DE102010007309A1 - Method for determining momentary speed of movable object e.g. tractor in agricultural region, involves calibrating certain longitudinal speed using global positioning satellite-system at constant longitudinal speed of object - Google Patents

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Abstract

The method involves determining longitudinal velocity of an object via an acceleration sensor (3), which is designed as an accelerometer, G-sensor and B-gauger. The certain longitudinal speed is calibrated using a satellite detection system e.g. global positioning satellite-system, at constant longitudinal speed of the object. Forward direction or reverse direction of the object is determined via the calibration, which exhibits continuous adjusting or continuous adaptation of zero adjustment of the acceleration sensor. Continuous slant compensation is implemented via the calibration. An independent claim is also included for a device for determining momentary speed of the movable object.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer momentanen Geschwindigkeit eines bewegten Objekts, wobei ausschließlich ein Bestimmen einer Longitudinalgeschwindigkeit des Objekts mittels einer Sensorkombination aus Beschleunigungssensor und satellitengestützter Ortung erfolgt.The invention relates to a method for determining a current speed of a moving object, wherein only a determination of a longitudinal speed of the object takes place by means of a sensor combination of acceleration sensor and satellite-based positioning.

Die Geschwindigkeitsmessung an bewegten Objekten ist fehlerbehaftet. Dies trifft insbesondere auf Fahrzeuge mit der Geschwindigkeitserfassung am Rad oder Getriebe zu. Fehlerquellen sind unter anderem unterschiedlicher effektiver Radumfang, Einsinken des Objekts oder des Rades und Schlupf oder Blockieren eines Rades. Dies ist insbesondere bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen der Fall, welche sich auf unwegsamem oder nicht befestigtem Gelände bewegen.The speed measurement on moving objects is faulty. This is especially true for vehicles with the speed detection on the wheel or gearbox. Sources of error include different effective wheel circumference, sinking of the object or the wheel and slipping or locking a wheel. This is especially the case with agricultural vehicles which move on rough or unpaved terrain.

Die Geschwindigkeitsmessung mittels reiner Satellitenortungsverfahren ist bei Verwendung preisgünstiger Systeme hinsichtlich der Dynamik und der zeitlichen Auflösung nachteilig. Dies liegt unter anderem daran, dass die Reaktion auf die Änderung der Geschwindigkeit zu träge ist.The speed measurement by pure satellite positioning method is disadvantageous when using low-cost systems in terms of dynamics and time resolution. This is partly because the reaction to the change in speed is too slow.

Weiterhin ist die Geschwindigkeitsmessung mittels Satellitenortungsverfahren auf gute Sichtbarkeit zu den Satelliten und auf eine hohe Empfangsqualität angewiesen.Furthermore, the speed measurement using satellite positioning method relies on good visibility to the satellite and on a high reception quality.

Im Stand der Technik sind sowohl Systeme zur Geschwindigkeitsbestimmung mittels Satellit als auch mittels Beschleunigungssensoren bekannt.In the prior art both systems for speed determination by satellite and by means of acceleration sensors are known.

In der DE 696 21 950 T2 ist beispielsweise ein verbessertes Fahrzeugnavigationssystem und -verfahren mittels mehrachsigen Beschleunigungssensor offenbart. Wobei insbesondere die Anzahl der Beschleunigungssensoren dieses Verfahren teuer macht.In the DE 696 21 950 T2 For example, an improved vehicle navigation system and method using a multi-axis acceleration sensor is disclosed. In particular, the number of acceleration sensors makes this method expensive.

Weiterhin ist in der DE 10 2008 009 522 ein Verfahren zum Kalibrieren von Radgeschwindigkeitssignalen vorgeschlagen. Dabei werden die Werte eines Längsbeschleunigungssensors mit den Informationen von Raddrehzahlsensoren verglichen, um so auf eine Geschwindigkeit zu schließen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass dazu weitere Fahrzeugsensoren ausgewertet werden müssen und ein fahrzeugunabhängiges Durchführen des Verfahrens nicht möglich ist.Furthermore, in the DE 10 2008 009 522 proposed a method for calibrating wheel speed signals. The values of a longitudinal acceleration sensor are compared with the information from wheel speed sensors so as to conclude a speed. A disadvantage of this method is that to further vehicle sensors must be evaluated and a vehicle-independent implementation of the method is not possible.

Aufgabe der Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern.The object of the invention is to improve the prior art.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Momentangeschwindigkeit eines bewegten Objekts, wobei ausschließlich ein Bestimmen einer Longitudinalgeschwindigkeit des Objekts mittels eines Beschleunigungssensors erfolgt, wobei ein Kalibrieren der bestimmten Longitudinalgeschwindigkeit mittels eines Ortungssystems, insbesondere eines Satellitenortungssystems, erfolgt. Somit wird ein Verfahren bereitgestellt, welches aus der Auswertung eines Beschleunigungssensors und den Daten eines Ortungssystems die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges bestimmt. Somit kann die Dynamik der Geschwindigkeitsmessung bis zu einem Faktor 10 im Vergleich zu einer reinen satellitengestützten Ortung bei Verwendung von „Low Cost” Ortungssystemen erhöht werden.The object is achieved by a method for determining an instantaneous speed of a moving object, wherein only a determination of a longitudinal velocity of the object by means of an acceleration sensor, wherein a calibration of the determined longitudinal speed by means of a location system, in particular a satellite positioning system, takes place. Thus, a method is provided which determines the speed of a vehicle from the evaluation of an acceleration sensor and the data of a positioning system. Thus, the dynamics of speed measurement can be increased up to a factor of 10 compared to a pure satellite-based location using "low cost" location systems.

Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Longitudinalgeschwindigkeit eines bewegten Objekts, wobei ein Kalibrieren und eine Neigungskompensation der bestimmten Longitudinalgeschwindigkeit mittels eines Ortungssystems, insbesondere eines Satellitenortungssystems, erfolgt. Somit kann ein Verfahren bereitgestellt werden, welches aus der Auswertung eines Beschleunigungssensors und den Daten des Ortungssystems die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bestimmt.In particular, the object is achieved by a method for determining a longitudinal velocity of a moving object, wherein a calibration and an inclination compensation of the determined longitudinal velocity by means of a location system, in particular a satellite positioning system, takes place. Thus, a method can be provided which determines the speed of a vehicle from the evaluation of an acceleration sensor and the data of the positioning system.

Folgendes Begriffliche sei erläutert:
Ein „Objekt” umfasst sämtliche Gegenstände und Personen, welche sich mit einer Geschwindigkeit bewegen können. Insbesondere umfasst der Begriff „Objekt” sämtliche Arten von Fahrzeugen, ganz besonders bevorzugt die im landwirtschaftlichen Verkehr oder im Off-Highway-Bereich verwendet werden, wie Traktoren, Geländewagen, Panzer oder dergleichen.The following concept is explained:
An "object" includes all objects and persons that can move at a speed. In particular, the term "object" includes all types of vehicles, most preferably used in agricultural or off-highway applications, such as tractors, off-road vehicles, tanks or the like.

Die „Longitudinalgeschwindigkeit” ist die Geschwindigkeit in der Richtung in die das Objekt bewegt werden soll. Somit kann die Longitudinalgeschwindigkeit mit einer Richtung und einem Betrag beschrieben werden. Bei einem Fahrzeug ist die Longitudinalgeschwindigkeit die Geschwindigkeit der Fahrtrichtung, in die das Fahrzeug bewegt werden soll. Etwaige Giergeschwindigkeiten sind von der inhaltlichen Bedeutung des Begriffs der Longitudinalgeschwindigkeit ausgeschlossen.The "Longitudinalgeschwindigkeit" is the speed in the direction in which the object is to be moved. Thus, the longitudinal velocity can be described with one direction and one amount. In a vehicle, the longitudinal speed is the speed of the direction in which the vehicle is to be moved. Any yaw rates are excluded from the content meaning of the term longitudinal velocity.

Der „Beschleunigungssensor” wird ebenfalls als Accelerometer, B-Messer und G-Sensor bezeichnet. Es können kostengünstige einachsige Beschleunigungssensoren verwendet werden. Es können bevorzugt kontinuierliche Beschleunigungsmessungen erfolgen, durch welche mittels mathematischer Integration über die Zeit auf die Geschwindigkeit des Objektes in Longitudinalrichtung geschlossen wird.The "accelerometer" is also referred to as accelerometer, B-meter and G-sensor. Low-cost single-axis acceleration sensors can be used. Preferably, continuous acceleration measurements can be carried out, by which the speed of the object in the longitudinal direction is concluded by means of mathematical integration over time.

Das „Kalibrieren” umfasst sämtliche Einflussnahmen auf die mittels des Beschleunigungssensors bestimmte oder ermittelte Geschwindigkeit oder Beschleunigung, insbesondere kann durch das Kalibrieren eine Korrektur der momentan ermittelten Geschwindigkeit erfolgen.The "calibration" includes all influence on the determined or determined by means of the acceleration sensor speed or acceleration, in particular by the Calibration a correction of the currently determined speed done.

Das Kalibrieren umfasst sowohl ein „adaptives Kalibrieren” als auch ein „aktuelles Kompensieren”. Beim adaptiven Kalibrieren kann im Betrieb die ausgegebene Geschwindigkeit durch die über einige Minuten mittels Ortungssystems bestimmte Geschwindigkeit kalibriert werden. Beim aktuellen Kompensieren kann die ausgegebene Geschwindigkeit durch eine mittels eines dreidimensionalen Ortens ermittelte Geländneigung kalibriert werden.Calibration includes both "adaptive calibration" and "current compensation". During adaptive calibration, the output speed can be calibrated during operation by the speed determined by the positioning system over a few minutes. With current compensation, the output speed can be calibrated by a terrain tilt determined by a three-dimensional landmark.

Das „Ortungssystem” umfasst sämtliche externe Ortungssysteme, wie sie insbesondere zur Navigation eingesetzt werden. Dabei kann es sich bei dem Ortungssystem um ein Satellitenortungssystem wie das GPS-System oder das Galileo-System handeln. Zudem können als Ortungssysteme auch Ortungssysteme eingesetzt werden, welche auf Basis von digitalen Funkwellen wie GSM, UMTS oder DVB-T basieren. Beispiele für Navigationsverfahren, welche auf einer solchen Technologie aufsetzen, sind in der WO 2008/138622 oder WO 2007 079 866 beschrieben.The "location system" includes all external positioning systems, such as those used in particular for navigation. The location system may be a satellite positioning system such as the GPS system or the Galileo system. In addition, locating systems which are based on digital radio waves such as GSM, UMTS or DVB-T can also be used as locating systems. Examples of navigation methods that rely on such a technology are in the WO 2008/138622 or WO 2007 079 866 described.

Vorteilhafterweise kann der Beschleunigungssensor so angebracht werden, dass im Wesentlichen eine Beschleunigung des Objekts in Longitudinalrichtung bestimmt wird. Jedoch sind Abweichungen dieser Richtung nicht schädlich, da dies mittels des Kalibrierens ausgeglichen werden kann.Advantageously, the acceleration sensor can be arranged so that essentially an acceleration of the object in the longitudinal direction is determined. However, deviations in this direction are not detrimental since this can be compensated by means of calibration.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Kalibrieren bei konstanter Longitudinalgeschwindigkeit des Objekts. Dadurch kann ein einfaches Kalibrieren und somit Abstimmen der ermittelten Geschwindigkeit des Beschleunigungssensors mit der ermittelten Geschwindigkeit des Ortungssystems erfolgen.In a further embodiment of the method, the calibration takes place at a constant longitudinal speed of the object. This allows a simple calibration and thus tuning of the determined speed of the acceleration sensor with the determined speed of the positioning system.

Da bei der Ermittlung der Longitudinalgeschwindigkeit durch den Beschleunigungssensor nicht zwischen einem Rückwärtsfahren und einem Bremsen unterschieden werden kann, kann beim hier vorliegenden Verfahren durch das Kalibrieren eine Vorwärtsrichtung oder eine Rückwärtsrichtung bestimmt werden. Ermittelt der Beschleunigungssensor eine negative Beschleunigung und zeigt das Ortungssystem eine Positionsveränderung in rückwärtiger Richtung an, so wird der Wert des Beschleunigungssensors dahingehend interpretiert, dass eine Rückwärtsfahrt erfolgt.Since in the determination of the longitudinal speed by the acceleration sensor can not be distinguished between a reversing and braking, in the present method by calibration, a forward direction or a backward direction can be determined. If the acceleration sensor detects a negative acceleration and the positioning system indicates a change in position in the rearward direction, the value of the acceleration sensor is interpreted as meaning that a reverse drive takes place.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Kalibrieren ein kontinuierliches Nachführen oder ein kontinuierliches Anpassen der Nullpunktstellung des Beschleunigungssensors aufweisen. Somit können die ermittelten Geschwindigkeitsdaten des Beschleunigungssensors abgeglichen werden und Drifteffekte können kompensiert werden.In another embodiment, the calibration may include continuously tracking or continuously adjusting the zero position of the acceleration sensor. Thus, the determined speed data of the acceleration sensor can be adjusted and drift effects can be compensated.

Um insbesondere auch im Offroad- Bereich, im Off-Highway-Bereich oder im landwirtschaftlichen Bereich eine hohe Genauigkeit der Geschwindigkeitsangabe zu gewährleisten, können durch das Kalibreren geländeabhängige Einflüsse kompensiert werden, welche sich insbesondere durch ausbildende Nickwinkel aus der longitudinalen Achse oder durch systematische Fehlausrichtung des Beschleunigungssensors ergeben. Systematische Fehlausrichtungen des Beschleunigungssensors können sich insbesondere durch eine fehlerhafte Montage ergeben.In order to ensure a high accuracy of the speed indication, especially in the offroad, off-highway or agricultural area, can be compensated by the calibration terrain-dependent influences, which in particular by forming pitch angle from the longitudinal axis or by systematic misalignment of the Acceleration sensor result. Systematic misalignments of the acceleration sensor may result, in particular, from incorrect assembly.

Da hier vorliegend die Beschleunigung in nur eine Richtung bestimmt werden soll, gibt es bei der Geschwindigkeitsermittlung von Nickwinkeln starke Fehler bei dem Bestimmen der Geschwindigkeit. Ähnlich können sich Fehlausrichtungen des Beschleunigungssensors auswirken, insbesondere wenn Abweichungen von der Longitudinalrichtung vorliegen. Durch das vorliegende Verfahren und dem Abgleich der durch den Beschleunigungssensor ermittelten Geschwindigkeit mit der durch das Ortungssystem vorgegebenen Geschwindigkeit können solche Effekte kompensiert werden.Since the acceleration in one direction only is to be determined here, there are strong errors in determining the speed in the speed determination of pitch angles. Similarly, misalignments of the acceleration sensor may be affected, particularly if there are deviations from the longitudinal direction. By means of the present method and the adjustment of the speed determined by the acceleration sensor with the speed predetermined by the locating system, such effects can be compensated.

In einer weiteren Ausprägungsform erfolgt das Kalibrieren kontinuierlich. Dadurch kann bei jedem Bestimmen einer Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsgröße anhand des Ortungssystems ein Kalibrieren durchgeführt werden. Die Grenze des kontinuierlichen Kalibrierens ist durch die Messgrößenauflösung zum Bestimmen der Geschwindigkeit, Beschleunigung oder anderer ableitbarer Größen bestimmt.In another embodiment, the calibration is carried out continuously. As a result, each time a speed or acceleration variable is determined using the location system, calibration can be performed. The limit of continuous calibration is determined by the measurement resolution for determining the velocity, acceleration or other derivable quantities.

Um insbesondere bei Bergab- oder Bergauffahrten verlässliche Longitudinalgeschwindigkeitswerte zu erhalten, kann durch das Kalibrieren eine kontinuierliche Neigungskompensation erfolgen.In order to obtain reliable longitudinal speed values, in particular when driving downhill or downhill, a continuous tilt compensation can be performed by the calibration.

Weiterhin kann die Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst werden, welche so ausgestaltet ist, dass das zuvor beschriebene Verfahren durchführbar ist. Somit kann eine Vorrichtung bereitgestellt werden, die für sich gekapselt und kompakt das beschriebene Verfahren ausführen kann.Furthermore, the object can be achieved by a device which is designed so that the method described above is feasible. Thus, an apparatus can be provided which can be self-contained and compact to carry out the described method.

Um die Kosten für die Vorrichtung gering zu halten, kann die Vorrichtung exakt einen einachsigen Beschleunigungssensor aufweisen. Um jedoch eine Ausfallredundanz für das Bestimmen der Longitudinalgeschwindigkeit bereitzustellen, können auch zwei, drei oder mehr einachsige Beschleunigungssensoren zum Bestimmen einer Beschleunigung in genau einer Richtung bereit gestellt werden, wobei die Beschleunigungssensoren alle entlang einer Achse ausgerichtet sein können.In order to keep the cost of the device low, the device may have exactly one uniaxial acceleration sensor. However, in order to provide failure redundancy for determining the longitudinal velocity, two, three or more uniaxial acceleration sensors may also be provided for determining acceleration in exactly one direction the acceleration sensors can all be aligned along one axis.

In einer weiteren Ausprägung der Vorrichtung ist die Vorrichtung in einem Gehäuse angeordnet. Ein solches Gehäuse kann insbesondere ein Gehäuse eines Mobilfunkgerätes, ein Gehäuse eines mobilen Navigationsgerätes oder ein anderes Gehäuse umfassen.In a further embodiment of the device, the device is arranged in a housing. Such a housing may in particular comprise a housing of a mobile device, a housing of a mobile navigation device or another housing.

Weiterhin kann die Aufgabe gelöst werden durch ein Fahrzeug, insbesondere ein landwirtschaftliches Fahrzeug, wobei das Fahrzeug so ausgestaltet ist, dass das zuvor beschriebene Verfahren durchführbar ist oder das Fahrzeug eine Vorrichtung aufweist, wie sie zuvor beschrieben wurde.Furthermore, the object can be achieved by a vehicle, in particular an agricultural vehicle, wherein the vehicle is designed so that the method described above is feasible or the vehicle has a device, as described above.

Dadurch kann das zuvor beschriebene Verfahren insbesondere für Fahrzeuge verwendet werden.As a result, the method described above can be used in particular for vehicles.

Die hier im Raum stehenden Fahrzeuge können insbesondere alle landwirtschaftlichen Fahrzeuge wie Traktoren, Straßenfahrzeuge (PKW, LKW, Motorräder oder Fahrräder) oder auch Luft-, Wasser- oder sonstige Fahrzeuge wie Panzer umfassen.The vehicles standing in the room may include in particular all agricultural vehicles such as tractors, road vehicles (cars, trucks, motorcycles or bicycles) or even air, water or other vehicles such as tanks.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter der Zuhilfenahme der 1 und 2 näher erläutert.In the following, the invention is based on an embodiment with the aid of 1 and 2 explained in more detail.

Dabei zeigt die einzige 1 eine Vorrichtung, welche das hier beschriebene Verfahren durchführt und die 2 einen Programmablaufplan für das hier beschriebene Verfahren.The only one shows 1 a device which carries out the method described here and the 2 a program flowchart for the method described here.

In einem Gehäuse 2 ist ein einachsiger Beschleunigungssensor 3 so angebracht, dass dieser Beschleunigungen in Longitudinalrichtung ermitteln kann. Ein durch den Beschleunigungssensor 3 ermitteltes Beschleunigungssignal 5 wird in einer Verarbeitungseinheit 7 in eine Geschwindigkeit mittels mathematischer Integration über die Zeit umgewandelt.In a housing 2 is a single axis accelerometer 3 mounted so that it can detect accelerations in the longitudinal direction. A through the accelerometer 3 determined acceleration signal 5 is in a processing unit 7 converted into speed through mathematical integration over time.

Weiterhin weist das Gehäuse 2 eine Ortungseinrichtung 4 auf. Diese Ortungseinrichtung 4 ermittelt anhand von ausgesandten Signalen 10 von Satelliten 1 die Position des Gehäuses 2. Das ermittelte Positionssignal 6 wird der Verarbeitungseinheit 7 zugeführt. Das Verfahren zum Bestimmen einer momentanen Geschwindigkeit eines beweglichen Objekts weist folgenden Ablauf auf (siehe 2):

  • – Start der Verarbeitung, Initialisierung des System 100.
  • – Einlesen der hinterlegten adaptiven Kalibrierung 101.
  • – Auswertung Beschleunigungssensor 102.
  • – Aktuelle Geschwindigkeit aus Ortungsdaten und Beschleunigungswerten berechnen 103.
  • – Kompensation von Neigungseffekten basierend auf den Beschleunigungsdaten anpassen 104. Werte zur adaptiven Kalibrierung verarbeiten (integrieren, Mittelwertbildung) 104.
  • – Intervall zur Generierung/Aktualisierung der Ausgabe abgelaufen? (Ausgabefrequenz niedriger als interne Verarbeitungsfrequenz) 105.
  • – Intervall nicht abgelaufen. Ausgabe nicht generieren 106.
  • – Intervall abgelaufen 107.
  • – Ausgabe generieren bzw. Aktualisierung von geschwindigkeitsproportionalen Größen (Frequenz, Spannung oder ähnliches) 108.
  • – Prüfen ob neue Ortungsdaten vorliegen? 109 Keine neuen Ortungsdaten 110. Neue Ortungsdaten verfügbar 111.
  • – Ortungsdaten einlesen und relevante Größen extrahieren 112.
  • – Kompensation von Neigungseffekten basierend auf den Ortungsdaten anpassen (Steigung aus der Änderung der geografischen Höhe berechnen, Steigung = f·dh/dt, f: linearer Faktor, dh: Änderung der Höhe, dt: Zeitintervall) 113.
  • – Langzeitintervall zur Anpassung der adaptiven Kalibrierung abgelaufen? 114
  • – Langzeitintervall nicht abgelaufen 115.
  • – Langzeitintervall abgelaufen 116.
  • – Änderungen der adaptiven Kalibrierung in den nichtflüchtigen Speicher schreiben 117.
Furthermore, the housing has 2 a locating device 4 on. This locating device 4 determined on the basis of emitted signals 10 from satellites 1 the position of the housing 2 , The determined position signal 6 becomes the processing unit 7 fed. The method for determining a current speed of a mobile object has the following sequence (see 2 ):
  • - Start processing, initialization of the system 100 ,
  • - Reading the stored adaptive calibration 101 ,
  • - Evaluation acceleration sensor 102 ,
  • - Calculate current speed from location data and acceleration values 103 ,
  • - Adjust compensation for slope effects based on the acceleration data 104 , Process values for adaptive calibration (integrate, averaging) 104 ,
  • - Interval for generating / updating the output has expired? (Output frequency lower than internal processing frequency) 105 ,
  • - Interval has not expired. Do not generate output 106 ,
  • - Interval expired 107 ,
  • Generate output or update speed-proportional variables (frequency, voltage or the like) 108 ,
  • - Check if there is new location data? 109 No new location data 110 , New location data available 111 ,
  • - Read location data and extract relevant quantities 112 ,
  • - adjust slope effect compensation based on the location data (calculate slope from geographic altitude change, slope = f · dh / dt, f: linear factor, ie: altitude change, dt: time interval) 113 ,
  • - Long-term interval to adapt adaptive calibration expired? 114
  • - Long-term interval not expired 115 ,
  • - long-term interval expired 116 ,
  • - write changes to the adaptive calibration in the non-volatile memory 117 ,

Folgende Fallgestaltungen werden realisiert.The following cases are realized.

Wird das Gehäuse 2 beschleunigt, ändert sich die Geschwindigkeit des Gehäuses 2. Mittels eines zeitlichen mathematischen Integrierens wird aus dem Beschleunigungssignal 5 eine Geschwindigkeit VBeschleunigung ermittelt. Parallel dazu erfolgt eine Bestimmung der Geschwindigkeit vSatellit sowie weiterer Ortungsdaten anhand des Positionssignals 6 mittels der Ortungseinrichtung 4.Will the housing 2 accelerates, the speed of the housing changes 2 , By means of a temporal mathematical integration becomes from the acceleration signal 5 a velocity V acceleration determined. In parallel, a determination of the speed v satellite and other location data based on the position signal 6 by means of the locating device 4 ,

Das Geschwindigkeitssignal 8 wird mittels Kalibrierens ermittelt, wobei das Kalibrieren anhand eines Berechnens aus den Daten des Beschleunigungssensors und der Ortungseinrichtung erfolgt. In die Berechnung fließen folgende Daten ein:

  • – Messwerte des Beschleunigungssensors 3 und deren statistische Streuungsparameter,
  • – Neigung des Gehäuses 2 im Raum, berechnet aus der dreidimensionalen Ortung,
  • – Geschwindigkeitsmessung der Ortungseinrichtung und
  • – Qualitätsparameter der Ortungseinrichtung (statistische Streuungsparameter, Anzahl der empfangenen Satelliten) zur Gewichtung der Geschwindigkeitsmessung der Ortungseinrichtung.
The speed signal 8th is determined by means of calibration, wherein the calibration takes place on the basis of a calculation from the data of the acceleration sensor and the locating device. The following data is included in the calculation:
  • - Measurements of the acceleration sensor 3 and their statistical dispersion parameters,
  • - Inclination of the housing 2 in space, calculated from the three-dimensional location,
  • - Speed measurement of the locating device and
  • - Quality parameters of the locating device (statistical dispersion parameters, number of satellites received) for weighting the speed measurement of the locating device.

Im Fall, dass die Qualitätsparameter der Ortungseinrichtung unterhalb einer Qualitätsschwelle liegen, geht die gemessene Geschwindigkeit VSatellit nicht in die Berechnung ein und die ausgegebene Geschwindigkeit entspricht der Geschwindigkeit VBeschleunigung. Liegen die Qualitätsparameter oberhalb der Qualitätsschwelle wird die Geschwindigkeit VBeschleunigung kalibriert, sodass k·VBeschleunigung = vSatellit ist. Die Variable „k” entspricht dabei einem Kalibrierungsfaktor.In the event that the quality parameters of the locating device are below a quality threshold, the measured speed V Satellite not included in the calculation and the output speed corresponds to the speed V acceleration . If the quality parameters are above the quality threshold, the velocity V acceleration is calibrated such that k * V acceleration = v satellite . The variable "k" corresponds to a calibration factor.

Es erfolgt dann eine Ausgabe der Geschwindigkeit 8 und der Positionsdaten 9.There is then an output of the speed 8th and the position data 9 ,

Alternativ erfolgt das Kalibrieren des Beschleunigungssignals 5 des Beschleunigungssensors 3.Alternatively, the calibration of the acceleration signal takes place 5 of the acceleration sensor 3 ,

Dazu wird das Beschleunigungssignal 5 des einachsigen Beschleunigungssensors 3 elektronisch ausgewertet. Parallel dazu wird anhand der Dopplerverschiebung der Satellitensignale 10 ebenfalls die Beschleunigung als Beschleunigungssignal 6 ermittelt.This is the acceleration signal 5 the uniaxial acceleration sensor 3 evaluated electronically. In parallel, the Doppler shift of the satellite signals 10 also the acceleration as acceleration signal 6 determined.

Die Beschleunigungssignale 5, 6 werden miteinander in der Verarbeitungseinheit 7 verglichen und das Beschleunigungssignal 5 des einachsigen Beschleunigungssensors 3 kalibriert.The acceleration signals 5 . 6 be together in the processing unit 7 compared and the acceleration signal 5 the uniaxial acceleration sensor 3 calibrated.

Das kalibrierte Beschleunigungssignal wird mittels der elektronischen Verarbeitungseinheit mathematisch über die Zeit integriert und als ein Geschwindigkeitssignal 8 ausgegeben.The calibrated acceleration signal is mathematically integrated over time by the electronic processing unit and as a speed signal 8th output.

Falsche Montage des Gehäuses 2 in einem Fahrzeug führt zu einem systematischen Fehler des Beschleunigungssignals 5. Dieser systematische Fehler wird dadurch reduziert, dass Kalibrierungsfaktoren k über die Zeit in der Verarbeitungseinheit 7 aufgezeichnet werden und ein gemittelter Kalibrierungsfaktor k' bestimmt wird. Dieser Kalibrierungsfaktor k' wird in einem Speicher der Verarbeitungseinheit 7 abgelegt. So ist zu Beginn einer Fahrt oder bei der Abwesenheit von Satellitensignalen 10 bereits ein Kalibrierungsfaktor k' verfügbar. Dieser verfügbare Kalibrierungsfaktor k' wird mit der ermittelten Geschwindigkeit VBeschleunigung multipliziert, sodass das Geschwindigkeitssignal 8 einen verringerten systematischen Fehler aufweist.Wrong mounting of the housing 2 in a vehicle leads to a systematic error of the acceleration signal 5 , This systematic error is reduced by having calibration factors k over time in the processing unit 7 are recorded and an averaged calibration factor k 'is determined. This calibration factor k 'is stored in a memory of the processing unit 7 stored. So is the beginning of a ride or in the absence of satellite signals 10 already a calibration factor k 'available. This available calibration factor k 'is multiplied by the determined velocity V acceleration , so that the velocity signal 8th has a reduced systematic error.

Fährt das Fahrzeug mit dem montierten Gehäuse 2 einen Hang hinauf oder herab, weist durch die Erdbeschleunigung das Beschleunigungssignal 5 ebenfalls einen Fehler auf. Dieser Fehler wird wie folgt minimiert.Drives the vehicle with the mounted housing 2 up or down a slope, indicates the acceleration signal by the gravitational acceleration 5 also an error. This error is minimized as follows.

Das Beschleunigungssignal 5 wird bestimmt und an die Verarbeitungseinheit 7 übermittelt. Mit der Ortungseinrichtung wird die momentane Steigung des Geländes und somit die Steigung des Gehäuses 2 bestimmt. Anhand der Steigung wird der Einfluss der Erdbeschleunigung auf den Beschleunigungssensor 3 ermittelt und ein Kalibrierungsfaktor kg berechnet. Dieser Kalibrierungsfaktor kg wird mit der aus dem Beschleunigungssignal ermittelten Beschleunigung verrechnet, sodass der Steigungseinfluss auf das Geschwindigkeitssignal eliminiert ist.The acceleration signal 5 is determined and sent to the processing unit 7 transmitted. With the locating device is the current slope of the terrain and thus the slope of the housing 2 certainly. The gradient is used to determine the influence of gravitational acceleration on the acceleration sensor 3 determined and calculates a calibration factor k g . This calibration factor k g is offset with the acceleration determined from the acceleration signal so that the slope influence on the speed signal is eliminated.

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  • WO 2007079866 [0016] WO 2007079866 [0016]

Claims (11)

Verfahren zum Bestimmen einer momentanen Geschwindigkeit eines beweglichen Objekts, wobei ausschließlich ein Bestimmen einer Longitudinalgeschwindigkeit des Objekts mittels eines Beschleunigungssensors erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kalibrieren der bestimmten Longitudinalgeschwindigkeit mittels eines Ortungssystems, insbesondere mittels eines Satellitenortungssystems erfolgt.Method for determining an instantaneous speed of a mobile object, wherein only a determination of a longitudinal speed of the object takes place by means of an acceleration sensor, characterized in that a calibration of the determined longitudinal speed by means of a location system, in particular by means of a satellite positioning system. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrieren bei konstanter Longitudinalgeschwindigkeit des Objekts erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the calibration takes place at a constant longitudinal speed of the object. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Kalibrieren eine Vorwärtsrichtung oder eine Rückwärtsrichtung bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a forward direction or a backward direction is determined by the calibration. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibreren ein kontinuierliches Nachführen oder ein kontinuierliches Anpassung der Null-Punkt-Einstellung des Beschleunigungssensors aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the calibration comprises a continuous tracking or a continuous adjustment of the zero-point adjustment of the acceleration sensor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Kalibrieren geländeabhängige Einflüsse, insbesondere sich ausbildende Nickwinkel aus einer longitudinalen Achse, oder systematische Fehlausrichtung des Beschleunigungssensors, welche sich insbesondere durch ungenaue Montage eines Gehäuses ergeben, in dem der Beschleunigungssensor angeordnet ist, kompensiert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that compensated by the calibration terrain-dependent influences, in particular forming pitch angle from a longitudinal axis, or systematic misalignment of the acceleration sensor, which result in particular by inaccurate mounting of a housing in which the acceleration sensor is arranged, compensated become. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrieren kontinuierlich erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the calibration takes place continuously. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Kalibrieren eine kontinuierliche Neigungskompensation erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by the calibration takes place a continuous tilt compensation. Vorrichtung, welche so ausgestaltet ist, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchführbar ist.Device which is designed so that a method according to any one of claims 1 to 7 is feasible. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung exakt einen Beschleunigungssensor aufweist.Apparatus according to claim 8, characterized in that the device has exactly one acceleration sensor. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in einem Gehäuse angeordnet ist.Device according to one of claims 8 or 9, characterized in that the device is arranged in a housing. Fahrzeug, insbesondere landwirtschaftliches Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug so ausgestaltet ist, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchführbar ist oder das Fahrzeug eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10 aufweist.Vehicle, in particular an agricultural vehicle, characterized in that the vehicle is designed such that a method according to one of claims 1 to 7 can be carried out or the vehicle has a device according to one of claims 8 to 10.
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