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DE102016005739A1 - Method for determining the intrinsic motion of a vehicle - Google Patents

Method for determining the intrinsic motion of a vehicle Download PDF

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DE102016005739A1
DE102016005739A1 DE102016005739.4A DE102016005739A DE102016005739A1 DE 102016005739 A1 DE102016005739 A1 DE 102016005739A1 DE 102016005739 A DE102016005739 A DE 102016005739A DE 102016005739 A1 DE102016005739 A1 DE 102016005739A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vehicle
wheel
wheels
determined
trajectory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102016005739.4A
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German (de)
Inventor
Alexander Brunker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
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    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60W2050/0019Control system elements or transfer functions
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    • B60W2520/28Wheel speed

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Eigenbewegung eines Fahrzeugs (1) mit vier Rädern (VL, VR, HL, HR). Erfindungsgemäß wird mittels aller möglichen Radkombinationen von jeweils zwei der vier Räder (VL, VR, HL, HR) des Fahrzeugs (1) jeweils eine Trajektorie des Fahrzeugs (1) ermittelt, wobei die jeweilige Trajektorie mittels Radgeschwindigkeiten (vVL, vVR, vHL, vHR) und Radwinkeln (δVL, δVR, δHL, δHR) der jeweiligen beiden Räder (VL, VR, HL, HR) ermittelt wird und wobei die ermittelten Trajektorien mit einer Bewertung eines jeweiligen Fahrzustands des Fahrzeugs (1) zu einem Bewegungsmodell vereinigt werden, welches fahrzustandsabhängig die Eigenbewegung des Fahrzeugs (1) beschreibt.The invention relates to a method for determining the proper motion of a vehicle (1) with four wheels (VL, VR, HL, HR). According to the invention, in each case a trajectory of the vehicle (1) is determined by means of all possible wheel combinations of respectively two of the four wheels (VL, VR, HL, HR), the respective trajectory being determined by means of wheel speeds (vVL, vVR, vHL, vHR ) and wheel angles (δVL, δVR, δHL, δHR) of the respective two wheels (VL, VR, HL, HR) is determined and wherein the determined trajectories are combined with an evaluation of a respective driving state of the vehicle (1) to a movement model, which Depending on the driving state describes the proper motion of the vehicle (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Eigenbewegung eines Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a method for determining the intrinsic motion of a vehicle according to the features of the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 10 2012 216 213 A1 beschrieben, ein Verfahren zum Schätzen von Reifenparametern für ein Fahrzeug bekannt. In diesem Verfahren wird eine Referenzbewegung des Fahrzeugs gemessen. Basierend auf einem von den zu schätzenden Reifenparametern befreiten Modell wird eine Modellbewegung des Fahrzeugs modelliert. Basierend auf einer Gegenüberstellung der Referenzbewegung und der Modellbewegung werden die Reifenparameter des Fahrzeugs geschätzt.From the prior art, as in the DE 10 2012 216 213 A1 described a method for estimating tire parameters for a vehicle. In this method, a reference movement of the vehicle is measured. Based on a model exempted from the tire parameters to be estimated, a model motion of the vehicle is modeled. Based on a comparison of the reference motion and the model motion, the tire parameters of the vehicle are estimated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Ermittlung der Eigenbewegung eines Fahrzeugs anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved method for determining the intrinsic motion of a vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung der Eigenbewegung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a method for determining the intrinsic motion of a vehicle having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

In einem Verfahren zur Ermittlung der Eigenbewegung eines Fahrzeugs mit vier Rädern wird erfindungsgemäß mittels aller möglichen Radkombinationen von jeweils zwei der vier Räder des Fahrzeugs jeweils eine Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt, wobei die jeweilige Trajektorie mittels Radgeschwindigkeiten und Radwinkeln der jeweiligen beiden Räder ermittelt wird und wobei die ermittelten Trajektorien mit einer Bewertung eines jeweiligen Fahrzustands des Fahrzeugs zu einem Bewegungsmodell vereinigt werden, welches fahrzustandsabhängig die Eigenbewegung des Fahrzeugs beschreibt.In a method for determining the intrinsic motion of a vehicle with four wheels, a trajectory of the vehicle is determined according to the invention by means of all possible wheel combinations of two of the four wheels of the vehicle, wherein the respective trajectory is determined by means of wheel speeds and wheel angles of the respective two wheels and wherein the determined trajectories are combined with an evaluation of a respective driving state of the vehicle to a movement model, which describes the vehicle's own motion depending on the state of motion.

Mittels des Verfahrens wird somit die Eigenbewegung des Fahrzeugs mittels eines fahrzustandsabhängigen Vierrad-Odometriemodells des Fahrzeugs ermittelt. Das Verfahren ist insbesondere zur Durchführung automatischer, insbesondere autonomer oder zumindest teilautonomer, Parkmanöver des Fahrzeugs besonders vorteilhaft, da hierfür die Eigenbewegungsschätzung einer der wichtigsten Faktoren ist. Die Eigenbewegung darf hierfür nur durch Fahrzeugbasissensoren erfolgen. Durch Drehzahlfühler zur Ermittlung von Radumdrehungen der Räder des Fahrzeugs kann zur Eigenbewegungsermittlung die Odometrie verwendet werden.By means of the method, the proper motion of the vehicle is thus determined by means of a vehicle-condition-dependent four-wheel odometry model of the vehicle. The method is particularly advantageous for carrying out automatic, in particular autonomous or at least partially autonomous, parking maneuvers of the vehicle, since for this the self-motion estimation is one of the most important factors. The proper movement may only be done by vehicle base sensors. Through speed sensor to determine wheel revolutions of the wheels of the vehicle can be used for proper motion odometry determination.

Um eine möglichst hohe Genauigkeit der Odometrie sicherzustellen, werden möglichst alle verfügbaren und hierfür geeigneten Informationen verwendet, insbesondere Raddrehzahlen und Radwinkel der vier Räder des Fahrzeugs. Da daraus resultierende Differenzialgleichungen, die in diesem Bewegungsmodell aufgestellt werden können, überbestimmt sind und bei unterschiedlichen Fahrzuständen unterschiedliche Genauigkeiten und Fehler haben, wird das fahrzustandsabhängige Vierrad-Odometriemodell entwickelt. Hierfür wird die Odometrie in jedem Fahrzustand durch verschiedene Formeln an unterschiedlichen Rädern berechnet. Benötigt werden für die jeweilige Bewegungsgleichung nur eine Orientierung und Geschwindigkeit zweier Punkte des Fahrzeugs, d. h. zweier Räder des Fahrzeugs. Danach werden alle einzelnen Lösungen, d. h. die mit allen Radkombinationen aus jeweils zwei der vier Räder des Fahrzeugs ermittelten Trajektorien, mit der Bewertung des Fahrzustandes des Fahrzeugs beispielsweise in einem Kalman-Filter zu einem Bewegungsmodell vereinigt, welches fahrzustandsabhängig und durch die Informationen aller vier Räder des Fahrzeugs die beste Beschreibung der Bewegung des Fahrzeugs anhand dessen Odometrie ergibt.In order to ensure the highest possible accuracy of the odometry, as far as possible all available and suitable information is used, in particular wheel speeds and wheel angles of the four wheels of the vehicle. Since resulting differential equations that can be set up in this movement model are overdetermined and have different accuracies and errors in different driving conditions, the driving condition-dependent four-wheel odometry model is developed. For this purpose, the odometry in each driving condition is calculated by different formulas on different wheels. Only one orientation and speed of two points of the vehicle are required for the respective equation of motion. H. two wheels of the vehicle. Thereafter, all individual solutions, i. H. the trajectories determined with all wheel combinations from each two of the four wheels of the vehicle, combined with the evaluation of the driving condition of the vehicle, for example in a Kalman filter to a movement model, which depends on the driving condition and the best description of the movement of the vehicle through the information of all four wheels Vehicle based on its odometry results.

Die Radkombinationen aus jeweils zwei der vier Räder des Fahrzeugs sind:

  • • vorderes linkes Rad und vorderes rechtes Rad,
  • • vorderes linkes Rad und hinteres rechtes Rad,
  • • vorderes linkes Rad und hinteres linkes Rad,
  • • vorderes rechtes Rad und hinteres rechtes Rad,
  • • vorderes rechtes Rad und hinteres linkes Rad,
  • • hinteres rechtes Rad und hinteres linkes Rad.
The wheel combinations from each of two of the four wheels of the vehicle are:
  • • front left wheel and front right wheel,
  • • front left wheel and rear right wheel,
  • • front left wheel and rear left wheel,
  • • front right wheel and rear right wheel,
  • • front right wheel and rear left wheel,
  • • rear right wheel and rear left wheel.

Mögliche Fahrzustände des Fahrzeugs sind beispielsweise eine Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit und kleinem Lenkwinkel, eine Geradeausfahrt mit konstanter Beschleunigung und kleinem Lenkwinkel, eine Kurvenfahrt mit konstanter Geschwindigkeit und konstantem Lenkwinkel, eine Kurvenfahrt mit konstanter Beschleunigung und konstantem Lenkwinkel, eine Kurvenfahrt mit konstanter Geschwindigkeit und konstanter Lenkgeschwindigkeit und eine Kurvenfahrt mit konstanter Beschleunigung und konstanter Lenkgeschwindigkeit.Possible driving conditions of the vehicle are, for example, a straight ahead with constant speed and small steering angle, a straight ahead with constant acceleration and small steering angle, cornering at constant speed and steering angle, cornering with constant acceleration and constant steering angle, cornering at a constant speed and constant steering speed and cornering with constant acceleration and constant steering speed.

Beispielsweise liefert bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit und kleinem Lenkwinkel die Radkombination aus hinterem rechten Rad und hinterem linken Rad die besten Ergebnisse bezüglich der tatsächlich gefahrenen Trajektorie des Fahrzeugs, während beispielsweise bei einer Kurvenfahrt mit konstanter Geschwindigkeit und konstantem Lenkwinkel die Radkombinationen aus vorderem linken Rad und hinterem rechten Rad sowie aus vorderem rechten Rad und hinterem linken Rad und bei einer Kurvenfahrt mit konstanter Beschleunigung und konstantem Lenkwinkel die Radkombinationen aus vorderem linken Rad und hinterem linken Rad sowie aus vorderem rechten Rad und hinterem rechten Rad die besten Ergebnisse bezüglich der tatsächlich gefahrenen Trajektorie des Fahrzeugs liefern. Durch Einbeziehung des jeweiligen Fahrzustands können somit die mittels der Radkombinationen ermittelten Trajektorien hinsichtlich ihrer Genauigkeit bezüglich des jeweiligen Fahrzustands bewertet werden und entsprechend dieser Bewertung unterschiedlich gewichtet in die Ermittlung der tatsächlichen Trajektorie des Fahrzeugs, d. h. der Eigenbewegung des Fahrzeugs, einfließen. For example, when driving straight ahead with constant speed and small steering angle, the wheel combination of rear right wheel and rear left wheel gives the best results with respect to the actually driven trajectory of the vehicle, while for example in cornering at constant speed and steering angle the wheel combinations of front left wheel and rear Right wheel and front right wheel and rear left wheel and when cornering with constant acceleration and constant steering angle, the wheel combinations of front left wheel and rear left wheel and front right wheel and rear right wheel the best results regarding the actually driven trajectory of the vehicle deliver. By including the respective driving state, the trajectories determined by means of the wheel combinations can thus be evaluated with respect to their accuracy with respect to the respective driving state and, according to this evaluation, weighted differently into the determination of the actual trajectory of the vehicle, ie the vehicle's own motion.

Das Verfahren ermöglicht eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Eigenbewegungsschätzung besonders bei niedrigen Geschwindigkeiten und dadurch insbesondere eine sichere Durchführung autonomer oder zumindest teilautonomer Parkmanöver.The method allows a comparison with the prior art improved self-motion estimation especially at low speeds and thus in particular a safe implementation of autonomous or at least partially autonomous parking maneuvers.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigt:Showing:

1 schematisch eine Eigenbewegung eines Fahrzeugs. 1 schematically a self-motion of a vehicle.

1 zeigt in einer stark schematisch vereinfachten Darstellung eine Eigenbewegung eines Fahrzeugs 1 mit vier Rädern VL, VR, HL, HR aus einer ersten Position P1, in welcher das Fahrzeug 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, in eine zweite Position P2, in welcher das Fahrzeug 1 mit gestrichelten Linien dargestellt ist. In einem Verfahren zur Ermittlung der Eigenbewegung des Fahrzeugs 1 wird mittels aller möglichen Radkombinationen von jeweils zwei der vier Räder VL, VR, HL, HR des Fahrzeugs 1 jeweils eine Trajektorie des Fahrzeugs 1 ermittelt, wobei die jeweilige Trajektorie mittels Radgeschwindigkeiten vVL, vVR, vHL, vHR und Radwinkeln δVL, δVR, δHL, δHR der jeweiligen beiden Räder VL, VR, HL, HR ermittelt wird und wobei die ermittelten Trajektorien mit einer Bewertung eines jeweiligen Fahrzustands des Fahrzeugs 1 zu einem Bewegungsmodell vereinigt werden, welches fahrzustandsabhängig die Eigenbewegung des Fahrzeugs 1 beschreibt. 1 shows in a highly schematically simplified representation of a self-motion of a vehicle 1 with four wheels VL, VR, HL, HR from a first position P1 in which the vehicle 1 shown by solid lines, in a second position P2, in which the vehicle 1 shown with dashed lines. In a method for determining the proper motion of the vehicle 1 is by means of all possible wheel combinations of two of the four wheels VL, VR, HL, HR of the vehicle 1 each a trajectory of the vehicle 1 wherein the respective trajectory is determined by means of wheel speeds v VL , v VR , v HL , v HR and wheel angles δ VL , δ VR , δ HL , δ HR of the respective two wheels VL, VR, HL, HR and wherein the determined trajectories with an evaluation of a respective driving state of the vehicle 1 are combined to form a movement model, which depending on the driving state, the proper motion of the vehicle 1 describes.

Die Radkombinationen aus jeweils zwei der vier Räder VL, VR, HL, HR des Fahrzeugs 1 sind:

  • • vorderes linkes Rad VL und vorderes rechtes Rad VR,
  • • vorderes linkes Rad VL und hinteres rechtes Rad HR,
  • • vorderes linkes Rad VL und hinteres linkes Rad HL,
  • • vorderes rechtes Rad VR und hinteres rechtes Rad HR,
  • • vorderes rechtes Rad VR und hinteres linkes Rad HL,
  • • hinteres rechtes Rad HR und hinteres linkes Rad HL.
The wheel combinations of two of the four wheels VL, VR, HL, HR of the vehicle 1 are:
  • Front left wheel VL and front right wheel VR,
  • Front left wheel VL and rear right wheel HR,
  • Front left wheel VL and rear left wheel HL,
  • Front right wheel VR and rear right wheel HR,
  • Front right wheel VR and rear left wheel HL,
  • Rear right wheel HR and rear left wheel HL.

Daraus resultierende Differenzialgleichungen, die in diesem Bewegungsmodell aufgestellt werden können, sind überbestimmt. Aus den sechs Radkombinationen ergeben sich entsprechend sechs Trajektorien des Fahrzeugs 1, aus welchen eine tatsächliche Trajektorie des Fahrzeugs 1, d. h. die Eigenbewegung des Fahrzeugs 1, ermittelt werden kann. Da die mittels der Radkombinationen ermittelten Trajektorien bei unterschiedlichen Fahrzuständen unterschiedliche Genauigkeiten und Fehler haben, wird zusätzlich ein jeweiliger Fahrzustand des Fahrzeugs 1 berücksichtigt.The resulting differential equations that can be established in this model of motion are overdetermined. The six wheel combinations result in six trajectories of the vehicle 1 , from which an actual trajectory of the vehicle 1 ie the proper motion of the vehicle 1 , can be determined. Since the trajectories determined by means of the wheel combinations have different accuracies and errors in different driving states, a respective driving state of the vehicle additionally becomes 1 considered.

Mögliche Fahrzustände des Fahrzeugs 1 sind beispielsweise eine Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit und kleinem Lenkwinkel, eine Geradeausfahrt mit konstanter Beschleunigung und kleinem Lenkwinkel, eine Kurvenfahrt mit konstanter Geschwindigkeit und konstantem Lenkwinkel, eine Kurvenfahrt mit konstanter Beschleunigung und konstantem Lenkwinkel, eine Kurvenfahrt mit konstanter Geschwindigkeit und konstanter Lenkgeschwindigkeit und eine Kurvenfahrt mit konstanter Beschleunigung und konstanter Lenkgeschwindigkeit.Possible driving conditions of the vehicle 1 For example, a straight-ahead drive with constant speed and a small steering angle, a straight-ahead drive with constant acceleration and a small steering angle, a cornering drive with constant speed and constant steering angle, one Cornering with constant acceleration and constant steering angle, cornering at constant speed and constant steering speed and cornering with constant acceleration and constant steering speed.

Beispielsweise liefert bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit und kleinem Lenkwinkel die Radkombination aus hinterem rechten Rad HR und hinterem linken Rad HL die besten Ergebnisse bezüglich der tatsächlich gefahrenen Trajektorie des Fahrzeugs 1, während beispielsweise bei einer Kurvenfahrt mit konstanter Geschwindigkeit und konstantem Lenkwinkel die Radkombinationen aus vorderem linken Rad VL und hinterem rechten Rad HR sowie aus vorderem rechten Rad VR und hinterem linken Rad HL und bei einer Kurvenfahrt mit konstanter Beschleunigung und konstantem Lenkwinkel die Radkombinationen aus vorderem linken Rad VL und hinterem linken Rad HL sowie aus vorderem rechten Rad VR und hinterem rechten Rad HR die besten Ergebnisse bezüglich der tatsächlich gefahrenen Trajektorie des Fahrzeugs 1 liefern.For example, when driving straight ahead at a constant speed and a small steering angle, the wheel combination of rear right wheel HR and rear left wheel HL provides the best results with respect to the actual trajectory of the vehicle 1 while, for example, when cornering at a constant speed and constant steering angle, the wheel combinations of front left wheel VL and rear right wheel HR and front right wheel VR and rear left wheel HL and cornering with constant acceleration and constant steering angle, the wheel combinations of front left Rad VL and rear left wheel HL and from front right wheel VR and rear right wheel HR the best results regarding the actually driven trajectory of the vehicle 1 deliver.

Durch Einbeziehung des jeweiligen Fahrzustands können somit die mittels der Radkombinationen ermittelten Trajektorien hinsichtlich ihrer Genauigkeit bezüglich des jeweiligen Fahrzustands bewertet werden und entsprechend dieser Bewertung unterschiedlich gewichtet in die Ermittlung der tatsächlichen Trajektorie des Fahrzeugs 1, d. h. der Eigenbewegung des Fahrzeugs 1, einfließen. Die tatsächlich gefahrene Trajektorie der Eigenbewegung des Fahrzeugs 1 wird dann beispielsweise anhand eines Mittelwertes der mittels aller Radkombinationen ermittelten Trajektorien, mittels eines Kalman-Filters und/oder mittels einer Fuzzy-Logic ermittelt. Beispielsweise werden die mittels der Radkombinationen ermittelten Trajektorien mit der Bewertung des Fahrzustandes des Fahrzeugs 1 in einem Kalman-Filter zu einem Bewegungsmodell vereinigt, welches fahrzustandsabhängig und durch die Informationen aller vier Räder VL, VR, HL, HR des Fahrzeugs 1 die beste Beschreibung der Bewegung des Fahrzeugs 1 anhand dessen Odometrie ergibt.By incorporating the respective driving state, the trajectories determined by means of the wheel combinations can thus be evaluated with regard to their accuracy with respect to the respective driving state and weighted differently in accordance with this evaluation in the determination of the actual trajectory of the vehicle 1 , ie the self-motion of the vehicle 1 , inflow. The actually driven trajectory of the vehicle's own motion 1 is then determined, for example, based on an average value of the trajectories determined by means of all wheel combinations, by means of a Kalman filter and / or by means of a fuzzy logic. For example, the trajectories determined by means of the wheel combinations with the evaluation of the driving condition of the vehicle 1 in a Kalman filter to a motion model, which is driving condition-dependent and by the information of all four wheels VL, VR, HL, HR of the vehicle 1 the best description of the movement of the vehicle 1 based on which odometry results.

Als Parameter zur Ermittlung der Trajektorie mittels der jeweiligen Radkombination werden der Radwinkel δVL, δVR, δHL, δHR der jeweiligen Räder VL, VR, HL, HR, ein Radstand w des Fahrzeugs 1, auch als Wheelbase bezeichnet, eine Spurweite T des Fahrzeugs 1 oder einer jeweiligen Achse des Fahrzeugs 1, auch als Track bezeichnet, Raddrehzahlen der jeweiligen Räder VL, VR, HL, HR, auch als Radticks bezeichnet, und/oder ein Abrollumfang der jeweiligen Räder VL, VR, HL, HR verwendet.As parameters for determining the trajectory by means of the respective wheel combination, the wheel angle δ VL , δ VR , δ HL , δ HR of the respective wheels VL, VR, HL, HR, a wheelbase w of the vehicle 1 , also called Wheelbase, a gauge T of the vehicle 1 or a respective axis of the vehicle 1 , also referred to as track, wheel speeds of the respective wheels VL, VR, HL, HR, also referred to as Radticks, and / or a rolling circumference of the respective wheels VL, VR, HL, HR used.

Die Informationen von zwei Rädern VL, VR, HL, HR des Fahrzeugs 1, d. h. deren Radwinkel δVL, δVR, δHL, δHR und Radgeschwindigkeiten vVL, vVR, vHL, vHR, sind bereits ausreichend zur Beschreibung der Eigenbewegung des Fahrzeugs 1. Der jeweilige Radwinkel δVL, δVR kann für die Vorderachse, d. h. für die beiden vorderen Räder VL, VR, beispielsweise aus einem Lenkwinkel abgeleitet werden, welcher zum Beispiel mittels eines Lenkwinkelsensors erfasst wird. Für die beiden hinteren Räder HL, HR ist der jeweiliger Radwinkel δHL, δHR üblicherweise gleich Null, zumindest dann, wenn das Fahrzeug 1 eine ungelenkte Hinterachse aufweist. Aus diesem Grund sind die Radwinkel δHL, δHR der beiden hinteren Räder HL, HR in 1 nicht eingezeichnet.The information of two wheels VL, VR, HL, HR of the vehicle 1 , ie their wheel angle δ VL , δ VR , δ HL , δ HR and wheel speeds v VL , v VR , v HL , v HR , are already sufficient to describe the proper motion of the vehicle 1 , The respective wheel angle δ VL , δ VR can be derived for the front axle, ie for the two front wheels VL, VR, for example from a steering angle, which is detected for example by means of a steering angle sensor. For the two rear wheels HL, HR, the respective wheel angle δ HL , δ HR is usually zero, at least when the vehicle 1 has an unguided rear axle. For this reason, the wheel angles δ HL , δ HR of the two rear wheels HL, HR in 1 not shown.

Die jeweilige Radgeschwindigkeit vVL, vVR, vHL, vHR kann beispielsweise mittels der Raddrehzahl und des Abrollumfangs des jeweiligen Rades VL, VR, HL, HR ermittelt werden. Der Abrollumfang ist bekannt. Die Raddrehzahl wird beispielsweise über entsprechende Raddrehzahlsensoren ermittelt.The respective wheel speed v VL , v VR , v HL , v HR can be determined, for example, by means of the wheel speed and the rolling circumference of the respective wheel VL, VR, HL, HR. The rolling circumference is known. The wheel speed is determined, for example via corresponding wheel speed sensors.

Im Folgenden werden Formeln für die jeweilige Radkombination dargestellt. Dabei wird für die jeweilige Radkombination aus den Radgeschwindigkeiten vVL, vVR, vHL, vHR der jeweiligen Räder VL, VR, HL, HR eine mittlere Geschwindigkeit vM der Trajektorie für die jeweilige Radkombination berechnet. Des Weiteren wird für die jeweilige Radkombination ein gefahrener Radius RVL, RVR, RHL, RHR der beiden Räder VL, VR, HL, HR der jeweiligen Radkombination berechnet, woraus dann ein mittlerer Radius RM der Trajektorie für die jeweilige Radkombination berechnet wird. Zudem wird für die jeweilige Radkombination ein Winkel α der während eines Zeitintervalls Δt gefahrenen Trajektorie für die jeweilige Radkombination des Fahrzeugs 1 berechnet. Somit wird die mit der jeweiligen Radkombination ermittelte Trajektorie durch den jeweils ermittelten mittleren Radius RM, die jeweils ermittelte mittlere Geschwindigkeit vM und den jeweils ermittelten Winkel α beschrieben.The following are formulas for each wheel combination. In this case, an average velocity v M of the trajectory for the respective wheel combination is calculated for the respective wheel combination from the wheel speeds v VL , v VR , v HL , v HR of the respective wheels VL, VR, HL, HR. Furthermore, a radius R VL , R VR , R HL , R HR of the two wheels VL, VR, HL, HR of the respective wheel combination is calculated for the respective wheel combination, from which then a mean radius R M of the trajectory for the respective wheel combination is calculated becomes. In addition, for the respective wheel combination, an angle α of the trajectory traveled during a time interval Δt for the respective wheel combination of the vehicle 1 calculated. Thus, the trajectory determined with the respective wheel combination is described by the average radius R M determined in each case, the average speed v M determined in each case and the respectively determined angle α.

Für die Radkombination vorderes linkes Rad VL und hinteres rechtes Rad VR gilt:

Figure DE102016005739A1_0002
Figure DE102016005739A1_0003
For the wheel combination front left wheel VL and rear right wheel VR applies:
Figure DE102016005739A1_0002
Figure DE102016005739A1_0003

Für die Radkombination vorderes rechtes Rad VR und hinteres linkes Rad HL gilt:

Figure DE102016005739A1_0004
For the wheel combination front right wheel VR and rear left wheel HL applies:
Figure DE102016005739A1_0004

Für die Radkombination vorderes linkes Rad VL und hinteres linkes Rad HL gilt:

Figure DE102016005739A1_0005
Figure DE102016005739A1_0006
For the wheel combination front left wheel VL and rear left wheel HL applies:
Figure DE102016005739A1_0005
Figure DE102016005739A1_0006

Für die Radkombination vorderes rechtes Rad VR und hinteres rechtes Rad HR gilt:

Figure DE102016005739A1_0007
For the wheel combination front right wheel VR and rear right wheel HR applies:
Figure DE102016005739A1_0007

Für die Radkombination vorderes linkes Rad VL und vorderes rechtes Rad VR gilt:

Figure DE102016005739A1_0008
For the wheel combination front left wheel VL and front right wheel VR applies:
Figure DE102016005739A1_0008

Für die Radkombination hinteres rechtes Rad HR und hinteres linkes Rad HL gilt:

Figure DE102016005739A1_0009
For the wheel combination rear right wheel HR and rear left wheel HL applies:
Figure DE102016005739A1_0009

Bei einer ungelenkten Hinterachse gilt für die Radwinkel δHL, δHR der beiden Hinterräder: δHL ≈ 0 [29] δHR ≈ 0 [30] For an unguided rear axle applies to the wheel angle δ HL , δ HR of the two rear wheels: δ HL ≈ 0 [29] δ HR ≈ 0 [30]

Für eine solche ungelenkte Hinterachse gilt somit: RHL = RHR + T [31]

Figure DE102016005739A1_0010
For such an unguided rear axle thus applies: R HL = R HR + T [31]
Figure DE102016005739A1_0010

Wie oben bereits erwähnt, wird die mit der jeweiligen Radkombination ermittelte Trajektorie durch den jeweils ermittelten mittleren Radius RM, die jeweils ermittelte mittlere Geschwindigkeit vM und den jeweils ermittelten Winkel α beschrieben. Die auf diese Weise mittels der Radkombinationen ermittelten Trajektorien und somit die mit der jeweiligen Radkombination ermittelten Werte für den mittleren Radius RM, die mittlere Geschwindigkeit vM und den Winkel α sollten identisch sein. Aufgrund unterschiedlicher Genauigkeiten werden sich jedoch unterschiedliche Werte ergeben. Durch Einbeziehung des jeweiligen Fahrzustands können jedoch die mittels der Radkombinationen ermittelten Trajektorien hinsichtlich ihrer Genauigkeit bezüglich des jeweiligen Fahrzustands bewertet werden und entsprechend dieser Bewertung unterschiedlich gewichtet in die Ermittlung der tatsächlichen Trajektorie des Fahrzeugs 1, d. h. der Eigenbewegung des Fahrzeugs 1, einfließen. Die tatsächlich gefahrene Trajektorie der Eigenbewegung des Fahrzeugs 1 wird dann, wie oben bereits erwähnt, beispielsweise anhand eines Mittelwertes der mittels aller Radkombinationen ermittelten Trajektorien, mittels eines Kalman-Filters und/oder mittels einer Fuzzy-Logic ermittelt. Beispielsweise werden die mittels der Radkombinationen ermittelten Trajektorien mit der Bewertung des Fahrzustandes des Fahrzeugs 1 in einem Kalman-Filter zu einem Bewegungsmodell vereinigt, welches fahrzustandsabhängig und durch die Informationen aller vier Räder VL, VR, HL, HR des Fahrzeugs 1 die beste Beschreibung der Bewegung des Fahrzeugs 1 anhand dessen Odometrie ergibt.As already mentioned above, the trajectory determined with the respective wheel combination is described by the average radius R M determined in each case, the average speed v M determined in each case and the respectively determined angle α. The trajectories determined in this way by means of the wheel combinations and thus the values determined for the respective wheel combination for the mean radius R M , the average speed v M and the angle α should be identical. Due to different accuracies, however, different values will result. By including the respective driving state, however, the trajectories determined by means of the wheel combinations can be evaluated with regard to their accuracy with respect to the respective driving state and weighted differently in accordance with this evaluation in the determination of the actual trajectory of the vehicle 1 , ie the self-motion of the vehicle 1 , inflow. The actually driven trajectory of the vehicle's own motion 1 is then, as already mentioned above, for example, based on an average of the determined by means of all wheel combinations trajectories, determined by means of a Kalman filter and / or by means of a fuzzy logic. For example, the trajectories determined by means of the wheel combinations with the evaluation of the driving condition of the vehicle 1 in a Kalman filter to a motion model, which is driving condition-dependent and by the information of all four wheels VL, VR, HL, HR of the vehicle 1 the best description of the movement of the vehicle 1 based on which odometry results.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fahrzeugvehicle
HLHL
hinteres linkes Radrear left wheel
HRMR
hinteres rechtes Radrear right wheel
P1P1
erste Positionfirst position
P2P2
zweite Positionsecond position
RVL R VL
vom vorderen linken Rad gefahrener Radiusfrom the front left wheel driven radius
RVR R VR
vom vorderen rechten Rad gefahrener Radiusfrom the front right wheel driven radius
RHL R HL
vom hinteren linken Rad gefahrener RadiusRadius driven by the rear left wheel
RHR R HR
vom hinteren rechten Rad gefahrener Radiusfrom the rear right wheel driven radius
RM R M
mittlerer Radiusaverage radius
TT
Spurweitegauge
VLVL
vorderes linkes Radfront left wheel
VRVR
vorderes rechtes Radfront right wheel
ww
Radstandwheelbase
αα
Winkelangle
δVL δ VL
Radwinkel des vorderen linken RadesWheel angle of the front left wheel
δVR δ VR
Radwinkel des vorderen rechten RadesWheel angle of the front right wheel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012216213 A1 [0002] DE 102012216213 A1 [0002]

Claims (3)

Verfahren zur Ermittlung der Eigenbewegung eines Fahrzeugs (1) mit vier Rädern (VL, VR, HL, HR), dadurch gekennzeichnet, dass mittels aller möglichen Radkombinationen von jeweils zwei der vier Räder (VL, VR, HL, HR) des Fahrzeugs (1) jeweils eine Trajektorie des Fahrzeugs (1) ermittelt wird, wobei die jeweilige Trajektorie mittels Radgeschwindigkeiten (vVL, vVR, vHL, vHR) und Radwinkeln (δVL, δVR, δHL, δHR) der jeweiligen beiden Räder (VL, VR, HL, HR) ermittelt wird und wobei die ermittelten Trajektorien mit einer Bewertung eines jeweiligen Fahrzustands des Fahrzeugs (1) zu einem Bewegungsmodell vereinigt werden, welches fahrzustandsabhängig die Eigenbewegung des Fahrzeugs (1) beschreibt.Method for determining the proper motion of a vehicle ( 1 ) with four wheels (VL, VR, HL, HR), characterized in that by means of all possible wheel combinations of two of the four wheels (VL, VR, HL, HR) of the vehicle ( 1 ) each have a trajectory of the vehicle ( 1 ), wherein the respective trajectory by means of wheel speeds (V VL , V VR , V HL , V HR ) and wheel angles (δ VL , δ VR , δ HL , δ HR ) of the respective two wheels (VL, VR, HL, HR ) and wherein the determined trajectories with an evaluation of a respective driving state of the vehicle ( 1 ) are combined to form a movement model which, depending on the driving state, determines the proper motion of the vehicle ( 1 ) describes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine tatsächlich gefahrene Trajektorie der Eigenbewegung des Fahrzeugs (1) anhand eines Mittelwertes der mittels aller Radkombinationen ermittelten Trajektorien, mittels eines Kalman-Filters und/oder mittels einer Fuzzy-Logic ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that an actual movement trajectory of the proper motion of the vehicle ( 1 ) is determined on the basis of an average value of the trajectories determined by means of all wheel combinations, by means of a Kalman filter and / or by means of a fuzzy logic. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter zur Ermittlung der Trajektorie mittels der jeweiligen Radkombination der Radwinkel (δVL, δVR, δHL, δHR) der jeweiligen Räder (VL, VR, HL, HR), ein Radstand (w) des Fahrzeugs (1), eine Spurweite (T) des Fahrzeugs (1) oder einer jeweiligen Achse des Fahrzeugs (1), Raddrehzahlen der jeweiligen Räder (VL, VR, HL, HR) und/oder ein Abrollumfang der jeweiligen Räder (VL, VR, HL, HR) verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as parameters for determining the trajectory by means of the respective wheel combination of the wheel angle (δ VL , δ VR , δ HL , δ HR ) of the respective wheels (VL, VR, HL, HR), a Wheelbase (w) of the vehicle ( 1 ), a track (T) of the vehicle ( 1 ) or a respective axle of the vehicle ( 1 ), Wheel speeds of the respective wheels (VL, VR, HL, HR) and / or a rolling circumference of the respective wheels (VL, VR, HL, HR) are used.
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