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TW201700977A - 用於操作一慣性感應器及車輛的方法及車輛 - Google Patents

用於操作一慣性感應器及車輛的方法及車輛 Download PDF

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TW201700977A
TW201700977A TW105115160A TW105115160A TW201700977A TW 201700977 A TW201700977 A TW 201700977A TW 105115160 A TW105115160 A TW 105115160A TW 105115160 A TW105115160 A TW 105115160A TW 201700977 A TW201700977 A TW 201700977A
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inertial sensor
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David Nell
Henning Tuexen
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Bosch Gmbh Robert
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Abstract

本發明係有關於一種用於操作一車輛之慣性感應器(2)的方法，該車輛特別是指汽車，其中在該車輛運行時偵測該慣性感應器之至少一被測變數的測量資料並檢驗該等測量資料的誤差值以校準該慣性感應器。本發明提出，在該車輛運行時，藉由參考感應器偵測與該慣性感應器之被測變數相關的另一被測變數的測量資料，並且將該等測量資料與該慣性感應器的測量資料進行比較，以便根據該慣性感應器的測量資料與該參考感應器的測量資料之間的偏差偵測該等誤差值。

Description

用於操作一慣性感應器及車輛的方法及車輛
本發明係有關於一種用於操作一車輛之慣性感應器的方法，該車輛特別是指汽車，其中在該車輛運行時偵測該慣性感應器之被測變數的測量資料並檢驗該等測量資料的誤差值以進行校準。
此外，本發明係有關於一種用於操作一車輛的方法，該車輛特別是指汽車，其具有至少一慣性感應器，其中根據該慣性感應器之至少一被測變數的測量資料觸發該車輛的一功能，特別是安全功能/安全裝置，如安全氣囊或制動系統。
此外，本發明係有關於一種車輛，特別是汽車，其具有至少一慣性感應器及特別一可根據該慣性感應器之至少一被測變數的測量資料加以觸發之裝置，特別是安全裝置，如安全氣囊或制動系統，特別是指ESP。
如吾人所知，專利申請公開案DE 101 62 689 A1提出將一慣性感應器系統冗餘設置以檢查該慣性感應器系統之測量資料的真實性。藉此可識別並補償測量誤差。其中，校準慣性感應器的習知做法如下：在參考坐標系中對慣性感應器進行長期測量以獲得測量值誤差或偏移值，而後可在校準慣性感應器時將該等測量值誤差或偏移值考慮在內。雖然，由於 很難確保慣性感應器的安裝位置100%正確而有必要對慣性感應器進行上述校準，但此種校準亦會產生相對應成本，因為往往需要長時間監測測量資料，並且僅在特定情形下能實現有意義的測量。
本發明具有申請專利範圍第1項之特徵的方法具有以下優點，即，能夠以低於以往之成本及高於以往之精度校準慣性感應器。為此，本發明的方法提出，在該車輛運行時，藉由參考感應器偵測與該慣性感應器之被測變數相關的另一被測變數的測量資料，並且將該等測量資料與該慣性感應器的測量資料進行比較，以便根據該慣性感應器的測量資料與該參考感應器的測量資料之間的偏差偵測誤差值。據此，用來與該慣性感應器的測量資料進行比較的對象並非為冗餘系統的測量資料，而是一參考感應器的測量資料，該參考感應器所偵測的被測變數不同於該慣性感應器的被測變數。因此，該參考感應器並非為透過慣性測量來偵測加速度及/或轉速的慣性感應器，而是特定言之將相對運動作為被測變數加以偵測的感應器。其中，選擇一與該慣性感應器之被測變數相關的相對運動作為該相對運動，以便能基於所獲得的該參考感應器之被測變數計算或測定一比較變數，透過該比較變數可檢查該慣性感應器之測量資料的真實性。
根據本發明進一步的較佳技術方案，設置轉速感應器作為該參考感應器，該轉速感應器偵測該車輛之一輪子的轉速。車輛，特別是汽車中通常已設有轉速感應器，因而不會產生附加成本。僅一併分析該轉速感應器在汽車運行時的測量資料。當然，要點在於同時偵測慣性感應器及參考感應器的測量資料以實現有意義之比較。
較佳地根據偵測到的轉速獲得或計算該車輛的加速度。在此情況下，可將此加速度與慣性感應器所偵測到的加速度(被測變數)進行比較。若計算出來的加速度與慣性感應器所獲得的加速度之間存在偏差，則對慣性感應器進行相對應校準，其實現方式例如為除了慣性感應器所偵測到的測量資料外，亦考慮參考感應器的測量資料，特別是慣性感應器的測量資料相對於參考感應器的測量資料之偏移值。
進一步較佳地，替代性地根據該車輛的轉向角計算該加速度，因而設置或使用轉向角感應器作為該參考感應器。藉此，根據車輛輪子的轉速既計算加速度大小亦計算加速度方向，從而將慣性感應器所偵測到的加速度與計算出來的加速度做最佳比較。
本發明具有申請專利範圍第5項之特徵的用於操作一車輛的方法具有以下特徵，即，藉由本發明的方法校準該慣性感應器。由此產生前述優點。其他特徵與優點包含於前述說明及申請專利範圍中。
本發明具有申請專利範圍第6項之特徵的車輛的特徵在於，設有一用於偵測與該慣性感應器之被測變數相關的另一被測變數的參考感應器及一控制器，其中該控制器根據該慣性感應器的測量資料與該參考感應器的測量資料之間的偏差對該慣性感應器進行校準。由此產生前述優點。
根據本發明進一步的有益技術方案，該慣性感應器固定安裝於該車輛中。據此，該慣性感應器為該車輛的固定組成部分，例如為該車輛之安全系統的慣性感應器。
作為替代方案，較佳地，該慣性感應器為設於該車輛中之行 動電腦的組成部分，該行動電腦特別是指平板電腦或行動電話。透過無線或有線通訊連接，該行動電腦可以信號技術的方式連接至車輛以偵測參考感應器的資料，以便能藉由該行動電腦的慣性感應器獲得該行動電腦在車輛中的安裝位置。為此，該行動電腦合理地配置實施本發明之方法的相對應程式。
1‧‧‧汽車
2‧‧‧慣性感應器
3‧‧‧參考感應器，轉速感應器
4‧‧‧安全裝置
COG‧‧‧汽車坐標系
α‧‧‧缺失參數
L‧‧‧慣性感應器坐標系
R‧‧‧參考坐標系
x‧‧‧空間方向
y‧‧‧空間方向
z‧‧‧空間方向
下面結合實施例詳細闡述本發明。其中：圖1為具有慣性感應器的汽車簡化圖；及圖2為經簡化的計算模型。
圖1以簡化圖顯示汽車1，其具有參考坐標系(COG)及慣性感應器2，該慣性感應器在三個空間方向x、y、z上偵測加速度且因此具有慣性感應器坐標系L，該慣性感應器坐標系基於慣性感應器2的安裝位置而偏離於一平行於汽車坐標系COG定向的參考坐標系R。此外，汽車1的至少一輪子對應至少一轉速感應器，該轉速感應器形成參考感應器3。較佳地共設兩個轉速感應器。慣性感應器2例如直接連接或透過控制器連接安全裝置4，例如安全氣囊設備，以便根據該慣性感應器所偵測到的測量資料在需要時觸發安全裝置4。
慣性感應器2偵測至少三個被測變數，即三個空間方向x、y及z上的加速度。為確保可靠地觸發安全裝置4，須考慮慣性感應器2的實際安裝位置，以便能校準該慣性感應器，從而使其坐標系L與參考坐標系R相符。為此提出以下方法：
此方法本質上基於慣性感應器2之被測變數(即在不同空間方向x、y及z上測得的加速度)的測量資料與來自參考坐標系R的相關性資料之比較。為此，偵測轉速感應器之被測變數的測量資料。其中，偵測到的轉速並非直接相當於慣性感應器2所偵測到的x向加速度，但該轉速與汽車1在x向上的縱向加速度相關。藉此可利用轉速，即利用參考感應器3之被測變數的測量資料來計算加速度值，並且將該等加速度值與慣性感應器2的加速度值或被測變數比較以獲得該等測量資料之間的偏差，而後可在校準慣性感應器2時補償或消除該等偏差。首先認為，慣性感應器2的z軸與車輛豎軸一致。但亦可將此方法擴展至三維空間。為了計算慣性感應器2的安裝角度，需要從該慣性感應器獲得已存在的加速度值(x向及y向被測變數的測量資料)及參考感應器3的相關性資料。其中可將問題陳述概括成圖2中所顯示的模型。其中適用以下參數：aL x=慣性感應器2所偵測到的x向加速度，aL y=慣性感應器2所偵測到的y向加速度，aRL=慣性感應器2所偵測到的值與參考坐標之間的偏差，aR x=參考坐標系中的x向加速度，aR y=參考坐標系中的y向加速度，IVM=逆車輛模型，aCOG x,aCOG Y=汽車坐標系中的x向及y向加速度，aCOG Corr-x,aCOG Corr-y=汽車坐標系中的x向及y向相關加速度，aWSS=基於轉速感應器所偵測到之轉速的加速度計算。
其中，以虛線框定的區域可按如下方式加以描述：
其中，offsetx表示x向偏差並且offsety表示y向偏差。此外適用以下內容：
對於一系列測量值，藉由定義並考慮相對應的誤差項：
而產生以下類型之系統方程：
其中，θ包含缺失參數(gesuchter Parameter)α，該參數代表慣性感應器2的安裝角度。此種類型的計算可用作離線方法，以便能依據現有測量估算安裝角度。在運行過程中實施時，以遞歸方式進行計算。在此情況下，此處所說明的方法將動用遞歸最小二乘法。
第1步：參數更新(P(t))
第2步：計算增益
第3步：誤差計算
第4步：估算新的參數向量
θ(t)=θ(t-1)+K(t)ε(t)
據此連續地重新估算安裝角度。隨後，由接下來的真實性檢查可得知估算角度是否可靠，或者該估算方法是否尚不具有足夠的品質。
藉由此方法，慣性感應器2能以自學習的方式，特別是其在不需要附加硬體(針對出入汽車中通常原本就存在的轉速感應器3之情形而言)或手動輸入參數的情況下，測定慣性感應器2與汽車坐標系有關的真實安裝位置。藉此可以簡單的方式校準慣性感應器2。慣性感應器2具體為固定整合於車輛中的慣性感應器，例如作為車輛安全系統，特別是ESP制動系統的組成部分。根據此處未顯示的另一實施例，該慣性感應器亦可替代性地為固定設於汽車中之行動電腦的慣性感應器，其中在實施前述方法時，以簡單的方式測定該行動電腦在汽車中的安裝位置。
1‧‧‧汽車
2‧‧‧慣性感應器
3‧‧‧參考感應器，轉速感應器
4‧‧‧安全裝置
COG‧‧‧汽車坐標系
α‧‧‧缺失參數
L‧‧‧慣性感應器坐標系
R‧‧‧參考坐標系
x‧‧‧空間方向
y‧‧‧空間方向
z‧‧‧空間方向

Claims (8)

  1. 一種用於操作一車輛之慣性感應器(2)的方法，該車輛特別是指汽車，其中在該車輛運行時偵測該慣性感應器之至少一被測變數的測量資料並檢驗該等測量資料的誤差值以校準該慣性感應器，其特徵在於，在該車輛運行時，藉由參考感應器偵測與該慣性感應器之被測變數相關的另一被測變數的測量資料，並且將該等測量資料與該慣性感應器的測量資料進行比較，以便根據該慣性感應器的測量資料與該參考感應器的測量資料之間的偏差偵測該等誤差值。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，設置轉速感應器作為該參考感應器，該轉速感應器偵測該車輛之一輪子的轉速。
  3. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其特徵在於，根據偵測到的轉速獲得/計算該車輛的加速度。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其特徵在於，根據該車輛的轉向角計算該加速度。
  5. 一種用於操作一車輛的方法，該車輛特別是指汽車，其具有至少一慣性感應器，其中根據該慣性感應器之至少一被測變數的測量資料觸發該車輛的安全裝置，特別是安全氣囊，其特徵在於，藉由如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法校準該慣性感應器。
  6. 一種車輛，特別是汽車(1)，其具有至少一慣性感應器(2)及特別至少一可透過該慣性感應器(2)加以觸發的安全裝置(4)，其特徵在於一偵測與該慣性感應器之被測變數相關的另一被測變數的參考感應器(3)以及一實施如申請專利範圍第5項之方法的控制器(5)。
  7. 如申請專利範圍第6項之車輛，其特徵在於，該慣性感應器(2)固定安裝於該車輛中。
  8. 如申請專利範圍6之車輛，其特徵在於，該慣性感應器(2)為設於該車輛中之行動電腦的組成部分。
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TWI823265B (zh) * 2021-02-23 2023-11-21 美商福克斯制造有限公司 定向柔性顛簸感測器和用於校準定向柔性顛簸感測器的方法

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