DE102006006388A1

DE102006006388A1 - Correction method for data offset of inertial sensor in motor vehicle, involves determining correction in electronic evaluation unit after collection of pre-determined number of measured values or after driving distance by motor vehicle

Info

Publication number: DE102006006388A1
Application number: DE102006006388A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Müller
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2006-02-11
Filing date: 2006-02-11
Publication date: 2007-08-16

Abstract

The method involves determining correction in the electronic evaluation unit after collection of pre-determined number of measured values or after driving a certain distance by the motor vehicle during simultaneous constant collecting of measured values. The measured values are assigned to measured value interval and a value e.g. average value, is used in this measured value interval as value for the data offset and is derived from the detected measured value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren des Datenoffsets eines Inertialsensors in einem Kraftfahrzeug. Inertialsensoren wie Drehratensensoren (Gierratensensoren, Nickratensensoren, Rollratensensoren) oder Beschleunigungssensoren werden in Kfz-Regelsystemen (wie etwa dem elektronischen Stabilitätsprogramm ESP) verwendet, um den IST-Zustand des Fahrzeugs zu beschreiben.The The invention relates to a method for correcting the data offset an inertial sensor in a motor vehicle. Inertial sensors like Yaw rate sensors (yaw rate sensors, pitch rate sensors, roll rate sensors) or acceleration sensors are used in automotive control systems (such as the electronic stability program ESP) used to describe the actual state of the vehicle.

Speziell bei Drehratensensoren wird üblicherweise der Offset im Stillstand ermittelt. Inertialsensoren müssen jedoch auch während längerer Fahrperioden (nochmals) offsetkalibriert werden. Für Gierratensensoren gibt es hierzu gegenwärtig zwei Ansätze:
Zum einen werden weitere Sensoren verwendet, mit Hilfe derer über kinematische bzw. kinetische Zusammenhänge auf Offsetfehler geschlossen wird. Beispielsweise kann ein Gierratensensor mit Hilfe eines Querbeschleunigungssensors korrigiert werden. Die Verwendung weiterer Sensoren ist der meistbeschrittene Weg. Die zur Korrektur verwendeten Sensoren sind jedoch in der Regel ebenfalls fehlerbehaftet, wodurch es zur regelrechten Fortpflanzung von Fehlern kommen kann.Especially with angular rate sensors, the offset is usually determined at standstill. Inertial sensors, however, also have to be offset-calibrated during longer driving periods. For yaw rate sensors, there are currently two approaches:
On the one hand, other sensors are used, with the help of which kinematic or kinetic relationships on offset errors is concluded. For example, a yaw rate sensor can be corrected by means of a lateral acceleration sensor. The use of additional sensors is the most common way. However, the sensors used for correction are usually also faulty, which can lead to the proper propagation of errors.

Ein zweiter Ansatz besteht darin, davon auszugehen, dass ein Kraftfahrzeug im Straßenverkehr im Mittel geradeaus fährt. Es wird dann der Mittelwert der Messwerte der Inertialsensoren ermittelt und als Datenoffset verwendet. Um Offsetfehler von Gierwinkeländerungen zu separieren, sind jedoch lange Mittelungszeiten nötig. Beispielsweise müssen beim typischen ESP etwa dreißig Straßenkilometer gefahren werden, bis die Offsetfehler zuverlässig ermittelt werden können. Insbesondere am Beginn einer Fahrt sind somit mit diesem Ansatz keine Offsetschätzungen verfügbar. Darüber hinaus liefert derOne second approach is to assume that a motor vehicle in traffic in the Middle goes straight. The mean value of the measured values of the inertial sensors is then determined and used as a data offset. To offset errors of yaw angle changes However, long averaging times are necessary. For example have to at the typical ESP about thirty kilometers of roads be driven until the offset errors can be reliably determined. Especially At the beginning of a journey, therefore, with this approach, no offset estimates available. About that addition, the

Ansatz bei Rundstreckenfahrten im Allgemeinen keine sinnvollen Ergebnis se.approach in general, there is no meaningful result on circuit drives se.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Ansatz zur Offsetkalibrierung von Inertialsensoren vorzuschlagen, mit Hilfe dessen der Datenoffset eines Inertialsensors zuverlässig und schneller ermittelt werden kann.It The object of the invention is an approach for offset calibration of Inertialsensoren propose, with the help of which the data offset an inertial sensor reliable and can be determined faster.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren nach Patentanspruch 1 bereitgestellt.According to the invention is a Method according to claim 1 provided.

Es erfasst also der Inertialsensor zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten elektronische Messwerte. Diese werden in einer elektronischen Auswerteeinheit gesammelt. In der elektronischen Auswerteeinheit werden die elektronischen Messwerte direkt oder nach einer Aufbereitung jeweils einem Messwertintervall vorbestimmter Intervallbreite zugeordnet. In der elektronischen Auswerteeinheit wird ferner nach Sammeln einer vorbestimmten Anzahl von Messwerten oder aufgrund eines Fahrtstreckenkriteriums bei der Fahrt bestimmt, welchem Messwertintervall die meisten Messwerte zugeordnet sind (d. h. in welches Messwertintervall am häufigsten Messwerte fallen). Ein (typischer) Wert aus diesem Messwertintervall wird als Wert für den Datenoffset verwendet. Besonders geeignet ist hierfür der Mittelwert des Messwertintervalls. Er wird von den nachfolgend erfassten Messwerten abgezogen, um so offsetkorrigierte Messwerte zu erhalten.It thus captures the inertial sensor at successive times electronic readings. These are stored in an electronic evaluation unit collected. In the electronic evaluation unit, the electronic Measured values directly or after a preparation in each case a measured value interval assigned to predetermined interval width. In the electronic Evaluation unit is also after collecting a predetermined number of measured values or due to a route criterion in the Ride determines which measured value interval most readings are are assigned (that is, in which measured value interval most frequently Readings fall). A (typical) value from this measurement interval is used as a value for used the data offset. Particularly suitable for this purpose is the mean value of Measurement interval. It is determined by the subsequently recorded measured values subtracted to obtain offset-corrected measured values.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass keineswegs sämtliche vom Inertialsensor erfassten Messwerte, wie dies beispielsweise im Rahmen einer Mittelung geschieht, in den ermittelten Offsetwert eingehen müssen. Deshalb liefert das Verfahren auch für die meisten Rundstreckenfahrten sinnvolle Ergebnisse. Stattdessen beruht die Erfindung auf der Annahme, dass das Kraftfahrzeug im Straßenverkehr die meiste Zeit geradeaus fährt, während andere Einstellungen des Lenkradeinschlags relativ seltener vorkommen. Es genügt dann, diejenigen Messwerte herzunehmen, die dem Geradeausfahren zugeordnet werden können. Dies sind naturgemäß die Messwerte, die am häufigsten auftreten. Derjenige Messwert des Inertialsensors, der beim Geradausfahren auftritt, ist dann der Datenoffsetwert, der nachfolgend verwendet wird. Mit anderen Worten ist der Abstand des häufigsten Messwerts zu Null genau der Datenoffset, weil beim Geradeausfahren normalerweise der Messwert, wenn die Offsetkalibrierung stattgefunden hat, Null sein sollte.The Invention is based on the knowledge that by no means all Measured by the inertial sensor, such as in the context of an averaging, in the determined offset value have to go. Therefore, the method also makes sense for most circuit trips Results. Instead, the invention is based on the assumption that the motor vehicle in traffic most of the time goes straight while others are driving Settings of the steering wheel impact relatively rare occur. It is sufficient then to take those readings that are straight ahead can be assigned. These are naturally the measured values, the most common occur. The measured value of the inertial sensor, that when moving straight ahead occurs, then the data offset value used below becomes. In other words, the distance of the most common measurement is zero exactly the data offset, because when driving straight normally the Measured value, if the offset calibration has taken place, be zero should.

Bevorzugt ist die vorbestimmte Intervallbreite der Messwertintervalle durch die Auflösung des Inertialsensors bestimmt. Mit anderen Worten muss die Intervallbreite nicht kleiner als die mögliche Auflösung des Inertialsensors sein, sondern kann dieser genau gleich sein.Prefers is the predetermined interval width of the measured value intervals the resolution of the inertial sensor. In other words, the interval width must be not smaller than the possible ones resolution of the inertial sensor, but this can be exactly the same.

Die elektronischen Messwerte werden bevorzugt in festen Zeitabständen erfasst. Zum Festlegen der vorbestimmten Anzahl von Messwerten, ab der man von einer zuverlässigen Erfassung des am häufigsten vorkommenden Messwerts ausgeht, genügt es dann, eine Zeitspanne vorzugeben. Ein typischer Wert für diese Zeitspanne beträgt zwischen 8 und 12 Minuten, z. B. 10 Minuten. Nach 10 Minuten Fahrt wurde ausreichend häufig geradeaus gefahren, so dass das Messwertintervall, in das am häufigsten die Messwerte fallen, tatsächlich dasjenige ist, das dem Geradeausfahren entspricht. Diese 10 Minuten sind mit den 30 Kilometern zu vergleichen, die bei der oben erwähnten Mittelung im Stande der Technik notwendig sind, um die Offsetkalibrierung zuverlässig zu gestalten. Mit anderen Worten stellt die Erfindung eine Offsetkalibrierung für den Fahrzustand bereits wesentlich schneller bereit. Unter Verwendung von Raddrehzahlen ist auch die Vorgabe eines Fahrtstreckenkriteriums möglich, wenn von typischen Fahrgeschwindigkeiten ausgegangen wird.The electronic measured values are preferably recorded at fixed time intervals. To set the predetermined number of measured values, starting from a reliable detection of the most frequently occurring measured value, it is then sufficient to specify a time span. A typical value for this period is between 8 and 12 minutes, e.g. B. 10 minutes. After 10 minutes of driving, driving was sufficiently frequent, so that the measured value interval, in which most frequently the measured values fall, is actually the one that corresponds to the straight-line driving. These 10 minutes are to be compared with the 30 kilometers necessary in the afore-mentioned averaging in the prior art to make the offset calibration reliable. In other words, the invention provides an offset calibration for the driving condition already much faster. Under the use of Wheel speeds, the specification of a route criterion is possible, if it is assumed that typical driving speeds.

Ein typischer Inertialsensor ist ein Drehratensensor. Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren für Gierratensensoren. Bei Gierratensensoren müssen die elektronischen Messwerte, die in der elektronischen Auswerteeinheit gesammelt werden, nicht einer Aufbereitung unterzogen werden, bevor sie einem Messwertintervall vorbestimmter Intervallbreite zugeordnet werden.One typical inertial sensor is a rotation rate sensor. Particularly suitable is the inventive method for yaw rate sensors. For yaw rate sensors must the electronic readings that are in the electronic evaluation unit be collected, not subjected to any treatment before they are assigned to a measured value interval of predetermined interval width become.

Anstelle eines Inertialsensors kann die Erfindung auch bei einem Beschleunigungssensor Anwendung finden. In diesem Falle müssen die in der elektronischen Auswerteeinheit gesammelten elektronischen Messwerte aufbereitet werden, um eine Schwerkraftkompensation vorzunehmen. Im Stand der Technik sind entsprechende Verfahren zum Aufbereiten der Messwerte bekannt. Beispielsweise können, insbesondere nach einer Messung, Informationen über einen Nickwinkel und einen Wankwinkel relativ zu einem Inertialsystem zur Verfügung stehen. Dies sind zwei Inertialwinkel (Winkel zur Schwerkraftachse), mit Hilfe derer eine rechnerische Schwerkraftkompensation erfolgen kann. Dementsprechend können unter Verwendung der Information über den Nickwinkel und den Wankwinkel die elektronischen Mess werte in der elektronischen Auswerteeinheit aufbereitet werden, bevor sie jeweils einem Messwertintervall vorbestimmter Intervallbreite zugeordnet werden.Instead of an inertial sensor, the invention also in an acceleration sensor Find application. In this case, those in the electronic Evaluation unit collected electronic measured values to make a gravity compensation. In the state of Technology are appropriate procedures for preparing the measured values known. For example, especially after a measurement, information about a pitch angle and a Roll angle relative to an inertial system are available. This are two inertial angles (angles to the axis of gravity), with the help of which a calculated gravity compensation can be done. Accordingly can using the information about the pitch angle and the Wankwinkel the electronic measurement values in the electronic evaluation unit be prepared before each of a measured value interval predetermined Interval width are allocated.

Es wird nachfolgend eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Figuren beschrieben, welche eine typische Häufigkeitsverteilung von während der Fahrt eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Inertialsensors aufgenommenen elektronischen Messwerten darstellt.It Below is a preferred embodiment of the invention below Referring to the figures, which shows a typical frequency distribution from during the journey of a motor vehicle recorded by means of an inertial sensor represents electronic readings.

In einem (nicht gezeigten) Kraftfahrzeug sind eine Vielzahl von Inertialsensoren, wie Drehratensensoren oder Beschleunigungssensoren vorgesehen. Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf einen Gierratensensor beschrieben, ist aber auch auf andere Drehratensensoren oder auch auf Beschleunigungssensoren anwendbar. Der Inertialsensor nimmt in festen Zeitabständen elektronische Messwerte auf, beispielsweise jede Millisekunde einen. Nach 10 Minuten stehen ausreichend viele elektronische Messwerte zur Verfügung, um eine Aussage über den möglichen Offset machen zu können.In a motor vehicle (not shown) are a plurality of inertial sensors, as rotation rate sensors or acceleration sensors provided. following the invention will be described with reference to a yaw rate sensor, but is also on other rotation rate sensors or on acceleration sensors applicable. The inertial sensor takes electronic at fixed intervals Measurements on, for example, every millisecond one. After 10 minutes are enough electronic readings available to a statement about the possible To make offset.

Die elektronischen Messwerte werden hierfür in einer elektronischen Auswerteeinheit (nicht gezeigt) gesammelt. Es werden Messwertintervalle gebildet, deren Breite von der möglichen Auflösung des Gierratensensors abhängig ist. Misst der Gierratensensor die elektronischen Messwerte mit einer Genauigkeit von 0,18°/s, so werden Intervalle mit genau dieser Breite gebildet. Es gibt also ein erstes Intervall von 0°/s bis +0,09°/s, von 0,09°/s bis 0,27°/s, von 0,27°/s bis 0,45°/s usw. Die Messwertintervalle werden entsprechend gespiegelt in den negativen Bereich von Messwerten, so dass das um den Nullpunkt befindliche Intervall von –0,09°/s bis 0,09°/s reicht.The Electronic measured values are stored in an electronic evaluation unit collected (not shown). Measurement intervals are formed, whose width of the possible resolution the yaw rate sensor dependent is. Does the yaw rate sensor measure the electronic readings? an accuracy of 0.18 ° / s, thus intervals with exactly this width are formed. So there is a first interval of 0 ° / s to + 0.09 ° / s, of 0.09 ° / s up to 0.27 ° / s, of 0.27 ° / s up to 0.45 ° / s etc. The measured value intervals are mirrored accordingly in the negative range of readings, so that around zero Interval of -0.09 ° / s to 0.09 ° / s ranges.

Die Erfindung geht davon aus, dass das Kraftfahrzeug im Straßenverkehr die meiste Zeit geradeaus fährt, und dass andere Einschlagwinkel des Lenkrads entsprechend relativ gesehen seltener vorkommen. Ein typischer Zeitwert, nach dem sich dies in einer Häufigkeitsverteilung der Messwerte niederschlägt, sind die genannten 10 Minuten. Nach 10 Minuten werden in der elektronischen Auswerteeinheit, nach dem also eine vorbestimmte Anzahl von Messwerten gesammelt ist, die gesammelten Messwerte statistisch ausgewertet. Es wird eine Häufigkeitstabelle gebildet, wobei die Häufigkeit auf die Gesamtanzahl der Messwerte normiert sein kann, damit man ein Histogramm erhält.The Invention assumes that the motor vehicle in traffic driving straight ahead most of the time, and that other steering angle of the steering wheel accordingly relative seen less frequently. A typical time value after which this in a frequency distribution of the measured values, are the mentioned 10 minutes. After 10 minutes will be in the electronic Evaluation unit, after so a predetermined number of measurements collected, the collected measured values are evaluated statistically. It becomes a frequency table formed, with the frequency can be normalized to the total number of readings, thus one receives a histogram.

Ein solches Histogramm ist in der Figur gezeigt. Den einzelnen Intervallen (die hier aus Gründen der Einfachheit der Darstellung mit Abstand voneinander gezeigt sind, tatsächlich aber kontinuierlich ineinander übergehen) sind relative Häufigkeiten zugeordnet. Klar zu erkennen ist ein Maximum im zweiten Intervall für die negative Gierratenrichtung, gesehen von dem eine Gierrate von Null beinhaltenden Intervall. Das Histogramm ist so zu interpretieren, dass dieses Maximum genau dem Geradeausfahren des Kraftfahrzeugs entspricht. Das zweite Intervall verläuft von –0,27°/s bis –0,45°/s. Es wird also eine Gierrate von durchschnittlich –0,36°/s gemessen, obwohl das Kraftfahrzeug geradeaus fährt. Der Sollwert für diese Messung beträgt jedoch 0°/s. Die Abweichung von diesem Wert, mit anderen Worten genau der Wert von –0,36°/s stellt somit den Datenoffset dar. Der Wert von –0,36°/s muss also nachfolgend von sämtlichen Werten subtrahiert werden, die ermittelt werden, d.h. es muss +0,36°/s hinzuaddiert werden, um einen offsetkorrigierten Datenwert zu erhalten.One such histogram is shown in the figure. The individual intervals (here for reasons the simplicity of the representation shown at a distance from each other are, in fact but continuously merge into each other) are relative frequencies assigned. Clearly visible is a maximum in the second interval for the negative yaw rate direction seen from zero yaw rate containing interval. The histogram is to be interpreted as that this maximum exactly the straight-ahead driving of the motor vehicle equivalent. The second interval runs from -0.27 ° / s to -0.45 ° / s. So it's going to be a yaw rate measured at an average of -0.36 ° / s, although the motor vehicle goes straight. The setpoint for this Measurement is however 0 ° / s. The deviation from this value, in other words, exactly the value of -0.36 ° / s Thus, the value of -0.36 ° / s must be of all Be subtracted values that are determined, i. it must add + 0.36 ° / s to get an offset-corrected data value.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch besonders einfach, dass lediglich bestimmt wird, wo sich das Maximum befindet, wobei die relative Häufigkeit oder die Höhe des Maximums als solche keine Rolle spielt, solange das Maximum als solches nur gut genug zu erkennen ist. (Um die Eindeutigkeit des Maximums festzulegen, genügt ein Schwellwertkriterium der Differenz gegenüber der nächsthöheren Häufigkeit.)The inventive method is particularly simple in that it only determines where the maximum is located, with the relative frequency or the height of the maximum as such does not matter, as long as the maximum as such only good enough to recognize. (To determine the uniqueness of the maximum, enough a threshold criterion of the difference from the next highest frequency.)

Es entfällt also die im Stand der Technik vorhandene Mittelung, bei der sämtliche erfassten Messwerte einbezogen werden. Stattdessen werden nur die für das Geradeausfahren stehenden Messwerte dahingehend einbezogen, dass ihr mittlerer Wert (Mitte des Intervalls von –0,27°/s bis –0,45°/s im vorliegenden Beispiel) nachfolgend als Datenoffset gilt.It thus eliminates the existing in the prior art averaging, in which all recorded measurements are included. Instead, only the straight-line readings are included so that their average Value (in the middle of the interval from -0.27 ° / s to -0.45 ° / s in the present example) hereinafter referred to as data offset.

Das Sammeln der elektronischen Messwerte, welche in das gezeigte Histogramm eingehen, beginnt grundsätzlich mit Fahrantritt. Um zu Beginn des Fahrens jedoch nicht völlig unzuverlässige Messwerte zu haben, kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu der Offset-Ermittlung im Stillstand die zu Beginn elektronisch erfassten Messwerte bereits einer Offsetkalibrierung unter Zuhilfenahme eines mittels Raddrehzahlen ermittelten Offsetwerts unterliegen.The Collect the electronic readings, which in the histogram shown to enter, basically begins with driving start. At the beginning of driving, however, not completely unreliable readings it may be provided that in addition to the offset determination at standstill, the measured values already recorded electronically at the beginning an offset calibration with the aid of a wheel speeds subject to determined offset values.

Claims

Method for Correcting the Data Offset of a Inertial sensors in a motor vehicle, in which: - the inertial sensor recorded electronic measurements at successive times, - the electronic Measured values are collected in an electronic evaluation unit, - in the electronic evaluation unit the electronic readings directly or after a preparation in each case a measured value interval of predetermined interval width be assigned, - in the electronic evaluation unit after collecting a predetermined Number of measurements or after driving a certain distance through the motor vehicle with simultaneous collection of measured values it is determined to which measurement value interval most of the measured values are assigned, where a value, in particular mean, of this measured value interval hereafter as value for the data offset is used and of the following Measured values to offset corrected electronic readings to obtain.

Method according to claim 1, characterized in that that the predetermined interval width of the measured value intervals by the resolution of the inertial sensor is determined.

Method according to claim 1 or 2, characterized that the electronic measured values are recorded at fixed time intervals and that for setting the predetermined number of measurements a period of time is given.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the inertial sensor is a yaw rate sensor is a yaw rate sensor, and that the electronic readings without Preparation of a measurement interval of predetermined interval width be assigned.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the inertial sensor is an acceleration sensor is, and that information about a pitch angle or a roll angle relative to an inertial system be available, and that the electronic readings in the electronic evaluation be prepared using this information before they each have a measured value interval of predetermined interval width be assigned.