DE102017006056A1

DE102017006056A1 - Verfahren zur Ermittlung einer Eigenbewegung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017006056A1
Application number: DE102017006056.8A
Authority: DE
Inventors: Alexander Brunker
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2018-02-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Eigenbewegung eines Fahrzeugs (1) mit vier Rädern (VL, VR, HL, HR) mittels eines Vier-Rad-Odometriemodells (VOM). Erfindungsgemäß werden mittels eines Reifenmodells (RMO) anhand von mittels einer Reifendruckkontrolle (RDK) ermittelten Reifentemperaturwerten (RT) und Reifendruckwerten (RP) eine Reifenaufstandsfläche (A) und ein Reifenabrollumfang (U) ermittelt und dem Vier-Rad-Odometriemodell (VOM) zugeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Eigenbewegung eines Fahrzeugs mit vier Rädern mittels eines Vier-Rad-Odometriemodells.
Aus der DE 10 2016 005 739 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung der Eigenbewegung eines Fahrzeugs mit vier Rädern bekannt, wobei mittels aller möglichen Radkombinationen von jeweils zwei der vier Räder des Fahrzeugs jeweils eine Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt wird. Dabei wird die jeweilige Trajektorie mittels Radgeschwindigkeiten und Radwinkeln der jeweiligen beiden Räder ermittelt und die ermittelten Trajektorien werden mit einer Bewertung eines jeweiligen Fahrzustands des Fahrzeugs zu einem Bewegungsmodell vereinigt, welches fahrzustandsabhängig die Eigenbewegung des Fahrzeugs beschreibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Ermittlung einer Eigenbewegung eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In dem Verfahren zur Ermittlung einer Eigenbewegung eines Fahrzeugs mit vier Rädern mittels eines Vier-Rad-Odometriemodells werden erfindungsgemäß mittels eines Reifenmodells anhand von mittels einer Reifendruckkontrolle ermittelten Reifentemperaturwerten und Reifendruckwerten eine Reifenaufstandsfläche und ein Reifenabrollumfang ermittelt und dem Vier-Rad-Odometriemodell zugeführt.
Das Verfahren ermöglicht eine sehr genaue Ermittlung der Eigenbewegung des Fahrzeugs und somit eine sehr genaue Lokalisierung desselben, insbesondere für ein Fahrerassistenzsystem. Insbesondere bei Parkvorgängen, bei welchen es aufgrund von auftretenden großen Lenkwinkeleinschlägen und großen Radsturzwerten zu großen Verschiebungen und Änderungen der Reifenaufstandsfläche, auch als Reifenlatsch bezeichnet, kommt, kann aufgrund der ermittelten Reifenaufstandsfläche und des Reifenabrollumfangs eine Genauigkeit bei der Ermittlung der Eigenbewegung signifikant erhöht werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Ermittlung einer Eigenbewegung eines Fahrzeugs und
2 schematisch eine Eigenbewegung eines Fahrzeugs.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 2 zur Durchführung eines möglichen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Eigenbewegung eines in 2 näher gezeigten Fahrzeugs 1 dargestellt.
Wenn sich ein Reifendruck von Reifen des Fahrzeugs 1 ändert, ändern sich ein Reifenabrollumfang U und eine Reifenaufstandsfläche A. Daraus ergibt sich ein geänderter Reifenaufstandspunkt und der Reifen rollt, insbesondere bei Kurvenfahrt, anders ab. Dies beeinflusst Ergebnisse der Ermittlung der Eigenbewegung des Fahrzeugs 1, wodurch es beispielsweise bei einer Verwendung von Informationen der Eigenbewegung in einem Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs 1 zu Fehlern kommen kann.
Um eine Genauigkeit bei der Ermittlung der Eigenbewegung des Fahrzeugs 1 zu erhöhen, ist vorgesehen, dass mittels eines Reifenmodells RMO eine aktuelle Reifenaufstandsfläche A und ein aktueller Reifenabrollumfang U ermittelt werden. Hierzu werden mittels einer Reifendruckkontrolle RDK Reifentemperaturwerte RT und Reifendruckwerte RP ermittelt und an das Reifenmodell RMO übermittelt. Mittels des Reifenmodells RMO werden beispielsweise anhand von Look-up-Tabellen aus den Reifentemperaturwerten RT und Reifendruckwerten RP die Reifenaufstandsfläche A und der Reifenabrollumfang U ermittelt.
Die aktuell ermittelte Reifenaufstandsfläche A und der aktuell ermittelte Reifenabrollumfang U werden an ein Vier-Rad-Odometriemodell VOM übermittelt, welches die Eigenbewegung des Fahrzeugs 1 ermittelt. Eine solche Ermittlung ist in der folgenden Beschreibung zu 2 beispielhaft dargestellt.
2 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.
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 v_VL, v_VR, v_HL, v_HR und Radwinkeln δ_VL, δ_VR, δ_HL, δ_HR 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.
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.

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.
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.
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.
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.
Als Parameter zur Ermittlung der Trajektorie mittels der jeweiligen Radkombination werden zusätzlich zu der gemäß 1 mittels des Reifenmodells RMO ermittelten Reifenaufstandsfläche A und des Reifenabrollumfangs U der Radwinkel δ_VL, δ_VR, δ_HL, δ_HR 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, und/oder Raddrehzahlen der jeweiligen Räder VL, VR, HL, HR, auch als Radticks bezeichnet, verwendet.
Die Informationen von zwei Rädern VL, VR, HL, HR des Fahrzeugs 1, d. h. deren Radwinkel δ_VL, δ_VR, δ_HL, δ_HR und Radgeschwindigkeiten v_VL, v_VR, v_HL, v_HR, sind bereits ausreichend zur Beschreibung der Eigenbewegung des Fahrzeugs 1. Der jeweilige Radwinkel δ_VL, δ_VR 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 jeweilige Radwinkel δδ_HL, δ_HR üblicherweise gleich Null, zumindest dann, wenn das Fahrzeug 1 eine ungelenkte Hinterachse aufweist. Aus diesem Grund sind die Radwinkel δ_HL, δ_HR der beiden hinteren Räder HL, HR in 1 nicht eingezeichnet.
Die jeweilige Radgeschwindigkeit v_VL, v_VR, v_HL, v_HR kann beispielsweise mittels der Raddrehzahl, der Reifenaufstandsfläche A und des Reifenabrollumfangs U des jeweiligen Rades VL, VR, HL, HR ermittelt werden. Die Raddrehzahl wird beispielsweise über entsprechende Raddrehzahlsensoren ermittelt.
Im Folgenden werden Formeln für die jeweilige Radkombination dargestellt. Dabei wird für die jeweilige Radkombination aus den Radgeschwindigkeiten v_VL, v_VR, v_HL, v_HR der jeweiligen Räder VL, VR, HL, HR eine mittlere Geschwindigkeit v_M der Trajektorie für die jeweilige Radkombination berechnet. Des Weiteren wird für die jeweilige Radkombination ein gefahrener Radius R_VL, R_VR, R_HL, R_HR der beiden Räder VL, VR, HL, HR der jeweiligen Radkombination berechnet, woraus dann ein mittlerer Radius R_M 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 R_M, die jeweils ermittelte mittlere Geschwindigkeit v_M und den jeweils ermittelten Winkel α beschrieben.
Für die Radkombination vorderes linkes Rad VL und hinteres rechtes Rad HR gilt:
Für die Radkombination vorderes rechtes Rad VR und hinteres linkes Rad HL gilt:
Für die Radkombination vorderes linkes Rad VL und hinteres linkes Rad HL gilt:
Für die Radkombination vorderes rechtes Rad VR und hinteres rechtes Rad HR gilt:
Für die Radkombination vorderes linkes Rad VL und vorderes rechtes Rad VR gilt:
Für die Radkombination hinteres rechtes Rad HR und hinteres linkes Rad HL gilt:
Bei einer ungelenkten Hinterachse gilt für die Radwinkel δ_HL, δ_HR der beiden Hinterräder: δ_HL ≈ 0 [29] δ_HR ≈0 [30]
Für eine solche ungelenkte Hinterachse gilt somit: R_HL = R_HR + T [31]
Wie oben bereits erwähnt, wird die mit der jeweiligen Radkombination ermittelte Trajektorie durch den jeweils ermittelten mittleren Radius R_M, die jeweils ermittelte mittlere Geschwindigkeit v_M 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 R_M, die mittlere Geschwindigkeit v_M 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.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Vorrichtung
A: Reifenaufstandsfläche
HL: hinteres linkes Rad
HR: hinteres rechtes Rad
P1: erste Position
P2: zweite Position
RDK: Reifendruckkontrolle
RMO: Reifenmodell
R_VL: vom vorderen linken Rad gefahrener Radius
R_VR: vom vorderen rechten Rad gefahrener Radius
R_HL: vom hinteren linken Rad gefahrener Radius
^RHR: vom hinteren rechten Rad gefahrener Radius
R_M: mittlerer Radius
RP: Reifendruckwert
RT: Reifentemperaturwert
T: Spurweite
U: Reifenabrollumfang
VL: vorderes linkes Rad
VOM: Vier-Rad-Odometriemodell
VR: vorderes rechtes Rad
w: Radstand
α: Winkel
δ_VL: Radwinkel des vorderen linken Rades
δ_VR: Radwinkel des vorderen rechten Rades

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016005739 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Eigenbewegung eines Fahrzeugs (1) mit vier Rädern (VL, VR, HL, HR) mittels eines Vier-Rad-Odometriemodells (VOM), dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Reifenmodells (RMO) anhand von mittels einer Reifendruckkontrolle (RDK) ermittelten Reifentemperaturwerten (RT) und Reifendruckwerten (RP) eine Reifenaufstandsfläche (A) und ein Reifenabrollumfang (U) ermittelt werden und dem Vier-Rad-Odometriemodell (VOM) zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Vier-Rad-Odometriemodells (VOM) – 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, – die jeweilige Trajektorie mittels Radgeschwindigkeiten (v_VL, v_VR, v_HL, v_HR) und Radwinkeln (δ_VL, δ_VR, δ_HL, δ_HR) der jeweiligen beiden Räder (VL, VR, HL, HR) unter Berücksichtigung der Reifenaufstandsfläche (A) und des Reifenabrollumfangs (U) ermittelt wird und – 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
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine tatsächlich gefahrene Trajektorie der Eigenbewegung des Fahrzeugs (1) mittels eines Mittelwertes anhand aller Radkombinationen ermittelter Trajektorien, mittels eines Kalman-Filters und/oder mittels einer Fuzzy-Logic ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter zur Ermittlung der Trajektorie mittels der jeweiligen Radkombination zusätzlich zur Reifenaufstandsfläche (A) und zum Reifenabrollumfang (U) – ein Radwinkel (δ_VL, δ_VR, δ_HL, δ_HR) der jeweiligen Räder (VL, VR, HL, HR), – ein Radstand (w) des Fahrzeugs (1), – eine Spurweite (T) des Fahrzeugs (1) oder eine jeweilige Achse des Fahrzeugs (1) und/oder – Raddrehzahlen der jeweiligen Räder (VL, VR, HL, HR) verwendet werden.