Patent DE-102010050804-B4 (DE)
Title: Durch GPS verbesserte Fahrzeuggeschwindigkeitsschätzung
Inventor: O'DEA KEVIN A
IPC: G01C21/02
Filed: 2010-11-09
Granted: 2019-05-09
Abstract: Verfahren zum Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit für ein Fahrzeug unter Verwendung eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) (12) einer einzelnen Antenne, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass:
 eine Absolutgeschwindigkeit und ein Kursfahrtrichtungswinkel des Fahrzeugs unter Verwendung des GPS (12) einer einzelnen Antenne gemessen werden;
 Gierraten des Fahrzeugs unabhängig von dem GPS (12) gemessen werden;
 eine integrierte Gierrate des Fahrzeugs als Funktion der gemessenen Gierraten über einer Zeitperiode berechnet wird;
 ein Gierwinkel als Funktion eines initialisierten Gierwinkels und der integrierten Gierrate ermittelt wird;
 ein Seitenschlupfwinkel als Funktion des Gierwinkels und des Kursfahrtrichtungswinkels, der durch das GPS (12) bereitgestellt wird, berechnet wird;
 die Fahrzeuggeschwindigkeit als Funktion der Absolutgeschwindigkeit und des Seitenschlupfwinkels ermittelt wird; und
 die Fahrzeuggeschwindigkeit für eine Fahrzeugdynamiksteueranwendung bereitgestellt wird,
 wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst, dass:
 eine Verzögerung der GPS-Messungen als Ergebnis der Verarbeitungszeit eines empfangenen GPS-Signals ermittelt wird;
 Sensormessungen gepuffert werden, die durch Fahrzeugsensoren (14) bereitgestellt werden; 
 den Sensormessungen ein Zeitstempel zugeordnet wird;
 eine diskrete Fahrzeuggeschwindigkeit für jeden Zeitstempel über der Periode der Verzögerung ermittelt wird, wobei jede diskrete Fahrzeuggeschwindigkeit als Funktion der berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit und der gepufferten Sensormessungen bei jedem Zeitstempel ermittelt wird,
 wobei das Puffern der Sensormessungen umfasst, dass bei jedem Zeitstempel eine Beschleunigung des Fahrzeugs gepuffert wird, wobei die Beschleunigung eine Längsbeschleunigung umfasst, wobei die Längsbeschleunigung durch die folgende Formel dargestellt wird:
         a     x   ,   m       =       v   ˙       x   ,   e   s   t   i   m   a   t   e       −     r   m     ⋅     v     y   ,   s   e   n   s   o   r       +     a     x   ,   b   i   a   s       +   g   ⋅   sin     θ   r     +     w     a   x   ,   m       ,         
 wobei a x,m  die Längsbeschleunigung ist, v̇ x,estimate  die Längsgeschwindigkeit am Schwerpunkt des Fahrzeugs ist, r m  eine Gierrate an einem Sensorort ist, a x,bias  der systematische Fehler der Längsbeschleunigung des Sensors ist, g die Schwerkraft ist, θ der Straßengradient ist und w ax,m  das Längsbeschleunigungsmesserrauschen ist,
 wobei eine Fahrzeuglängsgeschwindigkeit bei einem jeweiligen Zeitstempel durch die folgende Formel dargestellt wird:
           v   ^     x       (       t     k   +   1         )     =       v   ^     x       (       t   k       )     +     T   s     ⋅     (       a     x   ,   m       +     r   m     ⋅       v   ^     y       (       t   k       )     −   G   ⋅   sin     θ   r       )           
 wobei v̂ x (t k+1 ) die Längsgeschwindigkeit bei Zeitstempel k+1 ist, v̂ x (t k ) die Längsgeschwindigkeit bei Zeitstempel k ist, T s  der Zeitstempel bei einem jeweiligen k ist, r m  die gemessene Gierrate ist, a x,m  die Längsgeschwindigkeit bei Zeitstempel k ist, v̂ y (t k ) die Quergeschwindigkeit bei Zeitstempel k ist, G die Schwerkraft ist und θ der Straßengradient ist,
 wobei eine Fahrzeuglängsgeschwindigkeit eines aktuellen Zeitstempels auf einer Synchronisation der gemessenen GPS-Messungen und der Sensormessungsdaten basiert und durch die folgende Formel dargestellt wird:
           v   ^     x       (   t   )     =       ∑     i   =   1     k           v   ^     x       (       t   i       )     +     T   s     ⋅     (       a     x   ,   i       +     r     m   ,   i       ⋅       v   ^     y       (       t   i       )     −   g   ⋅   sin     θ     r   ,   i         )               
 wobei v̂ x (t) die Längsgeschwindigkeit zur Zeit t ist, v̂ x (t i ) die Längsgeschwindigkeit bei jedem Zeitstempel i ist, T s  die Zeit bei jedem Zeitstempel i ist, r m,i  die gemessene Gierrate zum Zeitpunkt i ist, ax,i die Längsbeschleunigung bei jedem Zeitstempel i ist, v̂ y (t i ) die Quergeschwindigkeit bei jedem Zeitstempel i ist, g die Schwerkraft ist und θ der Straßengradient bei jedem Zeitstempel i ist.