DE102024200004A1 - Estimation of a friction coefficient for a means of transport - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel sowie ein Fortbewegungsmittel mit Sensoren, das ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zum Trainieren eines Algorithmus des maschinellen Lernens zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel, sowie einen entsprechend trainierten Algorithmus. In einem ersten Schritt werden Messdaten empfangen (10), die von Sensoren des Fortbewegungsmittels stammen. Die Messdaten geben dabei zumindest eine Querbeschleunigung des Fortbewegungsmittels und im Lenksystem des Fortbewegungsmittels auftretende Kräfte an. Durch Anwenden eines Algorithmus des maschinellen Lernens auf die Messdaten wird ein Reibwert geschätzt (11). Des geschätzte Reibwert wird zur weiteren Verwendung im Fortbewegungsmittel ausgegeben (12). The present invention relates to a method, a computer program with instructions, and a device for estimating a friction coefficient for a means of transport, as well as to a means of transport with sensors that uses a method or a device according to the invention. The invention also relates to a method, a computer program with instructions, and a device for training a machine learning algorithm for estimating a friction coefficient for a means of transport, as well as a correspondingly trained algorithm. In a first step, measurement data originating from sensors of the means of transport are received (10). The measurement data indicate at least a lateral acceleration of the means of transport and forces occurring in the steering system of the means of transport. By applying a machine learning algorithm to the measurement data, a friction coefficient is estimated (11). The estimated friction coefficient is output (12) for further use in the means of transport.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel sowie ein Fortbewegungsmittel mit Sensoren, das ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zum Trainieren eines Algorithmus des maschinellen Lernens zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel, sowie einen entsprechend trainierten Algorithmus.The present invention relates to a method, a computer program with instructions, and a device for estimating a friction coefficient for a means of transport, as well as to a means of transport with sensors that uses a method or device according to the invention. The invention also relates to a method, a computer program with instructions, and a device for training a machine learning algorithm for estimating a friction coefficient for a means of transport, as well as to a correspondingly trained algorithm.
In der nachfolgenden Beschreibung werden teils englischsprachige Begriffe verwendet, da sich im Bereich des maschinellen Lernens teilweise keine deutschsprachigen Fachbegriffe etabliert haben. Die verwendeten englischsprachigen Begriffe sind dem Fachmann geläufig.In the following description, some English terms are used, as German-language technical terms have not been established in the field of machine learning. The English terms used are familiar to those skilled in the art.
Für das sichere Fahren eines Kraftfahrzeugs ist die Kenntnis des Reibwertes bzw. der maximal möglichen erreichbaren Längs- und Querbeschleunigung sicherheitskritisch. Noch wichtiger wird diese Information für automatisch fahrende Fahrzeuge. Würde ein solches Fahrzeug wegen einer nicht vorhandenen Information zum gegenwärtigen Reibwert stets den Reibwert einer trockenen, griffigen Fahrbahn annehmen, wären die Insassen bei Kurvenfahrten hochgradig gefährdet. Würde das Fahrzeug hingegen den Extremfall eines niedrigen Reibwertes wie bei schneeglatten Fahrbahn annehmen, würde das Fahrzeug aufgrund der zu niedrigen bzw. übervorsichtigen Geschwindigkeiten und der daraus resultierenden langen Fahrzeiten auf wenig Akzeptanz stoßen.For the safe driving of a motor vehicle, knowledge of the coefficient of friction, or the maximum possible achievable longitudinal and lateral acceleration, is critical. This information becomes even more important for automated vehicles. If such a vehicle were to always assume the coefficient of friction of a dry, grippy road surface due to a lack of information about the current coefficient of friction, the occupants would be at high risk when cornering. If, on the other hand, the vehicle were to assume the extreme case of a low coefficient of friction, such as on a snow-covered road, the vehicle would be met with little acceptance due to the excessively low or overly cautious speeds and the resulting long driving times.
Bekannte Ansätze zur Bestimmung des Reibwertes lassen sich unterteilen in fahrzeugexterne und fahrzeuginterne Ansätze. Fahrzeugexterne Ansätze beruhen beispielsweise auf Wetterdaten, Bilddaten oder Informationen von stationären Messstellen. Fahrzeuginterne Ansätze nutzen beispielsweise Informationen, die bei stabilisierenden Bremseingriffen des Antiblockiersystems (ABS) oder der elektronischen Stabilitätskontrolle (ESC) entstehen, die Differenz des Längsschlupfes von einer angetriebenen und einer nicht angetriebenen Achse, die maximal erreichte Querbeschleunigung oder spezielle Sensoren in der Reifenkarkasse. Sinnvoll ist hier in der Regel eine Fusion mehrerer Ansätze, da sich ihre Aussagebereiche, d.h. die Bereich der Horizontalbeschleunigung, eher ergänzen als überlappen.Known approaches for determining the coefficient of friction can be divided into vehicle-external and vehicle-internal approaches. Vehicle-external approaches are based, for example, on weather data, image data, or information from stationary measuring points. Vehicle-internal approaches use, for example, information generated during stabilizing braking interventions by the anti-lock braking system (ABS) or the electronic stability control (ESC), the difference in longitudinal slip between a driven and a non-driven axle, the maximum lateral acceleration achieved, or special sensors in the tire carcass. A fusion of several approaches is usually useful here, as their information areas, i.e., the area of horizontal acceleration, complement rather than overlap.
Die fahrzeugexternen Ansätze sind aufgrund der fahrzeugexternen Informationsquellen nur schwer auf das konkrete Fahrzeug übertragbar, woraus eine nicht unerhebliche Ungenauigkeit resultiert. Zudem sind sowohl die fahrzeugexternen Ansätze als auch die fahrzeuginternen Ansätze bei kleinen Horizontalbeschleunigungen teils wenig aussagefähig, oder aber sie sind, wie der Reifensensor, mit Zusatzkosten verbunden.Due to the external information sources, the vehicle-external approaches are difficult to transfer to the specific vehicle, resulting in a significant degree of inaccuracy. Furthermore, both the vehicle-external and the vehicle-internal approaches are sometimes not very informative for small horizontal accelerations, or, like the tire sensor, they involve additional costs.
Ein weiterer Ansatz besteht darin, mit Hilfe eines im Fahrbetrieb mitlaufendem Fahrdynamikmodells, z.B. in Form eines Kalman-Filters, das bei Kurvenfahrt auftretende Reifenrückstellmoment zu ermitteln und auszuwerten. Der physikalische Effekt des Reifenrückstellmomentes ermöglicht es, den Reibwert bereits bei etwa der halben maximalen Querbeschleunigung auszuwerten. Allerdings ist das erforderliche Fahrdynamikmodell komplex und das Tuning eines Kalman-Filters aufwändig.Another approach involves using a vehicle dynamics model, e.g., a Kalman filter, to determine and evaluate the tire aligning torque occurring during cornering. The physical effect of the tire aligning torque makes it possible to evaluate the friction coefficient at approximately half the maximum lateral acceleration. However, the required vehicle dynamics model is complex, and tuning a Kalman filter is time-consuming.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, verbesserte Lösungen für das Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel bereitzustellen.It is an object of the invention to provide improved solutions for estimating a friction coefficient for a means of transport.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 7, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 oder 9, durch ein Fortbewegungsmittel gemäß Anspruch 6, durch einen Algorithmus gemäß Anspruch 10 und durch ein Computerprogramm mit Instruktionen gemäß Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method having the features of claim 1 or 7, by a device having the features of claim 5 or 9, by a means of transport according to claim 6, by an algorithm according to
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel die Schritte:
- - Empfangen von Messdaten von Sensoren des Fortbewegungsmittels, wobei die Messdaten zumindest eine Querbeschleunigung des Fortbewegungsmittels und im Lenksystem des Fortbewegungsmittels auftretende Kräfte angeben;
- - Schätzen eines Reibwertes durch Anwenden eines Algorithmus des maschinellen Lernens auf die Messdaten; und
- - Ausgeben des geschätzten Reibwertes.
- - receiving measurement data from sensors of the means of transport, the measurement data indicating at least a lateral acceleration of the means of transport and forces occurring in the steering system of the means of transport;
- - Estimating a friction coefficient by applying a machine learning algorithm to the measured data; and
- - Output the estimated friction coefficient.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogramm Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgenden Schritte zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel veranlassen:
- - Empfangen von Messdaten von Sensoren des Fortbewegungsmittels, wobei die Messdaten zumindest eine Querbeschleunigung des Fortbewegungsmittels und im Lenksystem des Fortbewegungsmittels auftretende Kräfte angeben;
- - Schätzen eines Reibwertes durch Anwenden eines Algorithmus des maschinellen Lernens auf die Messdaten; und
- - Ausgeben des geschätzten Reibwertes.
- - receiving measurement data from sensors of the means of transport, the measurement data indicating at least a lateral acceleration of the means of transport and forces occurring in the steering system of the means of transport;
- - Estimating a friction coefficient by applying a machine learning algorithm to the measured data; and
- - Output the estimated friction coefficient.
Der Begriff Computer ist dabei breit zu verstehen. Insbesondere umfasst er auch Steuergeräte, eingebettete Systeme und andere prozessorbasierte Datenverarbeitungsvorrichtungen.The term "computer" should be understood broadly. In particular, it also includes control units, embedded systems, and other processor-based data processing devices.
Das Computerprogramm kann beispielsweise für einen elektronischen Abruf bereitgestellt werden oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein.The computer program may, for example, be made available for electronic retrieval or stored on a computer-readable storage medium.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel auf:
- - ein Empfangsmodul, das eingerichtet ist, Messdaten von Sensoren des Fortbewegungsmittels zu empfangen, wobei die Messdaten zumindest eine Querbeschleunigung des Fortbewegungsmittels und im Lenksystem des Fortbewegungsmittels auftretende Kräfte angeben;
- - einen Reibwertschätzer, der eingerichtet ist, einen Reibwert durch Anwenden eines Algorithmus des maschinellen Lernens auf die Messdaten zu schätzen; und
- - ein Ausgabemodul, das eingerichtet ist, den geschätzten Reibwert auszugeben.
- - a receiving module configured to receive measurement data from sensors of the means of transport, the measurement data indicating at least a lateral acceleration of the means of transport and forces occurring in the steering system of the means of transport;
- - a friction coefficient estimator configured to estimate a friction coefficient by applying a machine learning algorithm to the measurement data; and
- - an output module configured to output the estimated friction coefficient.
Die erfindungsgemäße Lösung macht sich den physikalischen Effekt des Reifenrückstellmomentes zu nutze. Die Seitenkraft verhält sich linear über dem Schräglaufwinkel. Das Reifenrückstellmoment verhält sich bei kleinen Werten des Schräglaufwinkels ebenfalls linear über dem Schräglaufwinkel. Der Verlauf des Rückgangs des Reifenrückstellmomentes auf null bei größeren Schräglaufwinkeln hängt vom Reibwert ab und kann daher zur Bestimmung des Reibwertes genutzt werden. Allerdings liegen in Serienfahrzeugen weder das Reifenrückstellmoment noch der Schräglaufwinkel als Messgröße vor. Daher werden bei der erfindungsgemäßen Lösung andere Messgrößen genutzt. Anstatt des Schräglaufwinkels wird hier die Querbeschleunigung verwendet. Anstatt des Reifenrückstellmomentes werden im Lenksystem des Fortbewegungsmittels auftretende Kräfte verwendet. Beispielsweise kann hier die Summe der Spurstangenkräfte an der gelenkten Vorderachse genutzt werden. Diese können mit Dehnmessstreifen auf den Spurstangen gemessen werden. Wenn die Spurstangenkräfte nicht verfügbar sind, was in Serienfahrzeugen der Fall sein kann, kann stattdessen die Summe des Lenkritzelmomentes und des Servoritzelmomentes herangezogen werden. Weitere vorteilhafte Größen sind der Lenkradwinkel die Zahnstangenposition, die Fahrgeschwindigkeit, die Gierrate, der Schwimmwinkel und die Raddrehzahlen bzw. die daraus resultierende Fahrgeschwindigkeit. Die empfangenen Messdaten werden einem trainierten Algorithmus des maschinellen Lernens zugeführt, der auf Grundlage der Messdaten eine Schätzung des Reibwertes vornimmt. Je nach Ausführung des Algorithmus erhält der Algorithmus nur die Messdaten zum aktuellen Zeitpunkt oder die Messdaten eines gleitenden Zeitfensters, d.h. es werden die Messdaten für eine Anzahl von Zeitschritten in einem vorgegebenen Zeitintervall in den Reibwertschätzer eingespeist. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass der Reibwert schon bei kleinen Querbeschleunigungen ermittelt werden kann, typischerweise bereits ab der halben maximalen Querbeschleunigung bei allen Fahrgeschwindigkeiten. Dabei ist keine zusätzliche Sensorik erforderlich, es werden lediglich die Messdaten von im Serienfahrzeug verfügbaren Sensoren genutzt.The inventive solution utilizes the physical effect of the tire aligning torque. The lateral force behaves linearly with the slip angle. For small slip angle values, the tire aligning torque also behaves linearly with the slip angle. The progression of the tire aligning torque to zero at larger slip angles depends on the coefficient of friction and can therefore be used to determine the coefficient of friction. However, in production vehicles, neither the tire aligning torque nor the slip angle are available as measured variables. Therefore, other measured variables are used in the inventive solution. Instead of the slip angle, lateral acceleration is used here. Instead of the tire aligning torque, forces occurring in the steering system of the vehicle are used. For example, the sum of the tie rod forces on the steered front axle can be used. These can be measured using strain gauges on the tie rods. If the tie rod forces are not available, which may be the case in production vehicles, the sum of the steering pinion torque and the servo pinion torque can be used instead. Other advantageous variables are the steering wheel angle, the rack position, the driving speed, the yaw rate, the sideslip angle and the wheel speeds or the resulting driving speed. The received measurement data is fed to a trained machine learning algorithm, which estimates the friction coefficient based on the measurement data. Depending on the design of the algorithm, the algorithm receives only the measurement data from the current point in time or the measurement data from a sliding time window, i.e., the measurement data for a number of time steps in a predetermined time interval are fed into the friction coefficient estimator. One advantage of the solution according to the invention is that the friction coefficient can be determined even at small lateral accelerations, typically starting from half the maximum lateral acceleration at all driving speeds. No additional sensor technology is required; only the measurement data from sensors available in the production vehicle is used.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der geschätzte Reibwert als kontinuierlicher Wert oder als Entscheidungsklasse ausgegeben. Die Schätzung des Reibwertes kann in Form einer Entscheidung für eine Reibwertklasse ausgegeben werden. Beispielsweise können die Reibwertklassen 0.1, 0.4, 0.7 und 1.0 verwendet werden. Dies vereinfacht eine nachfolgende Verarbeitung des Reibwertes durch Assistenzsysteme des Fortbewegungsmittels und ist in der Regel ausreichend genau. Alternativ kann der Reibwert auch als kontinuierlicher Wert ausgegeben werden, wobei kontinuierlich hier im Rahmen der Datenauflösung zu verstehen ist.According to one aspect of the invention, the estimated friction coefficient is output as a continuous value or as a decision class. The estimate of the friction coefficient can be output in the form of a decision for a friction coefficient class. For example, the friction coefficient classes 0.1, 0.4, 0.7, and 1.0 can be used. This simplifies subsequent processing of the friction coefficient by assistance systems of the means of transport and is generally sufficiently accurate. Alternatively, the friction coefficient can also be output as a continuous value, where "continuous" here is understood in the context of the data resolution.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird nur dann ein geschätzter Reibwert ausgegeben, wenn die Querbeschleunigung bzw. der Betrag der Querbeschleunigung ausreichend groß ist, oder es wird ein Mindestwert des Reibwertes ausgegeben, wenn die Querbeschleunigung bzw. der Betrag der Querbeschleunigung nicht ausreichend groß ist. Die maximale Querbeschleunigung liegt bei ca. 8 m/s2, so dass etwa ab 4 m/s2 eine Reibwertschätzung möglich ist. Wenn die Querbeschleunigung zu klein ist, befindet sich das Reifenrückstellmoment im linearen Bereich. In diesem Fall kann kein Reibwert ermittelt werden und es wird keine der obigen genannten Reibwertklassen ausgegeben. Bei Bedarf kann ein charakteristischer Wert ausgegeben werden, wie z.B. -1, um zu verdeutlichen, dass keine Schätzung möglich ist. Allerdings kann für den linearen Bereich des Reifenrückstellmomentes zumindest ein Mindestwert für den Reibwert ausgegeben werden. Dieser errechnet sich aus einer aktuellen gemessenen Querbeschleunigung multipliziert mit einem Faktor größer 1. Wann die Querbeschleunigung bzw. der Betrag der Querbeschleunigung ausreichend groß ist, ergibt sich aus dem Verhalten des trainierten Schätzers und dem vorliegenden Reibwert. Zusätzlich kann eine Reserve für den Reibwert oder eine Mindestreserve für den Mindestwert des Reibwertes ausgegeben werden.According to one aspect of the invention, an estimated coefficient of friction is only output if the lateral acceleration or the magnitude of the lateral acceleration is sufficiently large, or a minimum value of the coefficient of friction is output if the lateral acceleration or the magnitude of the lateral acceleration is not sufficiently large. The maximum lateral acceleration is approximately 8 m/s 2 , so that an estimate of the coefficient of friction is possible from approximately 4 m/s 2 . If the lateral acceleration is too small, the tire aligning torque is in the linear range. In this case, no coefficient of friction can be determined and none of the above-mentioned friction coefficient classes is output. If necessary, a characteristic value can be output, such as -1, to clarify that no estimation is possible. However, at least a minimum value for the coefficient of friction can be output for the linear range of the tire aligning torque. This is calculated from a currently measured lateral acceleration multiplied by a factor greater than 1. When the lateral acceleration or the magnitude of the lateral acceleration is sufficiently large depends on the behavior of the trained estimator and the existing friction coefficient. A reserve for the coefficient of friction or a minimum reserve for the minimum value of the coefficient of friction can be issued.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung nutzt der Algorithmus des maschinellen Lernens ein neuronales Netz. Grundsätzlich kann der Algorithmus als Klassifikator aus dem Bereich des maschinellen Lernens implementiert werden. Dabei können durchaus klassische Ansätze genutzt werden, wie z.B. Entscheidungsbaum, Nächste-Nachbarn-Klassifikation (engl. k-Nearest-Neighbours; KNN), Support Vector Machine (SVM), Random Forest, usw. Bevorzugt wird aber ein neuronales Netz, zum Beispiel ein Faltungsnetz (engl. Convolutional Neural Network; CNN), ein rekurrentes Netzwerk (engl. Recurrent Neural Network; RNN) oder ein langes Kurzzeitgedächtnis (eng. Long-Short-Term-Memory, LSTM).According to one aspect of the invention, the machine learning algorithm uses a neural network. In principle, the algorithm can be implemented as a classifier from the field of machine learning. Classic approaches such as decision trees, k-nearest neighbors (KNN), support vector machines (SVMs), random forests, etc. are certainly acceptable. However, a neural network, such as a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), or a long-short-term memory (LSTM), is preferred.
Vorteilhafterweise weist ein mit Sensoren ausgestattetes Fortbewegungsmittel eine erfindungsgemäße Vorrichtung auf oder ist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schätzen eines Reibwertes eingerichtet. Bei dem Fortbewegungsmittel kann es sich insbesondere um einen Pkw, einen Bus oder ein Nutzfahrzeug handeln, z.B. einen Lkw, eine Landmaschine oder eine Baumaschine.Advantageously, a means of transport equipped with sensors comprises a device according to the invention or is configured to carry out a method according to the invention for estimating a friction coefficient. The means of transport can be, in particular, a passenger car, a bus, or a commercial vehicle, e.g., a truck, an agricultural machine, or a construction machine.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Trainieren eines Algorithmus des maschinellen Lernens zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel die Schritte:
- - Vorgeben von Reibwerten;
- - Erzeugen von simulierten Messdaten mittels eines Fahrzeugmodells für die vorgegebenen Reibwerte, wobei die simulierten Messdaten zumindest eine Querbeschleunigung des Fortbewegungsmittels und im Lenksystem des Fortbewegungsmittels auftretende Kräfte angeben; und
- - Trainieren des Algorithmus des maschinellen Lernens mit den vorgegebenen Reibwerten und den simulierten Messdaten.
- - Specifying friction values;
- - generating simulated measurement data using a vehicle model for the specified friction values, wherein the simulated measurement data indicate at least a lateral acceleration of the means of transport and forces occurring in the steering system of the means of transport; and
- - Training the machine learning algorithm with the specified friction values and the simulated measurement data.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogramm Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgenden zum Trainieren eines Algorithmus des maschinellen Lernens zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel veranlassen:
- - Vorgeben von Reibwerten;
- - Erzeugen von simulierten Messdaten mittels eines Fahrzeugmodells für die vorgegebenen Reibwerte, wobei die simulierten Messdaten zumindest eine Querbeschleunigung des Fortbewegungsmittels und im Lenksystem des Fortbewegungsmittels auftretende Kräfte angeben; und
- - Trainieren des Algorithmus des maschinellen Lernens mit den vorgegebenen Reibwerten und den simulierten Messdaten.
- - Specifying friction values;
- - generating simulated measurement data using a vehicle model for the specified friction values, wherein the simulated measurement data indicate at least a lateral acceleration of the means of transport and forces occurring in the steering system of the means of transport; and
- - Training the machine learning algorithm with the specified friction values and the simulated measurement data.
Der Begriff Computer ist dabei breit zu verstehen. Insbesondere umfasst er auch Workstations, verteilte Systeme und andere prozessorbasierte Datenverarbeitungsvorrichtungen.The term "computer" should be understood broadly. It specifically includes workstations, distributed systems, and other processor-based data processing devices.
Das Computerprogramm kann beispielsweise für einen elektronischen Abruf bereitgestellt werden oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein.The computer program may, for example, be made available for electronic retrieval or stored on a computer-readable storage medium.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Trainieren eines Algorithmus des maschinellen Lernens zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel auf:
- - ein Vorgabemodul, das eingerichtet ist, Reibwerte vorzugeben;
- - ein Simulationsmodul, das eingerichtet ist, simulierte Messdaten mittels eines Fahrzeugmodells für die vorgegebenen Reibwerte zu erzeugen, wobei die simulierten Messdaten zumindest eine Querbeschleunigung des Fortbewegungsmittels und im Lenksystem des Fortbewegungsmittels auftretende Kräfte angeben; und
- - ein Trainingsmodul, das eingerichtet ist, den Algorithmus des maschinellen Lernens mit den vorgegebenen Reibwerten und den simulierten Messdaten zu trainieren.
- - a specification module designed to specify friction values;
- - a simulation module configured to generate simulated measurement data using a vehicle model for the specified friction values, the simulated measurement data indicating at least a lateral acceleration of the means of transport and forces occurring in the steering system of the means of transport; and
- - a training module configured to train the machine learning algorithm with the specified friction values and the simulated measurement data.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Algorithmus des maschinellen Lernens zum Schätzen eines Reibwertes genutzt. Zum Trainieren eines solchen Algorithmus werden meist Messdaten des Systems als Trainingsdaten verwendet. Soll der Algorithmus beispielsweise Reibwertklassen ausgeben, würde das bedeuten, dass die Messdaten bei Messfahrten mit dem Fahrzeug aufgenommen werden. Dabei müssten die Messfahrten für jede einzelne Reibwertklasse auf einer Fahrbahnoberfläche mit genau dem vorgegebenen Reibwert erfolgen. Des Weiteren müssen alle im Fahrbetrieb auftretenden Fahrsituationen gefahren werden. Dies ist in der Praxis nicht möglich. Erfindungsgemäß werden deshalb die Trainingsdaten im Wesentlichen durch Simulation eines korrespondierenden Fahrzeugmodells gewonnen. Für die Variable Reibwert werden dazu unterschiedliche Werte festgelegt und für diese Werte jeweils Trainingsdaten erzeugt. Die Werte für den Reibwert entsprechen dabei den Reibwertklassen oder sind im Falle einer kontinuierlichen Ausgabe über den Wertebereich verteilt. Für die Simulation werden entsprechende Eingangszeitverläufe bereitgestellt, z.B. Zeitverläufe für den Lenkradwinkel sowie Brems- und Beschleunigungseingaben. Mit den so generierten simulierten Messdaten wird dann der Algorithmus trainiert. Zusätzlich zu den simulierten Trainingsdaten können reale Messdaten hinzugenommen werden, um komplexe, nicht modellierbare Effekte zu berücksichtigen.In the solution according to the invention, a machine learning algorithm is used to estimate a coefficient of friction. To train such an algorithm, measurement data from the system is usually used as training data. If the algorithm is to output friction coefficient classes, for example, this would mean that the measurement data would be recorded during test runs with the vehicle. The test runs for each individual friction coefficient class would have to be carried out on a road surface with exactly the specified friction coefficient. Furthermore, all driving situations that occur during driving must be experienced. This is not possible in practice. According to the invention, the training data is therefore essentially obtained by simulating a corresponding vehicle model. Different values are specified for the variable "coefficient of friction", and training data is generated for each of these values. The values for the coefficient of friction correspond to the friction coefficient classes or, in the case of continuous output, are distributed across the value range. For the simulation, corresponding input time delays Simulations are provided, e.g., time courses for the steering wheel angle as well as braking and acceleration inputs. The algorithm is then trained with the simulated measurement data generated in this way. In addition to the simulated training data, real measurement data can be added to account for complex, non-modelable effects.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden Eingangszeitverläufe für das Fahrzeugmodell durch Zufallsgeneratoren erzeugt. Vorteilhafterweise stellen die Eingangszeitverläufe nicht nur Nachahmungen typischer Fahrsituationen dar, sondern es werden mit Zufallsgeneratoren erzeugte Zeitverläufe genutzt. Dieser Ansatz beruht auf der Annahme, dass der so trainierte Reibwertschätzer auch in einer Fahrsituation, die nicht in den Trainingsdaten enthalten ist, den richtigen Reibwert findet bzw. ausreichend gut generalisieren kann.According to one aspect of the invention, input time profiles for the vehicle model are generated using random generators. Advantageously, the input time profiles do not merely represent simulations of typical driving situations, but rather time profiles generated using random generators are used. This approach is based on the assumption that the friction coefficient estimator trained in this way will find the correct friction coefficient or be able to generalize sufficiently well even in a driving situation not included in the training data.
Vorteilhafterweise wird ein Algorithmus des maschinellen Lernens zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens trainiert. Ein solcher Algorithmus ist in der Lage, den Reibwert bei allen Fahrgeschwindigkeiten schon bei kleinen Querbeschleunigungen zu ermitteln, typischerweise bereits ab der halben maximalen Querbeschleunigung.Advantageously, a machine learning algorithm for estimating a friction coefficient for a means of transport is trained using a method according to the invention. Such an algorithm is capable of determining the friction coefficient at all driving speeds, even at low lateral accelerations, typically starting at half the maximum lateral acceleration.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
-
1 zeigt schematisch ein Verfahren zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel; -
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel; -
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel; -
4 stellt schematisch ein Fortbewegungsmittel dar, in dem eine erfindungsgemäße Lösung realisiert ist; -
5 zeigt schematisch ein Verfahren zum Trainieren eines Algorithmus des maschinellen Lernens zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel; -
6 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Trainieren eines Algorithmus des maschinellen Lernens zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel; -
7 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zum Trainieren eines Algorithmus des maschinellen Lernens zum Schätzen eines Reibwertes für ein Fortbewegungsmittel; -
8 veranschaulicht den Verlauf des Reifenrückstellmomentes über den Schräglaufwinkel; -
9 veranschaulicht ein gleitendes Zeitfenster über Messdaten; -
10 veranschaulicht die Erzeugung von Eingangszeitverläufen für eine Simulation zur Erzeugung von Trainingsdaten; -
11 veranschaulicht einen Trainingsprozess; und -
12 veranschaulicht das Verhalten eines erfindungsgemäßen Reibwertschätzers im Vergleich zu einem Reibwertschätzer gemäß dem Stand der Technik.
-
1 shows schematically a method for estimating a friction coefficient for a means of transport; -
2 shows a first embodiment of a device for estimating a friction coefficient for a means of transport; -
3 shows a second embodiment of a device for estimating a friction coefficient for a means of transport; -
4 schematically represents a means of transport in which a solution according to the invention is implemented; -
5 schematically shows a method for training a machine learning algorithm for estimating a friction coefficient for a means of transport; -
6 shows a first embodiment of an apparatus for training a machine learning algorithm for estimating a friction coefficient for a means of transport; -
7 shows a second embodiment of an apparatus for training a machine learning algorithm for estimating a friction coefficient for a means of transport; -
8 illustrates the course of the tire return torque over the slip angle; -
9 illustrates a sliding time window over measurement data; -
10 illustrates the generation of input time courses for a simulation to generate training data; -
11 illustrates a training process; and -
12 illustrates the behavior of a friction coefficient estimator according to the invention in comparison to a friction coefficient estimator according to the prior art.
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.To better understand the principles of the present invention, embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. It is understood that the invention is not limited to these embodiments and that the described features may also be combined or modified without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.
Das Empfangsmodul 22, der Reibwertschätzer 23 und das Ausgabemodul 24 können von einem Kontrollmodul 25 gesteuert werden. Über eine Benutzerschnittstelle 28 können gegebenenfalls Einstellungen des Empfangsmoduls 22, des Reibwertschätzers 23, des Ausgabemoduls 24 oder des Kontrollmoduls 25 geändert werden. Die in der Vorrichtung 20 anfallenden Daten können bei Bedarf in einem Speicher 26 der Vorrichtung 20 abgelegt werden, beispielsweise für eine spätere Auswertung oder für eine Nutzung durch die Komponenten der Vorrichtung 20. Das Empfangsmodul 22, der Reibwertschätzer 23, das Ausgabemodul 24 und das Kontrollmodul 25 können als dedizierte Hardware realisiert sein, beispielsweise als integrierte Schaltungen. Natürlich können sie aber auch teilweise oder vollständig kombiniert oder als Software implementiert werden, die auf einem geeigneten Prozessor läuft, beispielsweise auf einer CPU oder einer GPU. Der Eingang 21 und der Ausgang 27 können als getrennte Schnittstellen oder als eine kombinierte bidirektionale Schnittstelle implementiert sein.The receiving
Der Prozessor 32 kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten umfassen, beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder Kombinationen daraus.The
Die Speicher 26, 31 der beschriebenen Ausführungsformen können sowohl volatile als auch nichtvolatile Speicherbereiche aufweisen und unterschiedlichste Speichergeräte und Speichermedien umfassen, beispielsweise Festplatten, optische Speichermedien oder Halbleiterspeicher.The
Das Vorgabemodul 62, das Simulationsmodul 63 und das Trainingsmodul 64 können von einem Kontrollmodul 65 gesteuert werden. Über eine Benutzerschnittstelle 68 können gegebenenfalls Einstellungen des Vorgabemoduls 62, des Simulationsmoduls 63, des Trainingsmoduls 64 oder des Kontrollmoduls 65 geändert werden. Die in der Vorrichtung 60 anfallenden Daten können bei Bedarf in einem Speicher 66 der Vorrichtung 60 abgelegt werden, beispielsweise für eine spätere Auswertung oder für eine Nutzung durch die Komponenten der Vorrichtung 60. Das Vorgabemodul 62, das Simulationsmodul 63, das Trainingsmodul 64 und das Kontrollmodul 65 können als dedizierte Hardware realisiert sein, beispielsweise als integrierte Schaltungen. Natürlich können sie aber auch teilweise oder vollständig kombiniert oder als Software implementiert werden, die auf einem geeigneten Prozessor läuft, beispielsweise auf einer CPU oder einer GPU. Der Eingang 61 und der Ausgang 67 können als getrennte Schnittstellen oder als eine kombinierte bidirektionale Schnittstelle implementiert sein.The
Der Prozessor 72 kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten umfassen, beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder Kombinationen daraus.The
Die Speicher 66, 71 der beschriebenen Ausführungsformen können sowohl volatile als auch nichtvolatile Speicherbereiche aufweisen und unterschiedlichste Speichergeräte und Speichermedien umfassen, beispielsweise Festplatten, optische Speichermedien oder Halbleiterspeicher.The
Nachfolgend sollen weitere Details der Erfindung anhand von
Bekannte Ansätze zur Schätzung des Reibwertes, die auf der Bestimmung der maximalen Querbeschleunigung im Fahrbetrieb beruhen, werten den Verlauf der Seitenkraft Fy über α und insbesondere die Abweichung vom linearen Ast aus. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird ausgenutzt, dass das Reifenrückstellmoment Mz in Bezug auf den Schräglaufwinkel α früher einbricht als die Seitenkraft Fy. Daher lässt sich der Reibwert bereits bei kleineren Querbeschleunigungen bestimmen, als dies bei einer Auswertung der der Seitenkraft Fy möglich ist.Known approaches to estimating the coefficient of friction, which are based on determining the maximum lateral acceleration during driving, are The curve of the lateral force F y over α and, in particular, the deviation from the linear branch are plotted. The solution according to the invention takes advantage of the fact that the tire restoring torque M z collapses earlier than the lateral force F y with respect to the slip angle α. Therefore, the coefficient of friction can be determined even at lower lateral accelerations than is possible when evaluating the lateral force F y .
In Serienfahrzeugen liegen in der Regel weder das Reifenrückstellmoment Mz noch der Schräglaufwinkel α als Messgröße vor. Daher werden bei der erfindungsgemäßen Lösung andere Messgrößen genutzt. Anstatt des Schräglaufwinkels α wird hier die Querbeschleunigung verwendet. Anstatt des Reifenrückstellmomentes Mz werden im Lenksystem des Fortbewegungsmittels auftretende Kräfte verwendet. Beispielsweise kann hier die Summe der Spurstangenkräfte an der gelenkten Vorderachse genutzt werden. Alternativ kann die Summe des Lenkritzelmomentes und des Servoritzelmomentes herangezogen werden. Weitere vorteilhafte Größen sind der Lenkradwinkel die Zahnstangenposition, die Fahrgeschwindigkeit, die Gierrate, der Schwimmwinkel und die Raddrehzahlen.In production vehicles, neither the tire aligning torque M z nor the slip angle α are usually available as measured variables. Therefore, the inventive solution uses other measured variables. Instead of the slip angle α, the lateral acceleration is used here. Instead of the tire aligning torque M z , forces occurring in the steering system of the vehicle are used. For example, the sum of the tie rod forces on the steered front axle can be used here. Alternatively, the sum of the steering pinion torque and the servo pinion torque can be used. Other advantageous variables are the steering wheel angle, the rack position, the driving speed, the yaw rate, the sideslip angle and the wheel speeds.
Die aufgenommen Messdaten werden einem trainierten Algorithmus des maschinellen Lernens zugeführt, der auf Grundlage der Messdaten eine Schätzung des Reibwertes vornimmt. Grundsätzlich kann der Algorithmus als Klassifikator aus dem Bereich des maschinellen Lernens implementiert werden. Dabei können beispielsweise klassische Ansätze genutzt werden, wie z.B. Entscheidungsbaum, Nächste-Nachbarn-Klassifikation, Support Vector Machine (SVM), Random Forest, usw. Bevorzugt wird aber ein neuronales Netz, zum Beispiel ein Faltungsnetz.The recorded measurement data is fed into a trained machine learning algorithm, which estimates the friction coefficient based on the measured data. The algorithm can be implemented as a classifier from the field of machine learning. Classic approaches such as decision trees, nearest neighbor classification, support vector machines (SVMs), random forests, etc. can be used. However, a neural network, such as a convolutional neural network, is preferred.
Die genannten Ansätze benötigen ein gleitendes Zeitfenster Z, das die letzten a Zeitschritte in einem Zeitintervall dt in den Schätzer speist.
Andere Ansätze, z.B. andere Ausführungen neuronaler Netze wie ein rekurrentes Netzwerk oder ein langes Kurzzeitgedächtnis, benötigen kein gleitendes Zeitfenster Z, sondern lediglich die Messdaten zum aktuellen Zeitpunkt.Other approaches, e.g. other versions of neural networks such as a recurrent network or a long short-term memory, do not require a sliding time window Z, but only the measurement data at the current time.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Algorithmus des maschinellen Lernens zum Schätzen eines Reibwertes genutzt. Zum Trainieren eines solchen Algorithmus werden meist Messdaten des Systems als Trainingsdaten verwendet. Soll der Algorithmus beispielsweise Reibwertklassen ausgeben, würde das bedeuten, dass die Messdaten bei Messfahrten mit dem Fahrzeug aufgenommen werden. Dabei müssten die Messfahrten für jede einzelne Reibwertklasse auf einer Fahrbahnoberfläche mit genau dem vorgegebenen Reibwert erfolgen. Des Weiteren müssen alle im Fahrbetrieb auftretenden Fahrsituationen gefahren werden. Dies ist in der Praxis nicht möglich. Erfindungsgemäß werden deshalb die Trainingsdaten im Wesentlichen durch Simulation eines korrespondierenden Fahrzeugmodells gewonnen. Für die Variable Reibwert werden dazu unterschiedliche Werte festgelegt und für diese Werte jeweils Trainingsdaten erzeugt. Die Werte für den Reibwert entsprechen dabei den Reibwertklassen oder sind im Falle einer kontinuierlichen Ausgabe über den Wertebereich verteilt. Für die Simulation werden entsprechende Eingangszeitverläufe bereitgestellt, z.B. Zeitverläufe für den Lenkradwinkel sowie Brems- und Beschleunigungseingaben.The solution according to the invention uses a machine learning algorithm to estimate a coefficient of friction. To train such an algorithm, measurement data from the system is usually used as training data. If, for example, the algorithm is to output friction coefficient classes, this would mean that the measurement data would be recorded during test runs with the vehicle. The test runs for each individual friction coefficient class would have to be carried out on a road surface with exactly the specified friction coefficient. Furthermore, all driving situations that occur during driving must be experienced. This is not possible in practice. According to the invention, the training data is therefore essentially obtained by simulating a corresponding vehicle model. Different values are specified for the variable "coefficient of friction", and training data is generated for each of these values. The values for the coefficient of friction correspond to the friction coefficient classes or, in the case of continuous output, are distributed across the value range. Corresponding input time profiles are provided for the simulation, e.g., time profiles for the steering wheel angle as well as braking and acceleration inputs.
Beispielsweise können mit Hilfe einer Exponential-Zufallsverteilung zufällig verteilte Zeiträume erzeugt werden, die Zeitpunkte des Zeitverlaufs festlegen. Zu jedem dieser Zeitpunkte wird eine Amplitude aus einer Zufallsverteilung (z B. Normal-Verteilung) erzeugt. For example, an exponential random distribution can be used to generate randomly distributed time periods that define points in the time course. At each of these points in time, an amplitude is generated from a random distribution (e.g., a normal distribution).
Damit erhält man Punkte des Zeitverlaufs, die sich beispielsweise mit Geraden verbinden lassen, so dass Zeitverläufe entstehen. Die durchgezogene Kurve in
Gut zu sehen ist, dass die Ausgabewerte für die maximale Querbeschleunigung Ay,max (bzw. den Reibwert) beim erfindungsgemäßen Reibwertschätzer gegenüber dem Reibwertschätzer gemäß dem Stand der Technik deutlich näher am Wert der maximalen Querbeschleunigung Ay,max liegen. Dies gilt über den gesamten Wertebereich der gemessenen Querbeschleunigung Ay. Zusätzlich kann für die Querbeschleunigung bei Ausgabe des Mindestwertes der der maximalen Querbeschleunigung Ay,max bzw. des Reibwertes eine Mindestreserve Rmin und bei Ausgabe des geschätzten Wertes der maximalen Querbeschleunigung Ay,max bzw. des Reibwertes eine Reserve R ausgegeben werden.It is clearly visible that the output values for the maximum lateral acceleration A y,max (or the coefficient of friction) of the friction coefficient estimator according to the invention are significantly closer to the value of the maximum lateral acceleration A y,max than of the friction coefficient estimator according to the prior art. This applies across the entire value range of the measured lateral acceleration A y . In addition, a minimum reserve R min can be output for the lateral acceleration when outputting the minimum value of the maximum lateral acceleration A y,max or the coefficient of friction, and a reserve R can be output when outputting the estimated value of the maximum lateral acceleration A y,max or the coefficient of friction.
In
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- Empfangen von MessdatenReceiving measurement data
- 1111
- Schätzen eines ReibwertesEstimating a friction coefficient
- 1212
- Ausgeben des geschätzten ReibwertesOutput of the estimated friction coefficient
- 2020
- Vorrichtungdevice
- 2121
- EingangEntrance
- 2222
- EmpfangsmodulReceiver module
- 2323
- ReibwertschätzerFriction coefficient estimator
- 2424
- AusgabemodulOutput module
- 2525
- KontrollmodulControl module
- 2626
- Speichermemory
- 2727
- AusgangExit
- 2828
- BenutzerschnittstelleUser interface
- 3030
- Vorrichtungdevice
- 3131
- Speichermemory
- 3232
- Prozessorprocessor
- 3333
- EingangEntrance
- 3434
- AusgangExit
- 4040
- FortbewegungsmittelMeans of transport
- 4141
- Sensorsensor
- 4242
- AssistenzsystemAssistance system
- 4343
- Rechnercomputer
- 4444
- AnzeigevorrichtungDisplay device
- 4545
- DatenübertragungseinheitData transmission unit
- 4646
- Speichermemory
- 4747
- Netzwerknetwork
- 5050
- Vorgeben von ReibwertenSpecifying friction values
- 5151
- Erzeugen von EingangszeitverläufenGenerating input time profiles
- 5252
- Erzeugen von simulierten MessdatenGenerating simulated measurement data
- 5353
- Trainieren des AlgorithmusTraining the algorithm
- 5454
- Bereitstellen des trainierten AlgorithmusProviding the trained algorithm
- 6060
- Vorrichtungdevice
- 6161
- EingangEntrance
- 6262
- VorgabemodulDefault module
- 6363
- SimulationsmodulSimulation module
- 6464
- TrainingsmodulTraining module
- 6565
- KontrollmodulControl module
- 6666
- Speichermemory
- 6767
- AusgangExit
- 6868
- BenutzerschnittstelleUser interface
- 7070
- Vorrichtungdevice
- 7171
- Speichermemory
- 7272
- Prozessorprocessor
- 7373
- EingangEntrance
- 7474
- AusgangExit
- 8080
- Simulation von TrainingsdatenSimulation of training data
- 8181
- Vorverarbeitung der TrainingsdatenPreprocessing of training data
- 8282
- Training des KlassifikatorsTraining the classifier
- 8383
- Testen des KlassifikatorsTesting the classifier
- 8484
- NachbereitungFollow-up
- AA
- Algorithmusalgorithm
- AyAy
- QuerbeschleunigungLateral acceleration
- Ay,maxAy,max
- Maximale QuerbeschleunigungMaximum lateral acceleration
- αα
- SchräglaufwinkelSlip angle
- DD
- MessdatenMeasurement data
- DsDs
- Simulierte MessdatenSimulated measurement data
- FF
- KraftPower
- FB0,5FB0.5
- Fahrbereich bis Reibwert 0,5Driving range up to friction coefficient 0.5
- FB1,0FB1.0
- Fahrbereich bis Reibwert 1,0Driving range up to friction coefficient 1.0
- FPFP
- FahrzeugparameterVehicle parameters
- FyFy
- SeitenkraftLateral force
- HPHP
- HyperparameterHyperparameter
- µµ
- ReibwertFriction coefficient
- µminµmin
- Mindestwert des ReibwertesMinimum value of the friction coefficient
- MzMz
- ReifenrückstellmomentTire return torque
- RR
- Reservereserve
- RminRmin
- MindestreserveMinimum reserve
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024200004.3A DE102024200004A1 (en) | 2024-01-02 | 2024-01-02 | Estimation of a friction coefficient for a means of transport |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024200004.3A DE102024200004A1 (en) | 2024-01-02 | 2024-01-02 | Estimation of a friction coefficient for a means of transport |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102024200004A1 true DE102024200004A1 (en) | 2025-07-03 |
Family
ID=96020853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102024200004.3A Pending DE102024200004A1 (en) | 2024-01-02 | 2024-01-02 | Estimation of a friction coefficient for a means of transport |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102024200004A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10319662A1 (en) * | 2003-05-02 | 2004-11-18 | Robert Bosch Gmbh | Coefficient of friction determination method for a vehicle steered wheel in which vehicle driving parameters and actual return torque acting on the wheel are measured and used to calculate the coefficient |
| DE102019118213A1 (en) * | 2018-10-02 | 2020-04-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and control unit for estimating a model parameter of a vehicle dynamics model |
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2024
- 2024-01-02 DE DE102024200004.3A patent/DE102024200004A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10319662A1 (en) * | 2003-05-02 | 2004-11-18 | Robert Bosch Gmbh | Coefficient of friction determination method for a vehicle steered wheel in which vehicle driving parameters and actual return torque acting on the wheel are measured and used to calculate the coefficient |
| DE102019118213A1 (en) * | 2018-10-02 | 2020-04-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and control unit for estimating a model parameter of a vehicle dynamics model |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| R016 | Response to examination communication |