DE19960101B4

DE19960101B4 - Verfahren zur vorausschauenden Bestimmung eines Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein automatisches Abstandsregel- und/oder kontrollsystem

Info

Publication number: DE19960101B4
Application number: DE19960101.1A
Authority: DE
Inventors: Matthias Ding
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: DE19960101A1

Abstract

Verfahren zur vorausschauenden Bestimmung eines Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein automatisches Abstandsregel- und -kontrollsystem, bei welchem der Fahrkorridor mit Hilfe einer Gierrate des Kraftfahrzeuges bestimmt wird, wobei – aus mindestens zwei Gierratenquellen Einzelgierraten ermittelt werden, wobei die unabhängig voneinander ermittelten Einzelgierraten entsprechend einer momentanen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges gewichtet werden und eine resultierende Gierrate des Kraftfahrzeuges aus den gewichteten Werten der ermittelten Einzelgierraten bestimmt wird, – für jede von den Gierratenquelle gelieferte Einzelgierrate ein Gewichtungsfaktor bestimmt wird, welcher von einem Beschleunigungsverhalten des Kraftfahrzeuges abhängt, und – die Gewichtungsfaktoren in Abhängigkeit von einem Verzögerungsverhalten des Kraftfahrzeuges bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungsfaktoren der Gierratenquellen zyklisch ermittelt werden, wobei bei Erkennung einer Verzögerung des Kraftfahrzeuges die Bestimmung der Gewichtungsfaktoren abgebrochen wird und während des Verzögerungsvorgangs der Fahrkorridor des Kraftfahrzeuges aus der zuletzt bestimmten, resultierenden Gierrate des Kraftfahrzeuges ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur vorausschauenden Bestimmung eines Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein automatisches Abstandsregel- und/oder -kontrollsystem, bei welchem der Fahrkorridor mit Hilfe einer Gierrate des Kraftfahrzeuges bestimmt wird.
Aus der DE 197 49 306 A1 ist ein Verfahren zur vorausschauenden Bestimmung eines Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges bekannt. Dabei wird die Gierrate des Fahrzeuges nach Messung der Radgeschwindigkeiten von zwei Fahrzeugrädern aus der Differenz der beiden Radgeschwindigkeiten bestimmt. Mit Hilfe dieser Gierrate wird ein Kurvenradius ermittelt, welcher die Grundlage für die Bestimmung des vorausschauenden Fahrkorridors bildet. Mit Hilfe dieses Fahrkorridors wird festgestellt, welche Position das Fahrzeug nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraumes einnehmen wird und welche vorausfahrenden Fahrzeuge oder Hindernisse sich im Fahrkorridor des eigenen Fahrzeuges aufhalten. Aus den detektierten Objekten ermittelt das Abstandsregelsystem das Objekt, auf welches der Abstand des zu regelnden Fahrzeuges eingestellt wird.
Aus der WO 95/26285 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Auswerten der Signale eines Giergeschwindigkeitssensors bekannt, insbesondere für eine Fahrstabilitätsregelung für ein Kraftfahrzeug. Die Schaltungsanordnung weist ein Steuergerät auf, dem die Signale des Giergeschwindigkeitssensors und weiterer Sensoren, die fahrzustandsabhängige Grössen erfassen – z. B. Raddrehzahl-, Lenkradwinkel-, Querbeschleunigungs- und Längsbeschleunigungssensor-, zugeführt werden. Das Steuergerät berechnet aus einem oder mehreren dieser weiteren Sensoren eine Referenzgiergeschwindigkeit und vergleicht sie mit der von dem Giergeschwindigkeitssensor gemessenen Giergeschwindigkeit. Ausserdem wird unter Beachtung des Fahrzustands die Plausibilität des Giergeschwindigkeitssensorsignals überprüft. Liegt die Differenz zwischen beiden Giergeschwindigkeiten über einem vorgegebenen Schwellwert, wird unter Beachtung des Ergebnisses der Plausibilitätsprüfung der Giergeschwindigkeitssensor als fehlerhaft erkannt.
Die DE 43 14 827 A1 beschreibt ein ähnlich Verfahren zur Bestimmung der Gierwinkelgeschwindigkeit eines Fahrzeuges, wobei Raddrehzahlen des Fahrzeuges sowie eine Fahrsituation des Fahrzeugs erfasst werden und anschließend eine Auswahl der Raddrehzahlen einer Achse des Fahrzeuges in Abhängigkeit von der Fahrsituation erfolgt. Die Gierwinkelgeschwindigkeit wird daraufhin aus den ausgewählten Raddrehzahlen gebildet.
Neben der Berechnung der Gierrate ist auch die Messung mit Hilfe eines Gierratensensors möglich.
Unterschiedliche Gierratenquellen liefern aber bei unterschiedlichen Fahrsituationen differenzierte Aussagen, die zu einem Fehlverhalten der Regelung führen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur vorausschauenden Bestimmung des Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein automatisches Abstandsregelsystem anzugeben, welches für die unterschiedlichsten Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges zuverlässige Daten liefert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass aus mindestens zwei Gierratenquellen Einzelgierraten ermittelt werden, wobei die unabhängig voneinander ermittelten Einzelgierraten entsprechend der momentanen Fahrsituation des Fahrzeuges gewichtet werden und eine resultierende Gierrate des Fahrzeuges aus den gewichteten Werten der ermittelten Einzelgierraten bestimmt wird.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Fahrkorridor ermittelt wird, welcher der momentanen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges am nächsten kommt. Dadurch wird eine zuverlässige Abstandsregelung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dabei für jede, von einer Gierratenquelle gelieferte Einzelgierrate ein Gewichtungsfaktor bestimmt, welcher vom Beschleunigungsverhalten des Kraftfahrzeuges abhängt. Dadurch wird eine genaue Einschätzung der dynamischen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges der Bestimmung der Gesamtgierrate des Kraftfahrzeuges zugrunde gelegt. Diese ist besonders genau, wenn die Summe der Quadrate der Längs- und Querbeschleunigung des Kraftfahrzeuges herangezogen wird.
Erfindungsgemäß werden die Gewichtungsfaktoren in Abhängigkeit vom Verzögerungsverhalten des Kraftfahrzeuges bestimmt. Das Verzögerungsverhalten des Kraftfahrzeuges kann einfach durch den Bremsdruck bzw. das Bremsmoment detektiert werden.
Um zu verhindern, dass bei einem Bremsvorgang der Fahrschlauch des Kraftfahrzeuges durch unterschiedlich wirkende Bremsen verfälscht wird, werden entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren die Einzelgierraten und die Gewichtungsfaktoren der Gierratenquellen zyklisch ermittelt, wobei bei Erkennung einer Verzögerung des Kraftfahrzeuges die Bestimmung der Gewichtungsfaktoren abgebrochen wird und während des gesamten Verzögerungsvorganges der Fahrkorridor aus der zuletzt bestimmten resultierenden Gierrate des Kraftfahrzeuges ermittelt wird.
In einer einfachen Ausgestaltung wird der einer Einzelgierrate einer Gierratenquelle zugeordnete Gewichtungsfaktor aus einem Kennfeld bestimmt. Diesem Kennfeld liegen Erfahrungswerte über das Verhalten der Einzelgierraten in den unterschiedlichsten Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges zugrunde.
Dieses unterschiedliche Fahrverhalten ergibt sich einmal durch verschiedene Fahrsituationen, wie beispielsweise das Anfahren oder durch unterschiedliche Antriebsvarianten der einzelnen Kraftfahrzeuge, wo z. B. zwischen Vorderrad- oder Allradantrieb unterschieden wird.
In einer Weiterbildung wird die Einzelgierrate mit Hilfe eines im Fahrzeug installierten Gierratensensors gemessen.
Alternativ dazu wird die Einzelgierrate nach Messung der Radgeschwindigkeiten von zwei Fahrzeugrädern aus der Differenz der beiden Radgeschwindigkeiten bestimmt. Insbesondere können zur Bestimmung der Gierrate die Räder der nichtgebremsten, d. h. der rollenden Achse herangezogen werden.
Um auch bei einem Allrad betriebenen Fahrzeug die resultierende Gierrate berechnen und diese in die Berechnung des in der Zukunft vom Fahrzeug liegenden Fahrschlauches heranziehen zu können, wird jeweils eine Einzelgierrate aus den Radgeschwindigkeiten der angetriebenen und nichtangetriebenen Räder errechnet und die für diese Einzelgierraten bestimmten Gewichtungsfaktoren auf Plausibilität untersucht.
Sind die für die angetriebenen und nichtangetriebenen Räder untersuchten Gewichtungsfaktoren unplausibel, wird der Fahrkorridor des Fahrzeuges nur auf der Grundlage der vom Gierratensensor gelieferten Gierrate bestimmt.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In der Figur ist an dem Stoßfänger 2 eines Kraftfahrzeuges 1 ein automatisches Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 zur Einhaltung des Sicherheitsabstandes von Fahrzeugen angeordnet, welches in einem Gehäuse einen Radarsensor, eine Signalauswerteschaltung und die Abstandsregeleinrichtung enthält, die nicht weiter dargestellt sind.
Vorausfahrende Fahrzeuge oder andere Hindernisse werden durch den Sensorstrahl 6 des Radarsensors erfasst. Über elf im Fahrzeug 1 vorhandenes Bussystem 4 ist das automatische Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 beispielsweise mit der Motorsteuerung 5, einem Getriebe 7 und einer Bremse 8 verbunden. Elektronische Befehle, welche von der automatischen Geschwindigkeits- und Abstandsregelung 3 erzeugt werden, regulieren automatisch die Geschwindigkeit und somit den Abstand des geregelten Fahrzeuges 1 zu einem vorausfahrenden, langsameren Fahrzeug.
Darüber hinaus ist ein Gierratensensor 9 mit dem Bussystem 4 verbunden und liefert an das automatische Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 entsprechende Signale. Die Drehzahlen der einzelnen Fahrzeugräder werden durch an das Bussystem 4 angeschlossene Drehzahlsensoren 10, 11, 12, 13 detektiert, deren Signale ebenfalls von dem automatische Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 mit Hilfe eines nicht weiter dargestellten Mikrorechners verarbeitet werden.
Im Abstandsregelsystem 3 werden unabhängig voneinander drei Einzelgierraten bestimmt.

1. Die Radgierrate der angetriebenen Räder
2. Die Radgierrate der nichtangetriebenen Räder
3. die von dem Gierratenssensor gelieferte Sensorgierrate.

Das Abstandsregelsystem 3 berechnet aus den von den Sensoren 10, 11, 12, 13 gelieferten Signalen die Radgeschwindigkeiten der einzelnen Räder und bildet aus den so bestimmten Radgeschwindigkeiten die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen jeweils zwei Rädern einer Achse. Dies erfolgt entweder für die beiden Räder der Vorderachse oder für die Räder der Hinterachse. Aus diesen Differenzsignalen der Radgeschwindigkeit wird die jeweilig Radgierrate bestimmt.
Diese Radgierrate bestimmt sich wie folgt:
wobei

V_VR: die Geschwindigkeitsdifferenz der Vorderräder des Kraftfahrzeuges
v_HR: die Geschwindigkeitsdifferenz der Hinterräder des Kraftfahrzeuges
s: die Spurbreite zwischen den Rädern einer Achse
v: die Fahrzeuggeschwindigkeit
k: den Dynamikkorrekturfaktor darstellen.

Um nun aus den beschriebenen Radgierraten der Vorderräder G_VR und der Hinterräder G_HR sowie der Sensorgierrate G_S eine resultierende Gesamtgierrate G_F für das Kraftfahrzeug zu erhalten, werden die Einzelgierraten abhängig von der momentanen Fahrsituation unterschiedlich gewichtet.
Für jede Radgierrate G_VR, G_HR und für die Sensorgierrate G_S wird ein Gewichtungsfaktor a, b, c aus einem Kennfeld bestimmt. Für die Berechnung dieses Gewichtungsfaktors wird die Summe der Quadrate der Längs- und Querbeschleunigung des Fahrzeuges zugrunde gelegt. Dabei ist die Summe aller Gewichtungsfaktoren = 1. Ist die Summe der Gewichtungsfaktoren b und c der Vorder- und Hinterachse unplausibel, so wird der Gewichtungsfaktor a der Sensorgierrate G_S auf 1 und die Gewichtungsfaktoren b und c der Radgierraten G_VR, G_HR auf 0 gesetzt.
Zur Berechnung der resultierenden Gesamtgierrate G_F des Kraftfahrzeuges zur Bestimmung des Fahrkorridors werden die Sensorgierrate und die beiden Radgierraten G_VR, G_HR mit dem jeweilig zugehörigem Gewichtungsfaktor multipliziert und addiert. G_F = a G_S + b G_VR + c G_HR
Um zu verhindern, dass bei einem Bremsvorgang der Fahrschlauch des Fahrzeuges durch unterschiedlich wirkende Bremsen verfälscht wird, wird der Fahrschlauch beim Erkennen eines Bremsvorgangs eingefroren. Die Gewichtungsfaktoren a, b, c werden dabei in Abhängigkeit des Bremsdrucks bzw. des Bremsmomentes und/oder der Fahrbahnverhältnisse bestimmt.
Mit Hilfe der resultierenden Gierrate G_F, welche aus den drei unabhängig voneinander bestimmten Gierraten G_VR, G_HR, G_S ermittelt wird, wird nun die Fahrspur des Fahrzeuges aus dem Kurvenradius R R = V_Ref/G_F berechnet, wobei V_Ref eine Referenzgeschwindigkeit darstellt, die aus dem Mittelwert der vier Raddrehzahlen der Fahrzeugräder gewonnen wird. Der Fahrkorridor wird gebildet, indem ausgehend von der Mitte einer Fahrzeugachse in beide Richtungen der Achse ein konstanter Abstand beaufschlagt wird, wobei sich der Fahrkorridor gemäß dem bestimmten Kurvenradius krümmt. Die Breite des Fahrkorridors weist dabei mindestens die Spurbreite der Räder auf.

Claims

Verfahren zur vorausschauenden Bestimmung eines Fahrkorridors eines Kraftfahrzeuges für ein automatisches Abstandsregel- und -kontrollsystem, bei welchem der Fahrkorridor mit Hilfe einer Gierrate des Kraftfahrzeuges bestimmt wird, wobei – aus mindestens zwei Gierratenquellen Einzelgierraten ermittelt werden, wobei die unabhängig voneinander ermittelten Einzelgierraten entsprechend einer momentanen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges gewichtet werden und eine resultierende Gierrate des Kraftfahrzeuges aus den gewichteten Werten der ermittelten Einzelgierraten bestimmt wird, – für jede von den Gierratenquelle gelieferte Einzelgierrate ein Gewichtungsfaktor bestimmt wird, welcher von einem Beschleunigungsverhalten des Kraftfahrzeuges abhängt, und – die Gewichtungsfaktoren in Abhängigkeit von einem Verzögerungsverhalten des Kraftfahrzeuges bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungsfaktoren der Gierratenquellen zyklisch ermittelt werden, wobei bei Erkennung einer Verzögerung des Kraftfahrzeuges die Bestimmung der Gewichtungsfaktoren abgebrochen wird und während des Verzögerungsvorgangs der Fahrkorridor des Kraftfahrzeuges aus der zuletzt bestimmten, resultierenden Gierrate des Kraftfahrzeuges ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der einer Einzelgierrate einer Gierratenquelle zugeordnete Gewichtungsfaktor aus einem Kennfeld bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelgierrate mit Hilfe eines im Fahrzeug installierten Gierratensensors gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelgierrate nach Messung von Radgeschwindigkeiten von zwei Fahrzeugrädern aus einer Differenz der beiden Radgeschwindigkeiten bestimmt wird.