CN103930797B - 经时间校正的传感器*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传感器***，所述传感器***包括多个传感器元件(1，3，4)和信号处理装置，其中，所述信号处理装置这样构造，使得所述信号处理装置至少部分地共同分析处理所述传感器元件的传感器信号，并且使得给物理参量的测量数据分别配置有时间信息，所述时间信息直接或间接包括关于对应的测量的时刻的信息，其中，所述信号处理装置至少在融合滤波器(5)中在产生融合数据组时考虑所述时间信息。

Description

经时间校正的传感器***
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的传感器***及其在机动车、尤其是在汽车中的应用。
背景技术
公开文献DE102010063984A1描述了一种传感器***，包括多个传感器元件和信号处理装置，其中，信号处理装置这样设计，使得传感器元件的输出信号被共同分析处理。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种传感器***，所述传感器***允许在传感器元件的输出信号和/或数据的分析处理和/或处理方面相对高的精度。
所述目的通过根据权利要求1的传感器***来实现。
优选传感器元件这样构造，使得所述传感器元件至少部分地检测不同的初级测量参量并且至少部分地使用不同的测量原理。
传感器***符合目的地设置在车辆、尤其是机动车、特别优选汽车中。
优选融合滤波器这样构造，使得前后相继地执行分别配置有时间信息的功能步骤，其中，在功能步骤中分别处理关于物理参量的数据/值并且在确定时刻提供融合数据组，所述融合数据组关于融合滤波器处理和/或计算的每个物理参量分别提供物理参量的相对值以及关于数据品质的信息。
融合滤波器优选至少对于物理参量之一在内部具有该物理参量的绝对值和/或内部值，其中，对于一个或多个物理参量，过去的功能步骤的绝对值和/或内部值被存储和准备好一个确定的时间段。
符合目的的是，根据融合滤波器的物理参量的输入值的时间信息在融合滤波器中对所述输入值进行计算，其方式是所述输入值与这样的物理参量的绝对值和/或内部值进行比较和/或计算：该物理参量的时间信息、即绝对值和/或内部值的时间信息基本上与输入值的时间信息一致。
优选这样的物理参量——输入值与该物理参量进行比较和/或计算——的绝对值和/或内部值由两个关于时间信息在时间上最近的所存储并且准备好的绝对值和/或内部值——尤其是这是具有比对应配置的输入值的时间信息稍新的时间信息的绝对值和/或内部值以及具有比所述对应配置的输入值的时间信息稍旧的时间信息的绝对值和/或内部值——内插。
符合目的的是，融合滤波器的输入值分别配置有时间信息，由此，物理参量的这些输入值分别具有时间级别，其中，在等待处理的功能步骤的范围内，融合滤波器的物理参量的输入值与这样的物理参量的融合滤波器的内部值进行计算：所述物理参量在时间级别上和/或关于时间信息基本上相应于对应的输入参量的对应的时间信息和/或时间级别。
信号处理装置优选这样构造，使得当前等待处理的功能步骤的时间级别通过具有最新时间信息的物理参量的输入值的时间信息来确定，其中，时间信息较旧的物理参量的输入值外推到最新时间信息的时间级别并且接着与融合滤波器的内部值进行计算。
优选信号处理装置这样构造，使得确定的时间段——在该时间段内数据/信息/值被存储和准备好——通过融合滤波器的输入数据的最大延迟来确定，所述最大延迟由物理参量的测量的时间信息相对于融合滤波器的当前等待处理的功能步骤的时间信息的最大差值来确定，其中，最大延迟尤其是被确定得大于或等于卫星导航***的测量的最大预计的延迟，所述卫星导航***是传感器***的一部分。
符合目的的是，信号处理装置这样构造，使得确定的时间段——在该时间段内数据/信息/值被存储和准备好——通过对于一些或每个物理参量特征不同的确定的时间段来确定。
传感器***优选包括卫星导航***，所述卫星导航***提供同步脉冲和/或同步方法，融合滤波器的时间信息通过所述同步脉冲和/或同步方法与卫星导航***的时间信息同步。
符合目的的是，卫星导航***提供分别在所属的卫星与车辆之间的距离数据或与此相关的参量以及分别在所属的卫星与车辆之间的速度信息数据或与此相关的参量，所述距离数据或与此相关的参量以及速度信息数据或与此相关的参量作为输入值传输给融合滤波器，其中，卫星导航***的物理参量的这些输入值与融合滤波器的内部值经时间校正地进行计算，其方式是，如果所述物理参量的输入值的时间信息比融合滤波器的当前等待处理的功能步骤的时间信息旧，则根据输入值的时间信息外推所述物理参量的内部值，其中，为了外推尤其是使用这样的物理参量的最后两个值的梯度，如果这两个值基于两个彼此相继的测量的话，在所述测量之间不存在同一个测量参量的测量。
优选融合滤波器这样构造，使得所述融合滤波器考虑至少一个模型假设，所述模型假设出发点在于，在融合滤波器的一个或多个功能步骤之间补偿值和/或变化值和/或校正值和/或误差值仅受限制地或可忽略地在确定的时间段内变化，对于所述确定的时间段尤其是存储物理参量的绝对值和/或内部值。
优选本发明基于这样的构思，为了在融合滤波器中对不同传感器或者说传感器元件或者说可选择地附加地卫星导航***的在不同时刻测量的冗余的测量数据进行相互计算并且由此可在传感器融合的范围内利用冗余的优点，有利的是，对融合滤波器的属于相同测量时刻的测量参量和/或内部值进行计算，以便使形成融合滤波器的输入值的过时测量数据与当前测量数据、即当前在融合滤波器的等待处理的功能步骤中存在的测量数据的值之间的误差保持尽可能小。
融合滤波器优选这样构造，使得融合滤波器的物理参量的比较值或者说内部值在一定的时间或者说尤其是应覆盖全部输入数据的整个滞后时间的确定时间段上被暂时存储，然后对于过去的匹配的内部值的数据融合对于比较而被选择出来并且与输入值进行计算。具体来讲，这例如可通过扫描/采样率/测量时刻来限制，滤波器的内部值与测量数据之间的一定的距离间隔特别优选保持存在。作为替换方案优选滤波器的两次扫描之间的值这样程度地精内插，使得与测量数据的时刻匹配地存在有效测量值。如果现在来自融合的内部值和分别相同的物理参量的测量数据或者说输入值在相同时刻或者说以基本上相同的对应配置的时间信息存在，则所述内部值和测量数据或者说输入值可简单地进行相互计算/融合。符合目的的是，来自融合的数据与测量数据的数据相比较，由此于是确定校正值，所述校正值更新融合滤波器的值。
优选信号处理装置这样构造，使得融合滤波器的全部输入值分别连同对应设置的时间信息被存储确定的时间段，融合滤波器的过去的功能步骤的绝对值和/或内部值对于一个或多个物理参量分别连同对应配置的时间信息被存储确定的时间段。符合目的的是，当前等待处理的功能步骤的时间级别通过具有最新时间信息的物理参量的输入值的时间信息确定。符合目的的是，根据融合滤波器的物理参量的输入值的时间信息在融合滤波器中对这些输入值进行计算，其方式是这些输入值与这样的物理参量的绝对值和/或内部值进行比较和/或计算：所述物理参量的时间信息、即绝对值和/或内部值的时间信息基本上与输入值的时间信息一致。该计算的结果具有时间级别或者说涉及配置给输入参量以及绝对值或者说内部值的时间信息的时刻。从该结果出发，一个或多个功能步骤通过融合滤波器来执行，在时间上向前考虑分别新一个功能步骤的输入数据和绝对值或者说内部值，直到存在具有时间级别或者说配置有时间信息的功能步骤的结果，所述时间级别相应于在该计算过程开始时当前等待处理的功能步骤的时间级别，其通过具有最新时间信息的物理参量的输入值的时间信息确定。
优选对于时间级别理解为绝对的或相对的时间信息或作为替换方案优选理解为时间序列中的级别、作为替换方案尤其是两者的组合。
融合滤波器优选构造成卡尔曼滤波器，作为替换方案优选构造成粒子滤波器，或者作为替换方案构造成信息滤波器或作为替换方案构造成“无迹”卡尔曼滤波器。
优选融合滤波器这样构造，使得融合数据组作为所述至少一个物理参量的值包括相对值，尤其是补偿值和/或变化值和/或校正值和/或误差值。
符合目的的是，融合数据组的对应物理参量的相对值是校正值，给所述校正值分别配置差异信息或者说差异或者说差异范围、尤其是方差，作为关于其数据品质的信息。
优选融合滤波器这样构造，使得融合数据组的至少一个物理参量的值直接或间接基于多个传感器元件的传感器信号来计算，其中，这些传感器元件冗余地以直接或间接的方式检测所述至少一个物理参量。所述冗余的检测特别优选实现直接或者说并行的冗余度和/或作为分析冗余度来实现——源于计算导出的或推导出的参量/值和/或模型假设。
融合滤波器优选构造成卡尔曼滤波器，所述卡尔曼滤波器迭代地至少执行预测步骤以及校正步骤并且至少部分地提供融合数据组。尤其是融合滤波器构造成误差状态空间序贯扩展卡尔曼滤波器，即构造成这样的卡尔曼滤波器，所述卡尔曼滤波器特别优选包括线性化并且在所述卡尔曼滤波器中计算和/或估计误差状态信息和/或所述卡尔曼滤波器序贯地工作并且在此使用/考虑在序贯的对应功能步骤中可供使用的输入数据。
符合目的的是，传感器***具有惯性传感器装置，所述惯性传感器装置包括至少一个加速度传感器元件和至少一个转动率传感器元件；传感器***包括捷联算法单元，在所述捷联算法单元中执行捷联算法，用所述捷联算法至少处理惯性传感器装置的传感器信号以形成尤其是经校正的导航数据和/或行驶动力学数据——以设置有传感器***的车辆为参考。
特别优选捷联算法单元将其计算的导航数据和/或行驶动力学数据直接或间接提供给融合滤波器。
传感器***优选具有惯性传感器装置，所述惯性传感器装置这样构造，使得所述惯性传感器装置至少可检测沿着确定的第二轴线、尤其是车辆的横向轴线的加速度并且至少可检测绕确定的第三轴线、尤其是车辆的垂直轴线的转动率，其中，确定的第一和第三轴线形成一个生成***，并且在此尤其是彼此相对垂直地取向，其中，传感器***还包括至少一个车轮转速传感器元件、尤其是至少或刚好四个车轮转速传感器元件，所述车轮转速传感器元件检测车辆的一个车轮的车轮转速或分别检测车轮之一的车轮转速并且尤其是附加地检测设置有传感器***的车辆的所属的车轮的转动方向，其中，传感器***附加地包括至少一个转向角传感器元件，所述转向角传感器元件检测车辆的转向角，其中，传感器***还包括卫星导航***，所述卫星导航***尤其是这样构造，使得所述卫星导航***检测和/或提供分别在所属的卫星与车辆之间的距离数据或与此相关的参量以及分别在所属的卫星与车辆之间的速度信息数据或与此相关的参量。
特别优选惯性传感器装置这样构造，使得所述惯性传感器装置至少可检测沿着确定的第一、第二和第三轴线的加速度并且至少可检测绕所述确定的第一轴线、绕所述确定的第二轴线和绕所述确定的第三轴线的转动率，其中，所述确定的第一、第二和第三轴线形成一个生成***，并且在此尤其是分别彼此相对垂直地取向。
优选惯性传感器装置将其传感器信号提供给捷联算法单元并且捷联算法单元这样构造，使得所述捷联算法单元至少由惯性传感器装置的传感器信号以及尤其是至少一个误差状态信息和/或方差和/或配置给传感器信号或物理参量并且由融合滤波器提供的关于数据品质的信息作为测量参量和/或导航数据和/或行驶动力学数据计算和/或提供至少沿着确定的第一、第二和第三轴线的校正的加速度、至少绕所述三个确定的轴线的校正的转动率、至少关于所述三个确定的轴线的速度以及至少位置参量。
符合目的的是，传感器***这样构造，使得分别至少一个传感器信号和/或物理参量作为惯性传感器装置和/或捷联算法单元、车轮转速传感器元件和转向角传感器元件——尤其是间接地通过车辆模型单元——以及卫星导航***的直接的或导出的参量、在此尤其是分别在所属的卫星与车辆之间的距离数据或与此相关的参量以及分别在所属的卫星与车辆之间的速度信息数据或与此相关的参量提供给融合滤波器并且由融合滤波器在其计算中予以考虑。
特别优选车辆模型单元这样构造，使得由车轮转速传感器元件和转向角传感器元件的传感器信号计算沿着确定的第一轴线的速度、沿着确定的第二轴线的速度以及绕确定的第三轴线的转动率。
完全特别优选车辆模型单元这样构造，使得所述车辆模型单元为了计算而使用尤其是作为最小平方误差(Least-Squared-Error)法公知的最小二乘法来解超定方程组。
符合目的的是，车辆模型单元这样构造，使得所述车辆模型单元在其计算中至少考虑下列物理参量和/或参数
a)每个车轮的转向角，尤其是通过用于两个前轮的转向角传感器来检测，其中，模型假设：后轮的转向角等于零，或附加地检测后轮的转向角，
b)每个车轮的车轮转速或与此相关的参量，
c)每个车轮的转动方向，
d)每个车轮的动力学半径和/或车轮直径，以及
e)车辆的每个桥的轨距和/或车辆的桥之间的轴距。
信号处理装置优选这样构造，使得融合滤波器在确定的时刻计算和/或提供和/或输出融合数据组。
融合滤波器优选这样构造，使得所述融合滤波器与传感器元件、尤其是车轮转速传感器元件和转向角传感器元件的扫描率和/或传感器信号输出时刻无关地并且与卫星导航***的在时间上的信号或测量参量/或信息输出时刻无关地计算和/或提供和/或输出融合数据组。
符合目的的是，信号处理装置这样构造，使得在融合滤波器的功能步骤的过程中始终尤其是异步地将传感器元件、尤其是车轮转速传感器元件和转向角传感器元件的最新的对于融合滤波器可供使用的信息和/或信号和/或数据直接地或间接地、尤其是借助于车辆模型单元和卫星导航***直接地或间接地序贯地更新和/或接收到融合滤波器中并且在融合滤波器的所属的功能步骤的计算中予以考虑。
优选传感器***具有停车识别单元，所述停车识别单元这样构造，使得所述停车识别单元可识别车辆的停车并且在识别到车辆停车的情况下至少向融合滤波器提供来自停车模型的信息，在此尤其是这样的信息：绕全部三个轴线的转动率具有值零并且至少一个位置变化参量也具有值零，尤其是沿着全部三个轴线的速度具有值零。
优选信号处理装置计算和/或使用其值涉及车辆坐标系的物理参量的第一组数据，其中，信号处理装置附加地计算和/或使用其值涉及世界坐标系的物理参量的第二组数据，其中，所述世界坐标系尤其是至少适用于描述在大地上车辆的取向和/或动力学参量，其中，传感器***具有取向模型单元，用所述取向模型单元计算车辆坐标系与世界坐标系之间的取向角，其中，车辆坐标系与世界坐标系之间的取向角在取向模型单元中至少基于下列参量来计算：关于车辆坐标系的速度、关于世界坐标系的速度以及尤其是转向角。
符合目的的是，下列概念被同义地使用，即在技术转化上意义相同：补偿值、变化值、校正值和误差值。
对于误差状态信息优选理解为误差信息和/或误差校正信息和/或差异信息和/或方差信息和/或精度信息。
对于概念方差优选理解为概念差异，其中，尤其是在一般融合滤波器的情况中，所述融合滤波器分别将差异或者说差异值配置给融合滤波器的物理参量的任意值，在作为融合滤波器的卡尔曼滤波器的情况中，方差分别配置给/配置给了融合滤波器的物理参量的任意值。
符合目的的是，确定的第一、第二和第三轴线关于其中实现传感器***的车辆的坐标系如下来定义：确定的第一轴线相应于车辆的纵向轴线，确定的第二轴线相应于车辆的横向轴线，确定的第三轴线相应于车辆的垂直轴线。这三个轴线尤其是形成笛卡尔坐标系。
优选融合滤波器这样构造，使得所述融合滤波器的数据、尤其是融合数据组的物理参量或者说物理参量的数据分成了或分成始终恒定大小的块，所述块以任意顺序在融合滤波器中迭代地处理，即融合滤波器关于其输入数据执行序贯更新。在此，融合滤波器特别优选这样构造，使得滤波器方程得到匹配，由此，在融合滤波器的任意步骤中序贯更新的计算结果是用于融合滤波器的输入数据的全部测量参量的更新、即数据更新。
传感器***符合目的地设置在车辆、尤其是机动车、特别优选汽车中。
传感器***优选这样构造，使得给卫星导航***的数据、尤其是位置数据配置时间戳信息，所述时间戳信息基本上描述所述数据的测量时刻。卫星导航***的对应的数据的时间戳信息与所述对应的数据一起提供给融合滤波器并且在融合滤波器中在内部计算时予以考虑。
此外，优选给另外的或全部传感器元件和/或惯性传感器装置的数据也配置这样的时间戳信息，所述时间戳信息也与对应的数据提供给融合滤波器并且在融合滤波器中在内部计算时予以考虑。符合目的的是，关于卫星导航***的数据，对应的时间戳信息由卫星导航***本身产生。
优选在所述另外的传感器元件和/或惯性传感器装置的附加的时间戳信息中对应的时间戳信息由信号处理装置产生，尤其是根据卫星导航***的时间测量来产生。
优选融合滤波器的功能步骤包括至少一个预测步骤以及校正步骤。融合滤波器在此构造成迭代的并且迭代地、彼此相继地实施功能步骤。尤其是在融合滤波器的每个功能步骤内读入数据或者说值或者说信号，即考虑输入数据，即也输出数据或者说值或者说信号，即作为输出/发出数据来提供。
融合滤波器优选构造成使得融合滤波器在一个功能步骤内执行多个更新步骤，所述更新步骤涉及输入数据或者说信号的加载或者说使用或者说更新。融合滤波器尤其是序贯地审核全部输入参量或者说输入信号并且分别检验是否存在新的信息/数据。如果是，则所述新的信息/数据被接收在滤波器中或者说滤波器中的信息/数据被更新，如果否，则当前值保持并且滤波器检验下一个输入或者说下一个输入参量或者说下一个输入信号。
捷联算法单元优选至少提供物理参量的绝对值、尤其是用于在此分别以车辆坐标系和/或世界坐标系的三个轴线为参考的加速度、转动率、速度以及位置和取向角的绝对值。关于这些参量的值在此特别优选全部由捷联算法单元作为经校正的值/参量来提供。
符合目的的是，惯性传感器装置对融合滤波器进行计时和/或触发，尤其是由融合滤波器实施的每个融合步骤由惯性传感器装置或者说至少一个输出信号或者说输出数据来触发。
优选捷联算法单元这样构造，使得所述捷联算法单元具有物理参量的起始矢量和/或位置的起始值——尤其是关于传感器***的启动，特别优选在传感器***每次接通之后。捷联算法单元特别优选通过融合滤波器由卫星导航***获得所述起始矢量和/或所述起始位置。
符合目的的是，融合滤波器的数据、尤其是其融合数据组描绘虚拟传感器或者说相应于这种虚拟传感器。
对于概念传感器元件优选理解为车轮转速传感器元件、所述至少一个转向角传感器元件、惯性传感器装置的传感器元件，尤其是附加地也理解为卫星导航***。
当一般而言关于三个确定的轴线描述一个参量和/或值时，优选这是就车辆坐标系和/或世界坐标系而言。
符合目的的是，包括物理参量的值的融合数据组包括相对值，例如校正值，也被称为补偿值并且尤其是提供给捷联算法单元。根据例子，所述对应的校正值分别由累积的误差值或者说变化值得到，所述累积的误差值或者说变化值由融合滤波器提供。
此外，本发明涉及传感器***在车辆、尤其是机动车、特别优选在汽车中的应用。
附图说明
由从属权利要求和借助于图1对实施例进行的下述说明得到其它优选实施形式。
具体实施方式
图1示出了传感器***的一个实施例的示意性视图，所述传感器***被设置用于安置和应用在车辆中。在此，作为功能块来解释传感器元件和卫星导航***以及信号处理装置的最重要的信号处理单元及其相互间的共同作用。
传感器***包括惯性传感器装置1，即IMU，“inertialmeasurementunit”，所述惯性传感器装置这样构造，使得所述惯性传感器装置至少可检测沿着确定的第一、第二和第三轴线的加速度并且至少可检测绕所述确定的第一轴线、绕所述确定的第二轴线和绕所述确定的第三轴线的转动率，其中，确定的第一轴线相应于车辆的纵向轴线，确定的第二轴线相应于车辆的横向轴线，确定的第三轴线相应于车辆的垂直轴线。这三个轴线形成笛卡尔坐标系，即车辆坐标系。
传感器***具有捷联算法单元2，在所述捷联算法单元中执行捷联算法，用所述捷联算法至少处理惯性传感器装置1的传感器信号以形成经校正的导航数据和/或行驶动力学数据。捷联算法单元2的所述输出数据包括下列物理参量的数据：车辆的各速度、加速度以及转动率——例如关于车辆坐标系的三个轴线以及根据例子附加地分别以世界坐标系为参考，所述世界坐标系适用于描述在大地上车辆的取向和/或动力学参量。此外，捷联算法单元2的输出数据包括关于车辆坐标系的位置和关于世界坐标系的取向。附加地，捷联算法单元的输出数据具有方差，作为关于上述物理参量、至少上述物理参量中的一些的数据品质的信息。这些方差根据例子不是在捷联算法单元中计算，而是仅由所述捷联算法单元使用和传送。
此外，捷联算法单元的输出数据根据例子还是整个传感器***的输出数据或者说信号或者说发出数据12。
此外，传感器***对于车辆的每个车轮包括车轮转速传感器元件3，根据例子为四个，所述车轮转速传感器元件分别检测车辆的车轮之一的车轮转速并且分别附加地检测转动方向，传感器***附加地包括转向角传感器元件3，所述转向角传感器元件检测车辆的转向角。车轮转速传感器元件和转向角传感器元件形成用于里程检测的传感器装置3。
此外，传感器***具有卫星导航***4，所述卫星导航***这样构造，使得所述卫星导航***检测和/或提供分别在所属的卫星与车辆之间的距离数据或与此相关的参量以及分别在所属的卫星与车辆之间的速度信息数据或与此相关的参量。根据例子，卫星导航***4附加地向融合滤波器提供起始位置或者说起始位置信息，至少用于启动或接通传感器***。
此外，传感器***的信号处理装置包括融合滤波器5。融合滤波器5在至少传感器元件3的传感器信号和/或由此导出的信号、即里程和卫星导航***4的输出信号和/或由此导出的信号的共同分析处理过程中提供确定的融合数据组6。所述融合数据组分别具有关于确定物理参量的数据，其中，融合数据组6对于至少一个物理参量包括所述物理参量的值和关于其数据品质的信息，其中，所述关于数据品质的信息根据例子以方差为特征。
融合数据组6作为所述至少一个物理参量的值包括相对值，例如校正值，也被称为补偿值。根据例子，校正值分别由累积的误差值或者说变化值得到，所述累积的误差值或者说变化值由融合滤波器5提供。
融合数据组6的对应的物理参量的相对值因此根据例子是校正值和方差。换言之，融合数据组6根据例子计算误差分配，所述误差分配作为输入参量或者说输入数据组提供给捷联算法单元并且由所述捷联算法单元在其计算中至少部分地考虑。所述误差分配作为数据组或者说输出数据至少包括物理参量的校正值或者说误差值以及作为关于数据品质的信息分别包括关于每个值的方差。在此，由融合滤波器至少将校正值和关于物理参量即分别以车辆坐标系为参考的速度、加速度和转动率、即所述参量关于所述坐标系的分别三个分量的方差以及车辆坐标系与惯性传感器装置1的坐标系或者说安装取向之间的IMU取向或者说IMU取向角以及以世界坐标系为参考的位置传递给捷联算法单元。
融合数据组的物理参量的值直接地或者说间接地基于传感器元件3和卫星导航***4的传感器信号来计算，其中，至少一些参量、例如车辆关于车辆坐标的速度和位置相对于捷联算法单元2的数据冗余地被检测和分析处理。
融合滤波器5根据例子构造成误差状态空间序贯扩展卡尔曼滤波器，即构造成这样的卡尔曼滤波器，所述卡尔曼滤波器尤其是包括线性化并且在所述卡尔曼滤波器中计算和/或估计校正值并且所述卡尔曼滤波器序贯地工作并且在此使用/考虑在序贯的对应功能步骤中可供使用的输入数据。
融合滤波器5这样构造，使得在融合滤波器的功能步骤的过程中始终异步地将传感器元件3、即车轮转速传感器元件和转向角传感器元件的最新的对于融合滤波器可供使用的信息和/或信号和/或数据间接地借助于车辆模型单元7和卫星导航***4直接地或间接地序贯地更新和/或接收到融合滤波器中并且在融合滤波器5的所属功能步骤的计算中予以考虑。
车辆模型单元7这样构造，使得所述车辆模型单元由车轮转速传感器元件3和转向角传感器元件3的传感器信号至少计算沿着确定的第一轴线的速度、沿着确定的第二轴线的速度以及绕确定的第三轴线的转动率并且提供给融合滤波器5。
传感器***根据例子具有四个车轮转速传感器元件3，其中，车轮转速传感器元件之一分别配置给车辆的任意一个车轮，其中，车辆模型单元7这样构造，使得所述车辆模型单元由车轮转速传感器元件的传感器信号和通过转向角传感器单元提供的转向角和/或每个车轮的尤其是通过用于前轮的转向角传感器元件并且借助于至少一个另外的用于后轮的转向角传感器元件或至少由用于后轮的模型假设检测的转向角直接或间接计算每个车轮沿着/关于确定的第一和第二轴线的速度分量和/或速度，其中，由分别关于确定的第一和第二轴线的所述八个速度分量和/或四个速度计算沿着确定的第一轴线的速度、沿着确定的第二轴线的速度以及绕确定的第三轴线的转动率。
此外，传感器***或者说其信号处理装置包括轮胎参数估计单元10，所述轮胎参数估计单元这样构造，使得所述轮胎参数估计单元至少计算每个车轮的半径、根据例子计算动力学半径并且附加地计算每个车轮的侧向偏离刚度和滑转刚度(Schlupfsteifigkeit)并且作为附加输入参量提供给车辆模型单元7，其中，轮胎参数估计单元10这样构造，使得所述轮胎参数估计单元使用基本上线性的轮胎模型来计算车轮/轮胎参量。轮胎参数估计单元的根据例子的输入参量在此是车轮转速3和转向角3、至少部分地或完全地是捷联算法单元2的输出参量或者说值、尤其是附加地关于物理参量的值的由其提供的方差以及关于这样的物理参量的融合滤波器5的方差：所述物理参量是轮胎参数估计单元10的输入参量。
此外，传感器***或者说其信号处理装置包括GPS误差识别和确认单元11，所述GPS误差识别和确认单元这样构造，使得所述GPS误差识别和确认单元根据例子作为输入数据获得卫星导航***4的输出数据或者说输出信号以及至少部分地获得捷联算法单元2的输出数据或者说输出信号并且在其计算中予以考虑。
在此，GPS误差识别和确认单元11附加地与融合滤波器5连接并且与所述融合滤波器交换数据。
GPS误差识别和确认单元11例如这样构造，使得所述GPS误差识别和确认单元执行下列方法：
用于选择卫星的方法，包括：
-基于GNSS信号、即全球导航卫星***信号、即卫星导航***4的输出信号或者说输出数据测量车辆相对于卫星的测量位置数据，
-确定车辆的对于基于GNSS信号确定的测量位置数据而言冗余的参考位置数据，
-当测量位置数据和参考位置数据的对比满足预确定的条件时，选择该卫星，
-其中，为了对比测量位置数据和参考位置数据而形成测量位置数据与参考位置数据之间的差，
-其中，预确定的条件是测量位置数据与参考位置数据之间的最大允许误差，
-其中，最大允许误差与标准差相关，所述标准差基于用于参考位置数据的参考方差与用于测量位置数据的测量方差的和来计算，
-其中，最大允许误差这样相应于标准差的多倍，使得测量位置数据进入到与标准差相关的差异区间的概率低于预确定的阈值。
此外，传感器***或者说其信号处理装置具有停车识别单元8，所述停车识别单元这样构造，使得所述停车识别单元可识别车辆的停车并且在识别到车辆停车的情况下至少向融合滤波器5提供来自停车模型的信息，在此尤其是这样的信息：绕全部三个轴线的转动率具有值零并且至少一个位置变化参量也具有值零，尤其是沿着全部三个轴线的速度具有值零。停车识别单元8在此根据例子这样构造，使得所述停车识别单元作为输入数据使用车轮转速或者说车轮转速信号以及惯性传感器装置1的“原始”或者说直接的输出信号。
信号处理装置根据例子计算和/或使用其值涉及车辆坐标系的物理参量的第一组数据并且附加地计算和/或使用其值涉及世界坐标系的物理参量的第二组数据，其中，所述世界坐标系尤其是至少适用于描述在大地上车辆的取向和/或动力学参量，其中，传感器***具有取向模型单元9，用所述取向模型单元计算车辆坐标系与世界坐标系之间的取向角。
车辆坐标系与世界坐标系之间的取向角在取向模型单元9中至少基于下列参量来计算：关于车辆坐标系的速度、关于世界坐标系的速度以及转向角。
车辆坐标系与世界坐标系之间的取向角根据例子在取向模型单元9中附加地至少基于下列参量之一或多个来计算：车辆以世界坐标系为参考的取向信息、融合滤波器的校正值和/或方差中的一些或全部和/或车辆以车辆坐标系和/或世界坐标系为参考的加速度。
取向模型单元9使用捷联算法单元2的输出数据和/或输出信号中的一些或全部来计算。
取向模型单元9根据例子这样构造，使得所述取向模型单元除了取向角之外还计算和提供关于该参量的数据品质的信息、尤其是取向角的方差，其中，取向模型单元9将车辆坐标系与世界坐标系之间的取向角以及关于该参量的数据品质的信息提供给融合滤波器5，融合滤波器在其计算中使用所述取向角并且特别优选将关于该参量的数据品质的信息、尤其是取向角的方差传送给捷联算法单元2。

Claims (10)

1.一种传感器***，所述传感器***包括多个传感器元件(1，3，4)和信号处理装置，其中，所述信号处理装置这样构造，使得所述信号处理装置至少部分地共同分析处理所述传感器元件的传感器信号，其特征在于：所述信号处理装置这样构造，使得给物理参量的测量数据分别配置有时间信息，所述时间信息直接或间接包括关于对应的测量的时刻的信息，其中，所述信号处理装置至少在融合滤波器(5)中在产生融合数据组时考虑所述时间信息；所述信号处理装置这样构造，使得确定的时间段——在该时间段内数据/信息/值被存储和准备好——通过所述融合滤波器的输入数据的最大延迟来确定，所述最大延迟由物理参量的测量的时间信息相对于所述融合滤波器的当前等待处理的功能步骤的时间信息的最大差值来确定，其中，所述最大延迟被确定得大于或等于卫星导航***的测量的最大预计的延迟，所述卫星导航***是所述传感器***的一部分；所述融合滤波器这样构造，使得所述融合滤波器考虑至少一个模型假设，所述模型假设出发点在于，在所述融合滤波器的一个或多个功能步骤之间补偿值和/或变化值和/或校正值和/或误差值仅受限制地或可忽略地在确定的时间段内变化，对于所述确定的时间段存储物理参量的绝对值和/或内部值。
2.根据权利要求1所述的传感器***，其特征在于：所述融合滤波器这样构造，使得前后相继地执行分别配置有时间信息的功能步骤，其中，在功能步骤中分别处理关于物理参量的数据/值并且在确定时刻提供融合数据组，所述融合数据组关于所述融合滤波器处理和/或计算的每个物理参量分别提供所述物理参量的相对值以及关于数据品质的信息。
3.根据权利要求1或2所述的传感器***，其特征在于：所述融合滤波器至少对于所述物理参量之一在内部具有该物理参量的绝对值和/或内部值，其中，对于一个或多个物理参量，过去的功能步骤的绝对值和/或内部值被存储和准备好一个确定的时间段。
4.根据权利要求3所述的传感器***，其特征在于：根据所述融合滤波器的物理参量的输入值的时间信息在所述融合滤波器中对所述输入值进行计算，其方式是所述输入值与这样的物理参量的绝对值和/或内部值进行比较和/或计算：该物理参量的时间信息、即所述绝对值和/或所述内部值的时间信息与所述输入值的时间信息一致。
5.根据权利要求4所述的传感器***，其特征在于：这样的物理参量——所述输入值与该物理参量进行比较和/或计算——的绝对值和/或内部值由两个关于时间信息在时间上最近的所存储并且准备好的绝对值和/或内部值——即具有比对应配置的输入值的时间信息稍新的时间信息的绝对值和/或内部值以及具有比所述对应配置的输入值的时间信息稍旧的时间信息的绝对值和/或内部值——内插。
6.根据权利要求4所述的传感器***，其特征在于：所述融合滤波器的输入值分别配置有时间信息，由此，物理参量的所述输入值分别具有时间级别，其中，在等待处理的功能步骤的范围内，所述融合滤波器的物理参量的输入值与这样的物理参量的融合滤波器的内部值进行计算：所述物理参量在时间级别上和/或关于时间信息相应于对应的输入参量的对应的时间信息和/或时间级别。
7.根据权利要求6所述的传感器***，其特征在于：所述信号处理装置这样构造，使得当前等待处理的功能步骤的时间级别通过具有最新时间信息的物理参量的输入值的时间信息来确定，其中，时间信息较旧的物理参量的输入值外推到所述最新时间信息的时间级别并且接着与所述融合滤波器的内部值进行计算。
8.根据权利要求1或2所述的传感器***，其特征在于：所述信号处理装置这样构造，使得确定的时间段——在该时间段内数据/信息/值被存储和准备好——通过对于一些或每个物理参量特征不同的确定的时间段来确定。
9.根据权利要求1或2所述的传感器***，其特征在于：所述传感器***包括卫星导航***，所述卫星导航***提供同步脉冲和/或同步方法，所述融合滤波器的时间信息通过所述同步脉冲和/或同步方法与所述卫星导航***的时间信息同步。
10.根据权利要求9所述的传感器***，其特征在于：所述卫星导航***提供分别在所属的卫星与车辆之间的距离数据或与此相关的参量以及分别在所属的卫星与车辆之间的速度信息数据或与此相关的参量，所述距离数据或与此相关的参量以及速度信息数据或与此相关的参量作为输入值传输给融合滤波器，其中，所述卫星导航***的物理参量的所述输入值与所述融合滤波器的内部值经时间校正地进行计算，其方式是，如果所述物理参量的输入值的时间信息比所述融合滤波器的当前等待处理的功能步骤的时间信息旧，则根据所述输入值的时间信息外推所述物理参量的内部值，其中，为了外推而使用这样的物理参量的最后两个值的梯度，如果这两个值基于两个彼此相继的测量的话，在所述测量之间不存在同一个测量参量的测量。
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