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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs, ein Computerprogrammprodukt, ein Steuergerät für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug.
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Fahrzeugsysteme und Fahrassistenzsysteme erfordern den Zustand des Fahrzeugs als Eingangsgröße für ihre Berechnungen, zum Beispiel zur Lokalisierung des Fahrzeugs, zur Bestimmung der Ausrichtung des Fahrzeugs, zur Bestimmung der Eigenbewegung des Fahrzeugs und zur Bestimmung der Beschleunigung des Fahrzeugs. Insbesondere objektverfolgende Fahrassistenzsysteme und positionsbestimmende Fahrassistenzsysteme, die beispielsweise Radarmessungen, Lidarmessungen, Ultraschallmessungen und/oder Kameramessungen umfassen, benötigen eine präzise Zustandsbestimmung des Fahrzeugs als Eingangsgröße, um die Umgebung eines Fahrzeugs korrekt zu analysieren und abzubilden.
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Beispielsweise ist aus der
CN 109318905 B eine intelligente Überwachungsmethode des Haltens der Fahrzeugspur eines Fahrzeugs in Abhängigkeit der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs bekannt. Die Methode umfasst zwei Modelle zum Bestimmen eines Zustands des Fahrzeugs, wobei der Zustand selbst eine zusammengesetzte Größe aus mehreren Zustandsparametern ist. Eines der beiden Modelle bestimmt die Zustandsparameter bei geringen Fahrgeschwindigkeiten, während das andere Modell die Zustandsparameter bei hohen Fahrgeschwindigkeiten bestimmt. Zur Verbesserung der Bestimmung des Zustands wählt eine Überwachungseinheit das passende Modell für die momentane Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs aus. Dementsprechend werden alle Zustandsparameter des Zustands des Fahrzeugs mit einem Modell für geringe Fahrgeschwindigkeiten oder einem Modell für hohe Fahrgeschwindigkeiten bestimmt.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt, ein Steuergerät für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug bereitzustellen, mit welchen eine verbesserte Bestimmung eines Zustands eines Fahrzeugs möglich ist.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- a) Bereitstellen von mit Hilfe von Sensoren des Fahrzeugs erfassten Sensordaten;
- b) Bereitstellen der Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs;
- c) Bereitstellen von wenigsten zwei Odometrie-Verfahren, welche jeweils dazu eingerichtet sind, wenigstens einen Zustandsparameter in Abhängigkeit der Sensordaten des Fahrzeugs zu bestimmen;
- d) Auswählen eines der wenigstens zwei bereitgestellten Odometrie-Verfahren in Abhängigkeit der bereitgestellten Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs;
- e) Bestimmen des wenigstens einen Zustandsparameters mit dem ausgewählten Odometrie-Verfahren; und
- f) Bestimmen des Zustands des Fahrzeugs in Abhängigkeit des wenigstens einen bestimmten Zustandsparameters.
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Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass Zustandsparameter des Fahrzeugs durch unterschiedliche Odometrie-Verfahren in Abhängigkeit nicht nur von der Längs-, sondern auch der Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden können. Damit kann der Zustand eines Fahrzeugs verbessert bestimmt werden. Das Verfahren läuft vorzugsweise im fahrenden Betrieb des Fahrzeugs ab.
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In Ausführungsformen liegt dem Auswählen des für das Paar aus Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs bevorzugten Odometrie-Verfahrens, eine Auswahltabelle zugrunde, so dass keine zusätzliche Rechenleistung für das Auswählen eines Odometrie-Verfahrens notwendig ist.
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Der wenigstens eine Zustandsparameter kann beispielsweise eine Position, ein Gieren (Drehung des Fahrzeugs um seine Hochachse), eine Geschwindigkeit und/oder eine Gierrate (Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugs um seine Hochachse) des Fahrzeugs sein.
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Das Fahrzeug ist zum Beispiel ein Kraftfahrzeug, wie beispielsweise ein Personenkraftwagen oder auch ein Lastkraftwagen.
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Das Bereitstellen von mit Hilfe von Sensoren des Fahrzeugs erfassten Sensordaten in Schritt a) des Verfahrens umfasst Sensordaten, die als Eingangsgrößen zu einer Bestimmung des Zustands des Fahrzeugs durch Odometrie-Verfahren benötigt werden oder idealerweise vorhanden. Die mit Hilfe von Sensoren des Fahrzeugs erfassten Sensordaten, sind beispielsweise Radimpulse, Lenkwinkel, Beschleunigungen und Geschwindigkeiten. Die von fahrzeugeigenen Sensoren erfassten Sensordaten werden an ein Steuergerät ausgegeben. Die Sensordaten werden beispielweise über einen Datenbus des Fahrzeugs von den Sensoren an das Steuergerät übertragen. Die fahrzeugeigenen Sensoren umfassen vorzugsweise mindestens einen Geschwindigkeitssensor und/oder mindestens einen Radimpulssensor und können zusätzlich einen oder mehrere Beschleunigungssensoren umfassen.
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Die Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß Schritt b) wird von beispielsweise fahrzeugeigenen Sensoren erfasst, wobei die Längs- und Quergeschwindigkeit beispielsweise mit einem oder mehreren Geschwindigkeitssensoren gemessen werden kann.
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Die mindestens zwei Odometrie-Verfahren gemäß Schritt c) können beispielsweise ein Odometrie-Verfahren zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs bei geringen Fahrgeschwindigkeiten und ein Odometrie-Verfahren zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs bei hohen Fahrgeschwindigkeiten umfassen.
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Das Verfahren umfasst in Schritt d) das Auswählen eines der wenigstens zwei bereitgestellten Odometrie-Verfahren in Abhängigkeit der in Schritt b) bereitgestellten Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs. Es wird ein für das Paar an bereitgestellter Längs- und Quergeschwindigkeit bevorzugtes Odometrie-Verfahren für einen Zustandsparameter ausgewählt. Das bevorzugte Odometrie-Verfahren für einen Zustandsparameter für beliebig viele Paare aus Längs- und Quergeschwindigkeit wird jeweils durch Vergleichen der Zustandsparameter, die aus verschiedenen Odometrie-Verfahren resultieren, gegen einen Referenzwert, wie beispielsweise GPS-Daten, bestimmt. Demgemäß ist einem Zustandsparameter für beliebig viele Paare aus Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs jeweils ein Odometrie-Verfahren zugeordnet. Folglich kann ein Zustandsparameter eines Fahrzeugs während des Fahrens mit unterschiedlichen Längs- und Quergeschwindigkeiten mit einem bevorzugten Odometrie-Verfahren verbessert bestimmt werden.
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Das Verfahren umfasst in Schritt e) das Bestimmen des wenigstens einen Zustandsparameters durch das ausgewählte Odometrie-Verfahren. Das Odometrie-Verfahren wird in Schritt d) des Verfahrens, in Abhängigkeit der in Schritt c) bereitgestellten Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs, ausgewählt. Der wenigstens eine Zustandsparameter wird demgemäß mit einem, dem Paar aus Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs zugeordnetem Odometrie-Verfahren bestimmt. Der Zustandsparameter wird mit dem ausgewählten Odometrie-Verfahren, in Abhängigkeit der in Schritt a) des Verfahrens bereitgestellten Sensordaten, bestimmt.
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Das Verfahren umfasst in Schritt f) das Bestimmen des Zustands des Fahrzeugs, in Abhängigkeit des wenigstens einen, in Schritt e) bestimmten, Zustandsparameters. Der so bestimmte Zustand des Fahrzeugs wird, beispielsweise über einen Datenbus, an ein Fahrassistenzsystem übermittelt. Beispielsweise weist Schritt f) ein Vergleichen des wenigstens einen Zustandsparameters mit einem Schwellwert auf, um den Zustand, beispielsweise „Fahrzeug schleudert“, festzustellen. Bei dem Zustand kann es sich insbesondere um die Position des Fahrzeugs im Raum bzw. in horizontaler Ebene handeln, etwa im Verhältnis zu anderen Objekten (Fußgänger, Straße etc.).
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Zusätzlich oder alternativ zu dem „Bestimmen des Zustands des Fahrzeugs in Abhängigkeit des wenigstens einen bestimmten Zustandsparameters“ kann Schritt f) das Bereitstellen oder Ausführen einer Funktion des Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrerassistenzsystems (wie etwa ein Einparkassistent, ein Spurwechselassistent, eine Valet-Parkfunktion etc.) in Abhängigkeit des wenigstens einen bestimmten Zustandsparameters aufweisen. In diesem Fall betrifft das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt in Ausführungsformen kein Verfahren zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs, sondern ein Verfahren zum Bereitstellen oder Ausführen einer Funktion des Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrerassistenzsystems.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst Schritt e) des Verfahrens:
- ein Integrieren oder Differenzieren einer Ausgabegröße des ausgewählten Odometrie-Verfahrens zum Erhalt des wenigstens einen Zustandsparameters.
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Ein Zustandsparameter kann dementsprechend eine direkte Ausgabegröße eines Odometrie-Verfahrens sein oder eine integrierte oder differenzierte Ausgabegröße eines Odometrie-Verfahrens. Es können auch mehrere Zustandsparameter durch Integrieren oder Differenzieren mehrerer Ausgabegrößen eines Odometrie-Verfahrens erhalten werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die Ausgabegröße eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der erhaltene Zustandsparameter ist eine Position des Fahrzeugs und/oder die Ausgabegröße ist eine Position des Fahrzeugs und der erhaltene Zustandsparameter ist eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Ist die Ausgabegröße des Odometrie-Verfahrens eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann die Position des Fahrzeugs durch Integration der Ausgabegröße Geschwindigkeit bestimmt werden. Ist die Ausgabegröße des Odometrie-Verfahrens eine Position des Fahrzeugs, kann die Geschwindigkeit durch Differenzieren der Ausgabegröße Position bestimmt werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- a) Bereitstellen von mit Hilfe von Sensoren des Fahrzeugs erfassten Sensordaten;
- b) Bereitstellen der Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs;
- c) Bereitstellen von wenigstens zwei Odometrie-Verfahren, welche jeweils dazu eingerichtet sind, in Abhängigkeit der Sensordaten jeweils zumindest zwei Zustandsparameter auszugeben;
- d) Bestimmen der jeweils mindestens zwei Zustandsparameter mit den wenigstens zwei Odometrie-Verfahren;
- e) Auswählen von wenigstens zwei Zustandsparametern aus den bestimmten Zustandsparametern in Abhängigkeit der bestimmten Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs; und
- f) Bestimmen des Zustands des Fahrzeugs in Abhängigkeit der ausgewählten wenigstens zwei Zustandsparameter.
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Dieses Verfahren dient ebenfalls insbesondere zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs, welcher durch Zustandsparameter, wie beispielsweise Position, Gieren, Geschwindigkeit und/oder Gierrate des Fahrzeugs, gekennzeichnet ist.
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Die Schritte a) und b) des Verfahrens nach einem zweiten Aspekt sind analog zu den Schritten a) und b) des Verfahrens nach dem vorhergehenden ersten Aspekt.
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Schritt c) des Verfahrens nach einem zweiten Aspekt umfasst das Bereitstellen von mindestens zwei Odometrie-Verfahren. Die mindestens zwei Odometrie-Verfahren sind dazu eingerichtet, jeweils wenigstens zwei Zustandsparameter in Abhängigkeit der in Schritt a) des Verfahrens bereitgestellten Sensordaten der fahrzeugeigenen Sensoren zu bestimmen. Die mindestens zwei Odometrie-Verfahren können beispielsweise ein Odometrie-Verfahren zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs bei geringen Fahrgeschwindigkeiten und ein Odometrie-Verfahren zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs bei hohen Fahrgeschwindigkeiten sein.
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Das Verfahren nach einem zweiten Aspekt umfasst in Schritt d) das Bestimmen der jeweils mindestens zwei Zustandsparameter mit den wenigstens zwei Odometrie-Verfahren ausgehend von den in Schritt a) des Verfahrens bereitgestellten Sensordaten.
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Das Verfahren nach einem zweiten Aspekt umfasst in Schritt e) das Auswählen von wenigstens zwei Zustandsparametern aus den bestimmten Zustandsparametern in Abhängigkeit der in Schritt b) des Verfahrens bereitgestellten Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs. Aus den mit den wenigstens zwei Odometrie-Verfahren bestimmten, insgesamt wenigstens vier Zustandsparametern, werden, in Abhängigkeit des Paars aus bereitgestellter Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs, wenigstens zwei Zustandsparameter ausgewählt. Es werden Zustandsparameter ausgewählt, die jeweils mit dem bevorzugten Odometrie-Verfahren für das Paar aus bereitgestellter Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt wurden. Das bevorzugte Odometrie-Verfahren für einen Zustandsparameter für beliebig viele Paare aus Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs wird jeweils durch Vergleichen der Zustandsparameter, die aus verschiedenen Odometrie-Verfahren resultieren, gegen einen Referenzwert des Zustandsparameters, wie beispielsweise GPS-Daten, bestimmt. Demgemäß ist einem Zustandsparameter für beliebig viele Paare aus Längs- und Quergeschwindigkeit jeweils ein bevorzugtes Odometrie-Verfahren zugeordnet.
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Das Verfahren nach einem zweiten Aspekt umfasst in Schritt f) das Bestimmen des Zustands des Fahrzeugs in Abhängigkeit der wenigstens zwei bestimmten Zustandsparameter. Der so bestimmte Zustand des Fahrzeugs kann, beispielsweise über einen Datenbus, an ein Fahrassistenzsystem übermittelt werden. Beispielsweise weist Schritt f) ein Vergleichen des wenigstens einen Zustandsparameters mit einem Schwellwert auf, um den Zustand, beispielsweise „Fahrzeug schleudert“, festzustellen.
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Zusätzlich oder alternativ zu dem „Bestimmen des Zustands des Fahrzeugs in Abhängigkeit der ausgewählten wenigstens zwei Zustandsparameter“ kann Schritt f) das Bereitstellen oder Ausführen einer Funktion des Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrerassistenzsystems (wie etwa ein Einparkassistent, ein Spurwechselassistent, eine Valet-Parkfunktion etc.) in Abhängigkeit der ausgewählten wenigstens zwei Zustandsparameter aufweisen. In diesem Fall betrifft das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt in Ausführungsformen kein Verfahren zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs, sondern ein Verfahren zum Bereitstellen oder Ausführen einer Funktion des Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrerassistenzsystems.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst Schritt c) ein Integrieren oder Differenzieren einer Ausgabegröße wenigstens eines der Odometrie-Verfahren zum Erhalt wenigstens eines der mindestens zwei Zustandsparameter.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Ausgabegröße eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der erhaltene Zustandsparameter eine Position des Fahrzeugs und/oder die Ausgabegröße eine Position des Fahrzeugs und der erhaltene Zustandsparameter eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die vorstehend angeführten Verfahren nach dem ersten und dem zweiten Aspekt in Schritt c), dass die wenigsten zwei Odometrie-Verfahren dazu eingerichtet sind, den wenigstens einen oder die wenigstens zwei Zustandsparameter in Abhängigkeit unterschiedlicher Sensordaten zu bestimmen und/oder in Schritt a) das Bereitstellen eines ersten Satzes Sensordaten und eines zweiten Satzes Sensordaten, wobei eines der wenigstens zwei Odometrie-Verfahren dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen oder die wenigstens zwei Zustandsparameter des Fahrzeugs in Abhängigkeit des ersten Satzes Sensordaten zu bestimmen, und das andere der wenigstens zwei Odometrie-Verfahren dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen oder die wenigstens zwei Zustandsparameter des Fahrzeugs in Abhängigkeit des zweiten Satzes Sensordaten zu bestimmen.
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Demgemäß erfolgt die Bestimmung der Zustandsparameter des Fahrzeugs mit den wenigstens zwei bereitgestellten Odometrie-Verfahren ausgehend von unterschiedlichen Eingabegröße beziehungsweise ausgehend von unterschiedlichen Sätzen der Sensordaten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die vorstehend beschriebenen Verfahren nach dem ersten Aspekt und nach dem zweiten Aspekt in Schritt a) das Bereitstellen einer oder mehrerer Beschleunigungen des Fahrzeugs.
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Ein oder mehrere Beschleunigungssensoren zum Bereitstellen einer oder mehrerer Beschleunigungen des Fahrzeugs können dabei ein Teil eines oder mehrerer Geschwindigkeitssensoren sein oder können getrennt bereitgestellt sein. Beispielsweise können mehrere Beschleunigungen eine Beschleunigung in Längsrichtung und eine Beschleunigung in Querrichtung des Fahrzeugs umfassen. Mehrere Beschleunigungen können dabei allerdings auch mehrere Beschleunigungswerte in Längsrichtung und/oder Querrichtung des Fahrzeugs sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens nach dem ersten Aspekt und des Verfahrens nach dem zweiten Aspekt ist eines der wenigstens zwei Odometrie-Verfahren dazu eingerichtet, den wenigstens einen oder die wenigstens zwei Zustandsparameter des Fahrzeugs in Abhängigkeit einer oder mehrerer erfasster Beschleunigungen zu bestimmen.
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Da die Bestimmung des Zustands des Fahrzeugs während des Fahrens einen breiten Geschwindigkeitsbereich abdecken soll, ist mindestens ein Odometrie-Verfahren dazu eingerichtet den Zustand des Fahrzeugs in Abhängigkeit mindestens einer Beschleunigung des Fahrzeugs zu bestimmen. Die mindestens eine Beschleunigung kann dabei eine Längsbeschleunigung und/oder eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs sein. Das dazu eingerichtete Odometrie-Verfahren kann ein dynamisches Odometrie-Verfahren sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Verfahren nach dem ersten und dem zweiten Aspekt in Schritt a) das Bereitstellen eines oder mehrerer Radimpulse des Fahrzeugs.
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Ein oder mehrere Radimpulse werden insbesondere durch einen oder mehrere Radimpulssensoren bereitgestellt. Die Radimpulssensoren können dabei an allen Rädern des Fahrzeugs angebracht sein, oder aber es kann nur ein Radimpulssensor an einem Rad des Fahrzeugs angebracht sein. Mehrere Radimpulse (z.B. basierend auf Messungen an mehreren Rädern) können beispielsweise bereitgestellt sein und ein Radimpuls kann durch Mittelwertbildung der mehreren Radimpulse ermittelt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens nach dem ersten Aspekt und des Verfahrens nach dem zweiten Aspekt ist eines der wenigstens zwei Odometrie-Verfahren dazu eingerichtet, den wenigstens einen oder die wenigstens zwei Zustandsparameter des Fahrzeugs in Abhängigkeit der erfassten einen oder mehrerer Radimpulse zu bestimmen.
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Da die Bestimmung des Zustands des Fahrzeugs während des Fahrens einen breiten Geschwindigkeitsbereich abdecken soll, ist mindestens ein Odometrie-Verfahren dazu eingerichtet, den Zustand des Fahrzeugs in Abhängigkeit des mindestens einen Radimpulses zu bestimmen. Der mindestens eine Radimpuls kann dabei eine Radimpulsmessung an einem Rad oder Radimpulsmessungen an mehreren Rädern des Fahrzeugs sein. Das dazu eingerichtete Odometrie-Verfahren kann ein kinetisches Odometrie-Verfahren sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Längsgeschwindigkeit in mindestens drei Geschwindigkeitsbereiche unterteilt, wobei in einem ersten und zweiten der mindestens drei Geschwindigkeitsbereiche nur eines der wenigstens zwei Odometrie-Verfahren ausgeführt wird und in einem dritten, zwischen dem ersten und zweiten Geschwindigkeitsbereich liegenden Geschwindigkeitsbereich die wenigstens zwei Odometrie-Verfahren wahlweise oder parallel ausgeführt werden.
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Die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist in drei Bereiche aufgeteilt, so dass der Zustand des Fahrzeugs bei sehr geringen Längsgeschwindigkeiten durch ein Odometrie-Verfahren bestimmt wird, das den Zustand des Fahrzeugs bei geringen Geschwindigkeiten verbessert bestimmen kann, wie beispielsweise ein kinetisches Odometrie-Verfahren. Bei sehr hohen Längsgeschwindigkeiten des Fahrzeugs wird der Zustand des Fahrzeugs durch ein Odometrie-Verfahren bestimmt, das den Zustand des Fahrzeugs bei hohen Geschwindigkeiten verbessert bestimmen kann, wie beispielsweise ein dynamisches Odometrie-Verfahren. Liegt die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs in einem Bereich zwischen einer sehr geringen und sehr hohen Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, werden die wenigstens zwei Odometrie-Verfahren parallel oder wahlweise für die einzelnen Zustandsparameter des Zustands ausgeführt, und der Zustand des Fahrzeugs demgemäß bestimmt.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das Befehle umfasst, welche bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das vorstehend beschriebene Verfahren nach einem ersten Aspekt oder das vorstehend beschriebene Verfahren nach einem zweiten Aspekt auszuführen.
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Ein Computerprogrammprodukt nach einem dritten Aspekt kann beispielsweise auf einem computerlesbaren Speichermedium, wie beispielsweise einer Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM oder DVD bereitgestellt sein. Weiterhin kann das Computerprogrammprodukt auch als herunterladbare Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt sein. Die Übertragung des Computerprogrammprodukts kann beispielsweise in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt erfolgen.
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Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Steuergerät für ein Fahrzeug umfasst: eine Prozessor-Einheit, eine Empfangs-Einheit zum Empfangen von Sensordaten sowie insbesondere einer Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs, und eine Speicher-Einheit, auf welcher Mittel zur Ausführung der vorstehend beschriebenen Verfahren nach dem ersten Aspekt und/oder dem zweiten Aspekt abgespeichert sind.
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Das Steuergerät (beispielsweise in Form des zentralen Fahrzeugsteuergeräts bzw. electronic control unit - „ECU“) ist insbesondere dazu eingerichtet, das vorstehend beschriebene Computerprogrammprodukt zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs während des Fahrens abzuarbeiten, beispielsweise auf der Prozessor-Einheit des Steuergeräts. Weiterhin umfasst das Steuergerät eine Empfangs-Einheit, die dazu dient, die von insbesondere fahrzeugeigenen Sensoren erfassten Sensordaten zu empfangen. Der Empfang der Sensordaten durch die Empfangs-Einheit kann drahtgebunden und/oder drahtlos erfolgen. Zusätzlich ist die Empfangs-Einheit dazu eingerichtet, neben den Sensordaten, ebenfalls insbesondere eine Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs zu empfangen.
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Gemäß einem fünften Aspekt wird ein Fahrzeug mit einem oder mehreren Sensoren zum Erfassen von Sensordaten und mit einem Steuergerät nach dem vierten Aspekt bereitgestellt.
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Die für den ersten Aspekt beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die weiteren Aspekte (zweiter bis fünfter Aspekt) entsprechend und umgekehrt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein Fahrzeug mit Sensoren und einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Zustands des Fahrzeugs aus 1 während des Fahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 4 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Zustands des Fahrzeugs aus 1 während des Fahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
- 5 zeigt eine Auswahltabelle mit Bereichen der Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs aus 1, den Zustandsparametern und das jeweils bevorzugte Odometrie-Verfahren.
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Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren, soweit nicht anders angegeben, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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1 zeigt eine schematische Aufsicht eines Fahrzeugs 1 mit einer Vielzahl an Sensoren 2 und einem Steuergerät 14 gemäß einer Ausführungsform. Das Fahrzeug 1 ist in dem in 1 gezeigten Beispiel ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen. Die Sensoren 2 sind an verschiedenen Positionen am Fahrzeug 1 angebracht und umfassen verschiedene Arten von Sensoren. Die Sensoren 2 umfassen beispielweise Beschleunigungssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Ultraschallsensoren, Radarsensoren (z.B. Radimpulssensoren wie etwa Raddrehzahlsensoren oder Radwinkelsensoren), Lidarsensoren und/oder Kamerasensoren.
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Die Sensoren 2 können als Teil eines Fahrassistenzsystems ausgebildet sein. Das Fahrassistenzsystem dient beispielsweise zur Unterstützung eines Fahrers des Fahrzeugs 1. Das Fahrassistenzsystem kann objektverfolgende Fahrassistenzsysteme und/oder positionsbestimmende Fahrassistenzsysteme umfassen. Ferner kann das Fahrassistenzsystem des Fahrzeugs 1 auch zum semi-autonomen oder vollautonomen Betrieb des Fahrzeugs 1 ausgebildet sein. Das Fahrassistenzsystem ist insbesondere dazu ausgelegt, den Fahrer des Fahrzeugs 1 in einem großen Geschwindigkeitsbereich zu unterstützen. Ein großer Geschwindigkeitsbereich umfasst sowohl höhere Geschwindigkeiten wie sie beispielsweise beim Fahren auf Autobahnen und im Überlandbereich vorkommen, als auch mittlere Geschwindigkeiten wie sie beispielsweise beim Fahren im Ortsbereich vorkommen, als auch geringe Geschwindigkeiten, die beispielsweise beim Parken und/oder Rangieren eines Fahrzeugs 1 auftreten.
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Ein in 2 dargestelltes Steuergerät 14 umfasst eine Prozessor-Einheit 20 und eine Speicher-Einheit 22. Das Steuergerät 14 ist - vorzugsweise mithilfe einer Software 24, die auf der Speicher-Einheit 22 abgelegt ist und mithilfe der Prozessor-Einheit 20 ausgeführt wird - dazu eingerichtet, ein im Folgenden beschriebenes Verfahren zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs 1, insbesondere während des Fahrens, auszuführen. Das Steuergerät 14 umfasst ferner eine Empfangs-Einheit 18, um Sensordaten 16 der insbesondere fahrzeugeigenen Sensoren 2 zu empfangen. Das Steuergerät 14 kann mehrere Größen, insbesondere Zustandsparameter des Fahrzeugs 1 und/oder einen Zustand des Fahrzeugs 1, über eine Ausgabe-Einheit 26, beispielsweise an das Fahrassistenzsystem, ausgeben.
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Das Fahrassistenzsystem erfordert einen präzise erfassten oder ermittelten Zustand des Fahrzeugs 1 als Eingangsgröße. Das Fahrassistenzsystem eines Fahrzeugs 1 benötigt beispielsweise eine Bestimmung der Ausrichtung des Fahrzeugs 1, eine Bestimmung der Beschleunigung des Fahrzeugs 1 und/oder eine Bestimmung der Eigenbewegung des Fahrzeugs 1, um die Umgebung des Fahrzeugs 1 genau zu analysieren und abzubilden. Ein Fahrassistenzsystem, das dazu ausgelegt ist, den Fahrer des Fahrzeugs 1 durch beispielsweise unterstützende Lenkung oder Bremsbetätigung, oder sogar semi-autonomen beziehungsweise vollautonomen Betrieb des Fahrzeugs zu unterstützen, muss den Zustand des Fahrzeugs 1 genau kennen.
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3 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs 1.
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In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens werden mit Hilfe der Sensoren 2 des Fahrzeugs 1 erfasste Sensordaten 16 (2) an das Steuergerät 14 bereitgestellt. Die bereitgestellten Sensordaten 16 umfassen beispielsweise eine oder mehrere Beschleunigungen des Fahrzeugs 1 und ein oder mehrere Radimpulse des Fahrzeugs 1. Die bereitgestellten Sensordaten 16 können einen ersten Satz Sensordaten und einen zweiten Satz Sensordaten umfassen. Die Sensordaten 16 werden von der Empfangs-Einheit 18 des Steuergeräts 14 drahtlos und/oder drahtgebunden empfangen.
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In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird insbesondere eine Längs- und eine Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 bereitgestellt. Die Längs- und Quergeschwindigkeit können direkt von einem jeweiligen Geschwindigkeitssensor des Fahrzeugs 1 ausgegeben werden. Die Längs- und Quergeschwindigkeit sind in der X bzw. Y-Richtung in 1 orientiert. Sie sind im Unterschied zu den nachfolgend noch näher beschriebenen Geschwindigkeiten Vx, Vy gemessene Werte (Vx, Vy sind berechnet oder anderweitig bestimmt) und nicht mit gesonderten Bezugszeichen versehen.
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In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens werden zwei Odometrie-Verfahren bereitgestellt. Jedes der bereitgestellten Odometrie-Verfahren ist dazu eingerichtet, einen Zustandsparameter des Zustands des Fahrzeugs 1 in Abhängigkeit der in Schritt S1 bereitgestellten Sensordaten 16 und/oder in Abhängigkeit eines Satzes an Sensordaten 16 zu bestimmen. Ein Zustandsparameter des Fahrzeugs 1 kann beispielsweise - wie in 1 gezeigt - eine Position in X und Y, ein Gieren θ, eine Geschwindigkeit in Längs- und Querrichtung Vx, Vy oder eine Gierrate Vθ sein. Bevorzugt sind die von dem jeweiligen Odometrie-Verfahren verwendeten Sensordaten oder Sensordatensätze unterschiedlich. D.h., dass ein erstes der Odometrie-Verfahren beispielsweise Sensordaten (oder Sensordatensätze) von einer ersten Anzahl Sensoren 2 und das zweite Odometrie-Verfahren Sensordaten (oder Sensordatensätze) von einer zweiten Anzahl Sensoren 2 verwendet, wobei die erste und zweite Anzahl unterschiedlich ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste Anzahl Sensoren 2 keinen Sensor 2 der zweiten Anzahl Sensoren 2 enthält, und umgekehrt. Die erste und zweite Anzahl können jeweils beispielsweise 1, 2, 3, 4, 5 oder mehr betragen.
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Beispielsweise umfassen die in S3 bereitgestellten Odometrie-Verfahren ein erstes Odometrie-Verfahren, das zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs 1 bei geringen Fahrgeschwindigkeiten ausgelegt ist, und ein zweites Odometrie-Verfahren, das zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs 1 bei höheren Geschwindigkeiten ausgelegt ist.
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In einem vierten Schritt S4 wird ein Odometrie-Verfahren der in Schritt S3 bereitgestellten Odometrie-Verfahren zum Bestimmen eines Zustandsparameters ausgewählt. Die Auswahl eines Odometrie-Verfahrens für einen Zustandsparameter ist abhängig von dem in Schritt S2 bereitgestellten Paar aus Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs 1. Die Auswahl des Odometrie-Verfahrens zur Bestimmung eines Zustandsparameters erfolgt beispielsweise anhand einer empirisch erstellten Auswahltabelle 30, wie sie in 5 dargestellt ist. Die empirisch erstellte Auswahltabelle 30 ordnet Zustandsparametern in Abhängigkeit eines Paars aus Längs- und Quergeschwindigkeit ein bevorzugtes Odometrie-Verfahren zu.
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In einem fünften Schritt S5 wird ein Zustandsparameter, mit dem in S4 ausgewählten Odometrie-Verfahren, bestimmt.
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In einer Variante des Verfahrens ist die Ausgabe des Odometrie-Verfahrens in Schritt S5 noch nicht der gewünschte Zustandsparameter, sondern eine Ausgabegröße. Der gewünschte Zustandsparameter kann durch Integrieren oder Differenzieren der Ausgabegröße erhalten werden. Zum Beispiel ist die Ausgabegröße eine Geschwindigkeit in X (Vx) und der Zustandsparameter eine Position in X, die durch Integration der Geschwindigkeit erhalten wird.
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In einem sechsten Schritt S6 wird der Zustand des Fahrzeugs 1 in Abhängigkeit des in S5 bestimmten Zustandsparameters bestimmt. Der so ermittelte Zustand des Fahrzeugs 1 kann an ein Fahrassistenzsystem ausgegeben werden. Der Zustand des Fahrzeugs beschreibt das Fahrzeug beispielsweise bezüglich seiner Lage im Raum bzw. in horizontaler Ebene, etwa im Verhältnis zu anderen Objekten (Fußgänger, Straße etc.). Alternativ oder zusätzlich beschreibt der Zustand eine Fahrzeugdynamik, beispielsweise „Fahrzeug schleudert“, „Notbremsung“ etc.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs 1 erläutert, wobei die vorstehenden Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel bezüglich des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechend gelten, und umgekehrt.
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In einem ersten Schritt S110 des Verfahrens werden mit Hilfe von Sensoren 2 des Fahrzeugs 1 erfasste Sensordaten 16 bereitgestellt.
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In einem zweiten Schritt S120 des Verfahrens wird eine Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 bereitgestellt.
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In einem dritten Schritt S130 des Verfahrens werden zwei Odometrie-Verfahren bereitgestellt. Jedes der bereitgestellten Odometrie-Verfahren ist dazu eingerichtet zwei Zustandsparameter des Zustands des Fahrzeugs 1 in Abhängigkeit der in S110 bereitgestellten Sensordaten 16, beziehungsweise in Abhängigkeit eines ersten Satzes an Sensordaten oder in Abhängigkeit eines zweiten Satzes an Sensordaten zu bestimmen. Ein Zustandsparameter des Zustands des Fahrzeugs 1 kann beispielsweise X, Y, θ, Vx, Vy oder Vθ sein. Die in S130 bereitgestellten Odometrie-Verfahren umfassen beispielsweise ein Odometrie-Verfahren, das zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs 1 bei geringen Fahrgeschwindigkeiten ausgelegt ist, und ein Odometrie-Verfahren, das zum Bestimmen eines Zustands eines Fahrzeugs 1 bei höheren Geschwindigkeiten ausgelegt ist.
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In einem vierten Schritt S140 werden Zustandsparameter mit den in Schritt S130 bereitgestellten Odometrie-Verfahren bestimmt.
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In einem fünften Schritt S150 werden aus den mit den zwei Odometrie-Verfahren bestimmten Zustandsparametern in Abhängigkeit von dem bereitgestellten Paar aus der Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 bevorzugte Zustandsparameter ausgewählt. Die Auswahl der Zustandsparameter erfolgt ebenfalls anhand einer empirisch erstellten Auswahltabelle 30, wie sie in 5 dargestellt ist.
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In einem sechsten Schritt S160 wird der Zustand des Fahrzeugs 1 in Abhängigkeit des in S150 bestimmten Zustandsparameters bestimmt. Der so ermittelte Zustand des Fahrzeugs 1 kann an ein Fahrassistenzsystem ausgegeben werden.
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5 veranschaulicht eine empirisch erstellte Auswahltabelle 30 für ein Fahrzeug 1. Die Auswahltabelle 30 ordnet Zustandsparametern in Abhängigkeit eines Paars aus Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 ein bevorzugtes Odometrie-Verfahren zu.
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Die in 5 dargestellte Auswahltabelle 30 ist eine exemplarische Darstellung der Zuordnung. Eine Zuordnung von bevorzugten Odometrie-Verfahren zu Zustandsparametern in Abhängigkeit des Paars aus Längs- und Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 kann in einer anderen beliebigen Form vorliegen und/oder kann als Algorithmus implementiert sein.
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Die Auswahltabelle 30 ist eine empirisch bestimmte Zuordnung, die ein Ergebnis einer Testfahrt veranschaulicht. Die Zustandsparameter, hier beispielhaft X, Y, θ, Vx, Vy und Vθ, wurden mit zwei verschiedenen Odometrie-Verfahren (in 5 mit ODOM 32 und EGMO 34 bezeichnet) bestimmt. Dabei stellt ODOM hier ein Odometrie-Verfahren für typischerweise geringe Fahrgeschwindigkeiten dar und EGMO stellt ein Odometrie-Verfahren für typischerweise hohe Fahrgeschwindigkeiten da, wobei sich allerdings überraschenderweise gezeigt hat, dass teilweise ODOM für hohe Geschwindigkeiten und EGMO für niedrige Geschwindigkeiten bessere Ergebnisse liefern kann.
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ODOM bestimmt die Zustandsparameter X, Y und θ direkt aus den Eingabedaten (Sensordaten 16 bzw. Sensordatensätze), die Zustandsparameter Vx, Vy und Vθ werden aus X, Y und θ berechnet, insbesondere durch Differenzieren. EGMO bestimmt die Zustandsparameter Vx, Vy und Vθ direkt aus den Eingabedaten (Sensordaten 16 bzw. Sensordatensätze), die Zustandsparameter X, Y und θ werden aus Vx, Vy und Vθ berechnet, insbesondere durch Integration.
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Die Auswahltabelle ist in zwei Quergeschwindigkeitsbereiche, nämlich kleiner und größer 1 km/h unterteilt, für die die Längsgeschwindigkeit zwischen 25 und 175 km/h variiert. Ober- und unterhalb dieses Längsgeschwindigkeitsbereichs findet keine Auswahl zwischen unterschiedlichen Odometrie-Verfahren statt. Vielmehr wird genau eines angewandt, nämlich O-DOM für Längsgeschwindigkeiten kleiner 25 km/h und EGMO für Längsgeschwindigkeiten größer 175 km/h. Innerhalb des Längsgeschwindigkeitsbereichs 25 und 175 km/h wird in Abhängigkeit der Quergeschwindigkeit ODOM oder EGMO ausgewählt, und zwar je nach zu bestimmendem Zustandsparameter.
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Die mit beiden Odometrie-Verfahren (ODOM, EGMO) bestimmten Zustandsparameter wurden mit einer GPS-Messung der Zustandsparameter verglichen. Die Testfahrt umfasste mehrere Paare aus Längsgeschwindigkeiten und Quergeschwindigkeiten in verschiedenen Fahrszenarien. Der Vergleich der mit beiden Odometrie-Verfahren bestimmten Zustandsparametern mit den Zustandsparametern, die per GPS-Messung ermittelt wurden, erbrachte für ein Paar aus Längs- und Quergeschwindigkeit jeweils ein bevorzugtes Odometrie-Verfahren. Bevorzugtes Odometrie-Verfahren ist hierbei ein Odometrie-Verfahren, mit dem ein Zustandsparameter bestimmt wird und dieser bestimmte Zustandsparameter besser mit dem Zustandsparameter der GPS-Messung übereinstimmt als der Zustandsparameter, der mit dem jeweils anderen Odometrie-Verfahren bestimmt wird.
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Dadurch, dass die Odometrie-Verfahren Sensordaten 16 der insbesondere fahrzeugeigenen Sensoren 2 als Eingangsgröße verwenden, und die einzelnen Sensoren 2 unterschiedliche Genauigkeiten aufweisen, kann die Auswahltabelle für Fahrzeuge 1 verschiedener Fahrzeugtypen abweichen. Durch Testfahrten mit verschiedenen Testfahrzeugen kann eine dynamische Auswahltabelle für verschiedene Fahrzeugtypen ermittelt werden und in den mit Bezug zu den 1 - 4 beschriebenen Verfahren angewendet werden.
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Der jeweils wie vorstehend bestimmte Zustandsparameter oder Zustand wird vorzugsweise anschließend in einem Fahrerassistenzsystem verwendet, um eine Fahrerassistenzfunktion bereitzustellen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Sensoren
- 14
- Steuergerät
- 16
- Sensordaten
- 18
- Empfangs-Einheit
- 20
- Prozessor-Einheit
- 22
- Speicher-Einheit
- 24
- Software
- 26
- Ausgabe-Einheit
- 30
- Auswahltabelle
- θ
- Gieren
- Vθ
- Gierrate
- X
- Richtung
- Vx
- Geschwindigkeit in X
- Vy
- Geschwindigkeit in Y
- S1 - S6
- Verfahrensschritte
- S110 - S160
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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