DE69625721T2

DE69625721T2 - Verfahren zum messen der giergeschwindigkeit eines fahrzeuges

Info

Publication number: DE69625721T2
Application number: DE69625721T
Authority: DE
Inventors: Pierre Constancis
Original assignee: Renault SA; Renault SAS
Current assignee: Renault SA; Renault SAS
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2016-04-06
Also published as: EP1007976A1; WO1996031783A1; DE69625721D1; FR2732764A1; FR2732764B1; EP1007976B1; US5930739A; JPH11508993A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Messung der Giergeschwindigkeit eines Fahrzeuges, insbesondere im Hinblick auf die Überwachung seiner Fahrbahn.
Die Giergeschwindigkeit eines Fahrzeuges kann in einfacher Weise mittels eines Gyrometers ermittelt werden oder auch ausgehend von seiner Geschwindigkeit in Längsrichtung und der Winkelstellung des Lenkrades.
Aus dem im Namen der Anmelderin veröffentlichen Dokument FR 2 702 570 ist ein Verfahren zur Feststellung und zur Auswahl von Hindernissen bekannt, die zu einer Kollision mit einem Fahrzeug führen können, das Folgefahrzeug genannt wird. Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren verwendet ein Telemeter mit horizontaler Abtastung um den Kurvenradius und die Winkelgeschwindigkeit des Folgefahrzeuges zu ermitteln sowie einen Wegstreckenmesser zur Messung seiner Geschwindigkeit in Längsrichtung. Auf der Grundlage dieser Messungen schätzt die eingesetzte Vorrichtung die Gefahr einer möglichen Kollision des Fahrzeuges mit einem ausgewählten Hindernis ab durch Vergleich der zugehörigen Fahrrichtungen.
Die gemäss dem Dokument FR 2 702 570 durchgeführte Messung der Winkelgeschwindigkeit ausgehend von Messungen, die von einem Telemeter mit horizontaler Abtastung durchgeführt werden, ist präzise. Allerdings erfolgt keine permanente Messung, da sie erst einsetzt, wenn ein Hindernis festgestellt und ausgewählt worden ist. Ausserdem ist diese Messung noch mit Ungenauigkeiten behaftet, die aus der Anwesenheit weiterer auswählbarer Hindernisse im Messfeld des Telemeters resultieren.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt eine permanente Messung der Winkelgeschwindigkeit eines Fahrzeuges zu ermöglichen, die so genau wie möglich ist.
Sie betrifft daher ein Verfahren zur Messung der Giergeschwindigkeit eines Fahrzeuges. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung dieser Geschwindigkeit, die permanent durch ein mitgeführtes Bauteil erfolgt, zu bestimmten Zeitpunkten wiederholt wird auf Grund von Informationen, die der Geschwindigkeit des Fahrzeuges in Längsrichtung, seinem Abstand in Längsrichtung von einem festen Hindernis in Fahrrichtung und der Relativgeschwindigkeit des Fahrzeuges in Querrichtung bezüglich desselben relativ zum Fahrzeug festen Hindernisses entsprechen.
Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Werte Dl und Vt von einem Telemeter mit horizontaler Abtastung ermittelt, sofern ein festes Hindernis in Fahrrichtung des Fahrzeuges festgestellt wird.
Erfindungsgemäss kann die Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges durch einen Fühler für die Winkelstellung des Lenkrades berechnet werden.
Die Erfindung schlägt ferner vor, diese Berechnung direkt mittels eines mitgeführten Gyrometers durchzuführen, das die momentane Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges ermittelt.
Zur Durchführung des Wiederholens der Winkelgeschwindigkeit ist insbesondere vorgesehen, die vom Telemeter durchgeführten Messungen für Dl, Vl und Vt dahingehend auszuwerten, dass die Krümmung κ der Fahrrichtung des Fahrzeuges abgeleitet werden kann.
In diesem Fall kann der dadurch ermittelte Wert der Krümmung κ in vorteilhafter Weise dahingehend ausgewertet werden, dass der Wert b der Abweichung vom ursprünglichen Lenkradwinkel ermittelt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung hervor; darin zeigen:
- Fig. 1 schematisch ein Kraftfahrzeug, das mit Bauteilen zur Feststellung und Messung versehen ist, mit denen die Erfindung durchgeführt werden kann und
- Fig. 2 in genauer Weise die Art der Messungen während der Durchführung.
Fig. 1 zeigt die Anwesenheit eines Gerätes 2 in einem Fahrzeug 1 zur Feststellung von Hindernissen, das zum Beispiel ein Infrarotlaser ist vom Typ L.I.D.A.R. (Light Detecting And Ranging), das in der Mitte des Vorderteils 3 angeordnet ist. Es sei betont, dass die Verwendung des mittig angeordneten L.I.D.A.R. keinesfalls beschränkend gemeint ist und dass an seiner Stelle beliebige andere Geräte zur Feststellung von Hindernissen eingesetzt werden können, die zum Beispiel auch in die vorderen Scheinwerfer 4 des Fahrzeuges eingebaut werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Ein Rechner 5 erhält die Rückinformationen des Telemeters 2, insbesondere wenn dieses ein Hindernis in Fahrrichtung des Fahrzeuges festgestellt hat, sowie Signale, die von einem Fühler 6 für die Geschwindigkeit in Längsrichtung des Fahrzeuges stammen, der zum Beispiel ein Radfühler für das ABS-System ist (ABS = Anti-Blockier-System), wobei auch jeder andere Fühler für die Geschwindigkeit des Fahrzeuges in Frage kommt, sowie von einem Fühler 7 für die Winkelstellung des Lenkrades oder von einem Gyrometer 8 stammen, das die Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges ermittelt. Diese Anlage, die gegebenenfalls noch durch eine nach oben gerichtete Anzeigevorrichtung 9 ergänzt wird, sodass der Fahrer 11 eine optische Warnanzeige in seinem üblichen Gesichtsfeld wahrnehmen kann, ermöglicht in an und für sich bekannter Weise, in Fahrrichtung des Fahrzeuges vorhandene Hindernisse festzustellen, bestimmte Hindernisse auszuwählen, die besonders gefährlich sind, deren Relativgeschwindigkeit in Längsrichtung (siehe Fig. 2) mit der Geschwindigkeit Vl in Längsrichtung des Fahrzeuges zu vergleichen und eine Kontrolle des Abstandes des Fahrzeuges von den ausgewählten bestimmten Hindernissen zu gewährleisten, die zum Beispiel auf derselben Fahrbahn fahrende Fahrzeuge sind, durch direkte Einwirkung auf das Steuerteil für die Drosselklappe 12 für das Gemisch und/oder auf das Steuergerät 13 für das automatische Getriebe, sowie auf die Gas- und Bremspedale 14, 16.
Fig. 2 zeigt die Informationen, die verwendet werden um die Fahrrichtung eines Fahrzeuges 1 bezüglich eines Hindernisses 17 zu bestimmen, das im Messfeld eines Telemeters festgestellt worden ist. Das Fahrzeug fährt mit einer Geschwindigkeit Vl in Längsrichtung, die von dem oben erwähnten Fühler 6 für die Geschwindigkeit ermittelt wird und ist vektoriell zum Hindernis 17 hin ausgerichtet, wobei davon ausgegangen wird, dass das in Frage kommende Hindernis einen ausreichenden Abstand vom Fahrzeug aufweist. Ferner weist es eine Giergeschwindigkeit Ψ, die mit der Krümmung κ der Fahrrichtung und der Geschwindigkeit in Längsrichtung Vl über die folgende Beziehung verbunden ist: κ = Ψ/Vl
Das Telemeter 2 ist auch in der Lage den Abstand Dl eines jeden festgestellten Hindernisses in Längsrichtung zu messen sowie die Relativgeschwindigkeit Vr in Längsrichtung und die Relativgeschwindigkeit Vt in Querrichtung des festgestellten Hindernisses 17 bezüglich des Fahrzeuges 1. Durch einen Vergleich der Geschwindigkeit Vl in Längsrichtung des Fahrzeuges 1, die vom Fühler 6 gemessen wird, mit der Relativgeschwindigkeit Vr in Längsrichtung der Hindernisse kann der oben erwähnte Rechner 5 die festen Hindernisse auswählen, da für diese die Beziehung gilt: Vr = Vl.
Ausserdem ist bekannt, dass für die festen Hindernisse die Giergeschwindigkeit Ψ des Fahrzeuges genau mit deren Fahrgeschwindigkeit oder Geschwindigkeit Vt in Querrichtung über die folgende Beziehung verbunden ist:
Ψ = Vt/Dl
Die Giergeschwindigkeit Ψ des Fahrzeuges kann also durch das Telemeter mit hoher Genauigkeit jedes Mal dann bestimmt werden, wenn ein festes Hindernis festgestellt wird und zwar mit Hilfe des Rechners 5 unter Verwendung der Beziehung für die von ihm ermittelten Messwerte Dl und Vt.
Ausserdem ist, da die Giergeschwindigkeit Ψ des Fahrzeuges mit der Krümmung κ der Fahrrichtung über die folgende Beziehung verbunden ist: κ = Ψ/Vl, es auch möglich, den genauen Wert der Krümmung wie folgt zu bestimmen:
Sofern das Fahrzeug ausserdem mit einem Fühler 7 für die Winkelstellung des Lenkrades oder einem Gyrometer 8 versehen ist, kann das eine oder andere dieser Geräte in Echtzeit die Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges ermitteln. In der Praxis erweisen sich diese Ermittlungen jedoch als zu ungenau um ohne Korrekturen verwendet zu werden bei der Berechnung der Fahrrichtung des Fahrzeuges und bei der Vorplanung einer möglichen Kollision mit den in seinem Weg befindlichen Hindernissen. Die vorliegende Erfindung hat daher weiterhin zum Ziel, die vom Telemeter durchgeführten Messungen bei der Feststellung der festen Hindernisse dahingehend auszuwerten, dass die Berechnung der von einem Gyrometer oder von einem Fühler für die Winkelstellung des Lenkrades stammende Giergeschwindigkeit wiederholt wird.
Im Fall eines Gyrometers, das direkt eine Berechnung der Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges liefert, kann die notwendige Korrektur durchgeführt werden indem die Berechnungen, die auf der Basis der genauen Messungen mit Hilfe des Telemeters durchgeführt wurden, bei der Feststellung eines festen Hindernisses, wiederholt werden.
Wenn hingegen das Fahrzeug 1 mit einem Fühler für die Winkelstellung des Lenkrades versehen ist, so ist der gemessene Winkel δ des Lenkrades mit der Krümmung κ über die folgende affine Beziehung verbunden: δ = aκ + b, wobei a von der Lenkuntersetzung und vom Radstand des Fahrzeuges abhängt und b die Abweichung vom ursprünglichen Lenkradwinkel ist als Funktion eines durch den Fühler 7 selbst hervorgerufenen Fehlers sowie der auf das Fahrzeug einwirkenden Seitenkräfte (Wind, Zentrifugalkraft, Schräglage).
Nach der Erfindung ist vorgesehen, die Krümmung κ der Fahrrichtung zu berechnen ausgehend von dem Messwert δ des Fühlers 7 bei Fehlen von festen Hindernissen und diese Messungen zu wiederholen sowie der Abweichung b von der Ausgangsstellung erneut zu berechnen auf der Basis der vom Telemeter bestimmten Krümmung bei Feststellung eines festen Hindernisses. Bei der Feststellung zweier fester Hindernisse profitiert die Messung der Krümmung κ ausgehend von dem Winkel δ des Lenkrades von der Korrektur, mit der die Abweichung b von der Ausgangsstellung beaufschlagt worden ist mittels der letzten genauen Messung zu einem gegebenen Zeitpunkt durch das Telemeter.
Um diese Wiederholungen für die Abweichung b des Lenkradwinkels durchführen zu können schlägt die Erfindung ein Rechenverfahren vor, das unter der Bezeichnung Verfahren der kleinsten Quadrate bekannt ist, wobei es jedoch auch möglich ist, den Einsatz anderer Algorithmen in Betracht zu ziehen, die gemäss einer vorgegebenen Periodizität oder ausschliesslich als Funktion der festgestellten Hindernisse eine Korrektur oder Hybridisierung des vom Fühler für die Winkelstellung des Lenkrades ermittelten Wertes der Krümmung oder des vom Gyrometer ermittelten Wertes der Winkelgeschwindigkeit mittels der vom Telemeter berechneten Werte durchführen.
Zusammenfassend sei betont, dass die Erfindung die permanente Messung der Giergeschwindigkeit eines Fahrzeuges ermöglicht, die ausreichend zuverlässig ist um die möglichen Risiken einer Kollision des Fahrzeuges mit allen vorhandenen Hindernissen, die ein Kollisionsrisiko darstellen, vorherzusehen. Diese Zuverlässigkeit beruht auf der Genauigkeit der vom Telemeter an den festgestellten festen Hindernissen durchgeführten Messungen und den durchgeführten Korrekturen, die so oft wie möglich an den üblichen Messungen der Krümmung oder der Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges vorgenommen werden.

Claims

1. Verfahren zur Messung der Giergeschwindigkeit Ψ eines Fahrzeuges (1), dadurch gekennzeichnet, dass die von einem mitgeführten Bauteil (2) durchgeführte permanente Berechnung dieser Geschwindigkeit zu bestimmten Zeitpunkten wiederholt wird mittels Informationen Vl, Dl und Vt, die der Geschwindigkeit in Längsrichtung des Fahrzeuges (1), seinem Abstand in Längsrichtung von einem festen Hindernis (17) in seiner Fahrrichtung bzw. der Relativgeschwindigkeit in Querrichtung des gleichen festen Hindernisses bezüglich des Fahrzeuges entsprechen.

2. Verfahren zur Messung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Dl und Vt von einem Telemeter (2) mit horizontaler Abtastung im Fall der Feststellung eines festen Hindernisses in der Fahrrichtung des Fahrzeuges ermittelt werden.

3. Verfahren zur Messung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Giergeschwindigkeit Ψ des Fahrzeuges (1) von einem Fühler (7) für die Winkelstellung des Lenkrades berechnet wird.

4. Verfahren zur Messung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Giergeschwindigkeit Ψ des Fahrzeuges (1) von einem Gyrometer (8) berechnet wird, das die momentane Giergeschwindigkeit (Vc) anzeigt.

5. Verfahren zur Messung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen für Vl, Dl und Vt ausgewertet werden um die Krümmung κ der Fahrrichtung des Fahrzeuges zu bestimmen.

6. Verfahren zur Messung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aus den Messungen für Vl, Dl und Vt bestimmte Wert der Krümmung κ im Fall der Feststellung von Hindernissen es ermöglicht, den Wert für die Abweichung b vom ursprünglichen Lenkradwinkel δ zu wiederholen mittels der affinen Beziehung δ = aκ + b, die den Lenkradwinkel δ mit der Krümmung κ verbindet sowie mit dem Koeffizienten a der Lenkuntersetzung des Fahrzeuges (1).

7. Verfahren zur Messung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen für Vl, Dl und Vt ausgewertet werden um die Giergeschwindigkeit Ψ des Fahrzeuges zu bestimmen.

8. Verfahren zur Messung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur der Abweichung b vom ursprünglichen Lenkradwinkel mittels des mathematischen Verfahrens der kleinsten Quadrate durchgeführt wird.