DE19615248C2 - Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit
eines Kraftfahrzeuges, bei dem mittels eines die Drehzahl eines Rades
überwachenden Sensors aus der Drehzahl die Wegstrecke und/oder die
Geschwindigkeit ermittelt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Geschwindigkeit heutiger Kraftfahrzeuge wird in der Regel mittels eines
Sensors aus der Drehzahl eines Rades abgeleitet und ergibt sich dabei aus
einer Multiplikation des Radumfangs mit der Drehzahl des Rades (WO 86/06172 A1).
Ein solches Verfahren gestaltet sich sehr einfach, und die zur
Durchführung des Verfahrens notwendige Vorrichtung ist einfach aufgebaut
und sehr preiswert. Die damit ermittelte Geschwindigkeit ist jedoch abhängig
von der im Laufe der Zeit abnehmenden Profilstärke des Reifens und dem
Reifentyp. Eine weitere Abweichung der auf diese Weise ermittelten
Geschwindigkeit von der tatsächlichen Geschwindigkeit
ergibt sich aus dem Beladungszustand des
Kraftfahrzeuges und dem Reifendruck. Folglich ist auch
eine Geschwindigkeitsanzeige, die die aufgrund der Dreh
zahl eines Rades ermittelte Geschwindigkeit anzeigt, un
genau. Alternativ dazu könnte man die Geschwindigkeit ei
nes Kraftfahrzeuges mit Hilfe von Radar bestimmen. Radar
anlagen sind jedoch sehr störanfällig und nicht für einen
Einsatz in jedem Kraftfahrzeug geeignet.
Bei Segelbooten ist ein Verfahren zur Bestimmung der Ge
schwindigkeit mit Hilfe eines Satellitennavigationssy
stems, auch GPS genannt, bekannt geworden, bei dem zwei
Positionen des Segelbootes mittels Satelliten bestimmt,
die Strecke zwischen den Positionen ausgerechnet und
durch die für diese Strecke benötigte Zeit geteilt wer
den. Ein hierdurch berechneter Mittelwert der Geschwin
digkeit hat den Nachteil, nicht immer auf dem aktuellsten
Stand zu sein. Weiterhin ist eine Bestimmung der Position
und der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges durch Satel
liten beispielsweise bei einer Tunnelfahrt nicht möglich.
Für Kraftfahrzeuge ist aus der DE 39 25 831 A1 ein Verfah
ren bekannt, bei welchem zusätzlich im Kraftfahrzeug
zumindest zwei Positionsdaten des Kraftfahrzeuges draht
los erfaßt werden und aus den Positionsdaten eine tat
sächlich gefahrene Geschwindigkeit berechnet wird und daß
durch einen Vergleich der Daten des Sensors und der aus
den Positionsdaten berechneten Geschwindigkeit ein Kor
rekturwert gewonnen wird, mit dem die aus der Drehzahl
des einen Rades bestimmte Geschwindigkeit korrigiert
wird.
Aus Research Disclosure 36447, August 1994, S. 448 ist es
bekannt auf diese Weise die zurückgelegte Wegstrecke zu
korrigieren. Der Zustand der Fahrzeugreifen wird dabei
nicht berücksichtigt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art so zu gestalten, daß mit ihm die Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeuges zu jeder Zeit besonders genau zu bestimmen ist. Weiterhin
soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens entwickelt werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche
1 und 4 gelöst.
Vorteilhafterweise zeigt eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
gesteuerte Geschwindigkeitsanzeige selbst bei einem Reifenwechsel im
ungünstigsten Fall eine etwas zu hohe Geschwindigkeit an.
Da die Berechnung der Geschwindigkeit zu Fahrtbeginn in kürzeren
zeitlichen Abständen als nach längeren Fahrstrecken erfolgt, läßt sich der
Aufwand zur Bestimmung der Geschwindigkeit einfach verringern.
Durch dieses Verfahren wird beispielsweise zunächst wie bei der bekannten
Bestimmung der Geschwindigkeit des Segelschiffs ein Quotient aus der
Strecke und der für diese Strecke benötigten Zeitspanne gebildet. Mit der
berechneten Geschwindigkeit wird anschließend die kontinuierlich über die
Drehzahl des Rades ermittelte Geschwindigkeit korrigiert. Die Ermittlung der
die gefahrene Strecke eingrenzenden Positionen erfolgt unabhängig von den
Rädern oder dem Zustand der Räder des Kraftfahrzeuges. Verschleiß des
Reifenprofils oder Beladungszustand und Reifendruck vermögen damit die
Ermittlung der Geschwindigkeit nicht zu beeinflussen. Eine Abweichung der
berechneten Geschwindigkeit, die durch eine nicht konstante
Geschwindigkeit zwischen zwei Positionen auftreten kann,
läßt sich durch eine Verkürzung der Strecke verkleinern. Da sich die
Abhängigkeiten, die zu Abweichungen des radabhängigen Verfahrens
führen, in der Regel über einen längeren Zeitraum ändern, könnte es
genügen, das bekannte Verfahren beispielsweise nur einmal pro Fahrt
abzugleichen. Tunnelfahrten oder ein kurzzeitiger Ausfall der Bestimmung
der Position des Kraftfahrzeugs beeinträchtigen nicht die Genauigkeit der
ermittelten Geschwindigkeit. Eine Korrektur der von dem Sensor ermittelten
Geschwindigkeit kann selbstverständlich auch über einen Vergleich mit der
tatsächlichen Wegstrecke oder mit Positionsbestimmungen erfolgen. Damit
würde ein längerer Zeitraum unabhängig von Geschwindigkeitsänderungen
überwacht.
Offensichtlich aus fehlerhaften Positionsdaten berechnete Korrekturwerte
werden gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nicht zur
Korrektur der von den Sensoren ermittelten Geschwindigkeit herangezogen,
wenn der Korrekturwert zur Plausibilitätsprüfung gefiltert wird.
Ein einmal ermittelter Korrekturwert kann so lange zur Korrektur der von dem
Sensor ermittelten Geschwindigkeit herangezogen werden, bis ein neuer
Korrekturwert berechnet ist, wenn der gefilterte Korrekturwert gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nichtflüchtig abgespei
chert wird.
Bei einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind im
Kraftfahrzeug Mittel zur drahtlosen Erfassung von zumindest zwei
Positionsdaten des Kraftfahrzeuges und ein Rechner angeordnet, welcher
zur Berechnung einer tatsächlich gefahrenen Strecke oder einer während
dieser Strecke gefahrenen Geschwindigkeit aus den Positionsdaten und zur
Korrektur der von dem Sensor ermittelten Geschwindigkeit mittels eines aus
der berechneten Strecke oder der berechneten Geschwindigkeit erzeugten
Korrekturwertes ausgebildet ist.
Durch diese Gestaltung bildet der Rechner einen Quotienten aus der Strecke
und der Zeitspanne. Die Ermittlung der gefahrenen Strecke erfolgt durch die
Mittel zur drahtlosen Erfassung der Positionsdaten unabhängig von den
Rädern oder dem Zustand der Räder des Kraftfahrzeuges. Diese
Vorrichtung ist damit besonders einfach aufgebaut und kostengünstig
herstellbar. Häufig ist im Kraftfahrzeug ohnehin ein Rechner vorhanden, der
zur Korrektur der Geschwindigkeit herangezogen werden kann. Ein Fahrer
eines Kraftfahrzeuges hat durch die Korrektur der Geschwindigkeit, die von
einem Sensor über die Drehzahl des Rades kontinuierlich ermittelt wird, zu
jeder Zeit eine besonders genaue Geschwindigkeitsanzeige.
Die Vorrichtung gestaltet sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn die Mittel zur drahtlosen
Erfassung von Positionsdaten ein zum Empfang von einem
Satellitennavigationssystem abgestrahlten Daten ausgebildeter Empfänger
ist. Ein vorübergehender Ausfall des Satellitennavigationssystems ist für die
Genauigkeit der ermittelten Geschwindigkeit nahezu belanglos, da es häufig
nur in größeren zeitlichen Abständen notwendig ist, die von dem Sensor
ermittelte Geschwindigkeit zu korrigieren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich mit besonders geringem
Aufwand verwirklichen, wenn die Mittel zur drahtlosen Erfassung von
Positionsdaten zum Abtasten von auf oder neben einer Fahrbahn
angeordneten Markierungen ausgebildet sind. Die Markierungen können
beispielsweise Induktionsschleifen oder Infrarotbaken sein, welche
abgetastet werden.
Die Berechnung der Geschwindigkeit ist sehr genau, wenn die Mittel zur
drahtlosen Erfassung von Positionsdaten
gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Er
findung einen Daten eines D-GPS empfangenden Empfänger
haben.
Bei der Berechnung der Geschwindigkeit entstehende Feh
ler, die von einer nicht konstanten Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeuges während der Ermittlung der gefahrenen
Strecke herrühren, lassen sich einfach dadurch vermeiden,
daß der Rechner einen Filter zur Prüfung der Plausibili
tät der berechneten Geschwindigkeit hat. Eine fehlerhaft
berechnete Geschwindigkeit läßt sich beispielsweise an
einer sprunghaft vergrößerten Abweichung von der mit dem
Sensor gemessenen Geschwindigkeit erkennen. Solche feh
lerhaften Werte führen dank des Filters nicht mehr zu ei
nem fehlerhaften Abgleichen der Geschwindigkeitsanzeige.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur
weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da
von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be
schrieben. Diese zeigt in einer einzigen Figur eine sche
matische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit angrenzenden Bauteilen einer Geschwindigkeitsanzeige.
Die Zeichnung zeigt einen Rechner 1, welcher mit einem
Anzeigefeld 2, einem Empfänger 3 und einem Signalgeber 4
verbunden ist. Der Rechner 1 ist zur Vereinfachung mit
einer strichpunktierten Linie dargestellt. Das Anzeige
feld 2 hat zur Anzeige der gefahrenen Geschwindigkeit ein
bekanntes Zeigerinstrument 5 und einen Wegstreckenzähler
6. Der Signalgeber 4 ist mit einem Sensor 7 verbunden,
welcher vor einer zu einem nicht dargestellten Rad füh
renden Welle 8 angeordnet ist und die Drehzahl der Welle
8 ermittelt. Der Signalgeber 4 ermittelt aus der Drehzahl
der Welle 8, dem Raddurchmesser und dem Übersetzungsver
hältnis der Welle 8 zu dem Rad die Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeuges.
Der Empfänger 3 dient zum Empfang von der Position des
Kraftfahrzeuges entsprechenden Daten und hat wie ein
Zeitglied 9 eine Verbindung zu einem ersten Rechenglied
10 des Rechners 1. Dieses erste Rechenglied 10 berechnet
aus jeweils zwei Positionsdaten des Kraftfahrzeugs die
gefahrene Strecke und der für diese Strecke benötigten
Zeit eine Geschwindigkeit. Die berechnete Geschwindigkeit
und die von dem Signalgeber 4 ermittelte Geschwindigkeit
werden in einem Divisor 11 miteinander verglichen. Hier
bei wird ein Wert gewonnen, der beispielsweise einer re
lativen Abweichung der Geschwindigkeiten voneinander ent
spricht. Der von dem Divisor 11 ermittelte Wert wird an
schließend in einem Filter 12 auf Plausibilität über
prüft. Der Filter 12 sorgt dafür, daß eine offensichtlich
auf einem Meßfehler beruhende berechnete Geschwindigkeit
nicht weiter bearbeitet wird. Der von dem Divisor 11 er
mittelte Korrekturfaktor wird in einem Speicher 13 abge
legt. Ein zweites Rechenglied 14 korrigiert mit dem Kor
rekturfaktor aus dem Divisor 11 die von dem Signalgeber 4
ermittelte Geschwindigkeit. Diese Geschwindigkeit wird
anschließend auf dem Zeigerinstrument 5 angezeigt.
Claims (8)
1. Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges,
bei dem mittels eines die Drehzahl eines Rades überwachenden Sensors
aus der Drehzahl die Wegstrecke und/oder die Geschwindigkeit ermittelt
wird, wobei zusätzlich im Kraftfahrzeug zumindest zwei Positionsdaten
des Kraftfahrzeuges drahtlos erfaßt werden und aus den Positionsdaten
eine tatsächlich gefahrene Strecke oder die während dieser Strecke
gefahrene Geschwindigkeit berechnet wird und wobei durch einen
Vergleich der Daten des Sensors und der aus den Positionsdaten
berechneten Strecke oder der berechneten Geschwindigkeit ein
Korrekturwert gewonnen wird, mit dem die aus der Drehzahl des einen
Rades bestimmte Geschwindigkeit und/oder Wegstrecke korrigiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß zu Fahrtbeginn ein positiver
Korrekturwert auf die durch die Drehzahl des Rades bestimmte
Geschwindigkeit addiert wird und daß die Berechnung der
Geschwindigkeit oder der tatsächlich gefahrenen Strecke zu Fahrtbeginn
in kürzeren zeitlichen Abständen erfolgt als nach längerer Fahrtstrecke.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Korrekturwert zur Plausibilitätsprüfung gefiltert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gefilterte
Korrekturwert nichtflüchtig abgespeichert wird.
4. Vorrichtung zur Erfassung einer Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges
zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der ein die
Drehzahl eines Rades überwachender Sensor zur Ermittlung der
Wegstrecke und/oder der Geschwindigkeit ausgebildet ist, und im
Kraftfahrzeug Mittel (Empfänger 3) zur drahtlosen Erfassung von
zumindest zwei Positionsdaten des Kraftfahrzeuges und ein Rechner (1)
angeordnet sind, welcher zur Berechnung einer tatsächlich gefahrenen
Strecke oder einer während dieser Strecke gefahrenen Geschwindigkeit
aus den Positionsdaten und zur Korrektur der von dem Sensor
ermittelten Geschwindigkeit mittels eines aus der berechneten Strecke
oder der berechneten Geschwindigkeit erzeugten Korrekturwertes
ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zu Fahrtbeginn ein
positiver Korrekturwert auf die durch die Drehzahl des Rades bestimmte
Geschwindigkeit addiert wird und daß die Berechnung der
Geschwindigkeit oder der tatsächlich gefahrenen Strecke zu Fahrtbeginn
in kürzeren zeitlichen Abständen erfolgt als nach längerer Fahrtstrecke.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel
zur drahtlosen Erfassung von Positionsdaten ein zum Empfang von
einem Satellitennavigationssystem abgestrahlten Daten ausgebildeter
Empfänger (3) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel
zur drahtlosen Erfassung von Positionsdaten zum Abtasten von auf oder
neben einer Fahrbahn angeordneten Markierungen ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel
zur drahtlosen Erfassung von Positionsdaten einen Daten eines D-GPS
empfangenden Empfänger (3) haben.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rechner (1) einen Filter (12) zur Prüfung der
Plausibilität der berechneten Geschwindigkeit hat.
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