JP2003523892A

JP2003523892A - Ｄ−ｇｐｓシステムによる自動車の運動パラメータの決定方法及び装置

Info

Publication number: JP2003523892A
Application number: JP2001562130A
Authority: JP
Inventors: ボーア，ベルント; ミショ，シュテファン
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2003-08-12
Also published as: US20020165646A1; DE10008550A1; EP1175594A1; WO2001063208A1

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｄ−ＧＰＳシステムによる自動車の運動パラメータの決定方法及び装置を提供する。【解決手段】制御ユニット（１）が、Ｄ−ＧＰＳシステムを用いて、関連する速度ベクトル及び、車両の長手軸と速度ベクトルとの間の角度（姿勢角）を検出するように構成される。Ｄ−ＧＰＳシステムは、自動車に搭載されている普通のナビゲーションシステムより正確な位置データを供給し、自動車の速度ベクトルをより高い精度で検出可能である。このことは、特に自動車が滑らかな路面で急に軌道から外れるか或いはホイールセンサの測定データが最早信頼出来なくなる場合に当てはまる。別の実施態様では、Ｄ−ＧＰＳシステムによって供給されたデータがセンサデータの調節及び監視のためにも用いられる。前もって与えられている限界値をオーバーした場合には、エラー信号を生成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の技術分野本発明は、誤差位置衛星システム、即ちＤ−ＧＰＳ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａ
ｌ−ＧＰＳ）システムによる自動車の運動パラメータの決定方法及び装置に関す
る。

【０００２】従来の技術ドイツ公報ＤＥ１９５２８１８３Ａ１から、少なくとも一つの送信器からの受
信された位置信号を利用するための自動車用装置が知られている。この自動車用
装置の場合には、例えば衛星システムＧＰＳから時間信号が受信され、該時間信
号から車両の様々な運動パラメータのための位置データ、例えば車両速度、加速
度、回転角度及び進路方向角度の変化、が計算される。これ等の運動パラメータ
を用いて、車両或いはエンジンのための装置が制御される。例えば、求められた
速度信号を利用して、ＡＢＳブレーキシステム或いは走行速度リミッタを制御す
ることができる。

【０００３】しかしながら、衛星システムの信号からの車両の位置計算は比較的不正確であ
り、従って、この計算から求められた運動パラメータには大きな許容誤差が含ま
れていることがあるということは不都合であると思われる。特に、垂直軸周りの
回転角度は、十分な精度で計算することができない。しかし、この回転角度は、
車両が特に滑り易くつるつるした路面で加速しようとする際に必要とされる。何
故なら、回転角度、特にフロート角度（車両の長手軸と車両の速度ベクトルとの
間の角度）を早期に知ることによってのみ、対応する制御或いは調整によって車
両のスリップを防止することができるからである。

【０００４】更に、操舵角度と車両速度に依存したヨー速度の制御に関する基本的な考察（
その際には、フロート角度についても考慮されている）は、論文“ＦＤＲ―ボッ
シュのビークルダイナミクスコントロール（ＦＤＲ？ＤｉｅＦａｈｒｄｙｎａ
ｍｉｋｒｅｇｅｌｕｎｇｖｏｎＢｏｓｃｈ）”、アントン・ファン・ツァン
テン、ライナー・エアハルト、及びゲオルク・パフ著、『ＡＴＺ―自動車技術雑
誌』、９６巻、１９９４年１１号、６７４〜６８９頁、から知られている。この
論文において、先ずヨー速度を考慮した自動車の実際の挙動とフロート角度との
間の理論的関係が示され、続いて制御装置を用いて詳しく説明されている。カー
ブ走行の際の操舵角度、車両速度、及びヨー速度の測定のために、車両上に置か
れている対応するセンサ類が使用される。しかしながら、この論文には、衛星シ
ステムによって伝達される位置信号の利用についての言及は無い。

【０００５】発明の利点これに対して、請求項１及び請求項６の特徴表示部のメルクマールを持つ、本
発明に基づく、自動車の運動パラメータの決定方法或いは装置は、誤差位置衛星
システム、好ましくは、Ｄ−ＧＰＳシステムの利用によって、当該の自動車の瞬
間的速度ベクトルを、車両の正確な状態と共に全地球座標系の中で非常に正確に
決定することができるという利点を持っている。ホイールセンサの信号からの速
度ベクトルの決定は信頼することができない。何故なら、例えば滑り易い路面の
場合には、車輪速度はブレーキの介入のために歪曲されるからである。この様な
場合に、Ｄ−ＧＰＳシステムの信号からの位置計算及び速度計算が有利な方法で
役立つ。実際に、Ｄ−ＧＰＳシステムによる位置の決定は、１メートル以下まで
正確であり得るということが示されている。このことは、１００ｍ或いはそれ以
上の許容誤差があり得る既知のＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎＳｙ
ｓｔｅｍ：全地球測位システム）システムに対して、大きな改良となる。

【０００６】付属の諸請求項に述べられている特徴によって、主請求項に示されている方法
或いは装置の有利な拡張及び改良が可能である。特に有利なのは、フロート角度
及び／又は速度ベクトルの計算が自動車のヨー速度の制御のために利用されると
いうことである。特に、ビークルダイナミクスコントロール（ＦＤＲ：車両動特
性制御）のための対応する装置が、例えば該当車輪のブレーキングによる早期介
入の際に、ヨー速度を補正し、またこれによって車両のフローティング及び制御
不能状態の発生を効果的に防止することができる。

【０００７】また、Ｄ−ＧＰＳシステムによって求められた運動パラメータを、車両センサ
のデータを調節するために或いは修正するために、利用することができるという
ことは特に有利であると見なされる。このことは特に、例えば車両が直線区間を
通常走行で走っている様な状況の下で行なわれる。ヨー速度のデータは、例えば
通常のカーブ走行の際に求められる。

【０００８】衛星信号とセンサ信号から求められたパラメータ値の差に対する前もって与え
られている閾値をオーバーした時に、警報がドライバーに対して出されるという
ことは、特に利点と見なされる。この警報に基づいて、ドライバーは、例えばビ
ークルダイナミクスコントロールのための装置が故障しているということを知る
。これによってドライバーは、タイミング良く自分の車を点検に出すためにサー
ビス工場を訪ねることができる。

【０００９】実施例の説明本発明の一つの実施例が図示されており、以下に詳しく説明される。図１のブロック図には制御ユニット１が示されており、制御ユニット１は、対
応する入力を通してナビゲーションシステム２と結合されており、ナビゲーショ
ンシステム２は、誤差ナビゲーションシステム（Ｄ−ＧＰＳシステム、即ち全地
球位置測定システム）として作られている。Ｄ−ＧＰＳシステム２は、全地球座
標系ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）で、自動車の位置を決定するための時間関数データを送
出する。制御ユニット１には更に、センサ４が接続されており、センサ４は、例
えば、車輪回転数検出器として車両の速度を測定する。その他のセンサ、例えば
操舵角度センサ、回転速度センサ、横方向加速度センサ、及び／又はバネストロ
ーク（動程）センサ等を備えることもできる。制御ユニット１は、出力側で、例
えば、ビークルダイナミクスコントロール（ＦＤＲ、ＥＳＰ（走行安定システム
））として役立つ、制御装置３に結合されている。本発明の別の実施態様では、
制御装置３はセンサ４に結合されており、該センサのデータは、好ましくはデコ
ードされた形式で、制御ユニット１に対して送られる。それ等のデータは、車両
速度ｖ（ｔ）或いは操舵角度ｗ（ｔ）に関するデータとすることができる。他方
、制御ユニット１は、実際の車両速度或いはフロート角度ｂ（ｔ）に関する、評
価されたデータを送り出す。フロート角度とは、車両の長手軸ｌと速度ベクトル
Ｖ（→）（注：表記（→）によってベクトルを示し、従って、例えば表記Ｖ（→
）によって速度Ｖのベクトルを示す）との間に形成される角度であると理解され
る。この関係は、図２に詳しく説明されている。

【００１０】図２は、車両１０の動きが３つの状態パラメータによって表示されている、全
地球ｘ−ｙ座標系を示している。この座標系によれば、車両の重心Ｓの位置はベ
クトルａ（→）によって記述される。速度ベクトルＶ（→）は、車両の重心Ｓに
働いて、車両の運動方向を示している。第３のパラメータとして、車両長手軸ｌ
と速度ベクトルＶ（→）との間のフロート角度ｂ（ｔ）が取られる。Ｄ−ＧＰＳ
受信器は、好ましくは重心Ｓの近くに配置されるべきであろう。しかし実際には
、これは必ずしも常に可能ではない。そこで位置決定の際には、対応するオフセ
ット値が修正のために考慮されなければならない。

【００１１】図３は、車両状態パラメータ、特にＤ−ＧＰＳシステム２のデータから定めら
れる車両の重心Ｓの位置、センサ４から例えば回転速度センサ或いはヨーレート
センサ５に供給される車輌１０の回転速度ｗ、を確定するための測定パラメータ
を示している。代わりとして、この情報は、対応する制御装置３からビークルダ
イナミクスコントロールに対して与えることもできる。更に、調整目的及び支援
目的のために、車輪速度或いは車輪回転数が、好ましくは車輪回転数センサから
供給される。回転速度センサ５は、走行速度或いは走破した走行距離に依存して
、回転速度ｗ或いは回転角度を提示する。代わりに、対応する操舵角度センサを
使用することも可能である。

【００１２】その他のパラメータとして車両の長手軸ｌにおける方向の車両速度の成分が評
価される。この成分は基準速度から形成され、またこの基準速度は、制御装置３
によって、車輪回転数センサ及び、場合によっては、その他のデータ、例えばエ
ンジンマネージメントデータから生成される。このパラメータは、一つの測定パ
ラメータのように扱われ、以下に詳しく説明される。

【００１３】図４に基づいて、時点ｔ₀から時点ｔ₁までの車両１０の移動が詳しく説明され
る。ｘ−ｙ座標系は、時点ｔ₀における重心Ｓ₀の位置、或いは時点ｔ₁における
重心Ｓ₁の位置を、対応する次の速度ベクトルｖ（→）（ｔ₀），ｖ（→）（ｔ₁
）、及びフロート角度ｂ（ｔ₀）或いはｂ（ｔ₁）を用いて示している。この時、ベクトルａ（→）（ｔ₀）或いはａ（→）（ｔ₁）と角度変化Δαとによ
って描かれている重心の位置は、Ｓ₀からＳ₁へ変化する。車両の軸はそれに応じ
てｌ、ｑからｌ′、ｑ′へと変化する。

【００１４】そこで、この座標表示から、車両の重心Ｓの速度に関する方程式が次の様に導
き出される。Ｄ−ＧＰＳシステムから得られた位置ベクトルの時間微分から車両
１０のための次の様な速度ベクトルが形成される。

【００１５】

【数１】これによってフロート角度ｂが次の式を用いて計算される。 EQ\f(x/y) ∂a/
∂t)

【００１６】

【数２】しかしながら、制御装置３によって与えられる基準速度は、多くの状況の下で
、例えば滑り易い氷結路面で信頼できないので、フロート角度ｂは、図４に基づ
いて次の様に計算することができる。車両は、フロート角度ｂ＝０°でスタート
する。時間に伴うフロート角度の変化Δｂは、次の式を用いて定めることができ
る。

【００１７】

【数３】ここで、Δγは、回転速度センサの回転速度信号ωの積分として、次式で与え
られる。

【００１８】

【数４】また、Δαは次式で与えられる。

【００１９】

【数５】但し、

【００２０】

【数６】とする。

【００２１】（式２）の計算は、危険のない走行状態の時に、（式３）のΔγの調整のため
に用いることができる。何故なら、回転速度センサの信号は通常、（式４）の積
分によって常に更に大きくされたオフセットを与えられているからである。

【００２２】かくして、次式、

【００２３】

【数７】を用いた車両の基準速度の支援は、危険な走行状態が支配的となっている時にし
か行われ得ないが、その様な支援はまた、この様なケースでしか必要ではない。
危険な走行状態についての個々の条件は、センサの許容差調整及びタイヤの許容
差調整によって与えられ、且つ既に制御装置３において考慮されている。

【００２４】図５は、危険な走行状態と通常の走行状態の下における車両の基準速度とフロ
ート角度との間の関係を表にまとめて示している。図１の実施例に関連していえば、Ｄ−ＧＰＳシステム２は、全地球座標系内で
時間的に変化する座標ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）を制御ユニット１へ送る。この制御
ユニットは、センサ４から実際の回転速度ｗ（ｔ）、並びに基準速度ｖ（ｔ）を
受け取る。これ等の値は、対応する制御装置３からも受け取ることができる。制
御ユニット１は、これ等の値から実際のフロート角度ｂ（ｔ）及び新しい基準速
度ｖ＊（ｔ）を計算する。制御装置３は、これ等の値を更なる利用のために使う
ことができる。制御装置３がビークルダイナミクス制御装置として構成されてい
る（ＦＤＲ、ＥＳＰ）場合には、これ等の値は、特に実際のフロート角度ｂ（ｔ
）の修正のために、即ち車両１０の瞬間走行状態の安定化のために利用すること
ができる。

【００２５】本発明の別の実施態様では、ナビゲーションシステムから送られてきた位置測
定のためのデータを、センサ４から或いは制御装置３から送られてきたパラメー
タをチェックするために援用するということが考えられている。そこで、ナビゲ
ーションのデータに基づく車両位置の測定が繰り返された場合には、センサ４或
いは制御装置３によって求められた、車両によって走破された走行距離も、衛星
システムから送られてきたデータと比較することができる。同じことは、車両速
度についてもまた、回転速度センサの値からの角度決定についても該当する。衛
星データとセンサのデータから求められた差が、前もって与えられている閾値を
オーバーした場合に、このことは、エラー発生を示唆していると考えることがで
きる。この場合には、好ましくは、ドライバーがその車両を点検のために工場へ
持って行くことができるように、ドライバーに対して警報が出される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】図２は、車両の移動が３つの状態パラメータによって表示されている、全地球
ｘ−ｙ座標系を示している。

【図３】図３は、車両の移動が３つの状態パラメータによって表示されている、全地球
ｘ−ｙ座標系を示している。

【図４】図４は、時点ｔ₀から時点ｔ₁までの車両の移動が表示されている、全地球ｘ−
ｙ座標系を示している。

【図５】図５は、危険な走行状態と通常の走行状態の下における車両の基準速度とフロ
ート角度との間の関係を表にまとめて示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６２Ｄ 101:00 Ｂ６２Ｄ 101:00 113:00 113:00 137:00 137:00 Ｆターム(参考） 2F029 AA02 AB07 AD02 3D032 CC21 DA03 DA23 DA24 DA29 DA33 DA87 DB11 DD02 DE20 FF00 FF07 FF08 3D046 BB21 BB28 HH08 HH21 HH22 HH25 HH27 HH36 5J062 AA03 BB01 CC07 EE04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つのセンサ（４）、例えば速度センサ、操舵角度
センサ、回転速度センサ、横方向加速度センサ、バネストローク・センサ、及び
／又は衛星システムが、自動車（１０）の制御ユニット（１）に対してデータを
送り、且つ該制御ユニットが、前もって与えられているアルゴリズムに従って、
受信されたデータから速度ベクトル及び自動車の位置を計算する、自動車（１０
）の運動パラメータの決定方法において、ナビゲーションシステムが、制御ユニット（１）に対してデータを送る誤差位
置衛星システム、即ちＤ−ＧＰＳシステムであること、および制御ユニット（１）が、少なくとも一つのセンサ（４）及びＤ−ＧＰＳシステ
ム（２）の受信データから、全地球座標系内における車両重心の正確な位置座標
、瞬間的な速度ベクトル、及び／又は車両のフロート角度を計算すること、を特徴とする自動車の運動パラメータの決定方法。
【請求項２】制御ユニット（１）が、フロート角度及び／又は速度ベクトル
を、自動車（１０）のヨー速度の制御のために利用することを特徴とする請求項
１に記載の方法。
【請求項３】速度ベクトル及び／又はフロート角度β（ｔ）が、制御装置（
３）において、ビークルダイナミクスコントロール（ＦＤＲ、ＥＳＰ）のために
利用されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】制御ユニット（１）が、繰り返して受信されたＤ−ＧＰＳ（ｄ
ｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ−ＧＰＳ）システムの信号から運動パラメータを計算し
、且つこの運動パラメータを、少なくとも一つのセンサ（４）からの計算された
データと比較することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の方法。
【請求項５】制御ユニット（１）が、衛星信号と前記センサのデータから計
算されたパラメータ値の差に対して前もって与えられている閾値がオーバーされ
た時に、ドライバーに対して警報を与えることを特徴とする請求項４に記載の方
法。
【請求項６】制御ユニット（１）を備えており、該制御ユニットに対して、
センサ（４）及び／又は制御装置（３）並びに誤差位置衛星システム（Ｄ−ＧＰ
Ｓシステム（２）のデータが送られること、及び受信されたデータから、実際の速度ベクトル及び／又はフロート角度を計算す
るための制御ユニット（１）が形成されていること、を特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の方法を実施する装置。