JP2007024880A - 自動車の操縦ハンドルの絶対角度状態を決定する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異物影響に対する一義的に増加した鈍感性が特に汚染或いは電磁式障害インパルスに対して、角度決定方法を再現する。
【解決手段】光源と多数の光電式変換要素とを有するセンサーアレイの送受信ユニット並びにこのユニットに対して回転自在に配置されて角度値の一義的で単線の符号を有するコード担体によって自動車の操縦ハンドルの回転角度、特に角度状態を絶対決定する方法であって、符号に関連するセグメントがセンサーアレイ上に写像されて、センサーアレイの出力信号が現実の角度値に一致するコードワードを検出するように評価される決定方法に関する。それに対して、異物影響に対する一義的に増加した鈍感性が特に汚染或いは電磁式障害インパルスに対して再現され、センサーアレイの出力信号が符号の角度情報を意味する基準信号をもつ相関フィルタによって修正され、現実のコードワードとして出力信号と基準信号の最良の一致の位置が検出される。
【選択図】図１

Description

この発明は、光源と多数の光電式変換要素とを有するセンサーアレイを包含する送受信ユニット並びにこのユニットに対して回転自在に配置されて角度値の一義的で単線の符号を有するコード担体によって自動車の操縦ハンドルの回転角度、特に角度状態を絶対決定する方法であって、この場合に符号に関連するセグメントがセンサーアレイ上に写像されて、センサーアレイの出力信号が現実の角度値に一致するコードワードを検出するように評価される決定方法に関する。

操縦角度と呼ばれる操縦ハンドルの絶対角度状態は、自動車の場合にはこの値を走行動的制御システムに作用し得るために必要とされる。そのような走行動的制御システムは前記操縦角度値の他に、別の測定データ、およそ自動車の車輪回転数或いはその自動車の高軸を中心とする回転を得る。一方では、操縦角度ストッパが、他方では、操縦速度が必要とされるならば、それによりこの値は他の検出されたデータと一緒に走行動的制御システムによって評価され、アクチュエータ、例えばブレーキ及びエンジン管理部又はそれらのいずれか一方を制御するように変換され得る。

ドイツ特許出願公開第４０２２８３７号明細書（特許文献１）から、そのような方法を実施するのに適した操縦角度センサーが知られている。この文献に記載された操縦角度センサーは、電子式制御装置並びに二つの平行で且つ互いに間隔をおいて配置された要素、即ち一つの光源と列センサー、並びに光源と列センサーの間に配置されて操縦ハンドルと固定式に連結されたコード円板から成るセンサーユニットを包含する。符号としてこのコード円板には、３６０°にわたり拡がり、光スリットとして形成されたアルキメデス螺旋が設けられている。一定の操縦停止における列センサーの対応する変換要素の露光によって、今日の操縦角度調整に関する開示が得られる。符号として使用されたアルキメデス螺旋は連続的に延びて形成されているので、この螺旋はアナログ符号と見做され得る。しかし、同じ配列により、同様に良くコード円板上のディジタル符号が読み取られる。

ドイツ特許出願公開第１９７５８１０４号明細書（特許文献２）から、特許請求項１の上位概念による回転角度の絶対決定方法が知られている。この予め知られた方法では、センサーアレイの出力信号は鋭く一般にフランクと呼ばれる信号変更の評価によってコントラスト差に変換される。しかし、このコントラスト差は角度情報を表示する黒白マスターと比較されるので、マイクロ制御器によって解読される。

この予め公知の方法は、確かに基本的に、 試行された角度値を検出するけれども、各種の信号障害における非常に高い感受性を実現する課題を解決することができる。それで、例えば、光学システムの汚染は追加的陰影投射を生じさせ、その陰影投射は同様に電気出力信号内にフランクとして外部に且つそれにより追加的に符号と一致しないコントラスト差を惹起する。特に自動車に使用の場合には、センサーアレイの出力信号内の追加的フランクを引き起こす電磁的障害が生じる。しかし、評価方法はまさにそのようなフランク或いはこのフランクから誘導されたコントラスト差の認識と評価に基づいているので、そのような障害インパルスは対応する誤差測定を導く。この種の誤差測定は確かに対応して構成された経過によって経過から生じる測定結果を信頼性検査するために認識され得るけれども、この測定結果の修正はできない。
ドイツ特許出願公開第４０２２８３７号明細書 ドイツ特許出願公開第１９７５８１０４号明細書

それ故に、この論議された先行技術から出発して、この発明の課題は、異物影響に対する一義的に増加した鈍感性が特に汚染或いは電磁式障害インパルスによって達成されるように、前記種類の方法を再現することを基礎としている。

この課題は、この発明によると、センサーアレイの出力信号が符号の角度情報を意味する基準信号をもつ相関フィルタによって修正され、現実のコードワードとして出力信号と基準信号の最良の一致の位置が検出されることによって解決される。

この発明による方法では、予め公知の先行技術とは違って、出力信号から成る短い区分が使用されるばかりではなく、むしろ多かれ少なかれ全出力信号が同時に評価するために関連されていることによって、局部的障害は、その障害がおよそ汚染粒子によって惹起され得るように、評価の成果では非常に強く低下されないことが保証される。

出力信号と基準信号との最良の一致の位置の検出は、好ましい形式で、相関フィルタでは出力信号と基準信号から相関函数が形成され、最高値フィルタでは相関函数の最高値が決定されることによって行われる。

安全概念の範囲内で検出された角度値の信頼性の評価は、相関函数の検出された最高値が決定フィルタで確定された相関閾値と比較され、相関閾値の超過の際にのみ最高値によって角度値用の対応するコードワードが有効な値としてマークされることによって達成され得る。

この発明の別の利点と構成は、 別の従属請求項の構成部材並びに一実施例の次の詳細な説明であり、方法の経過のブロック線図を示す添付された唯一の図を参照しながら説明される。

この実施例の場合には、 角度値のディジタル符号を意味するコードトラックを有するコード担体が光電式送受信ユニットに対して回転自在に支承される角度センサー配列装置が提供されている。この場合に、コードトラックは０度から３６０度までの角度値の一義的な符号を意味し、送受信ユニットの受信器が多数のホトダイオードから形成された列センサー、 所謂ホトダイオードアレイ（ＰＤＡ）によって形成される。この例では、ＰＤＡが使用され、１２８個の個々のピクセルと呼ばれるホトダイオードを有する。このＰＤＡはそれに付属した光送信器によって、およそ照明ダイオードは符号を含有するコード担体によって照明される。この場合に符号は例えば光透過性中断のシリーズによって不透過性材料から成るコード担体によって実現される。この符号の半径方向照射の場合には、これは対応するコード担体のシリンダ外面上の循環トラックとして実現される、軸方向照射の場合には、コード円盤上の一定平均半径をもつ円環状トラックとして実現される。

この符号の照射によってＰＤＡ上に対応する角度位置を表わす光分布が写像される。この光分布によって引き起こされたＰＤＡの出力信号は、この方法の出力点を形成し、この方法では、この出力信号から基礎となっている角度情報が検出される。

所望の情報の外に、異なる障害を包含し得るセンサー１の出力信号２は、そのために、相関フィルタ３に伝達される。これは、基準信号メモリー５で読み出される基準信号４をもつ信号２を修正し、その基準信号はコード担体を含有するコード信号を完全に記載して角度値に対する情報の関連を包含する。この相関は数学的に基準信号４と出力信号２の折り畳みによって行われる。この折畳み作用の結果は、相関フィルタ３の出力信号を形成する相関函数６である。この相関函数６はコード位置或いは角度値の函数として基準信号４と出力信号２の一致の度合を記載する。それ故に、この相関函数６の最高値が出力信号２と基準信号４との間の最良一致の位置を与える。フィルタ段７ではこの相関函数６のこの最高値が検出され、対応するコード位置と関連して値対として決定段９に伝達される。この決定段９は相関函数の最高値を相関閾値メモリー１１に入力されている相関閾値１０と比較する。この相関函数の最高値が相関閾値１０より大きいならば、適当な角度値が別の処理のために有効なものとしてマークされて、制御装置に再現される。

相関閾値１０の高さは全システムの選定された安全概念に依存して確定される。閾値が高くなればなるほど、これにより検出された角度値がますます確実になる。高過ぎる閾値は無論、角度センサーの自由度を妨害しない、というのは、増加する閾値により確率は、これが相関函数によって超過されなく、この場合に有効な角度値が伝えられないことを増加させるからである。

相関閾値によって各使用の場合に対向する要件間の最良妥協は安全性と自由度を調整され得る。それ故に、例えば０．５の相関閾値の場合にはセンサー信号と基準信号の５０％の一致が操縦角度の確実な決定のために十分であろう。それ故に、光学システムにおけるおよそ汚染による或いは情報伝送における電気的障害によるセンサー情報の偽造がある限界値まで許容される。

角度の分解度はコードトラックの明暗情報の分解度に依存されずに、むしろ相関函数の分解度に一致して検出される。これは、相関フィルタの意のままである算出出力によってのみ限定される。

この方法の経過をブロック線図で示す。

Claims (5)

1. 光源と多数の光電式変換要素とを有するセンサーアレイ（１）を包含する送受信ユニット並びにこのユニットに対して回転自在に配置されて角度値の一義的で単線の符号を有するコード担体によって自動車の操縦ハンドルの回転角度、特に角度状態を絶対決定する方法であって、この場合に符号に関連するセグメントがセンサーアレイ（１）上に写像されて、センサーアレイ（１）の出力信号が現実の角度値に一致するコードワードを検出するように評価される決定方法において、センサーアレイ（１）の出力信号（２）は符号の角度情報を意味する基準信号（４）をもつ相関フィルタ（３）によって修正され、現実のコードワードとして出力信号（２）と基準信号（４）の最良の一致の位置が検出されることを特徴とする方法。
2. 相関フィルタ（３）では、出力信号（２）と基準信号（４）から相関函数（６）が形成され、出力信号（２）と基準信号（４）の最良の一致の位置を検出するために、最高値フィルタ（７）では相関函数（６）の最高値が決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 相関函数（６）の形成は基準信号（４）と出力信号（２）の折り畳みによって行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 第一決定フィルタ内の相関関数（６）の検出された最高値（８）が確定された相関閾値（１０）と比較され、そして相関閾値（１０）の超過の際にのみ最高値（８）によって角度値用の対応するコードワードが有効な値としてマークされることを特徴とする請求項２或いは請求項３に記載の方法。
5. 相関閾値（１０）は厳守すべき安全概念に応じて零と一の間の値に固定されることを特徴とする請求項４に記載の方法。

Images