA angenommen. Der aktuelle Abstand aA ist in jedem aktuellen Signalpeak der Achse 14 enthalten oder daraus ableitbar. Innerhalb eines aktuellen Peakdatensatzes wird insbesondere der höchste aktuelle Signalpeak als aktueller Signalpeak der Achse 14 angenommen.
Alternativ kann der aktuelle Signalpeak der Achse 14 aus der Relativposition zu anderen aktuellen Signalpeaks ermittelt werden, insbesondere relativ zum aktuellen Signalpeak des Bodens 23 oder relativ zu weiteren aktuellen Signalpeaks. Die Relativposition der aktuellen Signalpeaks des betrachteten aktuellen Peakdatensatzes muss mit der Relativposition der Signalpeaks in einer oder mehreren der gespeicherten Peakdatensätze übereinstimmen. Durch Abgleich des aktuellen Peakdatensatzes mit den gespeicherten Peakdatensätzen kann der am besten passende gespeicherte Peakdatensatz ermittelt werden. Aus dieser sind der Signalpeak für die Achsel 4, insbesondere auch der Signalpeak für den Boden 23 und/oder weitere Signalpeaks bekannt und können als aktuelle Signalpeaks übernommen werden. Zumindest kann durch den Abgleich der Peakdatensätze mit dem aktuellen Peakdatensatz der aktuelle Signalpeak für die Achse 14 identifiziert werden.
Nach Identifizierung des aktuellen Signalpeaks der Achse 14 kann der aktuelle Abstand aA zwischen Sensor 19 und Achse 14 bestimmt werden. Der aktuelle Vertikalabstand aVA kann aus dem aktuellen Abstand aA entweder unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeometrie und der Anordnung des Sensors 19 am Chassis 11 berechnet oder unter Hinzuziehung der linearisierten Peakdatensätze bestimmt werden.
Nachfolgend sind die Verfahrensschritte einer beispielhaften Kalibrierfahrt und des späteren Fährbetriebs stichpunktartig wiedergegeben.
Montage des Sensors 19 mit Kalibrierfahrt:
Sensor 19 wird am Chassis 11 befestigt;
Sensor 19 wird eingeschaltet;
Sensor 19 erzeugt ersten Rohsignaldatensatz; fakultativ: höchster Signalpeak wird als Achssignalpeak P2 bestimmt; Kalibrierfah rt zur Erzeugung aller gewünschten Rohsignaldatensätze; Abgleich der Rohsignaldatensätze zur Bestimmung der Hintergrunddatensatz; Erzeugung der korrigierten Signaldatensätze und Peakdatensätze;
Bestimmung von Achssignalpeaks P2 und Bodensignalpeaks P5; fakultativ: Festlegung des Messbereichs für Höhenverstellung; Erzeugung linearisierter Peakdatensätze.
Fährbetrieb nach Kalibrierung des Sensors 19:
Fahrzeug 10 Zündung oder Spannungsversorgung an;
Sensor 19 erzeugt aktuellen Rohsignaldatensatz; mit Hintergrunddatensatz aus Kalibrierfahrt wird aktueller Peakdatensatz erzeugt; höchster aktueller Signalpeak wird als aktueller Achssignalpeak P2 bestimmt oder zur Bestimmung des aktuellen Achssignalpeaks P2 wird aktueller Peakdatensatz mit Peakdatensätzen aus Kalibrierfahrt verglichen; fakultativ: zur Plausibilisierung werden die Achssignalpeaks P2 und Bodensignalpeaks P5 der Peakdatensätze aus Kalibrierfahrt herangezogen; fakultativ: zur Plausibilisierung werden weitere Signalpeaks aus Kalibrierfahrt herangezogen;
Linearisierung des Achssignalpeaks P2; zyklische Wiederholung der vorangegangenen Schritte.
Bezugszeichenliste als Teil der Beschreibung:
10 Fahrzeug
11 Chassis
12 Aufbau
13 Achse
14 Achse
15 Achse
16 Luftfedern
17 Luftfedern
18 Steuergerät
19 Sensor
20 Unterseite
21 Signalkegel
22 Achsrohr
23 Boden
24 Gestänge
25 Anbauteil
26 Reifen
27 Längslenker
28 Drehpunkt aA Abstand
A aktueller Abstand
A1 Abstand
A2 Abstand
A3 Abstand aVA aktueller Vertikalabstand e Einzelpeaks
I Intensität
P1 Signalpeak
P2 Signalpeak
P3 Signalpeak
P4 Signalpeak P5 Signalpeak
P6 Signalpeak
R Reflektor
TO Zeitpunkt
T8 Zeitpunkt
T14 Zeitpunkt
T16 Zeitpunkt
T28 Zeitpunkt
VA Vertikalabstand
VA1 Vertikalabstand
VA2 Vertikalabstand
VA3 Vertikalabstand

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Höhenmessung in einem Fahrzeug (10) mit Höhenverstellung, wobei ein Sensor (19) zur Höhenmessung an einem Chassis (11) des Fahrzeugs (10) angeordnet ist oder mit dem Chassis (11) mit definiertem Abstand verbunden ist, der Sensor (19) derart angeordnet ist, dass Abstände (A, aA) zu einer Achse (14) des Fahrzeugs (10) und insbesondere auch zu einem Boden (23) unter dem Fahrzeug (10) detektiert werden können, der Sensor (19) Signale in Richtung auf die Achse (14) und insbesondere den Boden (23) sendet, reflektierte Signale empfängt und Intensitäten (I) der reflektierten Signale sowie Laufzeiten zwischen gesendeten Signalen und reflektierten Signalen als Signalpeaks (P1 bis P6) zumindest mittelbar erfasst, und die Laufzeiten die Abstände (A, aA) des Sensors (19) zur Achse (14) und insbesondere auch zum Boden (23) repräsentieren oder in die Abstände (A, aA) umrechenbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung folgende Schritte durchgeführt werden: a) durch die Höhenverstellung werden unterschiedliche Höhen des Fahrzeugs (10) angesteuert, b) für jede in Schritt a) angesteuerte Höhe werden die Laufzeiten und Signalintensitäten der reflektierten Signale ermittelt, so dass für jede angesteuerte Höhe ein Rohsignaldatensatz aus Laufzeiten und Signalintensitäten der Signalpeaks (P1 bis P6) entsteht, c) aus den in Schritt b) ermittelten Laufzeiten und Signalintensitäten werden die Signalpeaks (P1, P4) identifiziert, die unabhängig von der angesteuerten Höhe stets die gleichen Laufzeiten aufweisen, d) die in Schritt c) identifizierten Signalpeaks (P1, P4) mit stets gleichen Laufzeiten ergeben zusammen einen Hintergrunddatensatz, welcher zur weiteren Verwendung gespeichert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalpeaks des Hintergrunddatensatzes von den Signalpeaks aller Rohsignaldatensätze abgezogen werden, so dass für jeden Rohsignaldatensatz ein korrigierter Signaldatensatz entsteht, welcher gespeichert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem korrigierten Signaldatensatz Signalpeaks (P2, P5) identifiziert werden, welche die Achse (14) und insbesondere auch den Boden (23) betreffen, nämlich Achssignalpeaks (P2) und insbesondere auch Bodensignalpeaks (P5),
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Achssignalpeaks (P2) und insbesondere auch Bodensignalpeaks (P5) der korrigierten Signaldatensätze als Peakdatensätze abgespeichert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte zur Bestimmung des Achssignalpeaks (P2): e) für wenigstens eine Höhe des Fahrzeugs (10) werden mehrere oder alle Signalintensitäten (I) zur Bestimmung einer höchsten Signalintensität miteinander verglichen, f) sofern die höchste Signalintensität ermittelbar ist, wird diese als Teil des Achssignalpeak (P2) definiert, g) sofern die höchste Signalintensität nicht ermittelbar ist, wird die Achse (14) mit einem Reflektor (R) zur Verbesserung der Reflektion der gesendeten Signale versehen, h) nach dem Aufbringen des Reflektors (R) werden die Schritte a) bis c) wiederholt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als höchste Signalintensität die ausgewählt wird, welche wenigstens um einen definierten Betrag höher ist als jede andere verglichene Signalintensität (I).
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Teil des Bodensignalpeaks (P5) die Signalintensität (I) ausgewählt wird, welche eine um einen definierten Betrag höhere Laufzeit als der Achssignalpeak (P2) aufweist und zugleich um einen definierten Betrag höher ist als benachbarte Signalintensitäten.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Laufzeiten der Achssignalpeaks (P2) durch Linearisierung vertikale Abstände (VA, aVA) zur Achse (14) berechnet und gespeichert werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung zwei oder mehr unterschiedliche Höhen angesteuert werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung zumindest eine minimale Höhe und eine maximale Höhe des Fahrzeugs (10) angesteuert werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung von einer minimalen Höhe bis zu einer maximalen Höhe des Fahrzeugs (10) oder umgekehrt alle Höhen angesteuert werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeit des Achssignalpeaks (P2) bei minimaler Höhe des Fahrzeugs (10) und die Laufzeit des Achssignalpeaks (P2) bei maximaler Höhe des Fahrzeugs (10) einen Messbereich definieren, welcher abgespeichert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor (19) ein Radarsensor verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei insbesondere vorhandenen Peakdatensätzen und vorhandenem Hintergrunddatensatz nach einem Starten des Fahrzeugs (10)
- wenigstens ein aktueller Rohsignaldatensatz erstellt wird,
- durch Abzug des vorhandenen Hintergrunddatensatz ein zugehöriger aktueller Peakdatensatz berechnet wird,
- durch Vergleich des aktuellen Peakdatensatzes mit den vorhandenen Peakdatensätzen oder durch Auswahl eines höchsten aktuellen Signalpeaks der aktuelle Achssignalpeak (P2) innerhalb des aktuellen Peakdatensatzes identifiziert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Laufzeit des aktuellen Achssignalpeak (P2) durch Linearisierung ein aktueller vertikaler Abstand (aVA) zur Achse (14) berechnet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der identifizierte aktuelle Achssignalpeak (P2) auf Plausibilität geprüft wird durch
- Prüfung, ob der aktuelle Peakdatensatz einen aktuellen Bodensignalpeak (P5) aufweist, welcher von seiner Laufzeit und/oder seiner Signalintensität (I) zum identifizierten aktuellen Achssignalpeak (P2) passt, oder
- Prüfung, ob der aktuelle Peakdatensatz andere aktuelle Signalpeaks (P1 bis P6) aufweist, welche von ihren Laufzeiten und/oder ihren Signalintensitäten (I) zum identifizierten aktuellen Achssignalpeak (P2) passen.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom Ausgang der Prüfung auf Plausibilität ein anderer aktueller Signalpeak als aktueller Achssignalpeak (P2) ausgewählt wird oder die in Anspruch 11 angegebenen Schritte wiederholt werden, insbesondere für eine andere Höhe des Fahrzeugs (10).
18. Sensor (19) zur Höhenmessung in einem Fahrzeug (10), mit einer Software zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
19. Steuergerät mit einer Software zur Durchführung des Verfahrens einem der Ansprüche 1 bis 17.
20. Fahrzeug (10) mit Höhenverstellung, Chassis (11), wenigstens einer Achse (14), Sensor (19) nach Anspruch 18 oder Sensor (19) zur Höhenmessung und Steuergerät nach Anspruch 19.
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