(57)【要約】車両の動作を検知するためのセンサ装置および方法。この発明は、自動車両（１０１）の動作状態を検知するためのセンサ装置に関する。センサ装置は、車道表面（１０４）の方向に送信されるコヒーレント光を放射するための光源と、表面で散乱した光と光源の光との間の干渉を特徴づける少なくとも１つの測定変数を検知するように設計されている干渉検知器とを有する少なくとも１つのレーザユニット（１０８ａ）を有する。測定変数は、センサ装置の速度成分、および／またはセンサ装置と車道表面（１０４）との間の距離を表す。レーザユニット（１０８ａ）は、測定変数から、車両（１０１）の動作状態を特徴づける少なくとも１つの変数、特には、車両の重心の速度成分、車両の回転角または回転レートを決定するように設計されている評価装置（１１０）に結合される。【選択図】図１
2011511262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ装置が自動車両（１０１）に配置されるときに車道表面（１０４）の方向に送信されるコヒーレント光を放射するための光源を有し、さらに表面で散乱した光と光源の光と間の干渉を特徴づける少なくとも1つの測定変数を検知するように設計される干渉検知器（３０６）を有する少なくとも１つのレーザユニット（１０８ｉ；７０２ｉ）を有するものであって、その測定変数は、センサ装置の速度成分、および／またはセンサ装置と車道表面（１０４）との間の距離を表し、そのレーザユニット（１０８ｉ；７０２ｉ）は、車両（１０１）の動作状態を特徴づける少なくとも１つの変数をその測定変数から決定するように設計されている評価装置（１１０；７０４）に結合される自動車両（１０１）の動作状態を検知するためのセンサ装置。
【請求項２】
評価装置（１１０、７０４）に結合される複数のレーザユニット（１０８ｉ；７０２ｉ）を有する少なくとも１つのセンサクラスタ（１０２；１０２ｉ；７０１）を有し、そのレーザユニット（１０８ｉ；７０２ｉ）は、様々な方角に光を放射する請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
センサクラスタ（１０２；１０２ｉ；７０１）のレーザユニット（１０８ｉ；７０２ｉ）は、車両本体（１０５）の下側に設置することができ、自動車両（１０１）が作動しているときに、共通のハウジング内に配置され、その下側は車道表面（１０４）に面する請求項２記載のセンサ装置。
【請求項４】
評価装置（１１０、７０４）は、センサクラスタ（１０２；１０２ｉ；７０１）のレーザユニット（１０８ｉ；７０２ｉ）によって検知されたそれぞれの測定変数からセンサクラスタ（１０２；１０２ｉ；７０１）の速度成分を得るように、さらには、得られた速度成分に基づく自動車両（１０１）の少なくとも１つの速度成分を決定するように設計される請求項２または３記載のセンサ装置。
【請求項５】
評価装置（１１０、７０４）は、自動車両（１０１）の速度成分の決定において自動車両（１０１）の少なくとも１つの回転レートを使用するように設計されている請求項４記載のセンサ装置。
【請求項６】
評価装置（１１０）に結合される２つのセンサクラスタ（１０２ａ、１０２ｂ）と、センサ装置に結合され、回転レートを決定する目的を有する少なくとも１つの装置（６０１）とを有し、評価装置（１１０）は、自動車両（１０１）の少なくとも1つの速度成分、および／またはセンサクラスタ（１０２ａ、１０２ｂ）おいて検知された測定変数からの第２の回転レート、および装置（６０１）によって検知された第１の回転レートを決定するように設計されている請求項１−５のいずれか１項記載のセンサ装置。
【請求項７】
回転レートを決定するための装置（６０１）は、回転レートセンサ、特には、ヨーレートセンサである請求項６記載のセンサ装置。
【請求項８】
評価装置（１１０）に結合される３つのセンサクラスタ（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）を有し、評価装置（１１０）は、３つのセンサクラスタ（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）によって得られた測定変数から自動車両（１０１）の少なくとも１つの速度成分、および／または車両（１０１）の少なくとも１つの回転レートを決定するように設計されている請求項１−７のいずれか１項記載のセンサ装置。
【請求項９】
複数のレーザユニット（７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ）、特には、それら３つを有する第１のセンサクラスタ（７０１）を有し、各場合において、距離を、評価装置（７０４）における検知された測定変数から得ることができるのと同様の方法で、レーザユニットによって放射された光の周波数を変調スキーマによって変調することができ、評価装置（７０４）は、少なくとも１つの回転角、および／または得られた距離からの車両（１０１）の少なくとも１つの回転レートを決定するように設計されている請求項１−８のいずれか１項記載のセンサ装置。
【請求項１０】
レーザユニット（７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ）によって放射された光の周波数は、各場合において、距離に加えて、第１のセンサクラスタ（７０１）の速度成分が、検知された測定変数から得ることができるのと同様な方法で、変調スキーマによって変調することができる請求項９記載のセンサ装置。
【請求項１１】
評価装置（７０４）は、第１のセンサクラスタ（７０１）および回転レートによって得られた速度成分からの自動車両（１０１）の少なくとも１つの速度成分を決定するように設計されている請求項１０記載のセンサ装置。
【請求項１２】
評価装置（７０４）は、自動車両（１０１）の速度成分を得るために、回転レートセンサ（９０１）によって得られるさらなる回転レートを使用するように設計されている請求項１１記載のセンサ装置。
【請求項１３】
さらに評価装置（７０４）に接続される第２のセンサクラスタ（１０２；７０１ｂ）を有し、この第２のセンサクラスタの速度成分は、第２のセンサクラスタ（１０２；７０１ｂ）において検知された測定変数から得ることができ、評価装置は、第１および第２のセンサクラスタ（７０１；１０２；７０１ｂ）の得られた速度成分から車両（１０１）の少なくとも１つのさらなる回転レートを得るように、さらに、自動車両（１０１）の速度成分を得るためにさらなる回転レートを使用するように設計されている請求項１１記載のセンサ装置。
【請求項１４】
請求項１−１３のいずれか１項記載のセンサ装置を有する自動車両（１０１）。
【請求項１５】
方法において、
−  コヒーレント光が、センサ装置の発光源から車道表面（１０４）の方向に送信され、
−  少なくとも１つの測定変数であって、それは車道で散乱した光と発光源の光との間の干渉を特徴づけるものが、センサ装置の干渉検知器（１０６）で検知され、および／または、測定変数は、センサ装置の速度成分、および／またはセンサ装置と車道表面（１０４）との間の距離を示しており、
−  車両（１０１）の動作状態を特徴づける少なくとも１つの変数が、測定変数に従って得られるセンサ装置を有する自動車両（１０１）の動作状態を検知する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車両の動作の検知に関する。
【０００２】
この発明の主題は、特には、自動車両の動作状態を検知するためのセンサ装置である。
【０００３】
さらに、この発明は、自動車両の動作状態を検知するための方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
自動車両の動作の検知は、自動車産業において特に重要であると考えられる。例えば、車両の縦方向の速度のような動作変数（variables）は、車両のドライバーのための重要な情報を構成する。さらに、動作変数は、車両の安全性および快適性が改善される車両移動の動的制御装置のための入力信号として役立つ。従来の車両移動の動的制御装置は、一般にこの様な状況において車輪速度センサであって、その測定値から、車両の縦方向の速度が得られるものと、車両のヨーレートを検知するためのセンサと、横方向の加速度と、さらには適切な場合には、縦方向の加速度を検知するためのセンサとを有する。
【０００５】
ＤＥ  １０  ２００４  ０６０  ６７７  Ａ１は、自動車両の速度を得るための光学的装置であって、その装置においてその車両の基盤をなす表面の装置イメージがシーケンスで記録される。車両の速度は、イメージ内の目標物（object）、または構造上の特徴の移動に基づいて得られる。縦方向の速度に加えて、この様な状況において、自動車両の横方向の速度を得ることはさらに可能であり、横方向の速度は、車両センサ装置による測定にとって頻繁にアクセスし難く、さらに車両移動の動的制御装置のための有用な入力変数を構成する。
【０００６】
そのような装置は、一般的に、その結果として、自動車両内への統合における費用が増加する付加的な車道表面の照明を要求する。さらに、装置は、カメラ、あるいは照明装置の汚染に対して比較的に弱い。それは、自動車両の床下における設置位置に起因するより大きな程度で生じる。その結果、装置の利用可能性は悪影響を及ぼされることがある。さらに、装置は、車道の平面内ではあるがそれに垂直にではない速度成分を検知することだけはできる。
【発明の概要】
【０００７】
この発明の目的は、したがって、自動車両の動作の改善された検知を可能にし、特により信頼できる動作の検知を可能にすることである。
【０００８】
その目的は、特許の請求項１の特徴を有するセンサユニットによって、さらには特許の請求項１５の特徴を有する方法によって達成される。
【０００９】
そのセンサユニット、および方法の実施例は、従属クレームにおいて特定される。
【００１０】
この発明の第１の概念によれば、自動車両の動作状態を検知するためのセンサ装置が提案される。このセンサ装置は、そのセンサ装置が自動車両において配置されるときに、車道表面の方向に送信され、かつそれはその表面で散乱した光と発光源の光との間の干渉を特徴づける少なくとも１つの測定変数（measurement variable）を検知するように設計されている（designed）干渉検知器を有する可干渉光を放射するための発光源を有する少なくとも１つのレーザユニットを有する。この測定変数は、センサ装置の速度成分（speed component）、および／またはセンサ装置と車道表面との間の距離を示す。このレーザユニットは、測定変数であって、その少なくとも１つの変数は車両の動作状態を特徴づけるものから決定するように設計されている評価装置に結合される。
【００１１】
この発明の第２の概念によれば、センサ装置を有する自動車両の動作状態を検知するための方法が、提案される。その方法は、
−  コヒーレント光は、センサ装置の発光源から車道表面の方向に送信され、
−  少なくとも１つの測定変数であって、車道表面で散乱した光と発光源の光との間の干渉を特徴づけるものが、センサ装置の干渉検知器で検知され、そこでは測定変数は、センサ装置の速度成分、および／またはセンサ装置と車道表面との間の距離を示し、さらには、
−  車両の動作状態を特徴づける少なくとも１つの変数は、測定変数に従って得られること、
を提供する。
【００１２】
この発明は、自動車両の動作状態の非接触の決定を可能にする。このことは、車両の動作状態が信頼でき、かつ破壊的な影響とは無関係に決定されることが可能である。さらに、光学的な測定法は、車両の動作状態を特徴づける変数が非常に正確に得られることを可能にする。
【００１３】
車両の動作状態を特徴づける変数は、特に、車両の１つまたはそれ以上の速度成分、および／または車両の１つまたはそれ以上の回転角であることができる。後者は、センサ装置と車道表面との間の距離に基づいて決定することができ、前記距離は、センサ装置によって測定された光ビームに沿う距離である。さらに、回転角速度、特には、車両のヨーレート、ピッチングレート、および／またはローリングレートを決定することができる。このことは、検知された速度成分を使用して、および／または時間中にわたる（over time）対応する回転角を得ることによってなすことができる。発光源によって車道表面の方向に送信された光は、少なくとも部分的に発光源に向かって散乱する。
【００１４】
センサ装置のコンパクトで複雑でない設計を達成するために、干渉の位置は、したがって好ましくは、発光源、特には、発光源のレーザ共振器である。そのような干渉は、検知器で検知することができるレーザの動作状態における変化に帰着する。これは、また自己混合効果（self-mixing effect）として参照される。
【００１５】
センサ装置、および方法の一実施例においては、センサ装置は、評価装置に結合される複数のレーザユニットを有する少なくとも１個のセンサクラスタを有し、レーザユニットは、様々な方向に光を放射する。
【００１６】
このセンサクラスタは、好ましくは３つのレーザユニットを有する。この３つのレーザユニットであって、それぞれが特定方向に光を送信するものによって、センサ装置の３つの速度成分、および／またはセンサ装置と車道表面との間の３つの距離を決定することが、有利に可能である。この３つの速度成分に基づいて、３つの空間的方角に車道に関してセンサ装置の一方向運動の速度を決定することが、特に可能である。各場合において、車道表面からの距離がレーザユニットによって得られる場合には、車道表面に関してセンサ装置の位置は、そこから決定することができる。
【００１７】
センサ装置、および方法のさらなる実施例において、センサクラスタのレーザユニットは、車両であって、自動車両が作動しているときに、その下側が車道表面に面するものの車両本体の下側に設置することができる共通ハウジング内に配置される。
【００１８】
この実施例の１つの利点は、センサクラスタのレーザユニットが、センサクラスタのコンパクトでコスト効率の良い設計に帰着する共通ハウジング内に配置されることである。さらに、各レーザユニットを個々に取り付けて適応させることが必要でないので、この配位（configuration）におけるセンサクラスタは、特に容易に車両に設置することができる。
【００１９】
センサ装置、および方法の１つの開発は、その評価装置が、センサクラスタの速度成分をセンサクラスタのレーザユニットによって検知された測定変数のそれぞれから得るように、さらには、得られた速度成分に基づいて自動車両の少なくとも１つの速度成分を決定するように設計されているという事実によって識別される。
【００２０】
自動車両の速度成分は、自動車両の車両移動動的状態を特徴づけるのに特にふさわしい車両の重心の速度成分であることができる。特に、車両の縦方向の速度、および／または車両の横方向の速度は、車両の重心に関して決定することができる。
【００２１】
自動車両の１点における動作、特には、センサ装置の動作は、車両、および車両の重心に関してそれぞれの点の回転動作の、その車両の重心の一方向運動の速度に分解することができる。車両の、および／または車両車体の回転レートによって、一方向運動の速度について記述することができる。車両の回転レートは、ヨーレートであって、車両の垂直軸周りの回転速度を特徴づけるものと、ローリングレートであって、車両の長手方向軸周りの回転速度を特徴づけるものと、ピッチングレートであって、車両の縦方向軸周りの回転速度を特徴づけるものとを有する。少なくとも１つの回転レートは、好ましくはセンサクラスタの得られた速度成分に基づいて車両の重心の速度を決定するために使用される。
【００２２】
その結果として、センサ装置、および方法の配位は、評価装置が、自動車両の速度成分の決定において自動車両の少なくとも１つの回転レートを使用するように設計されていると規定する。特に、自動車両の少なくとも１つの速度成分が得られることを可能にするこの発明の１つの配位は、評価装置が、自動車両の少なくとも１つの速度成分、および／または、センサクラスタにおいて検知された測定変数からの第２の回転レート、および装置によって検知された第１の回転レートを決定するように設計されているという事実を有する。
【００２３】
２つのセンサクラスタに加えて、回転レートを決定するための装置は、車速の要素、および／または車両のさらなる回転レートを得るためにここで有利に使用される。その結果として、１つまたはそれ以上の速度成分、および少なくとも２つの回転レートを有する自動車両の動作状態は、比較的に単純なセンサ配位によって決定することができる。
【００２４】
センサ装置の、およびその方法の関連する配位は、回転レートを決定するための装置が回転レートセンサ、特にはヨーレートセンサであるという事実によって識別される。
【００２５】
回転レートセンサは、例えば微小な（micromechanical）回転レートセンサとして形成される。ヨーレートは、運転状態の安定性に関して特に、自動車両の車両移動動的状態を特徴づけるための特に重要な変数である。この理由のために、この配位において、ヨーレートは、直接測定され、一方、特に、例えばローリングレートのようなさらなる回転レートは、得られた測定変数から計算することができる。
【００２６】
センサ装置の、およびその方法のさらなる実施例において、追加のセンサであって、他の測定原理によって測定変数を検知するものは、不要とされる（dispensed with）。この実施例においては、センサ装置は、３つのセンサクラスタと、自動車両の少なくとも１つの速度成分、および／または車両の少なくとも１つの回転レートとによって得られた測定変数から、評価装置が決定するように設計されている評価装置に結合される３つのセンサクラスタを有する。
【００２７】
さらに、センサ装置の、およびその方法の１つの配位は、第１のセンサクラスタを有する。レーザユニットによって放射された光の周波数が、各場合において、距離を、評価装置において検知された測定変数から得ることができるようにして変調スキーマによって変調することができる複数のレーザユニット、特にはその３つを有し、その評価装置は、得られた距離からその車両の少なくとも１つの回転角、および／または少なくとも１つの回転レートを決定するように設計されている。この配位は、第１のセンサクラスタのレーザユニットと、車道に関してセンサクラスタの位置、および／または車道に関して車両本体の回転角度とによって得られた距離から、決定する可能性を有利に利用する。
【００２８】
さらに、その対応する回転レートであって、この配位において同様に決定することができるものは、回転角から計算することもできる。回転レートの計算は、時間中にわたって、特に回転角を得ることによって、実行される。
【００２９】
センサ装置の、およびその方法の関連する配位は、距離に加えて、各場合においては、第１のセンサクラスタの速度成分は、検知された測定変数から得ることができるのと同様にレーザユニットによって放射された光の周波数が変調スキーマによって変調することができるということにおいて規定される。
【００３０】
この配位の１つの利点は、センサクラスタと車道表面との間の距離に加えて、車道表面に関してセンサ装置の速度成分を得ることが、さらに可能であるということである。
【００３１】
このことは、適切な変調スキーマによって行うことができる。センサ装置の、およびその方法のさらなる関連する配位は、評価装置が、第１のセンサクラスタおよび回転レートによって得られた速度成分からの自動車両の少なくとも１つの速度成分を決定するように設計されているという事実を有する。
【００３２】
重心の速度を決定するときの精度を、少なくとも１つのさらなる回転レートを考慮に入れることによって改善することができる。この理由のために、センサ装置の、およびその方法の１つの実施例においては、評価装置が、自動車両の速度成分を得るために、回転レートセンサによって得られるさらなる回転レートを使用するように設計されているという条件がある。
【００３３】
この回転レートは、有利に、特には、車両のヨーレートであることができる。
【００３４】
この回転レートセンサは、この場合ヨーレートセンサとして形成される。
【００３５】
１つの代りの配位は、センサ装置のレーザユニットよりも他の測定原理によって作動する付加的な回転レートセンサの使用を不要とする。
【００３６】
この配位は、評価装置に接続される第２のセンサクラスタを有し、この第２のセンサクラスタの速度成分は、第２のセンサクラスタにおいて検知された測定変数から得ることができ、その評価装置は、第１および第２のセンサクラスタの得られた速度成分から車両の少なくとも１つのさらなる回転レートを得るように、かつ、自動車両の速度成分を得るためにさらなる回転レートを使用するように設計されている。センサ装置についての以前の提示は、それが、特に自動車両における使用に適切であることを明らかにしている。このセンサ装置に加えて、この発明は、さらに、以前に記述したタイプのセンサ装置を有する自動車両を利用可能にする。
【００３７】
この発明について以前に言及された利点、特殊性、好都合の開発、および、この発明のさらなる利点、特殊性、および好都合な開発は、さらに、図に関して以下に述べられる代表的な実施例に基づいて明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】縦断面におけるこの発明によるセンサ装置を有する自動車両の概略例図である。
【図２】水平断面におけるこの発明によるセンサ装置を有する自動車両の概略例図である。
【図３】この発明によるセンサ装置の機能原理を示す概略例図である。
【図４】車両に関する様々な座標系の位置の概略例図である。
【図５】水平横断における３つのセンサクラスタを有する自動車両の概略例図である。
【図６】水平断面における２つのセンサクラスタを有する自動車両の概略例図である。
【図６ａ】水平断面におけるセンサクラスタを有する自動車両の概略例図である。
【図７】距離の測定を可能にする配位におけるセンサクラスタの概略例図である。
【図８】レーザユニットによって放射された光の変調された周波数の時間座標図の基礎的な例証を備えるブロック図を示す。
【図９】センサクラスタおよび回転レートセンサを有する自動車両の概略例図である。
【図１０】さらなる配位における２つのセンサクラスタを有する自動車両の概略例図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、概略例図において、車両１０１内に配置される評価装置１１０に接続されるセンサクラスタ１０２を装備している自動車両１０１を示している。自動車両１０１は、車両本体１０５および車輪１０６を有する。自動車両１０１は、例えば任意の所望数の車軸および車輪１０６を備えた乗客車両、またはトラックであることができる。このような状況において、図における例証は、純粋に代表的であるとして理解される。評価装置１１０は、計算を実行するためのマイクロプロセッサ、およびアルゴリズム、およびパラメータが格納される不揮発性メモリを有する電子計算ユニットである。センサクラスタ１０２は、車両本体１０５の床下に配置され、かつ３つのレーザユニット１０８ａ、ｂ、ｃであって、そのうちの１つのレーザユニット１０８ａだけが、図１において例証されているものを有する。各レーザユニット１０８ａ、ｂ、ｃは、測定する光ビーム１０３ａ、ｂ、ｃを、車道表面１０４の方向における車両１０１の床下に関して角度αｉ（ｉ＝ａ、ｂ、ｃ）で、送信する。光学要素１０７ａ、ｂ、ｃは、測定するビーム１０３ａ、ｂ、ｃを束ねて、それを車道１０４上の１点に、または車道表面１０４の近辺における１点に集光する。レーザユニット１０８ａ、ｂ、ｃの測定する光ビーム１０３ａ、ｂ、ｃは、コヒーレント光によって形成され、例えば、垂直キャビティ表面放射レーザ（ＶＣＳＥＬ）として１つの配位において形成することができる半導体レーザ内に生成される。この光は、好ましくは、非可視のスペクトル域、特に赤外線スペクトル域にであり、その結果、測定する光ビーム１０３ａ、ｂ、ｃは、可視できず、さらに道路使用者を転ずることができない。しかしながら、さらに、代りに、スペクトル域における光を生成することは可能である。センサクラスタ１０２のレーザユニット１０８ａ、ｂ、ｃは、それらの測定する光ビーム１０３ａ、ｂ、ｃが、異なる方向を有するのと同様に配置される。１つの代表的な配位において、測定する光ビーム１０３ａ、ｂ、ｃ、は、車両の床下と同一の角度αｉを取り囲み、図２において概略的に例証されるように、しかしながら、車両の床下の上における突出部は、車両の長手（longitudinal）方向に関して異なる角度δｉを有し、しかしながら、さらに、他の配位は、もちろん可能である。
【００４０】
レーザユニット１０８ａ、ｂ、ｃの機能化の基本的方法は、レーザユニット１０８ｉ用の図３に基づく例によって例証され、それは、センサクラスタ１０２のすべてのレーザユニット１０８ａ、ｂ、ｃ用の例として役立つ。レーザユニット１０８ｉは、長さＬの共振器３０１を有し、それは、前部の半透明ミラー３０２および後部の半透明ミラー３０３によって境を接している。測定する光ビーム１０３ｉは、前部のミラー３０２によって車道表面１０４の方向に共振器３０１から出る光によって形成される。測定するビーム１０３が共振器３０１または前部のミラー３０２と車道表面１０４との間に沿って伝わるパスの長さは、ここでＬ０で表示される（denote）。測定する光ビーム１０３は、車道表面１０４で散乱される。散乱光の一部は、測定するビーム１０３ｉに対する反対方向における散乱光ビーム３０５として後方に反射される。光学的装置１０７ｉの結果として、散乱光ビーム３０５は、共振器３０１内に進み、さらに共振器３０１において増幅された光によって干渉される。
【００４１】
共振器３０１および車道表面１０４が、車両１０１の移動に起因する、測定するビーム１０３の方向において相互に関して速度成分νＬｉをもって移動する場合には、散乱光ビーム３０５は、ドップラ偏移を経験する（experience）。これは、特定速度成分の関数(a function of the specified speed component) νＬｉとして、光の周波数、または波長における変化である。散乱光ビーム３０５の共振器３０１内へのフィードバックのために、自己混合効果が共振器３０１内に生じる。これは、レーザ増幅が散乱光ビーム３０５のドップラ偏移、したがって、さらに記述された速度成分に依存する周波数で変調されることを意味する。時間中にわたるレーザ増幅における変化Δｇが、次の方程式による測定する光ビーム１０３ｉの方向における共振器３０１と車道表面１０４との間の相対的動作の速度成分νＬｉの関数として記述される：
【数１】
2011511262.tif 000003
ここに、κは、０と１との間の値を有するレーザ特有の結合係数を表し、ｆ０は、レーザユニット１０８ｉから放射された光の周波数を表し、ｃは、光速度を表し、ｔは、時間を表す。
【００４２】
方程式（１）は、例えば、M．H．Koelinkらの「Laser Doppler velocimeter based on the self-mixing effect in a fiber-coupled semiconductor laser:theory」Aplied Optics, vol３１、１９９２年、３４０１−３４０８ページ」から得られる。
【００４３】
レーザ増幅の周期的な変調は、共振器３０１によって放射された光の強度の対応する周期的な変調に至る。速度成分νＬｉは、測定された強度が周期的に変化する周波数から得ることができる。共振器３０１によって放射された光の強度を測定するために、フォトダイオード３０６が設けられ、前記フォトダイオード３０６は、共振器３０１から後部ミラー３０３を介して出現する光を検出する。そのようなダイオード３０６は、一般にレーザ光線の強度を一定に維持するか、またはそれを制御するために使用され、したがって一般に既に市販のレーザダイオードの装置部品である。この出願においては、フォトダイオード３０６は、測定強度の時間座標図から強度の変化の周波数を得て、この周波数に基づく速度成分νＬｉを決定する評価装置１１０に接続される。
【００４４】
センサクラスタ１０２の３つのレーザユニット１０８ａ、ｂ、ｃによって、評価装置１１０によって評価される３つの速度成分νＬｉ（ｉ＝ａ、ｂ、ｃ）を得ることは、したがって可能である。実行されるべき評価のために、図４に例証されているセンサ座標系４０１を考慮することが、好ましい。センサ座標系４０１は、その起源が、測定時間でセンサクラスタ１０２の取付位置と一致する直交座標系である。センサ座標系４０１は、したがってその測定時間で車両に固定されて初期化される空間的に固定される座標系である。例えば、センサ座標系のｘｓ−軸は、車両の長手方向に向き、ｙｓ軸は、車両の横方向において左方向を向き、また、ｚｓ軸は、車両の垂直方向に向く。しかしながら、センサ座標系４０１の他の方向性も、同様に可能である。センサ座標系４０１に加えて、図４は、さらに車両１０１の重心系４０２であって、その重心系４０２が車両の重心ＣＭにおける測定時間で初期化されるものを示している。センサ座標系４０１の場合におけるように、重心系４０２のｘＶ軸は、車両の長手方向に向き、ｙＶ−軸は、車両の横方向における左方向を向き、また、ｚＶ軸は、車両の垂直方向において上方に向く。
【００４５】
したがって、重心系４０２は、センサクラスタ１０２と車両の重心ＣＭとの間の接続線に沿って、センサ座標系４０１に関して偏倚し、回転する。
【００４６】
センサ座標系４０１において、センサクラスタ１０２の測定する光ビーム１０３ａ、ｂ、ｃの方向（ベクトル）は、角度αｉおよびδｉによって特定され、そしてそれはセンサクラスタ１０２の固定された設置位置から得られ、さらに、評価装置１１０の不揮発性メモリにおけるパラメータとして格納することができ、また図１および２において例証される。
【００４７】
同じことは、方向：
【数２】
2011511262.tif 000004
に当てはまる：
センサクラスタ１０２によって測定された速度成分は、これらの方向におけるセンサクラスタ１０２の速度の成分ν（ベクトル）に相当し、すなわち、スカラ積（product）を使用して、下記が当てはまる。
【数３】
2011511262.tif 000005
一次方程式系であって、それからセンサ座標系４０１の３つの軸に沿った速度ベクトルの成分ν（ベクトル）＝（νｘ,νｙ,νｚ）は、３つの速度成分νＬａ,νＬｂ,νＬｃのための対応する方程式から得ることができ、そして、それは、センサクラスタ１０２のレーザユニット１０８ａ、ｂ、ｃによって得ることができる。後者が、センサ座標系４０１に関して、単純に偏倚され、かつ、回転されるので、前記成分は、重心系４０２におけるセンサクラスタ１０２の速度の成分に相当する。
【００４８】
評価装置１１０は、速度ν（ベクトル）から、センサ座標系４０１、および／または重心系４０２に関係する車両の重心ＣＭの一方向運動（translational）νＣＭ（ベクトル）の速度を得る。
【００４９】
このことは、それ自身知られている関係を使用して利用してなされる：
【数４】
2011511262.tif 000006
ここで、χ（ベクトル）は、センサクラスタ１０２から車両の重心ＣＭまで開始する接続ベクトルを示す。評価装置１１０が、車両の重心の速度νＣＭ（ベクトル）を計算することを可能にするために、センサクラスタ１０２と車両の重心ＣＭとの間の接続ベクトルχ（ベクトル）の成分は、それらが車両１０１の典型的な負荷状況のために予め決定された後、評価装置１１０の不揮発性メモリにおけるパラメータとして１つの実施例内に格納される。変更されたローディングによる重心ＣＭの位置の変化は、この配位において無視される。方程式（４）に含まれている変数ω（ベクトル）＝［ｄφ/ｄt，ｄθ/ｄt，ｄψ/ｄt］は、車両１０１の角速度を示しており、それらの成分は、車両１０１のローリングレートｄφ/ｄt、車両１０１のピッチングレートｄθ/ｄt、および車両１０１のヨーレートｄψ/ｄtである。
【００５０】
センサ座標系４０１および重心系４０２が、車両に固定して初期化されるので、これらの系のｘｙ−平面は、車道表面１０４に関して車両本体１０５のローリング動作およびピッチング動作による現在のピッチング角およびローリング角の周りを回転する。しかしながら、車両１０１の車両移動動的状態は、通常、水平系（horizontal  system）に関係する車両の速度成分特には長手方向の速度νhCM，χおよび横方向の速度νhCM，ｙによって特徴づけられる。このことは、そのｘ−ｙ平面が車道の平面と平行に延びるか、車道の平面にある座標系を有する。その原点が、考慮の時に車道の平面における車両１０１の重心ＣＭ以下に垂直に初期化される水平化された系（horozontalized  system）が、一般に使用される。ｘ軸は、車両の長手方向における車道の平面内に前方に延び、ｙ軸は、車両の横方向における車道の平面１０４において左方に延び、さらに、ｚ軸は、車両の垂直方向において車道の表面１０４に関して垂直に上方に延びる。重心系４０２に関係する重心の速度νＣＭ（ベクトル）と、水平化された系に関係する重心速度νhCMχ（ベクトル）＝（νhCM，χ, νhCM，ｙ，νhCM，ｚ）との間に、次の関係がある。
【数５】
2011511262.tif 000007
ここで、マトリックスSｙ（θ）は、ピッチング角θを介して瞬間の（instantaneous）ｙ軸周りの回転を記述し、さらに、このマトリックスSｚ（φ）は、ローリング角φを介して瞬間のｘ軸周りの回転を示しており、また、下記は次のものを適用する：
【数６】
2011511262.tif 000008
重心系４０２における重心の速度νＣＭ（ベクトル）を決定するために、車両１０１の回転率、すなわち、ヨーレート、ローリングレート、およびピッチングレートのナレッジが、したがって必要であり、そしてさらなる車両１０１のローリング角、およびピッチング角のナレッジは、水平化された系νhCM（ベクトル）における重心の速度を得るために必要である。
【００５１】
その３つの一方向運動の、および３つの回転の自由度に従って、車両の動作を決定するために、ブロック図−以前に記述したタイプであって、評価装置１１０に接続されるものの３つのセンサクラスタ１０２ａ、ｂ、ｃによる図５において概略的に例証された１つの実施例において、使用される。センサクラスタ１０２ａ、ｂ、ｃは、車両１０１の床下に配置される。この配置は、また、センサクラスタ１０２ａ、ｂ、ｃが、一直線上に配置されず、さらに好ましくは、一平面内にないように同様に選択されている。
【００５２】
各センサクラスタ１０２ａ、ｂ、ｃ、のために、以前に記述したように、重心系４０２に関連したセンサクラスタ１０２の速度νｉ（ベクトル）（ｉ＝ａ、ｂ、ｃ）を、評価装置１１０内において得ることは可能である。相互との速度νｉ（ベクトル）の比較から、その後、評価装置１１０は、車両１０１のローリングレート、ピッチングレート、およびヨーレートを決定する。２つの速度νｉ（ベクトル）の比較のために、次の方程式が当てはまり、その方程式は、評価用に使用され、例えば、方程式（４）から得ることができる：
【数７】
2011511262.tif 000009
ここで、γij（ベクトル）＝γi（ベクトル）−γj（ベクトル）は、センサクラスタｉとセンサクラスタｊとの間の接続ベクトルを示している。そのペア（ｉ，ｊ）＝（ａ，ｂ），（ａ，ｃ），（ｂ，ｃ）のために、方程式（７）は、３つのベクトル方程式に至る。これらは、９つの方程式を有する方程式系に相当し、これから３つの方程式が選択され、車両１０１の回転レートを得るための根拠として評価装置１１０によって使用される。
【００５３】
回転レートは、その後、重心系４０２における車両１０１の重心速度νＣＭ（ベクトル）を決定するために評価装置１１０によって使用される。このことは、センサクラスタ１０２ａ、ｂ、ｃのために得られる速度νｉ（ベクトル）（ｉ＝ａ、ｂ、ｃ）を使用して、方程式（４）に基づいてなされる。代りに、当初は、２つ、または３つの値を、さらなるセンサクラスタ１０２ａ、ｂ、ｃのために得られる速度νｉ（ベクトル）を使用して、重心速度νＣＭ（ベクトル）のために決定することができ、さらに重心速度νＣＭ（ベクトル）を個別の値から見出すことができる。このことは、速度の決定の正確性を増加し、もっともらしさチェックを可能にし、その間に、３つの得られた値は、距離が大きすぎるときには、不完全な測定を検知するために相互に比較される。
【００５４】
さらに、ローリングレート、および時間中にわたるピッチレートの統合は、ローリング角およびピッチング角が得られることを可能にする。この統合は、例えば、評価装置１１０に信号を送り、ローリング角およびピッチング角がイグニッション開始に値ゼロを有する前提条件に基づいて実行することができる。この配位において、ローリングレート角およびピッチング角の使用によって、評価装置１１０は、方程式（５）に基づいて、車両の長手方向の速度νhCM，χおよび車両の横方向の速度νhCM，ｙを、適切であれば、水平化された系における車両の重心ＣＭの垂直速度νhCM，ｚと同様に決定する。
【００５５】
３つのセンサクラスタ１０２ａ、ｂ、ｃ、に接続される評価装置１１０の出力信号は、例えば、車両の小さなローリング動作とピッチング動作との間に水平化された系における一方向運動の速度νＣＭ（ベクトル）のための良好な近似値を構成する重心系４０２における車両の重心の一方向運動の速度νＣＭ（ベクトル）の成分である。回転レートの統合によって決定されるべき車両１０１の回転角用の装備がある場合には、速度νhCM（ベクトル）も、水平化された系における評価装置１１０によって出力変数として出力することができる。
【００５６】
さらなる出力変数は、３つの得られた車両１０１の回転レートを表わす。図６において概略的に例証されるさらなる実施例は、その中で、３つのセンサクラスタ１０２ａ、ｂ、ｃの代りに、２つのセンサクラスタ１０２ａ、ｂのみが使用されている以前に記述した配位と異なり、前記センサクラスタ１０２ａ、ｂは、車両本体１０５の床下における相互から別に離間して設置される。しかしながら、さらに、回転レートセンサ６０１が、その測定信号がセンサクラスタ１０２ａ、ｂの測定信号に加えて評価装置１１０に供給されるように装備され、その結果、車両１０１の回転レートは、直接測定される。この配位において、直接測定されない回転レートは、以前に記述された方法で、かつ測定された回転レートからの評価装置１１０において決定されるセンサクラスタ１０２ａ、ｂのために得られる速度νａ（ベクトル）およびνｂ（ベクトル）から決定される。このような状況において、方程式（５）によれば、その関係νａ（ベクトル）−νｂ（ベクトル）＝ω（ベクトル）×γdist（ベクトル）は、速度νａ（ベクトル）とνｂ（ベクトル）との間の違いのために、さらには、重心系４０２に関係して使用される。このベクトル方程式は、３つの方程式を有し、それらのうちの２つは、回転レートセンサ６０１によって測定されない回転レートを決定するために使用される。残る回転レートが計算された後、評価装置１１０は、センサクラスタ１０２ａ、ｂのために、または両方のセンサクラスタ１０２ａ、ｂのために得られた速度νａ（ベクトル）とνｂ（ベクトル）とに基づいて、図５に関して上に記述した配位に対してアナログ方式で、重心系４０２と関係する車両の重心ＣＭの一方向運動の速度νＣＭ（ベクトル）を決定する。この配位におけるように、車両１０１のローリング角およびピッチング角も、時間中にわたるローリングレートおよびピッチングレートの統合によって決定することができる。
【００５７】
回転レートセンサ６０１は、好ましくは、ヨーレートセンサである。なぜなら、ヨーレートは、車両移動動特性における最も大きな影響を有し、また、他の変数と無関係のヨーレートの直接測定は、したがって有利であるからである。さらに、ヨーレートは、一般に、車両移動動的制御装置の入力変数として役立つが、その結果、さらに、この変数を直接測定することは、この点で有利である。しかしながら、ヨーレートセンサの代りに、ローリングレートセンサ、またはピッチングレートセンサを使用することは、また可能である。使用された回転レートセンサは、特にそれ自身知られている超小型の回転レートセンサとして、当業者にそれ自身知られている方法で形成することができる。
【００５８】
評価装置１１０の出力信号は、この配位において、例えば、重心系４０２における車両の重心の一方向運動の速度νＣＭ（ベクトル）、または、−回転レートの統合によって決定されるべき車両１０１の回動角のための装備がある場合に−、水平化された系における一方向運動の速度νＣＭ（ベクトル）である。さらなる出力変数は、車両１０１の２つの回転レートであり、それは回転レートセンサ６０１によって直接測定されない。ヨーレートセンサが使用されるときに、これらは、車両１０１のローリングレートおよびピッチングレートである。
【００５９】
さらに、車両１０１のローリング動作およびピッチング動作を無視して、以前に言及した変数をほぼ決定するために、速度クラスタ１０２および回転レートセンサ６０１のセンサ配位を使用することは可能である。このセンサ配位は、図６ａに概略的に例証されている。回転レートセンサ６０１は、以前に上に言及した理由のために、好ましくは、ヨーレートセンサである。
【００６０】
車両１０１が、小さな長手方向、および横方向の加速をせいぜい受ける限りでは、車両１０１のローリングおよびピッチング動作は小さい。さらなる配位においては、したがって、スプリング圧縮のために無視されるべき車両本体１０５のローリング動作およびピッチング動作のための装備があることができ、その結果、車両１０１のローリングレートおよびピッチングレートと同様に、ローリング角およびピッチング角も、値ゼロに設置することができる。この配位においては、自動車両１０１は、センサクラスタ１０２の測定信号に加えて、その測定信号が評価装置に入力信号として供給される、センサクラスタ１０２およびヨーレートセンサを装備している。センサクラスタ１０２の測定信号から、評価装置１１０は、ここでセンサクラスタの速度ν（ベクトル）を決定する。車両の重心ＣＭの一方向運動の速度νＣＭ（ベクトル）の近似値は、その後、ヨーレートdψ/dtを使用して得られる。このことは、関係
【数８】
2011511262.tif 000010
によってなされる。
【００６１】
それは、車両１０１のローリングレートおよびピッチングレートを無視することによって、方程式（４）から得られる。変数χは、ここに、センサ座標系４０１におけるベクトルχ（ベクトル）のｘ成分、すなわち、センサクラスタ１０２から車両の長手方向において測定された車両の重心ＣＭの距離を示しており、その変数ｙは、（センサ座標系４０１におけるベクトルχ（ベクトル）のｙ成分、すなわち、センサクラスタ１０２から車両の横方向に測定された車両の重心ＣＭの距離を示している。評価装置１１０の出力信号は、この配位において、重心系４０２における車両の重心ＣＭの接近した一方向運動の速度成分νＣＭ（ベクトル）を有し、それは、水平化された系における重心の速度νhCM（ベクトル）の成分のための近似値として同時に使用することができる。
【００６２】
１つの配位においては、センサクラスタ１０２も、車両１０１の重心ＣＭに、または、車両１０１の重心ＣＭの下方に垂直に位置することができる。この場合、一方向運動の速度は、車両１０１のローリング動作およびピッチング動作を無視することによって直接測定することができ、さらに、もはや、いかなる回転部品をも考慮に入れる必要はない。
【００６３】
同様に、車両１０１は、ヨーレートセンサに加えて、ローリングレートセンサ、および／またはピッチングレートセンサを装備することができ、その結果、ヨーレートに加えて、さらなる回転レートを測定し、さらに、車両の重心ＣＭの一方向運動の速度νＣＭ（ベクトル）の計算を考慮に入れることができる。時間中にわたる測定された回転レートを統合することによって、対応する回転角を得て、重心系４０２における速度νＣＭ（ベクトル）から水平化された系における車速νhCM（ベクトル）を決定するためにそれらを使用することが、また可能であり、その結果、車速νhCM（ベクトル）の成分は、評価装置１１０によって水平化された系において出力することができる。
【００６４】
さらなる実施例において、以前に記述したタイプのセンサクラスタ１０２も使用される。さらに、装置が、車両本体１０５のローリング角およびピッチング角が決定されるように提供される。ローリング角およびピッチング角を得るために、ここに特に、車両１０１のシャシのスプリング部材における走行センサを提供することは可能であり、そのスプリング部材は、車輪１０６に関して車両本体１０５を支持する。走行センサは、それぞれスプリング部材にここで割り当てられ、また、それらは、車本体１０５が、対応するスプリング部材で実行するスプリングの移動の距離を測定する。四輪自動車１０１の場合には、少なくとも３つの走行センサが、当業者に知られているやり方において特定の変数を決定するために、各場合における１車両車輪１０６で設けられる。第４の走行センサは、その変数が冗長な方法で得られることを可能にし、その結果、より正確な決定が、可能である。走行センサによって測定されるスプリング移動値から、評価装置１１０であって、それに走行センサの測定信号が供給されるものは、車両１０１のピッチング角およびローリング角を得る。さらに、ローリングレートおよび車両１０１のピッチングレートは、時間にわたる縦視野移動角度およびピッチング角度を引き出すことにより、評価装置１１０の中で得ることができる。前記ローリングレートおよびピッチングレートは、その後、センサクラスタ１０２の得られた速度ν（ベクトル）から関係（４）を利用して、車両の重心ＣＭの一方向の速度νＣＭ（ベクトル）を、を決定するように使用される。得られたローリング角および得られたピッチング角に基づいて、車速νhCM（ベクトル）は水平化された系において計算することができる。したがって、評価装置１１０の出力信号は、水平化された系における車速νhCM（ベクトル）の成分、車両１０１の回転レート、および適切である場合には、この配位における車両１０１の回転角を表わす。
【００６５】
この発明のさらなる実施例は、図７に概略的に例証され、以前に記述したクラスタと比較して修正されるセンサクラスタ７０１の使用のために備え、その結果、測定する光ビーム７０３ａ、ｂ、ｃの方向の速度成分に加えて、測定する光ビーム７０３ａ、ｂ、ｃが、センサクラスタ７０１と車道表面１０４との間を走行する距離も決定される。速度を測定するための以前に記述したセンサクラスタ１０２が、距離クラスタと区別するために、速度クラスタとして以下に参照されている間に、修正されたクラスタ７０１は、以下に距離クラスタとして参照される。速度クラスタ１０２のように、距離クラスタ７０１は、車両本体１０５の床下に設置される。さらに、それは、評価装置７０４に接続され、さらに測定する光ビーム７０３ａ、ｂ、ｃを様々な方向に送信する３つのレーザユニット７０２ａ、ｂ、ｃを有し、それは、車道表面１０４で反射される。距離クラスタ７０１のレーザユニット７０３ａ、ｂ、ｃは、基本的に、速度クラスタのレーザユニット１０８ａ、ｂ、ｃと同じ方法で形成することができる。しかしながら、速度クラスタ１０２とは対照的に、レーザユニット７０２ａ、ｂ、ｃによって放射された光の周波数は、変化することができる。この変化は、レーザダイオードを介して流れる電流を変化することによって、好ましくは、ここに引き起こされ、さらに、これは、制御装置７０５によって引き起こされる。速度クラスタ１０２の場合におけるように、距離クラスタ７０１の場合には、レーザユニット７０２ｉによって送信される光は、車道表面１０４で散乱し、レーザユニット７０２ｉに部分的に反射される。反射された光は、対応するレーザユニット７０２ｉの共振器内にフィードバックされ、そして、レーザユニット７０２ｉの共振器においてそこに生成された光と干渉する。これは、共振器における自己混合効果の発生に至り、その効果は、達成する、変調されるべきレーザダイオードによって送信された光の強度を与え、さらに前記変調が、フォトダイオードによって検知される。このフォトダイオードの電流の変調は、この差異の周波数がフォトダイオードによって解明することができる限りにおいては、反射されたレーザ光と共振器内のレーザ光との周波数間の差に相当する周波数を有する。
【００６６】
送信されたレーザ光線の周波数は、速度成分νＬｉだけでなく、それぞれの測定する光ビーム７０３ｉが、レーザユニット７０２ｉまたはそこにある共振器と車道表面との間を走行する距離dＬｉをも決定するために距離クラスタ７０１のレーザユニット７０２ｉを使用するために、ＦＭＣＷ（周波数変調持続波）原理であって、それ自身知られているものによって変調される。この周波数変調は、レーザダイオードを介して流れる電流を相応して変化することによって、制御装置７０５によって実行される。１つの配位においては、連続した線によって図８におけるブロック図に概略的に例証されているように、デルタ関数によってリニア変調が設けられる。このブロック図においては、周波数ｆは、時間ｔに対してプロットされる。点線によって図８の中のブロック図において、その時間座標図が例証されている反射された信号の周波数は、測定する光ビーム７０３ｉの瞬時周波数と比較して偏倚される。反射光の周波数ｆＲと透過光の周波数ｆＲとの間の周波数偏倚δｆ＝ｆＲ−ｆＲは、反射光の走行時間に起因する第１の部分ｆτと、反射光のドップラ偏移による第２の部分ｆＤを有する。測定する光ビーム７０３ｉの周波数が増加するときは、周波数偏倚δｆ１は、ドップラの部分ｆＤと第１の部分ｆτとの間の差に起因し、その結果、下記の次のものを適用する：
δｆ１＝ｆＤ−ｆτ                                （９）
周波数が減少するときは、振動数偏倚δｆ２は、２つの部分の合計から得られる、すなわち、下記の次のものを適用する：
δｆ２＝ｆＤ＋ｆτ                              （１０）
結果として、周波数偏倚の２つの部分は、増加する周波数と減少する周波数との間の差異の周波数を評価することによって得ることができる。
【００６７】
このような状況においては、下記の次のものを適用する：
ｆＤ＝１／２（δｆ２＋δｆ１）              （１１）
ｆτ＝１／２（δｆ２−δｆ１）              （１２）
速度成分νＬｉおよび距離ｄＬｉは、レーザユニット７０２ｉによる方程式（１１）および（１２）から得ることができる。速度成分νＬｉのために、下記はここに当てはまる：
νＬｉ＝−ｆＤ・λ  ／２                    （１３）
ここに、λは、放射されたレーザ光の波長を示し、さらに下記は距離ｄＬｉに当てはまる：
ｄＬｉ＝ｆτ・ｃ・Ｔ  ／  ４・ｆswing         （１４）
ここに、ｆswingは、周波数スイング、すなわち、変調された周波数の最小と最大値との間の差を示し、さらに、Ｔは、周波数変調の周期長さを示す。
【００６８】
距離クラスタ１０２は、上述したように、距離ｄＬｉだけでなく速度νＬｉを決定するためにも、使用することができる。距離クラスタ７０１によって得られる速度成分νＬｉ（ｉ＝ａ、ｂ、ｃ）は、速度クラスタ１０２によってさらに決定することができるものに相当する。この理由のために、個々のセンサクラスタ７０１は、速度νＬｉと距離ｄＬｉとを決定するために使用することができる。
【００６９】
しかしながら、単一のセンサクラスタの代りに、距離クラスタ７０１が、これらの変数を決定するために使用されることを、さらに規定することができ、その距離クラスタ７０１によって、距離ｄＬｉが検出され、そして以前に記述したタイプの個別の速度クラスタ１０２が、速度νＬｉを決定するために使用される。距離クラスタ７０１および速度クラスタ１０２は、この配位における共通のハウジング内に統合することができる。さらに、２つのセンサクラスタ７０１、１０２は、共通の評価装置７０４を有することができる。
【００７０】
距離クラスタ７０１のレーザユニット７０２ｉによって得られた距離は、距離クラスタ７０１と対応する測定する光ビーム７０３ａ、ｂ、ｃが当たる車道表面１０４の点との間の接続するベクトルｄＬｉ（ベクトル）の絶対値に相当する。この接続するベクトルは、ｄＬｉ（ベクトル）＝ｄＬｉ・ｎＬｉ（ベクトル）によって与えられるが、ここで、方程式（２）において与えられるようなベクトルｎＬｉ（ベクトル）、それは測定する光ビーム１０３ａ、ｂ、ｃのために、測定する光ビーム７０３ａ、ｂ、ｃの方向について記述している。３つの接続するベクトルｄＬａ（ベクトル）、ｄＬｂ（ベクトル）およびｄＬｃ（ベクトル）は、車道の平面に相当する平面に及ぶ（span）。したがって、評価装置７０４は、得られた距離ｄＬａ、ｄＬｂおよびｄＬｃ、特には、センサ座標系４０１のｘ−ｙ平面と車道の平面との間の回転角から決定することができる。車道の平面が、水平化された座標系のｘ−ｙ平面と平行に位置合せされるので、これらの回転角は、車両本体１０５のローリング角およびピッチング角に相当する。
【００７１】
１つの配位において、例えば測定するビーム７０３ａ、ｂ、ｃによって及ぶ平面のユニットノーマルベクトルは、回動角を決定するために決定することができる。
【００７２】
そのようなユニットノーマルベクトルは、例えば
【数９】
2011511262.tif 000011
によって、ベクトル積を使用することによって得られ、ここに、
【数１０】
2011511262.tif 000012
は、絶対値を表わす。
【００７３】
このユニットノーマルベクトルＨ（ベクトル）は、センサ座標系４０１において与えられて、ｚ方角に、水平化された系のユニットベクトルに相当する。したがって、下記は次のものを適用する：
【数１１】
2011511262.tif 000013
この方程式において、ｅZ（ベクトル）＝（０，０，１）Ｔは、センサ座標系４０１におけるｚ方角に単一性ベクトルを表わす。ベクトル方程式（１６）は、車両本体１０５のローリング角φおよびピッチング角θを決定するための方程式系を有する。Ｈ（ベクトル）＝（ｈ１，ｈ２，ｈ３）を使用することによって、下記のものが、解としてここに得られる：
【数１２】
2011511262.tif 000014
方程式（１８）において、Ｈ（ベクトル）のｘ成分は、Ｈ（ベクトル）のために正規化が行なわれた物理ユニット内に挿入されるべきであり、それは例えばセンチメートルまたはメートルで行われることができる。
【００７４】
評価装置７０４が、距離クラスタ７０１の測定信号に基づく車両１０１のローリング角およびピッチング角を決定した後、車両１０１のローリングレートおよびピッチングレートは、時間中にわたるローリング角およびピッチング角を得ることによって計算される。重心系４０２、または水平化された系における重心の速度を決定するために、車両１０１のヨーレートについてのナレッジは、ローリングレートおよびピッチングレートと同様にさらに必要である。このナレッジは、ブロック図による図９に概略的に例証される配位におけるヨーレートセンサ９０１によって検知される。さらなる配位において、それは概略的なブロック図における図１０に示されているが、さらなるセンサクラスタが、距離クラスタ７０１に加えて使用され、それはさらなるセンサクラスタが、車両本体１０５の床下に距離クラスタからの一定距離に位置される。さらに使用されたセンサクラスタは、さらなる距離クラスタ７０１ｂ、または速度クラスタ１０２であることができる。追加のセンサクラスタによって、２つの速度が存在するように、センサクラスタの速度が得られる：距離クラスタ７０１の速度νＬａ（ベクトル）および追加センサクラスタの速度νＬｂ（ベクトル）である。
【００７５】
車両１０１のローリングレート、および／またはピッチングレートを使用することによって、関係
【数１３】
2011511262.tif 000015
から、既に以前に記述した方法でこれらの２つの方程式からのヨーレートを計算することが可能である。
【００７６】
ここに、γdist（ベクトル）は、距離クラスタ７０１から追加センサクラスタまでの接続するベクトルを表わす。
【００７７】
ローリングレート、ピッチングレート、およびヨーレートに基づいて、評価装置７０４は、それから、距離クラスタ１０２よって決定された速度νＬａ（ベクトル）から、および／または追加センサクラスタによって得られた速度νＬｂ（ベクトル）から、関係（４）を使用することによって車両の重心ＣＭの速度νＣＭ（ベクトル）を計算する。距離クラスタ７０１によって得られたローリング角および得られたピッチング角に基づいて、さらなるステップにおいて、評価装置７０４における水平化された系の速度νhCM（ベクトル）からの車速νＣＭ（ベクトル）を計算することは可能である。したがって、評価装置７０４の出力信号は、この配位において水平化された系において車速νhCM（ベクトル）の成分、車両１０１の回転レート、および適切な場合には車両１０１の回転角を構成する。
【００７８】
以前に記述したセンサ配位は、評価装置１１０、７０４が、集信方式における車速νhCM（ベクトル）か、または重心系４０２における車両１０１の速度νＣＭ（ベクトル）のいずれかを決定することができるという事実を共通に有し、その速度νＣＭ（ベクトル）は、水平化された座標系における速度νhCM（ベクトル）にほぼ相当する。得られた速度成分は、例えば、ドライバー情報装置のような車両１０１のさらなる装置、または例えば車両移動動的制御装置のような制御装置によって直接使用することができる。さらに、さらなる車両移動動的変数は、得られた変数から得ることができ、さらなる車両装置において使用することができる。特に、車両１０１の横方向の加速は、時間中にわたる微分によって車両横方向速度νhCMから計算することができ、その結果、追加の横方向の加速度センサのための必要はなく、それは従来の車両移動動的制御装置の慣習的な部品である。さらに、車両１０１の姿勢角βは、長手方向の速度νhCMおよび車両の横方向の速度νhCMから得ることができ、その姿勢角βのために、下記次のものを適用する：
【数１４】
2011511262.tif 000016
姿勢角は、特に、臨界的な運転状況において運転状態を特徴づけるために特に適切であり、したがって、例えば、車両１０１を安定させるために車両移動動的コントローラによって使用することができる。しかしながら、従来のセンサ系によって、姿勢角は、確実に得ることができず、その結果、この発明に基づく車両移動動的制御プロセスの実行は、姿勢角を利用可能にすることによって著しく改善することができる。
【００７９】
さらに、多くの以前に記述した配位において、車両１０１のヨーレート、ローリングレート、およびピッチングレートを得ることができる。これらの変数も、車両１０１のさらなる装置に利用可能とすることができる。これらの装置の例は、もう一度、その制御アルゴリズムが、これらの変数、またはシャシのコントローラ、および、例えば、車両本体１０５のローリング動作、および／またはピッチング動作を補償するさらなる運転支援装置および能動的安全装置を有することができる車両移動動的コントローラである。
【００８０】
この発明は、図面および前の例証に詳細に記述されたが、その例証は、実例であり、または代表的であって、限定的でないとして理解されるべきである；
この発明は、特に、説明された代表的な実施例に制限されない。この発明とその実施例のさらなる変形が、前の開示、図および特許請求項から、当業者のために得られる。「構成する、」「有する、」「含む、」「含んでいる、」および同種のもの、のように特許請求項において使用される用語は、さらなる構成部品、またはステップを除外しない。不定冠詞の使用は複数を排除しない。個別の装置は、特許請求項において特定される複数のユニット、または装置の機能を実行することができる。特許請求項において与えられた参照符号は、使用された手段およびステップにおける制限であると考えることはできない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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