WO2024104689A1 - Method for evaluating redundant signals - Google Patents

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WO2024104689A1
WO2024104689A1 PCT/EP2023/078952 EP2023078952W WO2024104689A1 WO 2024104689 A1 WO2024104689 A1 WO 2024104689A1 EP 2023078952 W EP2023078952 W EP 2023078952W WO 2024104689 A1 WO2024104689 A1 WO 2024104689A1
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signals
signal
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threshold value
vehicle
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PCT/EP2023/078952
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Inventor
Douglas MARQUES FANTINI
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • G01C21/10Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/183Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects
    • G01C21/188Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects for accumulated errors, e.g. by coupling inertial systems with absolute positioning systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W50/02Ensuring safety in case of control system failures, e.g. by diagnosing, circumventing or fixing failures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5776Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
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    • B60W50/0205Diagnosing or detecting failures; Failure detection models
    • B60W2050/0215Sensor drifts or sensor failures

Definitions

  • the invention relates to a method for evaluating redundant signals and an arrangement for carrying out the method.
  • An inertial measuring unit is a spatial arrangement of several inertial sensors, such as acceleration sensors and yaw rate sensors. Such a measuring unit is used, for example, as a sensory measuring unit of an inertial navigation system.
  • an inertial measuring unit With an inertial measuring unit, six possible kinematic degrees of freedom can be measured. For this purpose, three orthogonal Vertical acceleration sensors are used to record the translational movements and three rotation rate sensors arranged orthogonally to each other are used to record rotating or circular movements. In this case, the inertial measuring unit delivers three linear acceleration values for the translational movements and three angular velocities or rates for the rotation rates.
  • redundant signals If at least two signals are recorded for one size, these are referred to as redundant signals.
  • a currently used redundancy concept implemented in inertial measurement units is called a correlation monitor and is based on comparing measurements of the same physical quantity, such as acceleration or angular rate, from different sources. For a given pair of redundant signals, two parameters are calculated, namely delta and the gradient. Delta is the difference between the current samples. The gradient is the difference between the signal rate of change, i.e. the discrete derivative. These parameters are calculated for each signal using the current sample and the previous sample.
  • delta and gradient are calculated, they are compared to thresholds. If these thresholds are exceeded, a counter is incremented.
  • the conditions for incrementing this counter can be combined in three ways. These are: delta only, gradient only, delta and gradient. If both conditions are used to increment the counter, they are combined using a logical OR. This means that any condition that is met will cause the counter to be incremented. However, if both conditions are met, the counter is incremented once rather than twice.
  • the signals are assumed to be correlated until the counter reaches a limit. Once this limit is reached, the counter value is set to a hold value that is higher than the limit. A correlation flag is also set. This means that the signals are marked as uncorrelated. The counter value is held at the hold value as long as the conditions for incrementing are met. When these conditions are no longer met, the counter starts to decrement until the value reaches zero and only then is the correlation flag removed or canceled. The signals are thus marked as correlated again.
  • An embodiment of the presented method is based on acquired knowledge about the following challenges that arise when operating an inertial measuring unit.
  • the redundancy monitoring concept shows only a low performance when tested with fault injection using vehicle measurements from the test catalog.
  • the known implementation is so far unable to detect most of the faults injected into one of the redundant signals. This causes the signals to be uncorrelated. Additionally, potential customers in this case aim to reduce thresholds for correlation.
  • failure cases and thresholds are not representative. Not only the failure types and their magnitudes, but also the thresholds in the correlation monitor implementation were defined under strong influence of the last generations of inertial measurement units, where the signals were expected to be used in braking systems (ESP: Electronic Stability Program) in most cases. Inertial measurement units are focused on autonomous driving applications, which requires rethinking the approach for failure and threshold definition.
  • ESP Electronic Stability Program
  • the correlation monitor on inertial measurement units is a hard-coded static solution. This means that once the sensor is flashed, the parameters for the redundancy monitoring will remain independent of the application. No setting is equivalent to hard-coded. In addition, this feature does not take into account the vehicle dynamics in the current implementation. This means that the thresholds will also remain independent of the driving scenario. No adaptability therefore means static. The inability to set the parameters and adapt them to the environment runs the risk of current trends in the automotive sensor market, particularly in autonomous driving applications.
  • the method presented is used to evaluate redundant signals in a motor vehicle.
  • a first signal is compared with a second signal and a result of the comparison is compared with a threshold value.
  • the threshold value is determined depending on a statistical evaluation of the signals and depending on information about a driving situation of the motor vehicle.
  • the method presented redefines the way to monitor signal redundancy. To do this, error cases that are relevant for autonomous driving scenarios can be considered together with the vehicle dynamics and signal-to-noise properties. The basis for this is to find safety-critical decisions that are carried out primarily based on signals, e.g. the signals from an inertial measuring unit, and to define the maximum permitted signal deviation. The current driving situation and the influence of noise on the integrated signals are taken into account.
  • the first step is to define the error caused by the integration of the noise signals.
  • For the angular rate signals only one integration step is required to obtain the random angular random walk.
  • For the acceleration signals it is necessary to perform the integration twice to obtain the random position random walk.
  • the input parameters for the calculation are the integration time, the noise characteristics of the original signal and the signal sampling frequency. Refer to Figures 1 and 2. This step only takes into account the noise in the signals to estimate the random random walk. By varying the parameters, it is possible to define a characteristic surface, see Figures 3 and 4.
  • the scenario considered here assumes that the vehicle is travelling on a straight road and suddenly needs to make an emergency stop using dead reckoning.
  • the aim is to stop the vehicle within a predefined longitudinal safety limit. In this case, this is not possible.
  • the vehicle should either perform an emergency avoidance procedure or trigger damage mitigation systems.
  • lateral control i.e. steering
  • the scenario considered here assumes that the vehicle is driving on a curved road and needs to keep its lane using dead reckoning.
  • the goal is to keep the vehicle within a predefined lateral safety limit. In this case, this is not possible.
  • the vehicle should either initiate a decoupling or perform emergency braking.
  • Vi on is the longitudinal velocity of the vehicle
  • Tdr is the coupling time
  • Siim is the lateral safety limit
  • dt is the signal sampling time
  • the final step in this implementation of the method is to estimate the estimated values of the random walk using the threshold formulation and compare them with the measured signal deviation.
  • the implementations for acceleration and angular rate differ slightly, but the strategy is the same. It is necessary to comparison before the result is converted into a correlation flag, see Figures 7 and 8.
  • the arrangement described is designed to carry out the method presented here and can be implemented, for example, in hardware and/or software. Furthermore, the arrangement can be integrated in a control unit of a vehicle or designed as such.
  • Figure 1 shows a diagram of the calculation of the random position random walk.
  • Figure 2 shows a diagram of the calculation of the random angle random walk.
  • Figure 3 shows a graph of a position random walk estimation surface.
  • Figure 4 shows an angle random walk estimation surface in a graph.
  • Figure 5 shows a graph of the maximum deviation for acceleration signals.
  • Figure 6 shows a graph of the maximum deviation for angular rate signals.
  • Figure 7 shows a flow chart of an embodiment of the presented method.
  • Figure 8 shows a flow chart of another embodiment of the presented method.
  • Figure 1 shows the calculation of the random position in a diagram 10. Please note:
  • the vehicle uses the inertial measurement unit for dead reckoning for Tdr seconds and the only difference between the redundant signals is given by the noise parameters.
  • the noise in the redundant signals is integrated twice.
  • the standard deviation for the resulting position, the linear random walk, is found as a function of the noise characteristics in Aon, i.e. OA and OB in the redundant signals, Tdr and the signal sampling time dt.
  • Input variables 12 are the integration time Tdr, the sampling frequency 1/dt and the noise of the acceleration sensor OACC.
  • Output variable 14 is the position random walk op 0S .
  • a first graph 16 shows acceleration curves
  • a second graph 18 shows speed curves
  • a third graph 20 shows positions
  • a fourth graph 22 shows a histogram of noise
  • a fifth graph 24 shows a histogram of endpoints
  • a sixth graph 26 also shows a histogram of endpoints.
  • Figure 2 shows the calculation of the angle random walk in a diagram 40. Please note:
  • the vehicle uses the inertial measurement unit for dead reckoning for Tdr seconds and the only difference between the redundant signals is given by the noise parameters.
  • the noise in the redundant signals is integrated once.
  • the standard deviation for the resulting position, the angular random walk, is found as a function of the noise characteristics in yaw rate, i.e. OA and OB in the redundant signals, Tdr and the signal sampling time dt.
  • Input variables 42 are the integration time Tdr, the sampling frequency 1/dt and the rate noise ORate.
  • Output variable 44 is the angular random walk OAng.
  • a first graph 46 shows the angular rate
  • a second graph 48 shows angle
  • a third graph 50 shows a histogram of noise
  • a sixth graph 52 shows a histogram of end points.
  • Figure 3 shows a position random walk estimation surface at a sampling rate of 1000 Hz in a graph 80, on one of whose abscissas 82 the signal noise is plotted, on the other abscissa 84 the integration time and on the ordinate 86 the position random walk.
  • Figure 4 shows an angle random walk estimation surface at a sampling rate of 1000 Hz in a graph 100, on whose one abscissa 102 the signal noise is plotted, on whose other abscissa 104 the integration time is plotted and on whose ordinate 106 the angle random walk is plotted.
  • Figure 5 shows a graph 120, on one of whose abscissas 122 the initial vehicle speed, on the other abscissa 124 the expected maximum deviation and on the ordinate 126 the maximum permissible deviation is plotted, an area of maximum deviation for acceleration signals.
  • Figure 6 shows an area of the maximum deviation for angular rate signals in a graph 140, on one abscissa 142 of which the initial vehicle speed is plotted, on the other abscissa 144 the integration time and on the ordinate 146 the maximum permissible deviation.
  • Figure 7 shows a flow chart of a possible sequence of the presented method and schematically illustrates the implementation of a redundancy monitoring for acceleration signals in an arrangement 198 for carrying out the method.
  • Input variables are an acceleration signal (dt) A 200 and an acceleration signal (dt) B 202.
  • a statistical evaluation 204 takes place, which in a step 206 includes the calculation of an absolute difference (delta), in a step 208 a calculation of a moving standard deviation based on N previous samples of the input variable A 200, in a step 210 a calculation of a moving standard deviation based on N previous samples of the input variable B 202 and in a step 212 a moving average based on the N previous samples.
  • delta absolute difference
  • OEM inputs 222 are taken into account for the driving situation 220, namely an integration time Tdr 230, a safety limit Sii m 232, a maximum expected deceleration Ai on 234 and a vehicle speed Vo 236.
  • a first expected random walk 240 results.
  • a second expected random walk 242 results. From the two random walks 240 and 242, a worst-case random walk combination is determined in a step 250. Then, taking into account the In a step 254, a safety limit is set for the predetermined safety limit Sii m 232 so that it includes the random walk.
  • the maximum permissible deviation A max is then determined in a step 260 using equation (1).
  • the counter is then debounced to approximately 4 in a step 262.
  • a correlation monitoring status 270 is output.
  • Figure 8 shows a flow chart of a possible sequence of the presented method and schematically illustrates the implementation of a redundancy monitoring for angular rate signals in an arrangement 298 for carrying out the method.
  • Input variables are an acceleration signal (dt) A 300 and an acceleration signal (dt) B 302.
  • a statistical evaluation 304 takes place, which in a step 306 includes the calculation of an absolute difference (delta), in a step 308 a calculation of a moving standard deviation based on N previous samples of the input variable A 300, in a step 310 a calculation of a moving standard deviation based on N previous samples of the input variable B 302 and in a step 312 a moving average based on the N previous samples.
  • delta absolute difference
  • OEM inputs 322 are taken into account for the driving situation 320, namely an integration time Tdr 330, a vehicle speed Vi on 332 and a safety limit Sn m 334.
  • a first expected random walk 340 results.
  • a second expected random walk 342 results.
  • a worst-case random walk combination is determined from the two random walks 340 and 342 in a step 350.
  • a value arccos is determined so that it includes the random random walk.
  • the maximum permissible deviation A ma x is then determined in a step 360 using equation (2).
  • the counter is then debounced to approximately 4 in a step 362.
  • Correlation monitor status 370 returned.

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Abstract

The invention relates to a method for evaluating redundant signals in a motor vehicle, in which method a first signal is compared with a second signal, and a result of the comparison is compared with a threshold value, the threshold value being determined depending on a statistical evaluation of the signals and depending on information concerning a driving situation of the motor vehicle.

Description

Beschreibung Description
Titel Title
Verfahren zum Bewerten von redundanten Signalen Method for evaluating redundant signals
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten von redundanten Signalen und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens. The invention relates to a method for evaluating redundant signals and an arrangement for carrying out the method.
Stand der Technik State of the art
In Kraftfahrzeugen wird während des Betriebs eine Vielzahl von Signalen erfasst, die jeweils eine Information zu einer technischen Größe tragen. Diese Informationen werden im Kraftfahrzeug ausgewertet. Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, ist es erforderlich, zu überprüfen, ob die erfassten Signale korrekt oder fehlerbehaftet sind. Eine Möglichkeit hierzu ist durch die Verwendung bzw. Erfassung von redundanten Signalen gegeben. Dies bedeutet, dass eine technische Größe mehrfach aufgenommen wird, d. h. es liegen mindestens zwei Signale vor, die diese technische Größe repräsentieren. Durch Vergleich der insbesondere beiden Signale können dann diese plausibilisiert werden. Somit können auch Fehler, die bei der Erfassung und/oder Weiterleitung dieser Signale aufgetreten sind, erkannt werden. During operation, a large number of signals are recorded in motor vehicles, each of which contains information about a technical quantity. This information is evaluated in the vehicle. To ensure safe operation, it is necessary to check whether the signals recorded are correct or faulty. One way to do this is to use or record redundant signals. This means that a technical quantity is recorded multiple times, i.e. there are at least two signals that represent this technical quantity. The plausibility of these signals can then be checked by comparing them. This also makes it possible to detect errors that occurred during the recording and/or forwarding of these signals.
Ein möglicher Einsatz des hierin vorgestellten Verfahrens kann bspw. in Verbindung mit einer inertialen Messeinheit gegeben sein. Unter einer inertialen Messeinheit ist eine räumliche Anordnung von mehreren Inertialsensoren, wie bspw. Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren, zu verstehen. Eine solche Messeinheit wird bspw. als sensorische Messeinheit eines T rägheitsnavigationssystems eingesetzt. One possible use of the method presented here can be in conjunction with an inertial measuring unit, for example. An inertial measuring unit is a spatial arrangement of several inertial sensors, such as acceleration sensors and yaw rate sensors. Such a measuring unit is used, for example, as a sensory measuring unit of an inertial navigation system.
Mit einer inertialen Messeinheit können sechs mögliche kinematische Freiheitsgrade erfasst werden. Hierzu werden drei jeweils aufeinander orthogonal stehende Beschleunigungssensoren für die Erfassung der translatorischen Bewegungen und drei orthogonal zueinander angebrachte Drehratensensoren für die Erfassung rotierender bzw. kreisender Bewegungen eingesetzt. In diesem Fall liefert die inertiale Messeinheit als Messwerte drei lineare Beschleunigungswerte für die translatorischen Bewegungen und drei Winkelgeschwindigkeiten bzw. -raten für die Drehraten. With an inertial measuring unit, six possible kinematic degrees of freedom can be measured. For this purpose, three orthogonal Vertical acceleration sensors are used to record the translational movements and three rotation rate sensors arranged orthogonally to each other are used to record rotating or circular movements. In this case, the inertial measuring unit delivers three linear acceleration values for the translational movements and three angular velocities or rates for the rotation rates.
Werden nunmehr für eine Größe mindestens zwei Signale erfasst, so spricht man von redundanten Signalen. Konzepte zum Behandeln dieser redundanten Signale, um diese insbesondere zu plausibilisieren, d. h. um möglicherweise fehlerhafte Signale zu erkennen, werden als Redundanzkonzepte bezeichnet. If at least two signals are recorded for one size, these are referred to as redundant signals. Concepts for handling these redundant signals, in particular to check their plausibility, i.e. to detect possibly faulty signals, are referred to as redundancy concepts.
Ein gegenwärtig verwendetes Redundanzkonzept, das in inertialen Messeinheiten implementiert ist, wird als Korrelationsmonitor bezeichnet und basiert auf dem Vergleich von Messungen derselben physikalischen Größe, wie bspw. Beschleunigung oder Winkelrate, von verschiedenen Quellen. Für ein gegebenes Paar an redundanten Signalen werden zwei Parameter berechnet, nämlich Delta und der Gradient. Delta ist die Differenz zwischen den aktuellen bzw. gegenwärtigen Abtastungen. Der Gradient ist die Differenz zwischen der Signaländerungsrate, d. h. die diskrete Ableitung. Diese Parameter werden für jedes Signal berechnet, wobei die aktuelle bzw. gegenwärtige Abtastung und die vorherige Abtastung verwendet werden. A currently used redundancy concept implemented in inertial measurement units is called a correlation monitor and is based on comparing measurements of the same physical quantity, such as acceleration or angular rate, from different sources. For a given pair of redundant signals, two parameters are calculated, namely delta and the gradient. Delta is the difference between the current samples. The gradient is the difference between the signal rate of change, i.e. the discrete derivative. These parameters are calculated for each signal using the current sample and the previous sample.
Sobald Delta und der Gradient berechnet wurden, werden diese mit Schwellenwerten verglichen. Im Falle eines Überschreitens dieser Schwellenwerte wird ein Zähler inkrementiert. Die Bedingungen für ein Inkrementieren dieses Zählers können auf drei Arten kombiniert werden. Diese sind: nur Delta, nur Gradient, Delta und Gradient. Falls beide Bedingungen zum Inkrementieren des Zählers verwendet werden, werden diese verbunden bzw. verknüpft, wobei ein logisches ODER verwendet wird. Dies bedeutet, dass jede Bedingung, die erfüllt ist, bewirkt, dass der Zähler inkrementiert wird. Sind beide Bedingungen erfüllt, wird jedoch der Zähler nicht zweimal, sondern nur einmal inkrementiert. Es wird angenommen, dass die Signale korrelieren, bis der Zähler einen Grenzwert erreicht hat. Sobald dieser Grenzwert erreicht ist, wird der Zählerwert auf einen Haltewert eingestellt, der höher als der Grenzwert ist. Außerdem wird ein Korrelationsmerker gesetzt. Dies bedeutet, dass die Signale als unkorreliert markiert sind. Der Zählerwert wird auf dem Haltewert gehalten, solange die Bedingungen zum Inkrementieren erfüllt sind. Wenn diese Bedingungen nicht mehr erfüllt sind, beginnt der Zähler damit, zu dekrementieren, bis der Wert Null erreicht ist und nur dann wird der Korrelationsmerker entfernt bzw. aufgehoben. Die Signale sind somit wieder als korreliert markiert. Once delta and gradient are calculated, they are compared to thresholds. If these thresholds are exceeded, a counter is incremented. The conditions for incrementing this counter can be combined in three ways. These are: delta only, gradient only, delta and gradient. If both conditions are used to increment the counter, they are combined using a logical OR. This means that any condition that is met will cause the counter to be incremented. However, if both conditions are met, the counter is incremented once rather than twice. The signals are assumed to be correlated until the counter reaches a limit. Once this limit is reached, the counter value is set to a hold value that is higher than the limit. A correlation flag is also set. This means that the signals are marked as uncorrelated. The counter value is held at the hold value as long as the conditions for incrementing are met. When these conditions are no longer met, the counter starts to decrement until the value reaches zero and only then is the correlation flag removed or canceled. The signals are thus marked as correlated again.
Dieser bekannte Ablauf wird durchgeführt, wobei die letzten gemessenen Werte und die Werte unmittelbar davor verwendet werden. In diesem Sinne ist ein solches Vorgehen praktisch unmittelbar. Es gibt bei diesem Vergleich selbst somit keinen Speicher oder ein Speichern. Dies wird jedoch gegenwärtig für den Korrelationsmonitor bereitgestellt, indem Zähler zum Entprellen der Merker verwendet werden. This familiar procedure is performed using the last measured values and the values immediately before. In this sense, such an operation is practically instantaneous. There is thus no memory or storage in this comparison itself. However, this is currently provided for the correlation monitor by using counters to debounce the flags.
Die einstellbaren Parameter dieser Implementierung für ein redundantes Signalpaar sind nachfolgend aufgeführt: The adjustable parameters of this implementation for a redundant signal pair are listed below:
Schwellenwert für Delta, Threshold for Delta,
Schwellenwert für den Gradienten, Threshold for the gradient,
Bedingungen für ein Inkrementieren, nur Delta, nur Gradient oder beide, Zähler-Grenzwert, Conditions for incrementing, delta only, gradient only or both, counter limit,
Zähler-Haltewert. Counter hold value.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung gemäß Anspruch 11 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung. Das vorgestellte Verfahren dient zum Bewerten von redundanten Signalen, wie diese bspw. mit einer inertialen Messeinheit erfasst werden. Das Verfahren ist aber nicht auf diese Ausführung beschränkt. Against this background, a method with the features of claim 1 and an arrangement according to claim 11 are presented. Embodiments emerge from the dependent claims and from the description. The method presented is used to evaluate redundant signals, such as those recorded with an inertial measuring unit. However, the method is not limited to this implementation.
Eine Ausführungsform des vorgestellten Verfahrens basiert auf erlangten Erkenntnissen zu folgenden Herausforderungen, die sich beim Betrieb einer inertialen Messeinheit ergeben. An embodiment of the presented method is based on acquired knowledge about the following challenges that arise when operating an inertial measuring unit.
Gegenwärtig zeigt das Redundanz-Überwachungskonzept nur eine geringe Leistungsfähigkeit, wenn es mit einer Fehlereinstreuung getestet wird, wobei Fahrzeugmessungen aus dem Testkatalog verwendet werden. Die bekannte Implementierung ist bislang nicht in der Lage, die meisten Fehler zu erkennen, die in eines der redundanten Signale eingestreut wurden. Dies bewirkt, dass die Signale unkorreliert sind. Zusätzlich streben es potentielle Kunden in diesem Fall an, Schwellenwerte für die Korrelation zu reduzieren. Currently, the redundancy monitoring concept shows only a low performance when tested with fault injection using vehicle measurements from the test catalog. The known implementation is so far unable to detect most of the faults injected into one of the redundant signals. This causes the signals to be uncorrelated. Additionally, potential customers in this case aim to reduce thresholds for correlation.
Außerdem wurde erkannt, dass Fehlerfälle und Schwellenwerte nicht repräsentativ sind. Nicht nur die Fehlertypen und ihre Größen, sondern auch die Schwellenwerte in der Korrelationsmonitor-Implementierung wurden unter starkem Einfluss der letzten Generationen von inertialen Messeinheiten definiert, wobei erwartet wurde, dass die Signale in den meisten Fällen in Bremssystemen (ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm) verwendet werden. Inertiale Messeinheiten sind auf Anwendungen des autonomen Fahrens fokussiert, was es erforderlich macht, den Ansatz für die Fehler- und Schwellenwert-Definition zu überdenken. Furthermore, it was recognized that failure cases and thresholds are not representative. Not only the failure types and their magnitudes, but also the thresholds in the correlation monitor implementation were defined under strong influence of the last generations of inertial measurement units, where the signals were expected to be used in braking systems (ESP: Electronic Stability Program) in most cases. Inertial measurement units are focused on autonomous driving applications, which requires rethinking the approach for failure and threshold definition.
Derzeit ist der Korrelationsmonitor bei inertialen Messeinheiten eine fest programmierte statische Lösung. Dies bedeutet, dass, sobald der Sensor geflasht ist, die Parameter für die Redundanzüberwachung gleichsam unabhängig von der Anwendung bleiben werden. Keine Einstellung entspricht fest programmiert. Außerdem berücksichtigt diese Eigenschaft nicht die Fahrzeugdynamik in der gegenwärtigen Implementierung. Dies bedeutet, dass die Schwellenwerte ebenso unabhängig von dem Fahrszenario bleiben werden. Keine Anpassungsfähigkeit bedeutet somit statisch. Die Unfähigkeit, die Parameter einzustellen und diese der Umgebung anzupassen, läuft den gegenwärtigen Trends im Markt für automotive Sensoren entgegen, insbesondere bei Anwendungen des autonomen Fahrens. Currently, the correlation monitor on inertial measurement units is a hard-coded static solution. This means that once the sensor is flashed, the parameters for the redundancy monitoring will remain independent of the application. No setting is equivalent to hard-coded. In addition, this feature does not take into account the vehicle dynamics in the current implementation. This means that the thresholds will also remain independent of the driving scenario. No adaptability therefore means static. The inability to set the parameters and adapt them to the environment runs the risk of current trends in the automotive sensor market, particularly in autonomous driving applications.
Das vorgestellte Verfahren dient zum Bewerten von redundanten Signalen in einem Kraftfahrzeug. Bei dem Verfahren wird ein erstes Signal mit einem zweiten Signal verglichen und ein Ergebnis des Vergleichs mit einem Schwellenwert verglichen. Dabei wird der Schwellenwert in Abhängigkeit von einer statistischen Auswertung der Signale und in Abhängigkeit von Informationen zu einer Fahrsituation des Kraftfahrzeugs bestimmt. The method presented is used to evaluate redundant signals in a motor vehicle. In the method, a first signal is compared with a second signal and a result of the comparison is compared with a threshold value. The threshold value is determined depending on a statistical evaluation of the signals and depending on information about a driving situation of the motor vehicle.
Das vorgestellte Verfahren definiert die Art, eine Signalredundanz zu überwachen, neu. Hierzu können Fehlerfälle, die für autonome Fahrszenarien relevant sind, zusammen mit der Fahrzeugdynamik und Signal-Rausch- Eigenschaften betrachtet werden. Dem liegt zugrunde, sicherheitskritische Entscheidungen zu finden, die vornehmlich basierend auf Signalen, bspw. den Signalen einer inertialen Messeinheit, durchgeführt werden, und die maximal erlaubte Signalabweichung zu definieren. Dabei werden die gegenwärtige Fahrsituation und der Einfluss des Rauschens auf die integrierten Signale berücksichtigt. The method presented redefines the way to monitor signal redundancy. To do this, error cases that are relevant for autonomous driving scenarios can be considered together with the vehicle dynamics and signal-to-noise properties. The basis for this is to find safety-critical decisions that are carried out primarily based on signals, e.g. the signals from an inertial measuring unit, and to define the maximum permitted signal deviation. The current driving situation and the influence of noise on the integrated signals are taken into account.
Bei dem vorgestellten Ansatz wird in Ausgestaltung ein ähnliches Vorgehen auf die Beschleunigungs- und Winkelratensignale innerhalb einer typischen autonomen Fahrzeugarchitektur angewendet. Zunächst wird eine zufällige bzw. stochastische Irrfahrt (random walk), nämlich Winkel oder Position, abhängig von dem Signal, abgeschätzt. Dann wird diese Abschätzung in die Formulierung der maximal erlaubten Signalabweichung integriert. Schließlich wird die gemessene Signalabweichung mit dem definierten Schwellenwert verglichen. Die sich daraus ergebende Information wird in einen Merker gewandelt. In the approach presented, a similar procedure is applied to the acceleration and angular rate signals within a typical autonomous vehicle architecture. First, a random walk, namely angle or position, is estimated depending on the signal. Then this estimate is integrated into the formulation of the maximum allowed signal deviation. Finally, the measured signal deviation is compared with the defined threshold value. The resulting information is converted into a flag.
An unterschiedlichen Stellen in dem Ablauf werden externe Parameter für die Berechnungen verwendet, was es dem OEM (orginal equipment manufacturer) ermöglicht, die Charakteristik des Zielfahrzeugs zu gestalten und dieses der jeweiligen Fahrsituation anzupassen. Zusätzlich werden die Signaleigenschaften abgeschätzt, wobei vorherige Abtastungen verwendet werden, um dynamisch die Qualität der Abschätzungen zu bewerten. Auf eine Ausführungsform des vorgestellten Verfahrens wird nachstehend eingegangen: zufällige Irrfahrt (Random Walk) At different points in the process, external parameters are used for the calculations, allowing the OEM (original equipment manufacturer) to shape the characteristics of the target vehicle and adapt it to the respective driving situation. In addition, the signal properties are estimated, using previous samples to dynamically evaluate the quality of the estimates. An embodiment of the presented method is discussed below: Random Walk
Der erste Schritt besteht darin, den Fehler zu definieren, der durch die Integration der Rauschsignale bewirkt wird. Für die Winkelraten-Signale ist lediglich ein Integrationsschritt erforderlich, um die zufällige Winkel-Irrfahrt zu erhalten. Bei den Beschleunigungssignalen ist es erforderlich, die Integration zweimal durchzuführen, um die zufällige Position-Irrfahrt zu erlangen. In beiden Fällen sind die Eingangsparameter für die Berechnung die Integrationszeit, die Rauscheigenschaften des ursprünglichen Signals und die Signalabtastfrequenz. Es wird hierzu auf Figuren 1 und 2 verwiesen. Dieser Schritt berücksichtigt nur das Rauschen in den Signalen, um die zufällige Irrfahrt abzuschätzen. Durch Variation der Parameter ist es möglich, eine charakteristische Oberfläche zu definieren, siehe Figuren 3 und 4. The first step is to define the error caused by the integration of the noise signals. For the angular rate signals, only one integration step is required to obtain the random angular random walk. For the acceleration signals, it is necessary to perform the integration twice to obtain the random position random walk. In both cases, the input parameters for the calculation are the integration time, the noise characteristics of the original signal and the signal sampling frequency. Refer to Figures 1 and 2. This step only takes into account the noise in the signals to estimate the random random walk. By varying the parameters, it is possible to define a characteristic surface, see Figures 3 and 4.
Beschleunigungssignal-Abweichung Acceleration signal deviation
Unter Verwendung der longitudinalen Steuerung, d. h. durch Gaspedal und Bremse, als eine Referenz nimmt das hierbei berücksichtigte Szenario an, dass das Fahrzeug auf einer geraden Straße fährt und plötzlich eine Notbremsung vornehmen muss, wobei eine Koppelnavigation verwendet wird. Ziel ist es, das Fahrzeug innerhalb einer vordefinierten longitudinalen Sicherheitsgrenze zu stoppen. In diesem Fall ist dies nicht möglich. Das Fahrzeug sollte entweder einen Notausweich-Vorgang ausführen oder Schadensminderungs-Systeme triggern bzw. auslösen. Using longitudinal control, i.e. accelerator and brake, as a reference, the scenario considered here assumes that the vehicle is travelling on a straight road and suddenly needs to make an emergency stop using dead reckoning. The aim is to stop the vehicle within a predefined longitudinal safety limit. In this case, this is not possible. The vehicle should either perform an emergency avoidance procedure or trigger damage mitigation systems.
Nach dem mathematischen Umwandeln der Gleichungen für eine lineare Bewegung und eine diskrete Integration, zusammen mit einigen worst-case Annahmen, wird die maximal erlaubte Abweichung durch folgende Gleichung ausgedrückt:
Figure imgf000008_0001
Dabei ist Vo die anfängliche longitudinale Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Aion ist die erwartete longitudinale Entschleunigung beim Bremsen, Siim ist die longitudinale Sicherheitsgrenze und dt ist die Signalabtastzeit, siehe Figur 5.
After mathematically transforming the equations for linear motion and discrete integration, together with some worst-case assumptions, the maximum allowable deviation is expressed by the following equation:
Figure imgf000008_0001
Where Vo is the initial longitudinal velocity of the vehicle, Ai on is the expected longitudinal deceleration during braking, Sii m is the longitudinal safety limit and dt is the signal sampling time, see Figure 5.
Winkelraten-Signalabweichung Angular rate signal deviation
Durch Verwenden der lateralen Steuerung, d. h. durch ein Lenken, als eine Referenz nimmt das hierin betrachtete Szenario an, dass das Fahrzeug auf einer kurvigen Straße fährt und die Spur halten muss, wobei eine Koppelnavigation verwendet wird. Das Ziel besteht darin, das Fahrzeug innerhalb einer vordefinierten lateralen Sicherheitsgrenze zu halten. In diesem Fall ist dies nicht möglich. Das Fahrzeug sollte entweder eine Abkopplung auslösen oder eine Notbremsung ausführen. Using lateral control, i.e. steering, as a reference, the scenario considered here assumes that the vehicle is driving on a curved road and needs to keep its lane using dead reckoning. The goal is to keep the vehicle within a predefined lateral safety limit. In this case, this is not possible. The vehicle should either initiate a decoupling or perform emergency braking.
Nach mathematischer Umwandlung der Gleichungen für eine kreisförmige Bewegung und eine diskrete Integration, zusammen mit einigen worst-case Annahmen, wird die maximal erlaubte Abweichung durch folgende Gleichung ausgedrückt.
Figure imgf000009_0001
After mathematical transformation of the equations for circular motion and discrete integration, together with some worst-case assumptions, the maximum allowable deviation is expressed by the following equation.
Figure imgf000009_0001
Dabei ist Vion die longitudinale Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Tdr ist die Kopplungszeit, Siim ist die laterale Sicherheitsgrenze und dt ist die Signalabtastzeit, siehe Figur 6. Where Vi on is the longitudinal velocity of the vehicle, Tdr is the coupling time, Siim is the lateral safety limit and dt is the signal sampling time, see Figure 6.
Entprellen und finale Merkeranordnung Debounce and final marker arrangement
Der abschließende Schritt bei dieser Ausführung des Verfahrens besteht darin, die abgeschätzten Werte der zufüälligen Irrfahrt mit der Schwellenformulierung abzuschätzen und diese mit der gemessenen Signalabweichung zu vergleichen. Die Implementierungen für die Beschleunigung und die Winkelrate unterscheiden sich leicht, die Strategie ist jedoch die gleiche. Es ist erforderlich, diesen Vergleich zu entprellen, bevor das Ergebnis in einen Korrelationsmerker umgewandelt wird, siehe Figuren 7 und 8. The final step in this implementation of the method is to estimate the estimated values of the random walk using the threshold formulation and compare them with the measured signal deviation. The implementations for acceleration and angular rate differ slightly, but the strategy is the same. It is necessary to comparison before the result is converted into a correlation flag, see Figures 7 and 8.
Falls es notwendig ist, können einige Parameter, die bei diesem Verfahren beschrieben werden, fest programmiert sein. Die Idee besteht jedoch darin, eine generische Beschreibung zu haben, die jedem spezifischen Fall angepasst werden kann. If necessary, some parameters described in this procedure can be hard-coded. However, the idea is to have a generic description that can be adapted to each specific case.
Die beschriebene Anordnung ist zum Durchführen des hierin vorgestellten Verfahrens eingerichtet und kann bspw. in einer Hardware und/oder Software implementiert sein. Weiterhin kann die Anordnung in einem Steuergerät eines Fahrzeugs integriert oder als solches ausgebildet sein. The arrangement described is designed to carry out the method presented here and can be implemented, for example, in hardware and/or software. Furthermore, the arrangement can be integrated in a control unit of a vehicle or designed as such.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Short description of the drawings
Figur 1 zeigt in einem Diagramm die Berechnung der zufälligen Positions- Irrfahrt. Figure 1 shows a diagram of the calculation of the random position random walk.
Figur 2 zeigt in einem Diagramm die Berechnung der zufälligen Winkel -Irrfahrt. Figure 2 shows a diagram of the calculation of the random angle random walk.
Figur 3 zeigt in einem Graphen eine Positions-Irrfahrt-Abschätzungsfläche. Figure 3 shows a graph of a position random walk estimation surface.
Figur 4 zeigt in einem Graphen eine Winkel-Irrfahrt-Abschätzungsfläche. Figure 4 shows an angle random walk estimation surface in a graph.
Figur 5 zeigt in einem Graphen die maximale Abweichung für Beschleunigungssignale. Figur 6 zeigt in einem Graphen die maximale Abweichung für Winkelratensignale. Figure 5 shows a graph of the maximum deviation for acceleration signals. Figure 6 shows a graph of the maximum deviation for angular rate signals.
Figur 7 zeigt in einem Flussdiagramm eine Ausführungsform des vorgestellten Verfahrens. Figure 7 shows a flow chart of an embodiment of the presented method.
Figur 8 zeigt in einem Flussdiagramm eine weitere Ausführungsform des vorgestellten Verfahrens. Figure 8 shows a flow chart of another embodiment of the presented method.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. The invention is illustrated schematically by means of embodiments in the drawings and is described in detail below with reference to the drawings.
Das Verfahren wird nachfolgend in Verbindung mit einer inertialen Messeinheit beschrieben, ist jedoch nicht auf diese Ausführung beschränkt, sondern kann überall im Kraftfahrzeug eingesetzt werden, insbesondere da, wo redundant vorliegende Signale bewertet werden sollen. The method is described below in connection with an inertial measuring unit, but is not limited to this design, but can be used anywhere in the motor vehicle, especially where redundant signals are to be evaluated.
Figur 1 verdeutlicht in einem Diagramm 10 die Berechnung der Positions- Irrfahrt. Dabei ist zu beachten: Figure 1 shows the calculation of the random position in a diagram 10. Please note:
Das Kraftfahrzeug verwendet die inertiale Messeinheit für die Koppelnavigation für Tdr Sekunden und die einzige Differenz zwischen den redundanten Signalen ist durch die Rauschparameter gegeben. Das Rauschen in den redundanten Signalen wird zweimal integriert. Die Standardabweichung für die sich ergebende Position, die lineare Irrfahrt, wird als eine Funktion der Rauscheigenschaften in Aon, d. h. OA und OB in den redundanten Signalen, Tdr und der Signalabtastzeit dt gefunden. The vehicle uses the inertial measurement unit for dead reckoning for Tdr seconds and the only difference between the redundant signals is given by the noise parameters. The noise in the redundant signals is integrated twice. The standard deviation for the resulting position, the linear random walk, is found as a function of the noise characteristics in Aon, i.e. OA and OB in the redundant signals, Tdr and the signal sampling time dt.
Eingangsgrößen 12 sind die Integrationszeit Tdr, die Abtastfrequenz 1/dt und das Rauschen des Beschleunigungssensors OACC. Ausgangsgröße 14 ist die Positions- Irrfahrt op0S. Ein erster Graph 16, zeigt Beschleunigungsverläufe, ein zweiter Graph 18 zeigt Geschwindigkeitsverläufe, ein dritter Graph 20 zeigt Positionen, ein vierter Graph 22 zeigt ein Histogramm eines Rauschens, ein fünfter Graph 24 zeigt ein Histogramm von Endpunkten und ein sechster Graph 26 zeigt ebenfalls ein Histogramm von Endpunkten. Input variables 12 are the integration time Tdr, the sampling frequency 1/dt and the noise of the acceleration sensor OACC. Output variable 14 is the position random walk op 0S . A first graph 16 shows acceleration curves, a second graph 18 shows speed curves, a third graph 20 shows positions, a fourth graph 22 shows a histogram of noise, a fifth graph 24 shows a histogram of endpoints and a sixth graph 26 also shows a histogram of endpoints.
Figur 2 verdeutlicht in einem Diagramm 40 die Berechnung der Winkel -Irrfahrt. Dabei ist zu beachten: Figure 2 shows the calculation of the angle random walk in a diagram 40. Please note:
Das Kraftfahrzeug verwendet die inertiale Messeinheit für die Koppelnavigation für Tdr Sekunden und die einzige Differenz zwischen den redundanten Signalen ist durch die Rauschparameter gegeben. Das Rauschen in den redundanten Signalen wird einmal integriert. Die Standardabweichung für die sich ergebende Position, die Winkel -Irrfahrt, wird als eine Funktion der Rauscheigenschaften in Gierrate, d. h. OA und OB in den redundanten Signalen, Tdr und der Signalabtastzeit dt gefunden. The vehicle uses the inertial measurement unit for dead reckoning for Tdr seconds and the only difference between the redundant signals is given by the noise parameters. The noise in the redundant signals is integrated once. The standard deviation for the resulting position, the angular random walk, is found as a function of the noise characteristics in yaw rate, i.e. OA and OB in the redundant signals, Tdr and the signal sampling time dt.
Eingangsgrößen 42 sind die Integrationszeit Tdr, die Abtastfrequenz 1/dt und das Raten- Rauschen ORate. Ausgangsgröße 44 ist die Winkel -Irrfahrt OAng. Ein erster Graph 46 zeigt die Winkelrate, ein zweiter Graph 48 zeigt Winkel, ein dritter Graph 50 zeigt ein Histogramm eines Rauschens und ein sechster Graph 52 zeigt ein Histogramm von Endpunkten. Input variables 42 are the integration time Tdr, the sampling frequency 1/dt and the rate noise ORate. Output variable 44 is the angular random walk OAng. A first graph 46 shows the angular rate, a second graph 48 shows angle, a third graph 50 shows a histogram of noise and a sixth graph 52 shows a histogram of end points.
Figur 3 zeigt in einem Graphen 80, an dessen einer Abszisse 82 das Signalrauschen, an dessen anderer Abszisse 84 die Integrationszeit und an dessen Ordinate 86 die Positions-Irrfahrt aufgetragen ist, eine Positions- Irrfahrt- Abschätzungsfläche bei einer Abtastrate von 1000 Hz. Figure 3 shows a position random walk estimation surface at a sampling rate of 1000 Hz in a graph 80, on one of whose abscissas 82 the signal noise is plotted, on the other abscissa 84 the integration time and on the ordinate 86 the position random walk.
Figur 4 zeigt in einem Graphen 100, an dessen einer Abszisse 102 das Signalrauschen, an dessen anderer Abszisse 104 die Integrationszeit und an dessen Ordinate 106 die Winkel-Irrfahrt aufgetragen ist, eine Winkel -Irrfahrt- Abschätzungsfläche bei einer Abtastrate von 1000 Hz. Figure 4 shows an angle random walk estimation surface at a sampling rate of 1000 Hz in a graph 100, on whose one abscissa 102 the signal noise is plotted, on whose other abscissa 104 the integration time is plotted and on whose ordinate 106 the angle random walk is plotted.
Figur 5 zeigt in einem Graphen 120, an dessen einer Abszisse 122 die anfängliche Fahrzeuggeschwindigkeit, an dessen anderer Abszisse 124 die erwartete maximale Abweichung und an dessen Ordinate 126 die maximal erlaubte Abweichung aufgetragen ist, eine Fläche der maximalen Abweichung für Beschleunigungssignale. Figure 5 shows a graph 120, on one of whose abscissas 122 the initial vehicle speed, on the other abscissa 124 the expected maximum deviation and on the ordinate 126 the maximum permissible deviation is plotted, an area of maximum deviation for acceleration signals.
Figur 6 zeigt in einem Graphen 140, an dessen einer Abszisse 142 die anfängliche Fahrzeuggeschwindigkeit, an dessen anderer Abszisse 144 die Integrationszeit und an dessen Ordinate 146 die maximal erlaubte Abweichung aufgetragen ist, eine Fläche der maximalen Abweichung für Winkelratensignale. Figure 6 shows an area of the maximum deviation for angular rate signals in a graph 140, on one abscissa 142 of which the initial vehicle speed is plotted, on the other abscissa 144 the integration time and on the ordinate 146 the maximum permissible deviation.
Figur 7 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des vorgestellten Verfahrens und verdeutlicht schematisch die Implementierung einer Redundanzüberwachung für Beschleunigungssignale in einer Anordnung 198 zum Durchführen des Verfahrens. Figure 7 shows a flow chart of a possible sequence of the presented method and schematically illustrates the implementation of a redundancy monitoring for acceleration signals in an arrangement 198 for carrying out the method.
Eingangsgrößen sind ein Beschleunigungssignal (dt) A 200 und ein Beschleunigungssignal (dt) B 202. Es findet zunächst eine statistische Auswertung 204 statt, die in einem Schritt 206 die Berechnung einer absoluten Differenz (Delta), in einem Schritt 208 eine Berechung einer gleitendenden Standardabweichung auf Grundlage N vorheriger Abtastungen der Eingangsgröße A 200, in einem Schritt 210 eine Berechung einer gleitendenden Standardabweichung auf Grundlage N vorheriger Abtastungen der Eingangsgröße B 202 und in einem Schritt 212 eine gleitende Mittelwertbildung auf Grundlage der N vorherigen Abtastungen umfasst. Input variables are an acceleration signal (dt) A 200 and an acceleration signal (dt) B 202. First, a statistical evaluation 204 takes place, which in a step 206 includes the calculation of an absolute difference (delta), in a step 208 a calculation of a moving standard deviation based on N previous samples of the input variable A 200, in a step 210 a calculation of a moving standard deviation based on N previous samples of the input variable B 202 and in a step 212 a moving average based on the N previous samples.
Weiterhin werden zur Fahrsituation 220 OEM-Eingaben 222 berücksichtigt, nämlich eine Integrationsteit Tdr 230, eine Sicherheitsgrenze Siim 232, eine maximal erwartete Entschleunigung Aion 234 und eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vo 236. Furthermore, OEM inputs 222 are taken into account for the driving situation 220, namely an integration time Tdr 230, a safety limit Sii m 232, a maximum expected deceleration Ai on 234 and a vehicle speed Vo 236.
Unter Berücksichtigung der Integrationsteit Tdr 230 und der gleitenden Standardabweichung 208 ergibt sich eine erste erwartete Irrfahrt 240. Unter Berücksichtigung der Integrationsteit Tdr 230 und der gleitenden Standardabweichung 210 ergibt sich eine zweite erwartete Irrfahrt 242. Aus den beiden Irrfahrten 240 und 242 wird in einem Schritt 250 eine worst-case Irrfahrtkombination ermittelt. Dann wird unter Berücksichtigung der vorgegebenen Sicherheitsgrenze Siim 232 in einem Schritt 254 eine Sicherheitsgrenze eingestellt, damit diese die zufällige Irrfahrt umfasst. Taking into account the integration time Tdr 230 and the sliding standard deviation 208, a first expected random walk 240 results. Taking into account the integration time Tdr 230 and the sliding standard deviation 210, a second expected random walk 242 results. From the two random walks 240 and 242, a worst-case random walk combination is determined in a step 250. Then, taking into account the In a step 254, a safety limit is set for the predetermined safety limit Sii m 232 so that it includes the random walk.
Unter Berücksichtigung der maximal erwarteten Entschleunigung Aion und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vo wird dann mit Gleichung (1) die maximal erlaubte Abweichung Amax in einem Schritt 260 ermittelt. Es erfolgt dann in einem Schritt 262 ein Entprellen des Zählers auf etwa 4. Abschließend wird ein Korrelationsüberwachungs-Status 270 ausgegeben. Taking into account the maximum expected deceleration Ai on and the vehicle speed Vo, the maximum permissible deviation A max is then determined in a step 260 using equation (1). The counter is then debounced to approximately 4 in a step 262. Finally, a correlation monitoring status 270 is output.
Figur 8 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des vorgestellten Verfahrens und verdeutlicht schematisch die Implementierung einer Redundanzüberwachung für Winkelratensignale in einer Anordnung 298 zum Durchführen des Verfahrens. Figure 8 shows a flow chart of a possible sequence of the presented method and schematically illustrates the implementation of a redundancy monitoring for angular rate signals in an arrangement 298 for carrying out the method.
Eingangsgrößen sind ein Beschleunigungssignal (dt) A 300 und ein Beschleunigungssignal (dt) B 302. Es findet zunächst eine statistische Auswertung 304 statt, die in einem Schritt 306 die Berechnung einer absoluten Differenz (Delta), in einem Schritt 308 eine Berechung einer gleitendenden Standardabweichung auf Grundlage N vorheriger Abtastungen der Eingangsgröße A 300, in einem Schritt 310 eine Berechung einer gleitendenden Standardabweichung auf Grundlage N vorheriger Abtastungen der Eingangsgröße B 302 und in einem Schritt 312 eine gleitende Mittelwertbildung auf Grundlage der N vorherigen Abtastungen umfasst. Input variables are an acceleration signal (dt) A 300 and an acceleration signal (dt) B 302. First, a statistical evaluation 304 takes place, which in a step 306 includes the calculation of an absolute difference (delta), in a step 308 a calculation of a moving standard deviation based on N previous samples of the input variable A 300, in a step 310 a calculation of a moving standard deviation based on N previous samples of the input variable B 302 and in a step 312 a moving average based on the N previous samples.
Weiterhin werden zur Fahrsituation 320 OEM-Eingaben 322 berücksichtigt, nämlich eine Integrationsteit Tdr 330, eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vion 332 und eine Sicherheitsgrenze Snm 334. Furthermore, OEM inputs 322 are taken into account for the driving situation 320, namely an integration time Tdr 330, a vehicle speed Vi on 332 and a safety limit Sn m 334.
Unter Berücksichtigung der Integrationsteit Tdr 330 und der gleitenden Standardabweichung 308 ergibt sich eine erste erwartete Irrfahrt 340. Unter Berücksichtigung der Integrationsteit Tdr 330 und der gleitenden Standardabweichung 310 ergibt sich eine zweite erwartete Irrfahrt 342. Aus den beiden Irrfahrten 340 und 342 wird in einem Schritt 350 eine worst-case Irrfahrtkombination ermittelt. Dann wird in einem Schritt 354 ein Wert arccos ermittelt, damit dieser die zufällige Irrfahrt umfasst. Unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit Vion und der Sicherheitsgrenze Siim 334 wird dann mit Gleichung (2) die maximal erlaubte Abweichung Amax in einem Schritt 360 ermittelt. Es erfolgt dann in einem Schritt 362 ein Entprellen des Zählers auf etwa 4. Abschließend wird einTaking into account the integration time Tdr 330 and the moving standard deviation 308, a first expected random walk 340 results. Taking into account the integration time Tdr 330 and the moving standard deviation 310, a second expected random walk 342 results. A worst-case random walk combination is determined from the two random walks 340 and 342 in a step 350. Then, in a step 354, a value arccos is determined so that it includes the random random walk. Taking into account the vehicle speed Vi on and the safety limit Sii m 334, the maximum permissible deviation A ma x is then determined in a step 360 using equation (2). The counter is then debounced to approximately 4 in a step 362. Finally, a
Korrelationsüberwachungs-Status 370 ausgegeben. Correlation monitor status 370 returned.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Bewerten von redundanten Signalen in einem Kraftfahrzeug, bei dem ein erstes Signal mit einem zweiten Signal verglichen wird, ein Ergebnis des Vergleichs mit einem Schwellenwert verglichen wird, wobei der Schwellenwert in Abhängigkeit von einer statistischen Auswertung (204, 304) der Signale und in Abhängigkeit von Informationen zu einer Fahrsituation (220, 320) des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. 1. Method for evaluating redundant signals in a motor vehicle, in which a first signal is compared with a second signal, a result of the comparison is compared with a threshold value, wherein the threshold value is determined as a function of a statistical evaluation (204, 304) of the signals and as a function of information on a driving situation (220, 320) of the motor vehicle.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Rahmen der statistischen Auswertung (204, 304) mit Berücksichtigung einer Integration der Signale über der Zeit zunächst eine zufällige Irrfahrt ermittelt wird. 2. Method according to claim 1, in which, within the framework of the statistical evaluation (204, 304), a random random walk is first determined taking into account an integration of the signals over time.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die statistische Auswertung (204, 304) zumindest einen Berechnungschritt umfasst, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, die besteht aus: Berechnung einer absoluten Differenz (206), Berechnung einer gleitenden Standardabweichung (208, 210), Berechnung eines gleitenden Mittelwerts (212). 3. Method according to claim 1 or 2, wherein the statistical evaluation (204, 304) comprises at least one calculation step selected from a group consisting of: calculation of an absolute difference (206), calculation of a moving standard deviation (208, 210), calculation of a moving average (212).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Informationen zu der Fahrsituation (220, 320) aus einer Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus: Integrationszeit (230), Fahrzeuggeschwindigkeit (236), Sicherheitsgrenze (232), maximal erwartete Entschleunigung (234). 4. Method according to one of claims 1 to 3, wherein the information on the driving situation (220, 320) is selected from a group consisting of: integration time (230), vehicle speed (236), safety limit (232), maximum expected deceleration (234).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das in Verbindung mit einer inertialen Messeinheit durchgeführt wird. 5. Method according to one of claims 1 to 4, which is carried out in conjunction with an inertial measuring unit.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem Signale von mindestens einem Beschleunigungssensor bewertet werden. 6. The method according to claim 5, wherein signals from at least one acceleration sensor are evaluated.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem Signale von mindestens einem Drehratensensor bewertet werden. 7. Method according to claim 5 or 6, in which signals from at least one rotation rate sensor are evaluated.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das in einem autonom betriebenen Fahrzeug eingesetzt wird, wobei Fehlerfälle, die für autonome Fahrszenarien relevant sind, berücksichtigt werden. 8. Method according to one of claims 1 to 7, which is used in an autonomously operated vehicle, wherein error cases relevant to autonomous driving scenarios are taken into account.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem bei Überschreiten des Schwellenwerts ein Zähler inkrementiert wird. 9. Method according to one of claims 1 to 8, wherein a counter is incremented when the threshold value is exceeded.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Zähler bei Unterschreiten des Schwellenwerts dekrementiert wird. 10. The method according to claim 9, wherein the counter is decremented when the threshold value is undershot.
11. Anordnung zum Bewerten von redundant vorliegenden Signalen in einem Kraftfahrzeug, die zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist. 11. Arrangement for evaluating redundant signals in a motor vehicle, which is set up to carry out a method according to one of claims 1 to 10.
12. Anordnung nach Anspruch 11, die zum Einsatz in Verbindung mit einer inertialen Messeinheit eingerichtet ist. 12. Arrangement according to claim 11, which is designed for use in conjunction with an inertial measuring unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10162689A1 (en) * 2001-01-12 2002-07-18 Daimler Chrysler Ag Method for monitoring sensors within a motor vehicle to ensure their correct operation using a system with a high degree of built-in redundancy to ensure that one device at each stage of a measurement chain is always working

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