JP2005505753A - 方向性車両速度を定める方法 - Google Patents

Abstract

方向性車両速度を定める方法であって、測位装置によって車両速度に対する別の値を見積もり、この値を、慣性センサによって見積もられた第１の値と比較し、ここから平均値を形成する。これによって方向性車両速度の見積もりを改善することができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は、独立請求項の上位概念に記載された、方向性（vektoriellen）車両速度を定める方法に関する。
【０００２】
未公開のドイツ特許出願ＤＥ１００４９９０５号明細書から、制御装置内で運動学的（kinematische）センサプラットフォームを使用することが公知である。ここでこの運動学的センサプラットフォームは、加速度センサおよび回転レートセンサのような慣性センサを含む。これによって、方向性車両速度に対する値が突き止められる。この値は走行ダイナミック調整部（ＥＳＰ＝エレクトロニックスタビリティプログラム）に供給され、ＥＳＰはこのセンサ値に相応して走行ダイナミックを調整する。このような従来技術から、方向性車両速度の決定を改善することが課題として生じる。
【０００３】
発明の利点
独立請求項に記載された特徴部分の構成を有する、方向性車両速度を定める本発明による方法は、これに対して以下のような利点を有する。すなわち慣性センサに測位装置が付加され、これによって方向性車両速度に対する第２の値が定められ、慣性センサによって定められた値と、測位装置によって定められた値を比較することによって、方向性車両速度に対する改善された見積もりをあらわす平均値が形成されるという利点を有する。これによって、車両速度を定めるための所期のアンダーブレーキング（不足制動）も回避されて、このような調整部介入が必要でなくなる。これによって全体的に制動経路が短縮される。別の利点は、改善された方向性車両速度によって、ＥＳＰによる走行ダイナミック調整が改善されることである。
【０００４】
従属請求項に記載された手法および発展形態によって、方向性車両速度を定める、独立請求項に記載された方法を有利に改善することができる。
【０００５】
特に有利には測位装置は、非常に正確な位置決定、ひいては非常に正確な速度決定が可能なＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）である。速度は、搬送信号のドップラー効果によって、または搬送位相から定められる。これによって速度ベクトルが生じる。なぜならこれによって値も方向も速度ベクトルのコンポーネントとして定められるからである。これは２つまたは３つのアンテナが使用されることによって改善され、この結果、面または空間における方位が定められる。
【０００６】
さらにＥＳＰ等の走行ダイナミック調整が改善される。なぜなら、走行ダイナミック調整部の最大数のセンサ情報が使用されるからである。測位装置および慣性センサによって定められた速度値の重み付けは、幾つの衛星が測位装置をサテライトベースシステムとして測定時点で受信できるか、幾つのアンテナが使用されるか、および慣性センサによって定められた速度でタイヤがどのようなスリップを有しているかに依存する。平均値を形成することによって、方向性車両速度をできるだけ正確に推定することができる。
【０００７】
さらに、本発明による方法を実行する装置が存在するのは有利である。この装置は測位装置を備えたセンサプラットフォームを有する。ここではＧＰＳシステムの使用時に２つまたは３つのアンテナが用いられる。
【０００８】
図面
本発明の実施例を図示し、以下の明細書でより詳細に説明する。図１には本発明による方法のブロック回路図が示されており、図２には車両バスシステムのブロック回路図が示されており、図３には測位装置を備えた運動学的センサプラットフォームのブロック回路図が示されている。
【０００９】
説明
既に長いあいだ、車両製造業者の附属会社は、走行ダイナミック限界状況において車両状態を安定させる車両システムに集中的に従事している。ここではＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム、ＴＣＳ（トラクションコントロールシステムまたはＡＳＲ＝アンチスリップ調整）およびＥＳＰが使用される。この種のシステムに介入するセンサ装置は、実質的にヨーレートセンサ、横方向加速度センサ、車輪回転数センサ、ブレーキ圧センサおよび操舵角センサである。これらのセンサによって、一方では方向および加速／制動に関する運転者の要望が求められ、他方ではこれらに基づいて車両の運動状態が定められる。車両状態を正確に調整するために非常に重要な量は、車両速度およびヨーレートおよび車両のフロート角（Schwimmwinkel）である。
【００１０】
制御装置はここでインテリジェントセンサプラットフォームを有する。ここでこの種のセンサプラットフォームは、線形加速度センサおよび回転レートセンサである慣性センサが集積されたものである。ここで目的は車両状態をモデル支援されて推定することである。
【００１１】
本発明ではここでこのようなインテリジェントセンサプラットフォームに測位装置が付け加えられる。この測位装置は方向性車両速度をより良く推定することができるように構成されている。これはＥＳＰのような走行ダイナミック調整部の作用を改善する。
【００１２】
図２にはブロック回路図として、車両内の種々異なるシステムがバスを介してどのように相互接続されているかが示されている。車両バス１９（例えばＣＡＮバス）はここでは制御装置を照明幅（Leuchtweiten）調整部２８およびＥＳＰシステム３０と接続する。ここでこの制御装置は殊にバスコントローラ１８、プロセッサ１７およびセンサプラットフォーム１６から成る。照明幅調整部２８もＥＳＰシステム３０もそれぞれバスコントローラ２７および２９を有しており、バス１９を介してコミュニケーションすることができる。センサプラットフォーム１６は、データ入力側を介してプロセッサ１７と接続されている。このプロセッサはセンサデータを処理し、車両速度見積もり等の相応のデータをバスコントローラ１８を用いて照明幅調整部２８ないし走行ダイナミック調整部３０に伝送する。
【００１３】
図３にはセンサプラットフォーム１６の構成が示されている。ここでこのセンサプラットフォームは、プロセッサ１７と接続されている。センサプラットフォーム１６上には３つのＧＰＳ受信部が設けられている。第１のＧＰＳ受信部はアンテナ２０および受信装置２１を有している。ここでこの受信装置は、プロセッサ１７の第１のデータ入力側と接続されている。アンテナ２２および後置接続されているＧＰＳ受信装置２３から成る第２のＧＰＳ受信部は、プロセッサ１７の第２のデータ入力側に接続されている。アンテナ２５およびＧＰＳ受信装置２４から成る第３のＧＰＳ受信部は、プロセッサ１７の第３のデータ入力側と接続されている。プロセッサ１７の第４のデータ入力側には、後置接続された測定増幅部とデジタル化部を有する慣性センサグループ２６が接続されている。ＧＰＳ受信装置２１、２３および２４は線路を介して相互に接続されており、相互に同期される。
【００１４】
択一的にここでは３つのＧＰＳ受信部の代わりに、２つのＧＰＳ受信部のみを使用することも可能である。これは面における方位を定めることを可能にする。これに対して３つのアンテナは空間における方位を定めることを可能にする。さらにアンテナ２０、２２および２５を、異なる信号を一緒に評価することができる１つの受信装置に接続することも可能である。アンテナ２０、２２および２５からの信号はこの場合には順次、唯一の受信装置によって問い合わせされる。その後プロセッサ１７は、ＧＰＳデータおよび慣性センサ２６のセンサデータからそれぞれ、方向性速度に対する異なる値を定める。その後これらの２つの値を比較することによって平均値または中間値が形成されて、方向性車両速度に対するできるだけ良好な見積もりが求められる。このような値はその後、走行ダイナミック調整部３０に伝送される。方向性車両速度から、照明幅調整部２８に対して用いられるフロート角も定められる。
【００１５】
図１に示されたブロック回路図は、本発明の方法をあらわしている。ブロック１では慣性センサ２６であるＥＳＰセンサが、車両内に生じた線形加速度値および回転レート値をセンシングする。ＥＳＰ推定部２は、ここから速度に対する第１の値３およびこの速度値に対する重み付け４を求める。速度値３は、生じている加速度から定められる。すなわち特に、求められた加速度値を積分することによって定められる。重み付け４は、車両の特性（例えばタイヤのスリップ値）から定められる。速度値３はその後ブロック５において重み付け４と乗算される。ＧＰＳセンサ６は、図３に示されているように、各時点で車両の正確な位置を定める。このようにして時間経過において、方向性速度を定めることが可能である。図３においてプロセッサ１７内に集積されている後置接続されたＧＰＳ電子部分７は、ここから第２の速度値９およびこの第２の速度値に対する重み付け８を求める。従って乗算部１０では速度値９と重み付け８が乗算される。ブロック１１では、重み付け値４と８が相互に加算される。ブロック１２では重み付けされた速度値の加算が行われる。ここで加算されたこの値はその後ブロック１３において、ブロック１１からの重み付けの合計によって除算される。これによってブロック１４において平均値が求められる。このような平均値はその後、バス１９を介して走行ダイナミック調整部１５（ここではＥＳＰ）に伝送される。別の値として重み付け８が走行ダイナミック調整部１５に伝送される。この重み付けは測定量の質に関する情報を与える。例えばＧＰＳが走行速度に関する非常に信頼できる情報を供給すると、相応する重み付けは非常に高くなる。
【００１６】
これによって値および方向（すなわちベクトル）に関する速度見積もりに対する重み付けされた平均値が生じる。
【００１７】
ここで相応の良い質を有する（すなわち走行ダイナミック調整部１５が定めた高い重み付けを有する）速度値９が存在する場合、走行速度を定めるためにアクティブに車輪をＥＳＰ調整部１５によってアンダーブレーキングする必要はない。
【００１８】
本質的な難点は、ＧＰＳによって、車両速度が環境固定された座標系において計算されることである。これに対してＥＳＰシステム内では速度量は車両固定された座標系内に存在する。以下ではラテラル方向および横方向および垂直方向における車両速度を、ＶＸ、ＶＹおよびＶＺによってあらわす。
【００１９】
【数１】

【００２０】
【数２】

はいずれにせよ車両長手軸に対して垂直に生じる。２つのＧＰＳアンテナによって作動される場合、例えば車両長手軸を中心とする車両の位置の情報、すなわちロール角（Wankwinkel）が欠落する。この欠落した情報は、ＧＰＳアンテナが３つ存在する場合には準備される。この場合にここでＶｙおよびＶｚにおける速度も計算される。車両長手軸に沿ってアンテナが２つしかない場合には、Ｖｙを計算するために次のような推定がされなければならない。すなわち走行路が縁部へ向かって下降していない、すなわち傾斜していないということである。従ってＶｙは垂直線に対して垂直である。このようにして、Ｖquerによってｚコンポーネントを０と同等に扱うことによって、Ｖｙが得られる。
【００２１】
走行ダイナミックに対してフロート角αは非常に重要である。しかし残念ながら量を測定するのは非常に困難である。フロート角は式tan（α）＝Ｖｙ／Ｖｘを介して定められる。この式ではここで２つの速度が既知であるので、フロート角が定められる。車両速度計算時の方法をあらわす添付図面に相応して、速度値の他に、インテリジェントセンサプラットフォームによって計算されたフロート角もＥＳＰセンサ装置やＧＰＳセンサ装置を用いて定められる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による方法のブロック回路図である。
【図２】車両バスシステムのブロック回路図である。
【図３】測位装置を備えた運動学的センサプラットフォームのブロック回路図である。

Claims (8)

1. 方向性車両速度を定める方法であって、
   方向性車両速度の第１の値を慣性センサ（２６）によって定める形式の方法において、
   方向性速度の第２の値を測位装置（２０〜２５）によって定め、
   前記第１の値と第２の値の比較に依存して、方向性車両速度に対する第３の値を定める、
   ことを特徴とする、方向性車両速度を定める方法。
2. 前記測位装置は方向性速度の第２の値を定めるために、衛星に基づく測位システム、殊にＧＰＳを用いる、請求項１記載の方法。
3. 第３の値を走行ダイナミック調整部（３０）に供給する、請求項１または２記載の方法。
4. 前記第３の値を照明幅調整部（２８）に供給する、請求項１または２記載の方法。
5. 前記第１および第２の値をそれぞれ重み付けし、平均値形成することによって前記第３の値を得る、請求項１または２記載の方法。
6. 請求項１から５までのいずれか１項記載の方法を実行する装置であって、
   当該装置は慣性センサ（２６）および測位装置（２０〜２５）およびプロセッサ（１７）を有しており、
   前記装置は走行ダイナミック調整部（３０）および／または照明幅調整部（２８）と接続可能である、
   ことを特徴とする装置。
7. 前記慣性センサ（２６）および測位装置（２０〜２５）は共通のセンサプラットフォーム（１６）上に配置されている、請求項６記載の装置。
8. 前記測位装置（２０〜２５）は、位置測定に関する信号を受信する２つまたは３つのアンテナ（２０，２２，２３）を有している、請求項７記載の装置。