底盤傳感器數(shù)據(jù)和行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)的融合的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于處理機動車（2）中的傳感器數(shù)據(jù)（8，16，26，28）的方法，包括：-檢測（14，22，24）機動車（2）的行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)（16）和底盤傳感器數(shù)據(jù)（26，28），-基于所述底盤傳感器數(shù)據(jù)（26，28）過濾（30）所述行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)（16）或基于行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)（16）過濾（30）底盤傳感器數(shù)據(jù)（26，28）。
【專利說明】底盤傳感器數(shù)據(jù)和行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)的融合
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于處理機動車中的傳感器數(shù)據(jù)的方法，一種用于執(zhí)行該方法的控制裝置以及一種帶有該控制裝置的機動車。
【背景技術(shù)】
[0002]由W02011/098333A1已知的是，在機動車中考慮各個傳感器參數(shù)，以便改進已經(jīng)存在的傳感器參數(shù)或者產(chǎn)生新的傳感器參數(shù)并因此提升可檢測的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是改善多個傳感器參數(shù)的使用以提高信息。
[0004]該技術(shù)問題通過獨立權(quán)利要求的特征解決。優(yōu)選的擴展設(shè)計是從屬權(quán)利要求的主題。
[0005]按照本發(fā)明的一個方面，一種用于處理機動車中的傳感器數(shù)據(jù)的方法包括以下步驟:
[0006]-檢測機動車的行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)和底盤傳感器數(shù)據(jù)，
[0007]-基于底盤傳感器數(shù)據(jù)過濾行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)或基于行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)過濾底盤傳感器數(shù)據(jù)。
[0008]本發(fā)明基于這樣的構(gòu)思，即，底盤傳感器檢測機動車在車道上的位置數(shù)據(jù)。在此，位置數(shù)據(jù)在下文應(yīng)當(dāng)涉及以任何方式包括定位數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)和/或加速度數(shù)據(jù)的所有數(shù)據(jù)。因此其尤其應(yīng)當(dāng)與定位數(shù)據(jù)區(qū)分開，定位數(shù)據(jù)僅僅包括路程信息并且在完全特定的時間點在空間上相對或絕對地定位機動車。
[0009]本發(fā)明基于這樣的構(gòu)思，S卩，可以使用來自底盤傳感器以及行駛動態(tài)傳感器的位置數(shù)據(jù)，以便提高數(shù)據(jù)的信息量，所述數(shù)據(jù)包括機動車的垂直位置數(shù)據(jù)并因此包括機動車在車道上的位置數(shù)據(jù)。
[0010]在此，可以基于底盤數(shù)據(jù)過濾行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)或反之。過濾在此是指各種期望的模擬或數(shù)字的信號處理措施，通過所述信號處理措施能夠?qū)Ρ葍煞N數(shù)據(jù)類型，以便提高其信息量。因此在此可以不考慮其他因素如噪聲干擾進行純粹的求平均值。如果應(yīng)該一并考慮噪聲干擾，則考慮狀態(tài)觀測器或卡爾曼濾波器作為濾波器。如果還應(yīng)當(dāng)考慮噪聲的形式，則必要時可以考慮粒子濾波器，其具有基本量的可用的噪聲情形并且在消除時例如通過蒙特卡羅模擬選擇待考慮的噪聲情境。
[0011]在所述方法的一種擴展設(shè)計中，為了過濾機動車的行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)或垂直的行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)，對比來自底盤傳感器的機動車的垂直位置數(shù)據(jù)。如上所述，可以以這種方式發(fā)現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)類型之間的區(qū)別并因此發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)測量技術(shù)的檢測中的錯誤，所述數(shù)據(jù)涉及機動車在車道上的垂直位置。
[0012]垂直的行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)優(yōu)選包括機動車的側(cè)傾角速度和俯仰角速度以及垂直加速度，因此能夠以更高的可靠性提供這些數(shù)據(jù)。[0013]在一種特別的擴展設(shè)計中，底盤傳感器數(shù)據(jù)包括高度數(shù)據(jù)和/或結(jié)構(gòu)加速度數(shù)據(jù)。
[0014]這種擴展設(shè)計基于這樣的構(gòu)思，S卩，高度傳感器通常安裝在機動車的底盤上的不同點上，以便檢測地面之上的這些點的垂直位置。然后，從所有點的全部情況得出，機動車的底盤是否平行于地面，以便因此例如在帶有氙燈的機動車中實現(xiàn)用于機動車的迎面車流的防目眩裝置。通過底盤傳感器檢測的機動車的垂直位置然后可以被用于，例如在所述位置對時間二次求導(dǎo)數(shù)之后對通過行駛動態(tài)傳感器檢測的機動車的垂直動態(tài)進行可信度測試。另一方面，可以通過垂直動態(tài)再次改善由高度傳感器獲得的數(shù)據(jù)，例如機動車質(zhì)量和其分布。
[0015]與此相對，結(jié)構(gòu)加速度傳感器通常安裝在機動車的底盤的多個點上，以便檢測這些點相對于機動車的底盤上的其他點的垂直運動，以便當(dāng)機動車從其相對于車道地面平行的位置運動出時，主動底盤例如可以立即起反應(yīng)。垂直的運動可以直接與來自行駛動態(tài)傳感器的垂直動態(tài)比較。另外，可以改善由結(jié)構(gòu)加速度傳感器進行的重力場補償。
[0016]在此，以特別有利的方式提供高度傳感器和結(jié)構(gòu)加速度傳感器與慣性傳感器三種不同傳感器類型的組合來檢測機動車的垂直動態(tài)，這些傳感器彼此間為了提高可檢測的信息相對于彼此過濾。
[0017]在一種特別的設(shè)計中，所述的方法包括以下步驟:
[0018]-例如通過GNSS-信號，如GPS-信號檢測機動車的絕對位置，并且
[0019]-基于行駛動態(tài)傳感器刷新檢測到的絕對位置。
[0020]這種擴展設(shè)計是特別有利的，因為現(xiàn)在通過改善的垂直動態(tài)數(shù)據(jù)也可以檢測機動車在沒有GNSS-信號的地方，如在停車樓或地下停車場中的垂直位置。
[0021]在所述方法的另一種擴展設(shè)計中，為了過濾，基于底盤傳感器數(shù)據(jù)確定車道傾斜度，其中，行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)基于車道傾斜度被過濾。
[0022]所述的擴展設(shè)計基于這樣的認知，S卩，通過底盤傳感器數(shù)據(jù)不僅能夠檢測機動車在車道上的位置，而且也可以反過來檢測車道相對于機動車的位置。因此可以發(fā)現(xiàn)，車道什么時候開始朝山坡向上或向下傾斜。該額外的信息同樣可以用于傳感器數(shù)據(jù)的可信度測試。
[0023]當(dāng)基于車道傾斜度通過行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)執(zhí)行機動車的靜止狀態(tài)平衡時，尤其可以在過濾行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)時考慮這一點。如果機動車位于斜坡上，行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)可能錯誤地得出機動車的運動，然而這可以根據(jù)測得的車道傾斜度進行可信度測試。
[0024]按照本發(fā)明的另一方面，控制裝置設(shè)置用于執(zhí)行所述的方法。
[0025]在所述裝置的一種擴展設(shè)計中，所述的裝置具有存儲器和處理器。在此，所述的方法以計算機程序的形式存儲在存儲器中，并且當(dāng)來自存儲器的計算機程序被加載到處理器中時，處理器設(shè)計用于執(zhí)行所述方法。
[0026]按照本發(fā)明的另一方面，計算機程序包括程序代碼工具，以便當(dāng)在計算機或所述裝置之一上執(zhí)行該計算機程序時執(zhí)行所述方法的所有步驟。
[0027]按照本發(fā)明的另一個方面，計算機程序產(chǎn)品包括程序代碼，該程序代碼存儲在計算機可讀的數(shù)據(jù)載體上，并且當(dāng)該程序代碼在數(shù)據(jù)處理裝置上被執(zhí)行時，該程序代碼執(zhí)行所述方法。[0028]按照本發(fā)明的另一方面，機動車包括所述的控制裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]本發(fā)明的上述特性、特征和優(yōu)點以及類型和方式，這些是如何實現(xiàn)的，將結(jié)合以下對實施例的描述更清楚地被理解，所述實施例將結(jié)合附圖詳細說明，其中:
[0030]圖1是帶有融合傳感器(Fusionssensor)的機動車的原理圖，以及
[0031]圖2是圖1所示的融合傳感器的原理圖。
[0032]在附圖中，相同的技術(shù)元件配有相同的附圖標記并且僅描述一次。
【具體實施方式】
[0033]參照圖1，其示出了帶有融合傳感器4的機動車2的原理圖。
[0034]在當(dāng)前的實施形式中，融合傳感器4通過GNSS-接收器6接收機動車2的定位數(shù)據(jù)8，該定位數(shù)據(jù)提供在車道10上的機動車2的絕對位置。該定位數(shù)據(jù)8在當(dāng)前的實施形式中以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式從GNSS-接收器6的GNSS-信號12得出，該GNSS-信號通過GNSS-天線13接收。有關(guān)于此的具體內(nèi)容請參考相關(guān)的專業(yè)文獻。
[0035]融合傳感器4以還將描述的方式構(gòu)造為，提高從GNSS-信號12得出的定位數(shù)據(jù)8的信息量。一方面這是必須的，因為GNSS-信號12具有非常高的信號/噪聲帶隙并因此可能非常不精確。另一方面，GNSS-信號12不總是可用。
[0036]在當(dāng)前的實施形式中，機動車2為此具有慣性傳感器14，該慣性傳感器檢測機動車2的行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16。行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)眾所周知地包括機動車2的縱向加速度、橫向加速度以及垂直加速度和側(cè)傾率、俯仰率以及橫擺率或者這6個參數(shù)值的子集。行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16在當(dāng)前的實施形式中被考慮，以便提高定位數(shù)據(jù)8的信息量并且精確表示機動車2在車道10上的位置。即便例如在隧道下面GNSS-信號12完全不可用，精確表示的位置18還能被導(dǎo)航設(shè)備20使用。
[0037]為了進一步提高定位數(shù)據(jù)8的信息量，在當(dāng)前的實施形式中還使用高度傳感器22和結(jié)構(gòu)加速度傳感器24，其固定在機動車2的底盤上并且檢測相對于車道10的相應(yīng)垂直間距26和相對于車道10的垂直加速度28。
[0038]通過由高度傳感器22檢測的相對于車道10的垂直間距26例如可以確定機動車2相對于車道的平均垂直間距、車道10的傾斜度和坡度，機動車2的質(zhì)量和其分布以及機動車2的側(cè)傾率和俯仰率。
[0039]通過由結(jié)構(gòu)加速度傳感器24檢測到的垂直加速度28可以確定機動車2的總垂直加速度、機動車2相對于重力場的位置以及機動車2的側(cè)傾率和俯仰率。
[0040]參照圖2，其示出了圖1中的融合傳感器4的原理圖。
[0041]在融合傳感器4中接受在圖1中已經(jīng)提及的測量數(shù)據(jù)。融合傳感器4應(yīng)當(dāng)發(fā)出精確表示的定位數(shù)據(jù)18。有關(guān)于此的基本構(gòu)思是，在濾波器30中對比來自GNSS-接收器6的定位數(shù)據(jù)18的信息和來自慣性傳感器14的行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16，并且因此增加來自GNSS-接收器6的定位數(shù)據(jù)18中的或來自慣性傳感器14的行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16中的信號/噪聲帶隙。為此，盡管濾波器可以任意地構(gòu)造，但是卡爾曼濾波器以較小的計算資源要求最有效地解決了該技術(shù)問題。因此，該濾波器30在下文優(yōu)選是卡爾曼濾波器30。[0042]在卡爾曼濾波器30中接收機動車2的位置數(shù)據(jù)32和機動車2的比較位置數(shù)據(jù)34。位置數(shù)據(jù)32在當(dāng)前的實施形式中以例如由DE102006029148A1公開的捷聯(lián)算法36由行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)16產(chǎn)生。其包括精確表示的位置信息18，但是也包括關(guān)于機動車2的其它位置數(shù)據(jù)，例如其速度、加速度和方向。另一方面，從機動車2的模型38獲得比較位置數(shù)據(jù)34，該模型首先由GNSS-接收器6被供給定位數(shù)據(jù)8。然后，由該定位數(shù)據(jù)8在模塊38中確定比較位置數(shù)據(jù)34，該比較位置數(shù)據(jù)包括與位置數(shù)據(jù)32 —樣的信息。位置數(shù)據(jù)32和比較位置數(shù)據(jù)34僅僅在其值上有區(qū)別。
[0043]卡爾曼濾波器30基于位置數(shù)據(jù)32和比較位置數(shù)據(jù)34計算位置數(shù)據(jù)32的誤差預(yù)算(誤差估計，F(xiàn)ehlerhaushaltMO和比較位置數(shù)據(jù)的誤差預(yù)算42。誤差預(yù)算在下文應(yīng)當(dāng)理解為信號中的總誤差，該總誤差由在信號檢測和傳輸時的各個單個誤差組成。在GNSS-信號12并因此在定位數(shù)據(jù)8中，相應(yīng)的誤差預(yù)算由衛(wèi)星軌道的誤差、衛(wèi)星時鐘的誤差、其余折射效應(yīng)的誤差和GNSS-接收器6中的誤差組成。信號的誤差預(yù)算可包括與信號的期望值的偏差和號的方差。
[0044]位置數(shù)據(jù)32的誤差預(yù)算40和比較位置數(shù)據(jù)34的誤差預(yù)算42然后相應(yīng)被輸送給捷聯(lián)算法36和模型38，用于修正位置數(shù)據(jù)32或者比較位置數(shù)據(jù)34。也就是說，位置數(shù)據(jù)32和比較位置數(shù)據(jù)34通過迭代方式消除其誤差。
[0045]在當(dāng)前的實施形式中，為了產(chǎn)生比較位置數(shù)據(jù)34，除了定位數(shù)據(jù)8也接收垂直間距26和垂直加速度28。這具有這樣的優(yōu)點，S卩，比較位置數(shù)據(jù)中的垂直位置數(shù)據(jù)和與垂直位置數(shù)據(jù)相關(guān)的位置數(shù)據(jù)，如垂直加速度、俯仰率和側(cè)傾率能夠通過垂直間距26和垂直加速度28精確計算出。
[0046]如果GNSS-信號12例如在停車場消失，則還可以通過垂直間距26和垂直加速度28 —直收集機動車2的垂直位置數(shù)據(jù)，以便計算出機動車2的垂直位置，也就是例如計算出在停車場的某一樓層中的特定位置。
[0047]反之，也可以在模型38中通過高度傳感器22和結(jié)構(gòu)加速度傳感器24通過計算誤差預(yù)算42可靠地計算總歸可計算的數(shù)據(jù)，如車道傾斜度44、車道坡度46、機動車質(zhì)量48、機動車質(zhì)量48的分布50和機動車2相對于重力場的位置52。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理機動車(2)中的傳感器數(shù)據(jù)(8，16，26，28)的方法，包括: -檢測(14，22，24)機動車(2)的行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)(16)和底盤傳感器數(shù)據(jù)(26，28)， -基于所述底盤傳感器數(shù)據(jù)(26，28 )過濾(30 )所述行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)(16 )或基于所述行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)(16)過濾所述底盤傳感器數(shù)據(jù)(26，28)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法， 其中，為了過濾(30 )行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)(16 )或底盤傳感器數(shù)據(jù)(26，28 )，將來自行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)(16)的機動車(2)的垂直行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)與來自底盤傳感器數(shù)據(jù)(26，28)的機動車的垂直位置數(shù)據(jù)進行對比。
3.如權(quán)利要求2所述的方法， 其中，垂直行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)包括機動車(2)的側(cè)傾角速度和俯仰角速度以及垂直加速度。
4.如前述權(quán)利要求之一所述的方法， 其中，所述底盤傳感器數(shù)據(jù)(26，28 )包括高度數(shù)據(jù)(26 )和/或結(jié)構(gòu)加速度數(shù)據(jù)(28 )。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的方法， 包括基于底盤傳感器數(shù)據(jù)(26，28)計算車道傾斜度(44)和/或車道坡度(46)，其中，為了進行過濾，基于行駛動力學(xué)數(shù)據(jù)(16 )過濾車道傾斜度(44 )和/或車道坡度(46 )。
6.如權(quán)利要求5所述的方法， 包括基于過濾的車道傾斜度(44)和/或車道坡度(46)平衡機動車的停止狀態(tài)。
7.—種控制裝置(4)，其設(shè)置用于執(zhí)行如前述權(quán)利要求之一所述的方法。
8.如權(quán)利要求7所述的控制裝置(4)， 包括處理器和存儲器，在該存儲器中存儲有形式為計算機程序的、如權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中，處理器設(shè)計用于在所述計算機程序從存儲器加載到處理器中時執(zhí)行該方法。
9.一種計算機程序產(chǎn)品，包括程序代碼，該程序代碼存儲在計算機可讀的數(shù)據(jù)載體上，并且當(dāng)該程序代碼在數(shù)據(jù)處理裝置上被執(zhí)行時，該程序代碼實施如權(quán)利要求1至6之一所述的方法。
10.一種包括如權(quán)利要求7或8所述的控制裝置(4)的機動車(2)。
【文檔編號】B60W50/00GK103781687SQ201280044392
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月12日
【發(fā)明者】S·甘特奈爾, K·林克, U·施特林 申請人:大陸-特韋斯貿(mào)易合伙股份公司及兩合公司