用于确定车辆的行驶状态的方法与流程

本发明涉及一种用于确定车辆的行驶状态的方法、计算单元和系统以及一种具有该系统的车辆，还涉及一种相对应的计算机程序和一种存储介质。

背景技术：

1、从论文“估计侧滑角和行驶动力学参数以改进基于模型的行驶动力学调节”(bechtloff，jakob philipp，进度报告vdi，系列12，第809期，杜塞尔多夫：vdi verlag2018)公知一种用于估计在行驶运行期间的如重心速度、侧滑角等无法测量的运动参量以及如滑移刚度和最大附着系数等其它对于行驶动力学重要的参数的方法。

技术实现思路

1、按照第一方面，本发明的主题是一种用于确定车辆的行驶状态的方法。

2、该方法包括如下步骤：读入有相移的传感器数据，这些有相移的传感器数据表示车辆的加速度和/或偏航率(drehrate)。也就是说，换言之，所读入的有相移的传感器数据具有相对于原始传感器数据的相移或相位偏移。

3、该方法还包括如下步骤：在使用滤波算法的情况下，基于所读入的有相移的传感器数据，确定经过相位补偿的传感器数据。

4、该方法还包括如下步骤：借助于计算单元，在使用所确定的经过相位补偿的传感器数据的情况下，确定车辆的行驶状态。

5、按照第二方面，本发明的主题是一种按照权利要求11所述的用于确定车辆的行驶状态的计算单元。

6、按照第三方面，本发明的主题是一种按照权利要求12所述的用于确定车辆的行驶状态的系统。

7、按照第四方面，本发明的主题是一种按照权利要求13所述的车辆。

8、按照另一方面，本发明的主题是一种计算机程序和一种机器可读存储介质。

9、优选地，该车辆是机动车辆，例如载客车(pkw)。该车辆可以具有驱动单元，该驱动单元被设计为内燃机或电动机。也可设想的是：该驱动单元包括内燃机与电动机的组合。还可设想的是：该车辆被设计成两轮车，例如被设计成摩托车或电驱动的自行车，例如被设计成电动自行车(e-bike)或电动助力车。

10、在本发明的范围内，车辆的行驶状态可以被理解为表示或指示车辆在行驶运行中的状态的信息。为此，该信息可以包括至少一个参量、优选地物理参量的一个或多个值，该参量表征或描述该行驶状态。

11、按照一个实施方式，该行驶状态可以通过车辆的绝对或矢量(地上)速度来表示。该矢量(地上)速度例如可以包括：车辆的沿着该车辆的纵轴线、尤其是摆动轴线的纵向速度；和沿着车辆的横轴线、尤其是俯仰轴线的横向速度。

12、替代地或附加地，可以通过车辆的最大附着系数来表示该行驶状态。替代地或附加地，可以通过车辆的侧倾角和/或俯仰角和/或横摆角来表示该行驶状态。

13、在本发明的范围内，有相移的传感器数据可以被理解为如下传感器数据、优选数字传感器数据，这些传感器数据相对于原始传感器数据或与原始传感器数据相比具有相位偏移，尤其是时间偏移或时间延迟。

14、在本发明的范围内，经过相位补偿的传感器数据可以被理解为如下传感器数据、优选数字传感器数据，这些传感器数据基于有相移的传感器数据来被确定或者是基于有相移的传感器数据来被确定的，其中，有相移的传感器数据的相移被补偿或移除或者已被补偿或移除。也就是说，换言之，所确定的经过相位补偿的传感器数据相对于原始传感器数据没有相移，尤其是没有时间偏移，或者其相移、尤其是时间偏移低于指定阈值。

15、原始传感器数据、有相移的传感器数据和经过相位补偿的传感器数据表示车辆的加速度和/或偏航率。

16、加速度可以是车辆沿着一条或多条车辆轴线的加速度。例如，加速度可以包括车辆的纵向加速度和/或横向加速度和/或垂直加速度。

17、偏航率可以是车辆绕着一条或多条车辆轴线的偏航率。例如，偏航率可以包括车辆的横摆率和/或侧倾率和/或俯仰率。

18、有相移的传感器数据可以由检测车辆的加速度和/或车辆的偏航率的传感器单元来提供。该传感器单元可以包括一个或多个偏航率传感器和/或一个或多个加速度传感器。例如，该传感器单元可以被设计成惯性传感器单元(imu)或6d传感器单元。该传感器单元优选地布置在车辆上。

19、读入有相移的传感器数据可以包括从存储介质、尤其是临时存储介质中读入或读取有相移的传感器数据。读入有相移的传感器数据也可以包括：借助于无线或有线通信接口，从提供有相移的传感器数据的传感器单元，接收这些传感器数据。

20、滤波算法是表示或包括一个或多个数字滤波器的算法或计算规则。该滤波算法可以被设立为：基于作为输入数据的有相移的传感器数据，确定或计算经过相位补偿的传感器数据，作为输出数据。

21、所确定的行驶状态是车辆的当前或瞬时或目前的行驶状态。确定行驶状态可以是：计算一个或多个表示该行驶状态的参量，其中，该确定优选地在使用扩展卡尔曼滤波器(ekf)和/或无迹卡尔曼滤波器(ukf)的情况下进行。在这种情况下，例如可以预测行驶状态，在该预测中，对表示加速度和偏航率、尤其是纵向和横向加速度以及横摆率的经过相位补偿的传感器数据进行积分。由于该积分的不稳定性，优选地，在使用其它数据的情况下进行校正，这些其它数据表示车辆的车轮的车轮周向速度以及作用于车辆的前轴和后轴的纵向和横向力。

22、该计算单元优选地布置在车辆上。可设想的是：该计算单元被分配给车辆的控制单元或者是车辆的控制单元的一部分。也可设想的是：该计算单元是车辆的中央控制设备的一部分或者是车辆计算机的一部分。还可设想的是：该计算单元布置在车辆外部，尤其是云计算单元或服务器后端的一部分。

23、通过按照本发明的方法和按照本发明的计算单元，现在能够以改善的精度和鲁棒性来确定车辆的行驶状态。尤其是，通过补偿相移或者恢复传感器数据的原始相位，减少在确定行驶状态时的时间延迟。由此，所确定的行驶状态可以以更高的精度被提供给诸如车辆的防抱死系统等基于车轮打滑的驾驶功能，由此，即使在运动驾驶风格的情况下，也可以使车辆在极限范围内安全运行。

24、有利的是：所读入的有相移的传感器数据基于检测加速度和/或偏航率的传感器单元的原始传感器数据，其中，所读入的有相移的传感器数据的相移是由于将传感器单元侧的滤波算法应用于这些原始传感器数据而产生的。也就是说，换言之，借助于检测加速度和/或偏航率的传感器单元、例如惯性传感器单元，产生表示车辆的加速度和/或偏航率的原始传感器数据。基于所产生的原始传感器数据，在使用传感器单元侧的滤波算法的情况下，确定或产生有相移的传感器数据。在这种情况下，传感器数据的相移可以由于应用滤波算法而产生，为了符合奈奎斯特(nyquist)的滤波，该滤波算法被应用于原始传感器数据，以便离散化地传输有相移的传感器数据。也就是说，由于在使用传感器单元侧的滤波算法的情况下对原始传感器数据进行滤波，产生离散化的有相移的传感器数据的相移。在这种情况下，例如可以借助于双线性变换(英文：tustin's method(塔斯汀法))来进行该离散化。

25、在这种情况下，有利的是：传感器单元侧的滤波算法包括滤波器，该滤波器的传递函数具有取决于频率的、即关于频率方面不是恒定的相位变化过程。该相位变化过程可以在滤波器的通带内部和/或外部都是取决于频率的。尤其是，在滤波器的通带内部和/或外部，滤波器的群延迟时间也可以是取决于频率的。

26、传感器单元侧的滤波算法的滤波器例如可以被设计成切比雪夫i型或ii型滤波器。滤波器的阶例如可以为三。滤波器的截止频率例如可以为15hz。

27、还有利的是：滤波算法包括一个滤波器，该滤波器的传递函数具有：

28、-至少两个、优选地三个零点；和/或

29、-至少两个、优选地三个极点。

30、也就是说，换言之，用于确定经过相位补偿的传感器数据的滤波算法包括一个滤波器或者由一个滤波器组成，该滤波器的传递函数具有至少两个零点和/或至少两个极点。优选地，该滤波器的传递函数具有正好三个零点和三个极点。

31、替代地，有利的是：该滤波算法具有至少两个、优选地三个滤波器，这些滤波器的传递函数

32、-各有一个零点；和/或

33、-各有一个极点。

34、也就是说，换言之，用于确定经过相位补偿的传感器数据的滤波算法包括至少两个滤波器或者由至少两个滤波器组成，这些滤波器的传递函数各有一个零点和/或各有一个极点。可设想的是：至少两个、优选地三个滤波器具有相同的传感器函数，尤其是这些传递函数各有一个零点并且各有一个极点。通过该设计方案，可以降低滤波算法的计算机实现的数值复杂度。

35、还有利的是：被分配给滤波器的传递函数的一个或多个零点的频率对应于传感器单元侧的滤波算法的滤波器的截止频率。也就是说，换言之，

36、-被分配给滤波器的传递函数的一个或多个零点的频率与

37、-传感器单元侧的滤波算法的滤波器的截止频率

38、之差小于或等于指定的或可指定的阈值，尤其为零。在当前情况下，被分配给滤波器的传递函数的零点的频率应该被理解为该传递函数的值为零的那个频率。

39、还有利的是：被分配给滤波器的传递函数的一个或多个极点的频率大于传感器单元侧的滤波算法的滤波器的截止频率。在当前情况下，被分配给滤波器的传递函数的极点的频率应该被理解为该传递函数具有奇点的那个频率。针对滤波器的传递函数具有多个彼此不同的极点的情况，分别给这些极点中的每个极点分配频率。优选地，被分配给不同极点的频率中的每个频率都大于传感器单元侧的滤波算法的滤波器的截止频率。按照一个优选的实施方式，被分配给滤波器的传递函数的一个或多个极点的频率可以与传感器单元侧的滤波算法的滤波器的传递函数的一个或多个极点的频率相同。通过该设计方案，该滤波器满足因果关系条件。

40、还有利的是：被分配给滤波器的传递函数的一个或多个极点的频率小于被分配给有相移的传感器数据的奈奎斯特频率，优选地小于或等于被分配给有相移的传感器数据的奈奎斯特频率的80％。通过该设计方案，可靠地防止混叠(alias)效应。

41、还有利的是：在读入步骤中，可以读入其它数据，这些其它数据选自：

42、-车辆的驱动单元的驱动扭矩；

43、-车辆的制动单元的制动扭矩；

44、-车辆的转向单元的转向角；

45、-车辆的至少一个车轮的车轮周向速度和/或车轮转速，

46、并且在考虑所读入的其它数据的情况下确定车辆的行驶状态。这些其它数据可以以无线方式或者以有线方式被传输给该计算单元。

47、车辆的驱动单元的驱动扭矩、尤其是通过该驱动单元所产生的车轮驱动扭矩，例如可以基于扭矩模型来被确定、尤其是被估计，该扭矩模型包括发动机、变速器和驱动轴。车辆的制动单元的制动扭矩例如可以基于来自车辆的行驶动力学调节或电子稳定性控制的制动压力和液压模型来被确定或估计。

48、车辆的转向单元的转向角可以由车辆的转向角传感器来提供。车辆的至少一个车轮的车轮周向速度和/或车轮转速可以由车辆的车轮周向速度传感器和/或车轮转速传感器来提供。

49、本领域技术人员从论文“估计侧滑角和行驶动力学参数以改进基于模型的行驶动力学调节”(bechtloff，jakob philipp，进度报告vdi，系列12，第809期，杜塞尔多夫：vdiverlag 2018)的第5章中公知：基于车轮转速、方向盘角度、横摆率、横向和纵向加速度来确定行驶状态，例如通过车辆的速度来表示。

50、还有利的是：该方法包括如下步骤：根据所确定的行驶状态来输出信号，其中所输出的信号被设计成

51、-表示所确定的行驶状态的信息信号，和/或

52、-被设计成控制信号，以便响应于该控制信号来控制车辆的单元。

53、所输出的信号可以是无线或有线传输的信号。优选地，借助于该计算单元来输出该信号。该信息信号可以被输出给与该计算单元连接的控制单元和/或被输出给与该计算单元无线连接的服务器后端，以便将关于所确定的行驶状态的信息传输给该控制单元或该服务器后端。可设想的是：该信息信号被提供给诸如车辆的防抱死系统等基于车轮打滑的驾驶功能，以便借助于该驾驶功能基于所确定的行驶状态来运行该车辆。也可设想的是：响应于所输出的信息信号，向车辆的操作人员或驾驶员输出、例如借助于车辆的显示单元来显示关于所确定的行驶状态的信息，例如所确定的速度。

54、该控制信号例如可以被输出给车辆的驱动单元和/或制动单元和/或转向单元，以便响应于所输出的控制信号来引入车辆的加速或减速和/或引入转向干预。

55、可设想的是：在每次确定该行驶状态时都输出该信号。也可设想的是：只有当表示所确定的行驶状态的一个或多个值处于指定的值范围之内或者处于指定的值范围之外时，才输出该信号。

56、还有利的是一种具有程序代码的计算机程序产品或计算机程序，该程序代码可以存储在机器可读载体或者存储介质、如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上而且尤其是当该程序产品或该程序在计算机或计算单元上执行时被用于执行、实现和/或操控根据上述实施方式之一所述的方法的步骤。