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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf
eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsvorrichtung.
Spezieller bezieht sich die Erfindung auf eine
Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsvorrichtung, beispielsweise zum
Erhalten von Geschwindigkeitsinformationen, die zum
Ausführen einer Positionsberechnung in einem
Fahrzeugnavigationssystem erforderlich sind.
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Bei einem herkömmlichen Navigationssystem ist der folgende
Typ von Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsvorrichtung
vorhanden: eine Vorrichtung, die ein Signal verwendet, das
von einem am Fahrzeug angebrachten Geschwindigkeitssensor
ausgegeben wird, um Geschwindigkeitsinformationen zu
erhalten, die zum Ausführen der Positionsberechnung erforderlich
sind.
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Ein weiterer Typ einer Fahrzeuggeschwindigkeits-
Berechnungsvorrichtung ist in einem bekannten
Navigationssystem vorhanden. Eine Vorrichtung ist mit einem
Beschleunigungssensor zum Erfassen der Beschleunigung eines
Fahrzeugs versehen, daß sich in Vorwärtsrichtung bewegt. Die
Vorrichtung integriert dann ein Ausgangssignal des
Beschleunigungssensors im Hinblick auf die Zeit, wodurch die
Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird.
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Signale können jedoch nicht ohne weiteres aus dem
fahrzeuggeladenen Geschwindigkeitssensor nach außen extrahiert
werden, was unpraktischerweise zusätzliche Verdrahtungsarbeit
erfordert. Ferner besteht ein Unterschied bei dem Verfahren
zum Ausgeben von Signalen aus dem Geschwindigkeitssensor
unter den Typen von Fahrzeugen, und es kann einige Fälle
geben, wo Signale überhaupt nicht extrahiert werden können.
Zusätzlich ist bei einer Fahrzeuggeschwindigkeits-
Berechnungsvorrichtung, die die Fahrzeuggeschwindigkeit
durch Integrieren eines Signals aus dem Beschleunigungssensor
im Hinblick auf Zeit erhält, folgendes Problem
vorzufinden. Wenn ein Fahrzeug nach unten fährt, z. B. auf einem
Abhang, wird der integrierte Wert, der die
Gravitationsbeschleunigung darstellt, unvorteilhafterweise als die
Fahrzeuggeschwindigkeit ausgegeben.
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Die EP-A0 408 877 bezieht sich auf ein Verfahren zum
Bestimmen der Umdrehungsgeschwindigkeit eines
Kraftfahrzeugs. Die Umdrehungsgeschwindigkeit eines
Verbrennungskraftmotors wird aus einem hochfrequenten Signalabschnitt
eines Signals auf einer Leistungsleitung des
Kraftfahrzeugs, z. B. dem Zigarettenanzünder-Ausgang, bestimmt.
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Die Patent Abstracts of Japan, Bd. 12, Nr. 231, 30. Juni
1988, beziehen sich auf ein Gerät zum Erfassen der
Beschleunigung einer Fahrzeugkarosserie und der
Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Gerät weist einen Haupt-
Fahrzeugkarosserie-Beschleunigungssensor, einen
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der die Fahrzeuggeschwindigkeit der
Räder erfaßt, eine Radbeschleunigungs-
Arithmetikeinrichtung, die einen Radbeschleunigungswert vom
Ausgang des Fahrzeuggeschwindigkeitssensor berechnet, und
eine Korrektureinrichtung auf, die eine Ausgangs-
Beschleunigungswert-Umrechnungstabelle korrigiert, so daß
der Fahrzeugkarosserie-Beschleunigungswert mit dem
Radbeschleunigungswert übereinstimmt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsvorrichtung zu schaffen,
die ohne weiteres auf einem Fahrzeug angebracht werden kann
und die eine verbesserte Genauigkeit frei von der
Beeinflussung der Gravitationsbeschleunigung erlaubt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeuggeschwindigkeits-
Berechnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Bei der Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsvorrichtung der
Erfindung mißt der Zähler die Frequenz oder die Periode einer
pulsierenden Komponente, die in einer Leistungsleitung
enthalten ist, und gibt ein Signal aus, das die gemessene
Frequenz oder die Periode der pulsierenden Komponente
darstellt. Eine pulsierende Komponente, die in der
Leistungsleitung enthalten ist, wird in einem Generator
(Lichtmaschine) erzeugt. Die Frequenz oder die Periode der
pulsierenden Komponente verhält sich proportional zu der
Motordrehzahl, und die Motordrehzahl verhält sich proportional
zur Fahrzeuglaufgeschwindigkeit. Es besteht nämlich eine
proportionale Beziehung zwischen der
Fahrzeuglaufgeschwindigkeit und der Frequenz oder der Periode einer
pulsierenden Komponente, die in einem Generator des Fahrzeugs
erzeugt wird. Basierend auf dieser Beziehung berechnet die
Berechnungsschaltung die Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeit
gemäß einem ausgegebenen Signal aus dem Zähler.
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Ferner weist die Fahrzeuggeschwindigkeits-
Berechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
einen Beschleunigungssensor zum Erhalten eines
Korrektursignals auf, um das Signal entsprechend der vorläufig
bestimmten Beschleunigung zu korrigieren, die durch die
Berechnungsschaltung erhalten wurde; eine Korrekturschaltung
zum Korrigieren des Signals, das der vorläufig bestimmten
Beschleunigung entspricht, die durch die
Berechnungsschaltung erhalten wurde, basierend auf dem Korrektursignal; und
eine Integrationsschaltung zum Integrieren des Signals im
Hinblick auf die Zeit, entsprechend der Beschleunigung, die
durch die Korrekturschaltung korrigiert wurde, wodurch ein
Signal entsprechend der Betriebsgeschwindigkeit erhalten
wird.
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Bei dieser Anordnung bestimmt der Zähler in der oben
beschriebenen Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsvorrichtung
die Frequenz oder die Periode einer pulsierenden
Komponente, die in der Leistungsleitung enthalten ist, und gibt ein
Signal aus, das die bestimmte Frequenz oder die Periode
anzeigt. Das ausgegebene Signal aus dem Zähler wird im
Hinblick auf Zeit durch die Differenzierschaltung differenziert.
Das differenzierte Signal, das aus der
Differenzierschaltung ausgegeben wurde, wird dann in die
Berechnungsschaltung eingegeben und in ein Signal konvertiert, das
einer vorläufig bestimmten Beschleunigung entspricht. Das
vorläufige Beschleunigungssignal kann manchmal aufgrund
verschiedener Umstände, wie z. B. einer Veränderung des
Übersetzungsverhältnisses, die durch einen Gangwechsel
bewirkt wurde, Fehler enthalten. Um die obigen Fehler zu
beheben, ist der Beschleunigungssensor vorgesehen, um
verschiedene Umstände, wie z. B. jene, wo eine plötzliche
Veränderung der Beschleunigung auftritt, die durch einen
Gangwechsel oder durch die Tatsache, daß sich das Fahrzeug
rückwärtsbewegt, bewirkt wird. Basierend auf einer
Bestimmung gibt der Beschleunigungssensor ein Korrektursignal zum
Korrigieren des vorläufigen Beschleunigungssignals aus.
Basierend auf diesem Korrektursignal korrigiert die
Korrekturschaltung Fehler, die im vorläufigen
Beschleunigungssignal enthalten sind und erhält ein Signal, das die richtige
Beschleunigung darstellt. Das korrekte
Beschleunigungssignal wird ferner im Hinblick auf die Zeit durch die
Integrationsschaltung integriert. Infolgedessen kann ein
Signal, daß die Betriebsgeschwindigkeit anzeigt, erhalten
werden.
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Die Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung ist ohne weiteres auf einem Fahrzeug
anzubringen, ohne einen extra Arbeitsaufwand zu erfordern,
weil ein Zigarettenanzünder-Ausgang, oder ein
Audioleistungsausgang, der in einem Fahrzeug vorgesehen ist, als
eine Fahrzeugsleistungsleitung verwendet werden kann, um
die Vorrichtung mit dem Fahrzeug zu verbinden. Folglich
kann die Fahrzeuglaufgeschwindigkeit ohne weiteres durch
diese Vorrichtung erhalten werden. Außerdem berechnet die
Vorrichtung die Fahrzeuggeschwindigkeit durch die
Verwendung einer pulsierenden Komponente, die in der
Leistungsleitung enthalten ist, wodurch diese frei von einer
Beeinflussung der Gravitationsbeschleunigung ist. Zusätzlich
kann die von der Fahrzeugleistungsleitung gelieferte Leistung
als Betriebsleistung verwendet werden, was die
Einfachheit der Vorrichtung erhöht.
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Die vorhergehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und
Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden
ausführlichen Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit beigefügten Zeichnungen besser verständlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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Fig. 2 ist ein Signalverlaufsdiagramm eines Signals, das
aus einer Leistungsleitung erhalten wurde, wenn
die Motordrehzahl 700 Umdrehungen pro Minute
beträgt;
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Fig. 3 ist ein Signalverlaufsdiagramm eines Signals, das
aus einer Leistungsleitung erhalten wurde, wenn
die Motordrehzahl 2000 Umdrehungen pro Minute
beträgt;
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Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
darstellt; und
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Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der
Beschleunigung (G) und dem differenzierten Wert
(Hz/s) der Frequenz einer pulsierenden Komponente
darstellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm von Fig. 1 umfaßt
eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsvorrichtung 10,
die gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist, ein Eingangsanschlußende 12. Das
Eingangsanschlußende
12, das bei diesem Ausführungsbeispiel
verwendet wird, ist gebildet, um mit einem
Zigarettenanzünder-Ausgang, der als eine Leistungsleitung, die in einem
Fahrzeug verwendet wird, dient, verbindbar zu sein. Die
Geschwindigkeitsberechnungsvorrichtung 10 erhält vom
Zigarettenanzünder-Ausgang nicht nur eine pulsierende Komponente,
die in der Fahrzeugleistungsleitung enthalten ist, sondern
auch Betriebsleistung. Die pulsierende Komponente, die in
der Leistungsleitung enthalten ist, wird in einem Generator
(Alternator) erzeugt, und die Beziehung der Frequenz oder
der Periode der pulsierenden Komponente zur Motordrehzahl
ist proportional. Fig. 2 und 3 sind
Signalverlaufsdiagramme, die jeweils die Signale darstellen, die aus der
Leistungsleitung ausgegeben werden, wenn die
Fahrzeugmotordrehzahlen 700 Umdrehungen pro Minute bzw. 2000 Umdrehungen
pro Minute betragen. Das Eingangsanschlußende 12 kann mit
einem Fahrzeugaudio-Leistungsleitungsausgang sowie einem
Zigarettenanzünder-Ausgang verbindbar sein.
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Das Eingangsanschlußende 12 ist mit dem Eingangsanschluß
eines Rauschfilters 14 verbunden, der dazu dient, das
Rauschen ausgenommen der pulsierenden Komponente zu
unterdrücken. Ein Zähler 16 ist ferner an seinem Eingangsanschluß
mit dem Ausgangsanschluß des Rauschfilters 14 gekoppelt.
Der Zähler 16, der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet
wird, mißt die Frequenz der pulsierenden Komponente, die in
der Fahrzeugleistungsleitung enthalten ist, und führt ein
Abtasten auf der gemessenen Frequenz aus. Dann wird ein
analoges oder digitales Signal gemäß der Frequenz der
pulsierenden Komponente von dem Zähler 16 ausgegeben.
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Der Ausgangsanschluß des Zählers 16 ist mit dem
Eingangsanschluß einer Geschwindigkeits-Berechnungsschaltung 18
verbunden. Die Geschwindigkeits-Berechnungsschaltung 18
berechnet, basierend auf einem Ausgangssignal des Zählers 16,
die Fahrzeuglaufgeschwindigkeit, die sich proportional zur
Frequenz der pulsierenden Komponente verhält. Diese
Transformationsfunktion und der für diese Geschwindigkeitsberechnung
verwendete Koeffizient werden in der
Geschwindigkeits-Berechnungsschaltung 18 voreingestellt. Der
Ausgangsanschluß der Geschwindigkeits-Berechnungsschaltung 18 ist
ferner mit einem Ausgangsanschlußende 20 verbunden, von dem
ein Signal entsprechend der Laufgeschwindigkeit ausgegeben
wird. Eine Vorrichtung, durch die die berechnete
Fahrzeuggeschwindigkeit ausgegeben wird, ist mit dem
Ausgangsanschlußende 20 verbunden. Es wird darauf hingewiesen, daß
die Periode, und nicht die Frequenz der pulsierenden
Komponente im Zähler 16 gemessen werden kann.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die
Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsvorrichtung 10 mit einer
Leistungsleitung, über z. B. einen Zigarettenanzünder-Ausgang,
verbindbar, um ohne weiteres die Betriebsgeschwindigkeit eines
Fahrzeugs zu bestimmen. Daher kann die Vorrichtung 10 ohne
weiteres auf einem Fahrzeug angebracht werden, ohne daß ein
zusätzlicher Verdrahtungsaufwand notwendig ist. Außerdem,
da die Vorrichtung 10 die Fahrzeuggeschwindigkeit
berechnet, indem sie die pulsierende Komponente, die in der
Leistungsleitung enthalten ist, berechnet, wird sie nicht
durch die Gravitationsbeschleunigung beeinträchtigt.
Zusätzlich kann die Vorrichtung 10 die Ausgabe von dem
Fahrzeuggenerator als Betriebsleistung verwenden, wodurch die
Einfachheit der Vorrichtung 10 erhöht wird.
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Unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm, das in Fig. 4
gezeigt ist, wird nun eine Fahrzeuggeschwindigkeits-
Berechnungsvorrichtung 10, die gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konstruiert ist,
erörtert. Die Vorrichtung 10 umfaßt ein
Eingangsanschlußende 12. Das Eingangsanschlußende 12, das bei diesem
Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist angepaßt, um mit einem
Zigarettenanzünder-Ausgang verbindbar zu sein, der als eine
Leistungsleitung, die in einem Fahrzeug verwendet wird,
dient. Folglich kann die Vorrichtung 10 vom
Zigarettenanzünder-Ausgang Betriebsleistung erhalten, genauso wie eine
pulsierende Komponente, die auf der Fahrzeugleistungsleitung
vorliegt. Der Eingangsanschluß 12 kann nicht nur mit
einem Zigarettenanzünder-Ausgang verbindbar sein, sondern
auch mit einem Fahrzeugaudio-Leistungsausgang.
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Das Eingangsanschlußende 12 ist mit dem Eingangsanschluß
eines Rauschfilters 14 verbunden, der dazu dient, das
Rauschen, ausgenommen dem der pulsierenden Komponenten, wie
jener, die in Fig. 2 und 3 angezeigt sind, zu unterdrücken.
Ein Zähler 16 ist ferner an seinem Eingangsanschluß mit dem
Ausgangsanschluß des Rauschfilters 14 gekoppelt. Der Zähler
16, der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, mißt
die Frequenz einer pulsierenden Komponente, die in der
Fahrzeugleistungsleitung enthalten ist, und führt ein
Abtasten auf der gemessenen Frequenz aus. Dann wird ein
analoges oder digitales Signal gemäß der Frequenz der
pulsierenden Komponente von dem Zähler 16 ausgegeben.
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Der Ausgangsanschluß des Zählers 16 ist mit dem
Eingangsanschluß einer Differenzierschaltung 22 gekoppelt. Die
Differenzierschaltung 22 differenziert im Hinblick auf die Zeit
ein analoges oder digitales Signal, das die Frequenz der
pulsierenden Komponente darstellt, um dasselbe in ein
differenziertes Signal zu transformieren, das auf die
vorläufig, bestimmte Beschleunigung (Hz/s) bezogen ist. Mit dem
Ausgangsanschluß der Differenzierschaltung 22 ist der
Eingangsanschluß einer Beschleunigungs-Berechnungsschaltung 24
verbunden.
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Die Beschleunigungs-Berechnungsschaltung 24 transformiert
das differenzierte Signal, das aus der
Differenzierschaltung 22 ausgegeben wurde, in ein Signal, das die vorläufige
Beschleunigung darstellt. Die Beziehung zwischen der
Beschleunigung (G), die auf eine Fahrzeugkarosserie ausgeübt
wird, und die differenzierte Frequenz (Hz/s) der
pulsierenden Komponente kann z. B. durch Fig. 5 angezeigt werden. In
Fig. 5 stellt die gepunktete Linie eine Linie dar, die
durch Verbinden von tatsächlichen Messungen gebildet wurde,
während die durchgehende Linie eine Linie von theoretischen
Werten bezeichnet, die von den tatsächlichen Messungen
gemäß der Methode des geringsten Quadrats erhalten wird. Auf
diese Weise werden bei diesem Ausführungsbeispiel die
Transformationsfunktion und der Transformationskoeffizient
gemäß der Methode der kleinsten Quadrate vorbestimmt, wobei
die differenzierte Frequenz (Hz/s) der pulsierenden
Komponente in ein Signal transformiert wird, das der
Beschleunigung (G) entspricht, die auf eine Fahrzeugkarosserie
ausgeübt wird, die vorläufig bestimmt wird. In der gesamten
Beschreibung bedeutet der Begriff "vorläufig bestimmte
Beschleunigung" oder "vorläufige Beschleunigung" eine
berechnete Beschleunigung, bevor sie durch eine
Korrekturschaltung korrigiert wird, die nachstehend ausführlicher
beschrieben wird.
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Der Ausgangsanschluß der Beschleunigungs-
Berechnungsschaltung 24 ist mit einem Eingangsanschluß
einer Korrekturschaltung 26 verbunden. Die Korrekturschaltung
26 korrigiert ein Signal, das die vorläufige Beschleunigung
darstellt, das aus der Beschleunigungs-Berechnungsschaltung
24 ausgegeben wird. Spezieller muß der vorhergehende
Transformationskoeffizient, der durch die Verwendung der Methode
der kleinsten Quadrate enthalten wurde, abhängig von den
verschiedenen Umständen, z. B. einer Veränderung im
Übersetzungsverhältnis aufgrund eines Gangwechsels oder einer
Fahrzeuglaufsituation, wie z. B. derjenigen, in der sich
ein Fahrzeug rückwärts bewegt, verändert werden. Um diese
Anforderung zu erfüllen, ist bei diesem Ausführungsbeispiel
ein Beschleunigungssensor 28 zum Erfassen der
Beschleunigung eines Fahrzeugs, das in eine Vorwärtsrichtung lauft,
vorgesehen. Mit Hilfe des Beschleunigungssensors 28 können
starke Veränderungen der Beschleunigung, die durch einen
Gangwechsel oder eine Fahrzeugbewegung in die
Ruckwärtsrichtung bewirkt wurden, erfaßt werden. Ein Ausgangssignal
des Beschleunigungssensors 28 wird als Korrektursignal in
den anderen Eingangsanschluß der Korrekturschaltung 26
eingegeben. Basierend auf diesem Korrektursignal beurteilt die
Korrekturschaltung 26 verschiedene Situationen, wie z. B.,
ob ein Gangwechsel gemacht wird oder ein Fahrzeug nach
hinten läuft, und wählt dann einen geeigneten Koeffizienten in
Anbetracht der obigen Umstände aus. Die Schaltung 26
korrigiert das Signal, das die vorläufige Beschleunigung gemäß
dem ausgewählten Koeffizienten anzeigt, und gibt das
korrigierte Signal aus.
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Eine Integrationsschaltung 30 ist an ihrem Eingangsanschluß
ferner mit dem Ausgangsanschluß der Korrekturschaltung 26
gekoppelt. Die Integrationsschaltung 30 integriert das
Signal, das die korrigierte Beschleunigung im Hinblick auf
die Zeit darstellt, wodurch ein Signal erhalten wird, das
der Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeit entspricht. Der
Ausgangsanschluß der Integrationsschaltung 30 ist ferner mit
einem Ausgangsanschlußende 20 verbunden. Das
Ausgangsanschlußende 20 ist mit einer Vorrichtung zum Ausgeben der
berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit verbunden. Bei diesem
Ausführungsbeispiel sowie bei dem vorherigen
Ausführungsbeispiel kann die Periode, und nicht die Frequenz der
pulsierenden Komponente durch den Zähler 16 gemessen werden.
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Die Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsvorrichtung 10, die
in Fig. 4 gezeigt ist, bietet ähnliche Vorteile wie jene,
die durch das Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1
dargestellt ist, vorgesehen sind. Ferner macht es die
Bereitstellung der Korrekturschaltung 26 bei diesem
Ausführungsbeispiel möglich, eine Laufgeschwindigkeit noch höherer
Präzision zu erhalten.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf spezielle
Ausführungsbeispiele derselben beschrieben wurde, werden
Fachleuten viele andere Abweichungen und Modifizierungen
und andere Verwendungszwecke offenbar. Es wird bevorzugt,
daher daß die vorliegende Erfindung nicht durch die
spezifische Offenbarung hierin, sondern nur durch die
angehängten Ansprüche eingeschränkt ist.