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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bei Langsamfahrt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
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Auch als Fahrassistenzsysteme bezeichnete Fahrassistenzvorrichtungen dienen der Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei der Durchführung bestimmter Vorgänge im Straßenverkehr. In modernen Kraftfahrzeugen, im Folgenden auch kurz als Fahrzeuge bezeichnet, wird bereits eine Vielzahl von Fahrassistenzsystemen für unterschiedlichste Aufgaben eingesetzt.
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So dienen beispielsweise auch als Einparksysteme bezeichnete Fahrassistenzvorrichtungen einer Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs beim Einparken in eine beispielsweise längs zur Fahrbahn orientierte Parklücke. Dabei vermißt das Einparksystem mit seitlich am Fahrzeug angebrachten Sensoren eine mögliche Parklücke, berechnet aus den Lückendaten eine Einparktrajektorie und steuert das Fahrzeug beispielsweise durch aktiven Lenkeingriff in die Parklücke. Zur Kollisionsverhütung wird während des Einparkvorgangs bzw. beim Einparken wird die Distanz zu die Parklücke begrenzenden Objekten durch Ultraschallsensoren (Ultrasonic Park Assist Sensoren; UPA-Sensoren) überwacht.
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Bei vielen Fahrassistenzsystemen, wie etwa halb- und vollautomatische Einparkhilfen bzw. Einparksysteme, Low-Speed-Maneuvering-Systeme, etc., erstreckt sich die Funktion auch auf einen Geschwindigkeitsbereich unter 1 km/h. Dabei ist es sehr oft der Fall, dass bei solch langsamen Fahrten die Geschwindigkeit vom Fahrzeug selbst nicht zur Verfügung gestellt wird. In solchen Fällen ist es sehr wichtig, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs so genau wie möglich berechnen zu können.
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EP 0 495 693 B1 beschreibt ein Verfahren zur Auswertung einer Geschwindigkeit, insbesondere einer Winkelgeschwindigkeit eines Drehelements, wie beispielsweise eines Schienenfahrzeugrades, mittels eines Sensors, der immer dann ein Signal aussendet, wenn seit dem vorhergehenden Signal eine zuvor festgelegte Wegstrecke von dem Element zurück gelegt worden ist.
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DE 689 01 174 T2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Umdrehungsgeschwindigkeiten. Das Verfahren und die Vorrichtung sind ausgelegt um in einem Intervall umgekehrt proportional zu der Umdrehungsgeschwindigkeit eines Drehelements Impulssignale zu erzeugen und um die Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehelements aus dem Abstand der so erzeugten Impulssignale zu berechnen.
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DE 197 13 252 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung einer die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibenden Größe. Dabei werden für wenigstens zwei Räder die Geschwindigkeiten dieser Räder ermittelt und wenigstens in Abhängigkeit der Geschwindigkeit eines ausgewählten Rades die Geschwindigkeit des Fahrzeuges beschreibende Größe ermittelt.
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Als eine Aufgabe der Erfindung kann es deshalb angesehen werden, ein Verfahren zur Geschwindigkeitsberechnung eines Kraftfahrzeugs bei Langsamfahrt zu entwickeln.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Nachteile des Standes der Technik werden bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Geschwindigkeitsberechnung eines Kraftfahrzeugs bei Langsamfahrt dadurch vermieden, indem falls sich innerhalb einer Zeitbasis Tbasis seit einer letzten Berechnung der Wert mindestens eines an mindestens einem Rad des Fahrzeugs angeordneten, Wegimpulse zählenden Weggeberzählers geändert hat, eine von dem Rad zurückgelegte Wegstrecke s berechnet wird und hieraus eine aktuelle Geschwindigkeit vΔI bestimmt und als ein Basiswert vlast_pulse gespeichert wird, und indem falls innerhalb der Zeitbasis Tbasis seit einer letzten Berechnung keine Wegimpulsänderung des Weggeberzählers vorliegt, eine aktuelle Geschwindigkeit vext durch eine Extrapolation anhand einer Beschleunigung aext berechnet wird, wobei diese Beschleunigung aext anhand einer zum Zeitpunkt der letzten Wegimpulsänderung berechneten Geschwindigkeit vlast_pulse und einer eine diskrete Anzahl M von Zeitbasen Tbasis vor der letzten Wegimpulsänderung liegenden, gespeicherten Geschwindigkeit vlast_pulse-M berechnet wird, wobei die Berechnung der Geschwindigkeiten vΔI und vext für jedes einzelne Rad j durchgeführt wird, so dass Geschwindigkeiten vΔIj, vextj berechnet werden, wobei der Index j das jeweilige Rad angibt, und die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs als ein Mittelwert der Geschwindigkeiten vΔIj, vextj der einzelnen Räder j bestimmt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Geschwindigkeitsberechnung eines Kraftfahrzeugs bei Langsamfahrt erlaubt eine Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit bei Langsamfahrten von unter einem Kilometer pro Stunde (v < 1 km/h).
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere in Verbindung mit Fahrassistenzsystemen und sonstigen elektronischen Systemen in Kraftfahrzeugen vorteilhaft anwendbar, die auch bei niedrigen Geschwindigkeiten aktiv sind.
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Vorzugsweise wird die von dem Rad zurückgelegte Wegstrecke s gemäß
s = |ΔI|·W berechnet, mit einer Wegimpulsänderung ΔI des Weggeberzählers und der der zurückgelegten Strecke zwischen zwei Wegimpulsen entsprechenden Weggeberauflösung W. Dabei wird die aktuelle Geschwindigkeit v
ΔI gemäß
bestimmt.
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Vorzugsweise wird die aktuelle Geschwindigkeit v
ext durch eine Extrapolation anhand der Beschleunigung a
ext gemäß
vext = vlast_pulse + aext·Tbasis·Nloops_no_pulse berechnet, wobei diese Beschleunigung a
ext anhand einer zum Zeitpunkt der letzten Wegimpulsänderung berechneten Geschwindigkeit v
last_pulse und einer eine diskrete Anzahl M von Zeitbasen T
basis vor der letzten Wegimpulsänderung liegenden, gespeicherten Geschwindigkeit v
last_pulse-M gemäß
berechnet wird, wobei N
loops_no_pulse ein Multiplikator für die Zeitberechnung ist, der in der Zeitbasis T
basis entsprechenden Schritten zählt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass falls innerhalb der Zeitbasis Tbasis seit einer letzten Berechnung keine Wegimpulsänderung des Weggeberzählers vorliegt, eine durch eine Extrapolation anhand der Beschleunigung aext berechnete aktuelle Geschwindigkeit vext als aktuellster Basiswert vlast_pulse gespeichert wird.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein aktuellster gespeicherter Basiswert vlast_pulse einen ältesten Basiswert vlast_pulse-(n+1) ersetzt, so dass für eine bestimmte Anzahl von letzten Wiederholraten Basiswerte vlast_pulse, vlast_pulse-1, ..., vlast_pulse-(n-1), vlast_pulse-n gespeichert sind. Demnach werden vorzugsweise n + 1 Basiswerte gespeichert, so dass die zur Berechnung der extrapolierten Beschleunigung aext herangezogene diskrete Anzahl M von Zeitbasen Tbasis vorzugsweise eine variable, vorgebbare diskrete Anzahl mit 1 ≤ M ≤ n ist. Der Wert M kann variiert werden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen.
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Eine zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Berechnung der Geschwindigkeiten vΔIj, vextj für jedes einzelne Rad j durchgeführt wird und die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs als ein Mittelwert der Geschwindigkeiten vΔIj, vextj der einzelnen Räder j bestimmt wird.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass für die Vorderräder bzw. für die lenkbaren Räder des Fahrzeugs die Anteile der zurückgelegten Wegstrecke in Richtung der Fahrzeuglängsachse berechnet werden.
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Eine andere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die extrapolierte Geschwindigkeit vext plausibilisiert wird.
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Eine besonders bevorzugte vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Plausibilisierung durch einen Vergleich einer Wegstrecke s
ext_v, die sich aus der extrapolierten Geschwindigkeit v
ext ergibt, und einer Wegstrecke s
ext_a, die sich aus der extrapolierten Beschleunigung a
ext ergibt, mit einer der zurückgelegten Strecke zwischen zwei Wegimpulsen entsprechenden Weggeberauflösung W erfolgt. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Wegstrecke s
ext_v gemäß
sext_v = vext·Tbasis·Nloops_no_pulse und die Wegstrecke s
ext_a gemäß
berechnet wird und die Plausibilisierung durch Vergleich der Weggeberauflösung W gemäß
W ≥ sext_v und
W ≥ sext_a erfolgt.
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Wenn die Plausibilisierung nicht erfüllt wird, wird vorzugsweise die extrapolierte Geschwindigkeit vext durch Inkrementierung des Multiplikators Nloops_no_pulse korrigiert und die Berechnungen zur Bestimmung der extrapolierten Geschwindigkeit vext und der extrapolierten Beschleunigung aext werden wiederholt.
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Eine besonders vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich in Verbindung mit einer Fahrassistenzvorrichtung, welche ein geführtes Einparken oder ein halbautomatisches Einparken, oder ein vollautomatisches Einparken in eine beispielsweise längs zur Fahrbahn orientierte Parklücke ermöglicht.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt gespeichert auf einem computerverwendbaren Medium, umfassend computerlesbare Programmmittel, welche bei Ausführung des Computerprogrammprodukts auf einem Mikroprozessor mit zugehörigen Speichermitteln oder auf einem Computer diesen zur Durchführung eines oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens veranlassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen, eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigenden 1 dargestellt und nachfolgend näher erläutert.
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Weg zur Ausführung der Erfindung
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Zur erfindungsgemäßen Berechnung einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bei Langsamfahrten von vorzugsweise unter einem Kilometer pro Stunde (v < 1 km/h) werden an einem oder mehreren Rädern des Fahrzeugs angeordnete Weggeberzähler 01 verwendet. Eine Auswahl der auszuwertenden Räder kann vorab oder auch dynamisch stattfinden. Die Berechnung der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs (Geschwindigkeitsberechnung) findet zyklisch auf einer Zeitbasis Tbasis statt, die sich vorzugsweise während der Berechnung nicht ändert. Die Zeitbasis Tbasis entspricht einer zyklischen Rate bzw. Wiederholrate, die vorzugsweise so gewählt ist, dass eine gewünschte bzw. benötigte Auflösung der Geschwindigkeit erreicht wird. Sie entspricht beispielsweise der Wiederholrate einer Abfrage eines Wegimpulsgebers durch einen Mikroprozessor bzw. ein Steuergerät und/oder ein Fahrassistenzsystem.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass falls sich in einem Verfahrensschritt 02 ergibt, dass sich seit der letzten Berechnung der Wert eines Weggeberzählers eines Rades oder mehrerer Räder geändert hat, also falls sich zwischen zwei Wiederholraten bzw. innerhalb der Zeitbasis Tbasis der Wert eines Weggeberzählers eines Rades oder mehrerer Räder geändert hat, in einem Verfahrensschritt 03 eine von einem einzelnen Rad zurückgelegte Wegstrecke sj gemäß sj = |ΔIj|·W (1) berechnet wird, mit der Wert- bzw. Wegimpulsänderung ΔI des Weggeberzählers und der der zurückgelegten Strecke zwischen zwei Wegimpulsen entsprechenden Weggeberauflösung W, wobei der Index j das jeweilige Rad angibt.
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Optional können für die Vorderräder bzw. für die lenkbaren Räder des Fahrzeugs die als Längsanteile bezeichneten Anteile der zurückgelegten Wegstrecke in Richtung der Fahrzeuglängsachse berechnet werden.
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Mit Hilfe von (1) und der Zeitbasis T
basis kann im Verfahrensschritt
03 dann die momentane Geschwindigkeit v
ΔIj des einzelnen Rades bestimmt werden gemäß:
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Dieser Verfahrensschritt 03 ergibt einen einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechenden Basiswert vlast_pulse 04 der in einem Zwischenspeicher 05 gespeichert wird. Vorzugsweise wird in dem Zwischenspeicher 05 ein Basiswert für jede zyklische Wiederholrate gespeichert, wobei der aktuellste Basiswert vlast_pulse den ältesten Basiswert vlast_pulse-(n+1) ersetzt, so dass für eine bestimmte Anzahl von letzten Wiederholraten Basiswerte vlast_pulse, vlast_pulse-1, ..., vlast_pulse-(n-1), vlast_pulse-n gespeichert sind.
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Hierbei ist denkbar, dass die Basiswerte für jedes einzelne Rad j gespeichert werden.
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Eine im Verfahrensschritt 03 bestimmte und im Zwischenspeicher 05 gespeicherte Geschwindigkeit wird für Berechnungen herangezogen, die erforderlich sind, wenn einmal innerhalb einer Zeitbasis Tbasis seit einer letzten Berechnung keine Veränderung des Weggeberzählers 01 stattfindet. In dem Fall, in dem jedoch eine Änderung des Weggeberzählers 01 statt gefunden hat, und im Verfahrensschritt 03 anhand dieser Änderung eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet wurde, wird diese Geschwindigkeit in einem Verfahrensschritt 11 gespeichert und in einem Verfahrensschritt 12 aus- bzw. z. B. zur Verwendung in einer Fahrassistenzvorrichtung weitergegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht weiterhin vor, dass falls der Verfahrensschritt
02 ergibt, dass innerhalb der Zeitbasis T
basis seit einer letzten Berechnung keine Änderung des Weggeberzählers vorliegt, in einem Verfahrensschritt
06 eine aktuelle Geschwindigkeit v
ext durch eine Extrapolation anhand einer Beschleunigung a
ext 08 berechnet wird. Diese Beschleunigung a
ext 08 wird vorzugsweise in einem Verfahrensschritt
07 anhand einer zum Zeitpunkt der letzten Wegimpulsänderung bekannten bzw. anhand der letzten aus den Weggeberimpulsen berechneten Geschwindigkeit v
last_pulse 04 und einer zu einem Zeitpunkt, der eine Anzahl M von Zeitbasen T
basis vor der letzten Wegimpulsänderung liegt, bekannten Geschwindigkeit v
last_pulse-M wie folgt berechnet:
und
vext = vlast_pulse + aext·Tbasis·Nloops_no_pulse, (4) wobei N
loops_no_pulse ein Multiplikator für die Zeitberechnung ist, der in der Zeitbasis T
basis entsprechenden Schritten zählt, und M eine variable, vorzugsweise vorgebbare diskrete Anzahl von Zeitbasen T
basis mit 1 ≤ M ≤ n ist. Der Wert M kann variiert werden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen.
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Auch hierbei können wiederum die extrapolierte Beschleunigung aext und die extrapolierte Geschwindigkeit vext für jedes einzelne Rad j berechnet werden.
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Wichtig ist hervorzuheben, dass als letzte aus den Weggeberimpulsen berechnete Geschwindigkeit vlast_pulse auch der letzte gespeicherte Basiswert verwendet werden kann.
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Anschließend wird die extrapolierte Geschwindigkeit in einem Verfahrensschritt
09 v
ext plausibilisiert. Da es keine Wert- bzw. Impulszähleränderung ΔI des Weggeberzählers gegeben hat, darf die Wegstrecke s
ext_v, die sich aus der extrapolierten Geschwindigkeit v
ext gemäß
sext_v = vext·Tbasis·Nloops_no_pulse (5) ergibt, und die Wegstrecke s
ext_a, die sich aus der extrapolierten Beschleunigung a
ext 08 gemäß
ergibt, die der zurückgelegten Strecke zwischen zwei Wegimpulsen entsprechende Weggeberauflösung W nicht überschreiten gemäß
W ≥ sext_v (7) und
W ≥ sext_a. (8) -
Werden (7) und/oder (8) nicht erfüllt und ist demnach die extrapolierte Geschwindigkeit vext nicht plausibel, so muss die extrapolierte Geschwindigkeit vext in einem Verfahrensschritt 10 korrigiert werden. Hierzu wird der Multiplikator Nloops_no_pulse inkrementiert, d. h. der Zeitraum, innerhalb dem keine Wegzähleränderung stattgefunden hat, wird um eine diskrete Anzahl von jeweils der Zeitbasis Tbasis entsprechende Schritte verändert, beispielsweise verkürzt oder verlängert, und die Berechnungen (3) und (4) wiederholt. Das Ergebnis ist der der neuen, aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechende neue Basiswert, der in einem Verfahrensschritt 11 wiederum gespeichert wird und im Verfahrensschritt 12 aus- bzw. z. B. zur Verwendung in einer Fahrassistenzvorrichtung weitergegeben wird.
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Werden (7) und (8) erfüllt, und ist demnach die extrapolierte Geschwindigkeit vext plausibel, so findet keine Korrektur der extrapolierten Geschwindigkeit vext statt und das Ergebnis des Verfahrensschritts 09 kann direkt im Verfahrensschritt 11 gespeichert und im Verfahrensschritt 12 aus- bzw. z. B. zur Verwendung in einer Fahrassistenzvorrichtung weitergegeben werden.
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Die Berechnungen werden erfindungsgemäß für jedes einzelne zu berücksichtigende Rad j durchgeführt. Es wird danach ein Mittelwert gebildet, der der gesuchten Geschwindigkeit entspricht.
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Zusätzlich kann die extrapolierte Geschwindigkeit vext bzw. Beschleunigung aext mittels weiterer Sensorinformationen, wie etwa der Gierrate plausibilisiert werden. Das Beschleunigungssignal darf dabei keinen Offset enthalten.
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Weitere Verbesserungen hinsichtlich der Genauigkeit ergeben sich indem eine von einem Lenkwinkelsensor zur Verfügung gestellte Information berücksichtigt wird, da bei einer Kurvenfahrt die einzelnen Räder unterschiedliche Wegstrecken zurücklegen, welche abhängig von einem Lenkwinkeleinschlag in einem bekannten Verhältnis zueinander stehen.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das Verfahren in einem Verfahrensschritt 13 endet. Das Verfahren kann z. B. mit Ablauf jeder Zeitbasis Tbasis zyklisch oder bei Bedarf jederzeit neu gestartet werden, um die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs neu zu berechnen.
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Wichtig ist hervorzuheben, dass der Koeffizient M variiert werden kann, um je nach Funktionsanforderungen einen benötigten Verlauf zu erreichen.