DE2922413A1

DE2922413A1 - Vorrichtung zur messung der geschwindigkeit von landfahrzeugen

Info

Publication number: DE2922413A1
Application number: DE19792922413
Authority: DE
Inventors: Karl Uwe Krogmann
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Priority date: 1979-06-01
Filing date: 1979-06-01
Publication date: 1980-12-04

Description

Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit von Landfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit von Landfahrzeugen.
Für die Koppelnavigation, d.h. für die Bestimmung der Position aus Kurs und Geschwindigkeit, ist eine sehr genaue Bestimmung der Geschwindigkeit erforderlich. Üblicherweise wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs dabei aus den Umdrehungen von Antriebsrädern abgeleitet. Diese Messungen sind meist mit erheblichen Fehlern behaftet. Eine Fehlerquelle ist beispielsweise eine Abweichung des Umfanges der Antriebsräder von dem angenommenen Wert. Eine andere, schwer erfaßbare Fehlerquelle ergibt sich aus dem Schlupf der Räder auf dem Boden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit von Landfahrzeugen zu schaffen, die einen Geschwindigkeitsmeßwert mit hoher Genauigkeit und unabhängig von den Einflüssen des Radumfangs und des Schlupfs liefert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß (a) an dem Fahrzeug in Richtung der Fahrzeuglängsachse gegeneinander versetzt zwei Beschleunigungsmesser vorgesehen sind, (b) die Eingangsachsen der Beschleunigungsmesser im wesentlichen parallel zur Fahrzeughochachse liegen, (c) die von den beiden Beschleunigungsmessern gelieferten Beschleunigungssignale auf einen Kreuzkorrelator geschaltet sind, (d) ein Maximumdetektor zur Bestimmung des Maximums der von dem Kreuzkorrelator gelieferten Kreuzkorrelationsfunktion ."'uorgesehen ist und (e) der Abszissenwert dieses Maximums als Nennergröße auf einen Quotienttnbildner gegeben wird, der als Zählergröße den Längsabstand der Beschleunigungsmesser erhält und ein die Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergebendes Signal liefert.
Durch Bodenunebenheiten wird das Fahrzeug Vertikalbeschleunigungen unterworfen. Die durch eine bestimmte Bodenunebenheit, z.B. eine Schwelle, hervorgerufene Vertikalbeschleunigung wird zunächst am vorderen Teil des Fahrzeugs und mit einer Zeitverzögerung am hinteren Teil des Fahrzeugs wirksam. Ein am vorderen Teil des Fahrzeugs und ein am hinteren Teil des Fahrzeugs angebrachter Vertikalbeschleunigungsmesser liefern somit infolge dieser bestimmten Bodenunebenheit Beschleunigungssignale, die um eine Zeit tM gegeneinander zeitverschoben sind. Diese Zeitverschiebung tM hängt mit der Fahrzeuggeschwindigkeit vF und dem x Längsabstand D der Beschleunigungsmesser nach der Beziehung F (1) TM = D . v x F zusammenhängt. Aus xM und D könnte daher v bestimmt werden.
x Das Fahrzeug fährt nun in der Praxis nicht über diskrete Schwellen o.dgl. sondern über ein sich kontinuierlich änderndes, unregelmäßiges Bodenprofil. Aus diesem Grunde werden die Signale der beiden Beschleunigungsmesser einem Kreuzkorrelator zugeführt. Ein Kreuzkorrelator liefert bekanntlich als Funktion einer Zeitverschiebungs das Zeitintegral wobei A1 (t)das Signal des vorderen und A2(t-s ) das Signal des hinteren Beschleunigungsmessers ist. Die Signale A 1(t) und A2(t) haben ähnlichen Verlauf, sind aber um eine Zeit M M gegeneinander phasenverschoben. Bei unregelmäßigen, teils positiven, teils negativen Beschleunigungssignalen wird diese tlKreuzkorrelationsfunktion dort ein Maximum haben, wo A(t) ungefähr gleich A2 (t- S ) ist, wo also der durch den Längsabstand D bedingten Phasenverschiebung der durch das Bodenprofil an den beiden Beschleunigungsmessern hervorgerufenen Beschleunigungssignale entspricht. Dann ergibt sich nämlich als zu integrierendes Produkt ein Quadrat, also eine stets positive Funktion, während bei anderen Werten von 1 das Produkt unregelmäßig teils positive, teils negative Werte annimmt.
Aus dem Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion R(r) kann somit s M F bestimmt werden, aus welchem sich wiederum vF nach Gleichung x (1) zu ergibt.
Vorteilhafterweise sind die Beschleunigungsmesser vertikal über je einer Fahrzeugachse angeordnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit zwei in einem Längsabstand voneinander angeordneten Vertikalbeschleunigungsmessern.
Fig. 2 zeigt die zugehörige Signalverarbeitung.
Fig. 3 zeigt den Verlauf einer typischen Kreuzkorrelationsfunktion bei einer Anordnung nach Fig. 1 und 2.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Fahrzeug bezeichnet, welches mit einer F Geschwindigkeit vF über ein Bodenprofil 12 fährt. An dem x Fahrzeug 10 sind in Richtung der Fahrzeuglängsachse gegeneinander versetzt ein vorderer Beschleunigungsmesser 14 und ein hinterer Beschleunigungsmesser 16 vorgesehen. Der Längsabstand der Beschleunigungsmesser 14 und 16 voneinander ist mit D bezeichnet.
Die Eingangsachsen des Beschleunigungsmesser 14,16 liegen parallel zur Fahrzeughochachse. Der Beschleunigungsmesser 14 ist vertikal über der vorderen Fahrzeugachse 18 angeordnet, und der Beschleunigungsmesser 16 sitzt vertikal über der hinteren Fahrzeugachse 20. Der vordere Beschleunigungsmesser 14 liefert infolge der Bodenunebenheiten ein Beschleunigungssignal A1(t). Der hintere Beschleunigungsmesser 16 liefert ein im Signalverlauf ähnliches aber zeitlich gegen das Beschleunigungssignal A1 (t)verschobenes Beschleunigungssignal A2(t).
Die beiden Beschleunigungssignale A1(t) und A (t) sind auf 1 2 einen Kreuzkorrelator 22 geschaltet. Der Kreuzkorrelator 22 liefert eine Kreuzkorrelationsfunktion R(c) gemäß Gleichung (2).
Eine typische Kreuzkorrelationsfunktion R(t) ist in Fig. 3 dargestellt.
Die Kreuzkorrelationsfunktion R(7) hat ein Maximum. Ein Maximumdetektor 24 bestimmt das Maximum der von dem Kreuzkorrelator 22 gelieferten Kreuzkorrelationsfunktion R(7). Der Abszissenwert1 dieses Maximums wird als Nennergröße auf einen Quotientenbildner 26 gegeben. Der Quotientenbildner 26 erhält als Zählergröße den Längsabstand D. Er liefert gemäß Gleichung (3) ein die Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergebendes Signal.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist die Kreuzkorrelationsfunktion R(7) außer dem Maximum beitM ein weiteres, schwächeres Maximum beic = 0 auf. Dieses Maximum entsteht dadurch, daß sich z.B. ein Stoß auf die Achse 18 nicht nuram Beschleunigungsmesser 14 sondern abgeschwächt auch am Beschleunigungsmesser 20 auswirkt.

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit von Landfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß (a) an dem Fahrzeug (io) in Richtung der Fahrzeuglängsachse gegeneinander versetzt zwei Beschleunigungsmesser (14,16) vorgesehen sind, (b) die Eingangsachsen der Beschleunigungsmesser (14,i6) im wesentlichen parallel zur Fahrzeughochachse liegen, (c) die von den beiden Beschleunigungsmessern (i4,16) gelieferten Beschleunigungssignale (A1(t) A1(t), A (t)) 1 A2(t)) auf einen Kreuzkorrelator (22) geschaltet sind, (d) ein Maximumdetektor (24) zur Bestimmung des Maximums der von dem Kreuzkorrelator (22) gelieferten Kreuzkorrelationsfunktion (R(%)) vorgesehen ist und (e) der Abszissenwert (M) dieses Maximums als Nennergröße auf einen Quotientenbildner (26) gegeben wird, der als Zählergröße den Längsabstand (D) der Beschleunigungsmesser (14,16) erhält und ein die Fahrzeuggeschwindigkeit (vF) wiedergebendes Signal liefert.

x 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsmesser (i4,i6) vertikal über je einer Fahrzeugachse (18,20) angeordnet sind.