用于迭代地确定机动车辆车轮的半径的方法与流程

用于迭代地确定机动车辆车轮的半径的方法


背景技术：

1.本发明涉及用于迭代地确定来自机动车辆的多个车轮中的一个车轮的半径的方法，其中，机动车辆具有用于检测直线行进的至少一个行驶方向传感器单元，其中，为多个车轮中的每个车轮分配至少一个增量传感器单元，以用于检测体现车轮旋转运动的增量。
2.在机动车辆的自动行驶领域中，重要的是要知道机动车辆的各个车轮在行进时的当前半径。这是因为，根据特定的问题或目的，各个半径可以用作计算的输入变量，例如以执行关于机动车辆的定位和/或取向的估计。这种定位和/或取向估计特别是在自动行驶或部分自动行驶的客车的自动泊车和自动出车期间执行。
3.为了确定机动车辆的各个车轮的半径，基于运动学或动力学模型的方法从现有技术中是已知的。然而，这些方法是复杂的且计算上密集型的和运行时间密集型的。
4.从us 2002/0095253 a1中已知一种用于根据车轮轮胎的气压和车轮轮胎的温度来计算车轮轮胎的半径的方法。
5.此外，从wo 2005/097525 a1、ep 2 818 340 a1和de 10 2007 029 870 a1中已知用于检测车轮轮胎中的压力损失的方法。然而，这些方法需要附加的传感器，这些传感器导致附加的成本或者是相对复杂的且计算上密集型的和运行时间密集型的。
6.鉴于以上说明的各已知方法的缺点，本发明基于提供一种用于确定车轮半径的相对简单的方法的目的，该方法使现今的机动车辆中通常存在的或所安装的传感器单元的传感器值可用，所以不需要附加的传感器。


技术实现要素：

7.本发明的基本目的通过一种具有权利要求1的特征的方法来实现。有利的其他改进方案由从属权利要求得出。
8.提出了一种用于迭代地确定机动车辆的多个车轮中的一个车轮的半径的方法，其中，机动车辆具有用于检测直线行进的至少一个行驶方向传感器单元，其中，为多个车轮中的每个车轮分配至少一个增量传感器单元，以用于检测体现车轮旋转运动的增量。
9.该方法是一种迭代方法，这意味着该方法通常经历多次迭代或重复。先前迭代或重复的结果用作后续迭代或重复的计算基础。该方法至少经过一次迭代或重复，即至少经过第一次迭代或重复。该方法的迭代或重复包括以下步骤：
10.首先，基于至少一个增量传感器单元中的至少一个增量传感器单元的传感器值来检查机动车辆是否正在行驶。以此方式，确保了根据本发明的方法的适用性的基本要求，即机动车辆的行驶运动。
11.如果已经成功地检查到或检测到行驶运动，则基于至少一个行驶方向传感器单元的传感器值来检查机动车辆是否正在沿直线行驶。直线行进的特征在于机动车辆的所有车轮彼此平行定向的事实。对直线行进的检查或检测使得可以防止所确定的车轮半径在沿曲线行驶时被进一步使用。由于在曲线期间确定的半径不对应于实际半径，对直线行进的检查或检测对于所确定的半径的质量或可靠性或意义是重要的，因为外车轮沿曲线比内轮沿
曲线转动得更快。
12.如果已经成功检查到或检测到直线行进，则基于至少一个增量传感器单元中的至少一个增量传感器单元的传感器值来检查多个车轮中的每个车轮是否无滑移和无打滑。对无滑移和无打滑的直线行进的检查或检测使得可以防止所确定的半径在滑移和打滑条件下被进一步使用。这还用于确保所确定半径的质量或可靠性或意义，因为在滑移和打滑状态期间所确定的半径不对应于实际半径。这是由于滑移和打滑的车轮比无滑移和无打滑的车轮转动得更慢或更快的事实。因此，由单个滑移和打滑的车轮行进的距离不对应于由单个无滑移和无打滑车轮行进的距离。因此，这样的测量将会是无效的并且应当被丢弃而不是被进一步使用。
13.如果已经成功检查到或检测到机动车辆的无滑移和无打滑的直线行进，则确定了由多个车轮中的每个车轮行驶的距离，即基于相应的增量传感器单元的传感器值和先前迭代中的一次迭代的车轮的迭代半径进行确定。在该方法的第一次迭代的情况下，先前迭代中的一次迭代的车轮的待迭代确定的半径对应于用作起始值的初始限定值。该起始半径值可以基于由制造商指定的车轮尺寸来确定。
14.随后，基于由多个车轮中的每个车轮行驶的距离来确定由机动车辆行驶的距离。
15.随后，基于由机动车辆行进的距离和相应的增量传感器单元的传感器值来确定车轮的待迭代确定的半径。
16.然后检查是否满足验证条件。该验证条件将在方法被执行之前确立。验证条件可以在确定待迭代确定的半径之前、期间或之后的时间或过程方面执行。
17.在验证条件的帮助下，检查所确定的半径是否足够可靠，即检查所确定的半径是否可以被“信任”。换言之，如果满足验证条件，则可以假定所确定的半径与实际半径一样足够准确。因此，通过限定验证条件，可以关于所确定的半径值来限定质量测量。
18.如果满足验证条件，则重复前述步骤。
19.根据本发明的方法是迭代方法，也就是说基于先前确定的车轮半径结果的重复性方法。执行该方法的至少一次迭代或重复，其中，每次迭代或重复基本上包括前述步骤中的所有步骤，除非个别先决条件被否定地检查。通常执行多次方法迭代，即只要检测到机动车的行驶运动就执行方法迭代。
20.单个车轮的半径在本发明的上下文中被称为个体半径。通过该方法的单次迭代或重复内的计算来确定单个车轮的半径，也就是说，单次迭代或重复的中间计算结果在本发明的上下文中被称为后验个体半径。在该方法的单次迭代或重复内，单个车轮的用作计算的输入值的半径被称为先验个体半径。
21.机动车辆的行驶方向传感器单元可以具有用于检测惯性力的惯性传感器。惯性传感器包括加速度计和偏航率传感器。另外或替代性地，行驶方向传感器单元可以具有偏航率传感器，该偏航率传感器用于围绕机动车辆的偏航轴线来检测偏航率或偏航角度。偏航轴线是相对于车辆固定的坐标系的竖向轴线。另外或替代性地，行驶方向传感器单元可以具有转向角度传感器。转向角度传感器或方向盘角度传感器检测方向盘的转向角度。行驶方向传感器单元内的多个传感器各自形成冗余。这增加了行驶方向传感器单元的可靠性。如果传感器也基于不同的测量原理，则提高了行驶方向传感器单元的质量或可靠性。
22.增量传感器单元包括也被称为增量编码器的增量传感器，该增量传感器用于检测
车轮旋转运动或车轮滚动运动或体现车轮角度变化的增量。增量传感器单元各自可以呈abs传感器——防抱死制动系统的传感器——的形式或者作为esp传感器——电子稳定系统的传感器——的形式，无论如何这些增量传感器单元通常存在于或安装在当今的机动车辆中。这具有不需要附加传感器的优点。因此，不存在附加的成本，使得根据本发明的方法的实现方式是成本有效的。增量是在优选地圆形盘的整个周向上均匀分布的重复性的周期性部分。在车轮旋转或车轮滚动运动期间，计数单元对移动经过该计数单元的增量进行计数。计数单元可以具有滑移接触或者可以是非接触的，例如光学的、磁性的、感应的等。所检测到的增量的数目可以转换为角度的变化。最后，角度的变化与体现已知的成角度定位的参考值有关。增量传感器单元因此基于相对测量原理。
23.如果在两个连续的时间步长之间，特别地在可限定的时间段内的两个连续的时间步长之间，优选地在两个紧接连续的时间步长之间，一个或所有的增量传感器单元的传感器值变化对应的可限定阈值或变化大于对应的可限定阈值，则以有利的方式，即以数值比较的形式检测到或成功地检查到行驶运动。该阈值必须在调试之前被设定，并且可以作为控制单元的可改变设定或作为控制单元的不可改变的或硬编码的设定来输入。
24.如果在两个连续的时间步长之间，特别地在可限定的时间段内的两个连续的时间步长之间，优选地在两个紧接连续的时间步长之间，至少一个行驶方向传感器单元的传感器值变化小于或变化达到对应的可限定阈值，则以另一有利的方式、即以数值比较的形式检测到或成功地检查到直线行进。换言之，当至少一个行驶方向传感器单元的传感器值在两个连续的时间步长之间变化大于该阈值时，检测到穿过曲线。该阈值必须在调试之前被设定，并且可以作为控制单元的可改变设定或作为控制单元的不可改变的或硬编码的设定来输入。
25.如果增量传感器单元中的至少两个增量传感器单元的传感器值彼此偏差小于或达到对应的可限定阈值，则以更有利的方式、即以数值比较的形式检测到或成功地检查到无滑移和无打滑的直线行进。换言之，当增量传感器单元中的至少两个增量传感器单元的传感器值相差大于该阈值时，检测到滑移和打滑状态。该阈值必须在调试之前被设定，可以作为控制单元的可改变设定或作为控制单元的不可改变的或硬编码的设定来输入。
26.优选地，由车轮行驶的距离通过以下方式来确定：将相应增量传感器单元的传感器值乘以相应增量传感器单元的分辨率并且乘以车轮的待迭代确定的半径。这是相对不太复杂的确定并且因此是计算上密集度和运行时间密集度较低的确定。
27.更优选地，由机动车辆行进的距离通过计算由所有的车轮行进的距离的平均值来确定，该平均值特别地是算术平均值、几何平均值或二次平均值。
28.甚至更优选地，通过将由机动车辆行驶的距离除以相应的增量传感器单元的传感器值并且除以相应的增量传感器单元的分辨率来确定车轮的待迭代确定的半径。
29.甚至更优选地，验证条件包括一个或更多个验证标准，其中，如果满足所有的验证标准，则满足验证条件。
30.如果已经实现了可限定的松弛长度，则有利地满足验证标准，其中，松弛长度可以被限定为累积的行驶距离，特别地被限定为当车轮穿过曲线时在侧向导引力达到其静止值的约63％之前的行驶距离，或者被限定为与半径的值大约对应的行驶距离。
31.另外或替代性地，如果已经实现了车轮的可限定的行驶距离或机动车辆的可限定
的行驶距离或者至少一个增量传感器单元中的至少一个增量传感器单元的所记录增量的可限定数目，则有利地满足验证标准。
附图说明
32.下面基于附图对本发明的有利实施方式进行更详细地说明。在附图中：
33.图1以如流程图的表示详细示出了根据本发明的方法的实施方式；
34.图2以示意性立体图详细示出了用于机动车辆的转向系统，图1中的方法可以在该机动车辆的车轮上应用。
具体实施方式
35.在不同的附图中，相同的部分总是设置有相同的附图标记并且因此通常仅命名或提及一次。
36.图1以如流程图的表示示出了根据本发明的方法的实施方式。
37.本实施方式的方法用于迭代确定未在附图中图示的机动车辆的四个车轮1a、1b、1c和1d的相应半径值。
38.机动车辆具有用于检测直线行进的行驶方向传感器单元2。行驶方向传感器单元2能够区分车辆是正在沿直线行驶还是正在沿曲线行驶。行驶方向传感器单元2具有惯性传感器2a、偏航率传感器2b和转向角度传感器2c。这三个传感器2a、2b和2c各自形成冗余并且还基于不同的测量原理。这增加了行驶方向传感器单元2的可靠性并且提高了该行驶方向传感器单元2的质量和可靠性。
39.在方法已经开始之后——参见方法的“开始”——在关于检测机动车辆的行驶运动的第一步骤中检查到分配给相应车轮1的增量传感器单元3的传感器值，其中，增量传感器单元3各自是呈abs传感器的形式。这被示为行驶运动查询4。通过数值传感器值比较来检测行驶运动，即只要相应的增量传感器单元3的传感器值在两个连续时间步长之间变化大于对应的可限定阈值则检测到行驶运动。用于检测行驶运动的阈值在调试之前被限定。
40.如果关于对机动车辆的行驶运动的检测的检查肯定结束，则该方法继续进行目的在于迭代地确定车轮半径的下一步骤。否则，该方法将结束或终止——参见方法的“结束”。因此，机动车辆的运动是该方法适用性的必要条件。
41.假设已经检测到行驶运动，则在下一步骤中，将行驶方向传感器单元2的传感器2a、2b和2c的各自的传感器值馈送至直线分析5。关于直线行进的检测来检查直线分析5的结果。这被示为直线行进查询6。直线行进通过数值传感器值比较来检测，即当传感器2a、2b或2c中的一个传感器的传感器值在两个连续的时间步长之间变化达到对应的限定阈值时检测到直线行进。针对直线行进检测的阈值在调试之前被限定。
42.如果对机动车辆的直线行进检测的检查肯定地结束，则该方法继续进行目的在于迭代地确定车轮半径的下一步骤。否则，该方法借助于对当前迭代所用的新的后验个体半径的拒绝7来继续。这意味着先前的车轮半径然后用于执行该方法的后续迭代或重复。
43.假设已经检测到直线行进，则下一步骤是关于对各个车轮1的滑移和打滑情况的检测来检查增量传感器单元3的各个传感器值。这被呈现为滑移和打滑查询8。通过数值传感器值比较来检测滑移和打滑状态，即只要增量传感器单元3中的至少两个增量传感器单
元的传感器值彼此偏差达到对应的限定阈值时则检测到滑移和打滑状态。用于检测滑移和打滑状态的阈值在调试之前被限定。
44.如果关于对机动车辆的无滑移和无打滑直线行进的检测的检查肯定结束，则该方法继续进行目的在于迭代地确定车轮半径的下一步骤。否则，该方法将借助于拒绝7当前迭代所用的新的后验个体半径来继续进行。然后使用先前的半径来执行该方法的下一次迭代或重复。
45.假设已检测到无滑移和无打滑直线行进，则在下一步骤中确定了由各个车轮1行驶的距离，即通过先验的个体距离计算9进行确定。由单个车辆车轮1行驶的距离被计算为以下三者的数学乘积：相应的增量传感器单元3的传感器值、相应的增量传感器单元3的分辨率和相应的先验个体半径。相应的先验个体半径存储在先验个体半径高速缓存10中。
46.在该方法的第一次迭代中，先验个体半径对应于用作起始值的初始限定的半径值。先验单个半径的起始值是在调试之前所确定的标称值或经验值。
47.在所有的其他情况下，也就是说从该方法的第二次迭代开始的每次后续迭代中，以下内容适用：
48.如果于紧接在前的迭代中已经检测到无滑移和无打滑的直线行进并且已经满足验证条件，并且如果在当前迭代中没有检测到无滑移和无打滑的直线行进，则先验个体半径对应于来自紧接在前的迭代或重复中的后验个体半径。
49.如果于紧接在前的迭代中已经检测到无滑移和无打滑的直线行进并且已经满足验证条件，并且如果在当前迭代中检测到无滑移和无打滑的直线行进但是不满足验证条件，则先验个体半径对应于来自紧接在前的迭代或重复中的先验个体半径。
50.在下一步骤中，确定了由机动车辆行进的距离，即通过总距离计算11进行确定。为此，计算了各个车轮1的四个行驶距离的算术平均值。
51.术语“先验”是指在总距离计算11之前的迭代或重复内的时间段或程序序列。术语“后验”是指在总距离计算11之后的迭代或重复内的时间段或程序序列。
52.随后，后验个体半径计算12确定了相应车轮1的待迭代确定的半径或相应的后验个体半径。相应的后验个体半径被计算为由机动车辆行驶的距离与对应的增量传感器单元3的传感器值以及对应的增量传感器单元3的分辨率的数学商。相应的后验个体半径在该方法运行时存储在后验个体半径高速缓存13中。
53.在后验个体半径计算12期间或同时，使用先前限定的验证条件14来检查所确定的半径是否足够可靠。验证条件14包括两个验证标准15、16，其中，如果满足两个验证标准15、16，则满足验证条件14。
54.第一验证标准15被设计为松弛长度查询。如果机动车辆的累计行驶距离达到或超过指定的松弛长度，则满足第一验证标准15。松弛长度被限定为行驶距离，即被限定为与用作起始值的初始限定的半径值对应的行驶距离。
55.如果满足第一验证标准15，则该方法继续进行对第二验证标准16的检查。
56.第二验证标准16被设计为增量数目查询。当由增量传感器单元3中的一个增量传感器单元所检测到的累积的增量数目达到指定的增量数目时，满足第二验证标准16。
57.如果满足第二验证标准16，即如果满足验证条件14，则该方法借助于同意17继续。
58.另一方面，如果不满足第一验证标准15或第二验证标准16，也就是说如果不满足
验证条件14，则该方法通过拒绝7新的半径值来继续进行。然后将相应的先前车轮半径用于该方法的下一次迭代或重复。换言之，在这样的情况下不更新待迭代确定的车轮半径。
59.假设满足验证条件14，则将存储在后验个体半径高速缓存13中的相应的后验个体半径作为在当前迭代中确定的相应车轮1的半径，以供对新的半径值的同意17进一步使用。为此，存储在先验个体半径高速缓存10中的半径值借助于更新18而被存储在后验个体半径高速缓存13中的半径值替换。在这种情况下，先前存储在先验个体半径高速缓存10中的值被传递至拒绝7。
60.借助于对新的半径值的拒绝7与紧接在前的迭代的值对应的或借助于对新的半径值的同意17与当前迭代中所确定的值对应的后验个体半径产生结果总结19。
61.最终，前述步骤在方法的新迭代中进行迭代或重复，也就是说，前述步骤按照在行驶运动查询4中所限定的那样再次执行。
62.图2示出了用于附图中未示出的机动车辆的转向系统20，图1中的方法可以在该机动车辆的四个车轮1上应用。
63.转向系统20包括转向柱21和转向传动装置22。转向柱21包括转向主轴23，其中，转向主轴23的面向驾驶员的端部附接有方向盘24。转向传动装置22用于将可以由驾驶员通过转动方向盘26来产生的转向命令转换成车轮1围绕车轮各自的竖向轴线的对应旋转。为了更好地概述，图2仅示出了沿车辆行进方向布置在左前方的车轮1。沿车辆行进方向布置在右前方的车轮1的结构性和功能性设计与沿车辆行进方向布置在左前方的车轮1的结构性和功能性设计类似。
64.转向柱21和转向传动装置22通过布置在转向柱21与转向传动装置22之间的转向轴25进行机械连接。替代性地，转向柱21和转向传动装置22还可以通过布置在转向柱21与转向传动装置22之间的数据传输装置(在附图中未示出)进行电连接或电子连接。两个部件的工作连接意味着运动能够从一个部件传递至另一部件。
65.车轮1分配有呈abs传感器形式的增量传感器单元3。增量传感器单元3用于检测体现车轮旋转运动的增量。增量传感器单元3对在车轮旋转或车轮滚动运动期间移动经过该增量传感器单元3的增量进行计数，也就是说对在该增量传感器单元3下方移动远离的增量进行计数。
66.附图标记列表
[0067]1ꢀꢀ
车轮
[0068]
1a 第一车轮
[0069]
1b 第二车轮
[0070]
1c 第三车轮
[0071]
1d 第四车轮
[0072]2ꢀꢀ
行驶方向传感器单元
[0073]
2a 惯性传感器
[0074]
2b 偏航率传感器
[0075]
2c 转向角度传感器
[0076]3ꢀꢀ
增量传感器单元
[0077]4ꢀꢀ
行驶运动查询
[0078]5ꢀꢀ
直线行进分析
[0079]6ꢀꢀ
直线行进查询
[0080]7ꢀꢀ
拒绝(对新的后验个体半径的拒绝)
[0081]8ꢀꢀ
滑移和打滑查询
[0082]9ꢀꢀ
先验个体距离计算
[0083]
10 先验个体半径高速缓存
[0084]
11 总距离计算
[0085]
12 后验个体半径计算
[0086]
13 后验个体半径高速缓存
[0087]
14 验证条件
[0088]
15 第一验证标准(松弛长度查询)
[0089]
16 第二验证标准(增量计数查询)
[0090]
17 同意(对新的后验个体半径的同意)
[0091]
18 更新(基于新的后验个体半径对先验个体半径的更新)
[0092]
19 结果总结
[0093]
20 转向系统
[0094]
21 转向柱
[0095]
22 转向传动装置
[0096]
23 转向主轴
[0097]
24 方向盘
[0098]
25 转向轴