专利名称：用于测量自动引导车辆的位移的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1前序部分所述的用于测量自动引导车辆的位移的装置。
背景技术：
目前已知多种用于测量车辆位移、速度或加速度的方法或装置，尤其是针对用于 公共交通的车辆，例如火车的、地铁的车厢单元、无轨电车、有轨电车、公共汽车或例如其他 任何由至少一条行驶道或例如引导轨道的轨道牵引驱动的车辆。特别是在由交通系统(铁 路信号、车辆的远程和/或车载自动驾驶装置等)自动引导的车辆的情形下，无论车辆的 路程性质如何，用于保证可靠(防止故障)和安全(对于乘客或货物而言)的自动引导的 预防措施都是必不可少的。在这个意义上，尤其是对于车辆要遭受不可避免的附着性损失 (perte d’ adherence)的情况，例如在自由轴或驱动轴抱死(在车辆制动的时候)或打滑 (在车辆加速的时候)的时候，实时弄清车辆的位置、速度(和加速度)是极其重要的。当被引导车辆具有不受任何牵引力或制动力的车轴时，车辆的运动由该车轴(或 与该车轴关联的车轮之一)的转动直接提供。然而，这种解决方案降低了牵引或制动的功率，因此降低了车辆的性能，这就是为 什么大部分系统不提供自由车轴。当不存在自由车轴时，为了摆脱与其车轮之一损失附着性时的打滑/抱死相关的 后果，多种装置存在并使用-或者完全独立于车轮的测量装置，其允许通过光学的方式或借助于多普勒效应 雷达来测量速度。然而，这种昂贵的装置最经常使用额外的转速计，以在车辆停止和低速时 下工作，其中所述转速计允许测取车轮的角速度或单位时间的车轮转数；-或者组合了加速度计、陀螺测试仪和地面定位系统(例如GPS)的惯性导航装 置。然而，这种惯性导航装置由于其高级技术的原因一直很昂贵，最经常用于航空系统的应 用中；-或者如在EP0716001B1中所述的、布置在车轴上的唯一一个转速计和用于考 虑安全裕度的装置，其中安全裕度考虑装置考虑在一个或多个车轮上所测量的值的安全裕 度，以试图抵偿(compenser)可能发生的打滑/抱死的影响，但由于还是太粗略，这降低了 位移测量的性能。随之也导致了抵偿性防抱死，这对于车辆及其乘客或货物而言可能是突 然的；-或者如在US2005/0137761 Al中所述的、装在车辆中的加速度计和装在车轴上 的转速计，它们的测量信号与中央计算机相连，即使没有明确地描述，所述中央计算机适于 考虑在存在附着性损失的情况下引入的误差，并提供车辆在其路程上的位置和速度。特别 地，加速度计包括两个测量轴，以分别确定沿车辆路线方向的加速度和确定并因此在位移 计算中考虑车辆相对于水平平面的坡度。还将加速度计和转速计的测量信号的值与速度阈 值进行比较，若超过阈值，则这些测量信号的值允许指示车辆存在附着性损失(打滑/抱 死)。由于铁路运输单元最经常具有细长几何构造，沿该细长几何构造置于车辆上游的唯一一个加速度计和转速计不能提供揭示作用于车辆整体的影响(例如曲率或横向加速度 的影响)的测量装置，所以尽管考虑了车辆所受到的坡度影响，但其他与车辆路线相关的、 取决于加速度计在车辆中的位置(及其两个测量轴的布置)的影响还是不可避免的。因此，所有这些装置允许计算被引导车辆的运动，其中所述车辆不具有不受任何 制动力和牵引力的车轴，并在具有任意特征(profil)的车道上通行，但由于这些装置不能 完全摆脱附着性损失(由牵引力/制动力造成的打滑或抱死)和由横向加速度(曲率、侧 倾度(covers))甚至竖直加速度(坡度)造成的误差，故其准确性远低于具有自由轴的“理 想”系统的准确性。
发明内容
本发明的目的之一在于，提出一种用于测量自动引导车辆的位移的装置，该装置 具有增大的测量鲁棒性(robustesse)，尤其是在损失附着性的时候，并且无论就坡度、曲率 和侧倾度而言的车辆路线特征如何。为了这个目的，提出如权利要求1所述的用于测量自动引导车辆的位移的装置， 所述装置包括在车上的两个加速度计，这两个加速度计每个都设有两个测量轴，并且其测 量信号与位移计算机联接。可选地，可以在车辆的其中一个车轴上安装至少一个转速计，该转速计也可以与 用于处理因此来自于所有传感器(加速度计和转速计)的数据的计算机联接。由转速计输 出的测量信号可用于提高所述装置的准确性。根据本发明的装置根据在测量轴上所测量到的加速度，输出车辆的纵向位移(例 如沿着铁道)和速度的数据。该装置可以与任何类型的车载装置关联，所述车载装置可能 需要准确并持续地测量车辆速度和位移，而与轨道/车轮的附着条件无关，并且不论就坡 度、曲率和侧倾度而言的路线特征如何。加速度计及其测量轴布置成使得其允许根据在各个测量轴上进行的测量来计算 车辆的纵向加速度、横向加速度和坡度加速度，以随后通过将加速度值在时间上积分来确 定车辆的纵向位移和速度。根据本发明的装置还有利地允许以可靠的方式检测车辆在其路线上的静止，并为 此根据由传感器输出的信息生成零速度信息。该装置包括自动校准和自动测试装置，其允许在车辆静止的时候检验传感器是否 正常工作并因此允许以大的可靠性保证由其他车载系统提供的数据。根据本发明的装置的合适的用途覆盖了被引导车辆领域，无论车辆的引导类型如 何(机械的或非物质的，即在地面和车辆之间没有机械连接)，尤其是火车、地铁、有轨电 车、或公共汽车，并且无论运行类型如何(车轴、转向架)，是用铁轮还是用轮胎。这里要注 意的是，对于这类具有细长几何构造/底盘的车辆，根据加速度计在车上的位置(或偏移 量)，曲率和坡度的影响是不能忽略的。因此，本发明允许有利地摆脱这些影响，以更准确地 确定车辆的位移。因此，根据本发明的装置允许计算被引导车辆的运动，并保持与具有自由轴的系 统等同的准确性，同时摆脱了附着性损失(由牵引力/制动力引起的打滑和抱死)和由横 向加速度(曲率)和竖直加速度(坡度)引起的误差，其中所述车辆不具有不受任何制动力或牵引力的轴，并在具有任意特征的车道上通行。一组从属权利要求也说明了本发明的优点。
借助于下述图示给出了实施例和应用示例图1 设有根据本发明的用于测量自动引导车辆的位移的装置的车辆；图2 定义与移动中的车辆相关联的各平面的示意图；图3 考虑坡度对所述装置的影响的示意图；图4 考虑曲率对所述装置的影响的示意图。
具体实施例方式图1示出了设有根据本发明的用于测量自动引导车辆的位移的装置的车辆VEH， 图1可以与图2相关联以澄清如何与车辆所受到的并由两个加速度计101、102测量的加速 度相一致地来定义与移动中的车辆相关联的各平面。图3和图4示出了加速度计测量轴 ACC1、ACC2、ACC3、ACC4在标准正交坐标系[X，Y，Z]中按照根据车辆所受到的加速度的类 型Gx、Glat、Gpes (纵向位移、曲率的影响或/和坡度的影响)而选定的平面的布置，其中所 述坐标系的中心在加速度计处，其X轴指示车辆纵向路线的方向。这种用于测量自动引导车辆VEH的位移(瞬时位置Dx)的装置包括在车上的-加速度计101，其设有在纵向平面Py上的两个测量轴ACC1、ACC2，其中所述纵向 平面由沿车辆的假设为直线的主要位移VEx的方向的第一纵向轴X和与车辆底板垂直的第 二轴Z定义；-计算机103，其与和每个测量轴Accl、Acc2相关联的输出信号Sl和S2相连，其 中每个输出信号S1、S2包括车辆总体合成加速度在相关联的测量轴ACC1、ACC2上的正交投 影测量值Gaccl、Gacc2 ；-第二加速度计102，其设有至少两个在水平平面Pz上的测量轴ACC3、ACC4，其中 所述水平平面由第一轴X和与第一和第二轴X、Z垂直的第三轴Y定义；-计算机103与和每个测量轴Acc3、Acc4相关联的输出信号S3、S4相连，其中每 个输出信号S3、S4包括车辆总体合成加速度在相关联的测量轴ACC3、ACC4上的投影测量值 Gacc3、Gacc4 ；-第一加速度计101和第二加速度计102的所有测量轴ACC1、ACC2、ACC3、ACC4在 其各自的平面Py和Pz上都具有可以调节的相对夹角A1+A2、A3+A4，因此对所述相对夹角 进行调节以使得计算机103根据四个投影测量值Gaccl、Gacc2, Gacc3, Gacc4输出至少一 个在包括有坡度和曲率的路线上的每一点处的车辆纵向加速度Gx的瞬时值。换句话说，纵 向加速度Gx的值是考虑了坡度和曲率影响的确切的加速度值。同样地，使得加速度测量出 错的附着性损失将从车轴的转动推断出，在这里可以理想地对其进行抵偿。因此，主要地，根据本发明的装置使用两个双轴加速度计101、102，这两个双轴 加速度计固定在车身上并用于测量车辆的纵向加速度和横向加速度。车辆受到三个力的 作用，这三个力产生了纵向加速度Gx(受到牵引力/制动力的车辆的位移)、横向加速度 Glat (路线的曲率造成离心加速度)和由在存在坡度(路线的坡度)的时候作用的重力所造成的竖直加速度Gpes。其两个轴ACC1、ACC2处于竖直平面Py上的第一加速度计101和 其两个轴Acc3、Acc4处于水平平面Pz上的第二加速度计102将允许测量投影到所述四个 测量轴中每一个上的加速度(纵向加速度、横向加速度、重力加速度)的合成值。加速度计 各个测量轴之间的角度已知，并在调节后固定。计算机103对由四个方程组成的方程组进 行求解，以确定车辆在位置Dx上的四个未知量，即路线坡度角Αχ、横向加速度角Ay (由起 因于车辆速度的向心力引起，并取决于路线曲率半径R和加速度计相对于车辆中心的偏移 量)、横向加速度Glat的值、和纵向加速度Gx的值。计算机103通过在路程期间上逐次积 分来确定车辆VEH在其路线上对于任意坡度和曲线COURB的纵向速度Vx和纵向位移Dx。如有必要，用转速计108对根据本发明的装置进行补充，以提高上述速度Vx和所 经过的距离Dx的测量准确性。转速计108固定在车辆VEH的其中一个车轴Rla、R2a、Rlb、 R2b上，其输出信号STb被传递给计算机103。计算机103根据转速计的测量信号评估位移 DxT和速度VxT。计算机在来自于转速计的位移测量结果和来自于加速度计的位移测量结 果之间进行比较。当对于这些测量值，测量偏差小于阈值时，将测量值校正(recaler)为来 自转速计的测量值。在相反的情况下(值大于阈值)，则不对来自于加速度计测量的结果进 行修正。如图1所示，零速度信息Op也可以可靠地由计算机103根据来自于车辆设备的信 息Im(静止信号、零速度指示器等)输出，或由根据本发明的装置本身来确定。为进行该项 确定，计算机103处理来自于转速计和加速度计的信息。当装置确定零速度时，得益于所建议的加速度计的安装特点，该装置还具有实施 自动测试功能的有利能力。该自动测试功能允许评估需要(在自动校准之后)对加速度计 测量值进行的修正，并允许识别加速度计的工作故障。多个测量轴提供了(由两个双轴加 速度计所致的)多个测量值很有利的冗余性，并允许通过定期(例如每次在车站停车的时 候)的加速度计可靠性检验来保证以很小的误差概率进行测试测量(以及因此以很小的误 差概率进行之后的位移测量)，使其与例如在铁路领域中所要求的可靠系统的安全性要求 相符。在本描述的下文中，参照两张图，即图3和图4。考虑第一加速度计101的测量轴ACC1、ACC2(见图3，其中为了清楚起见，有意地 略去了横向加速度Glat)，通过将加速度Gx、Glat、GpeS在加速度计101的每一个轴Accl、 Acc2上的投影进行加和所获得的投影测量值分量GaCCl、GaCC2为-在轴Accl 上Gaccl = (Gx)投影-(Gpes)投影-(Glat)投影(I)Gaccl = Gx cos (Ay)cos (Al)+Gpes sin (Al-Ax)-Glat sin (Ay)cos(Al)-在轴Acc2 上Gacc2 = (Gx)投影- (Gpes)投影-(Glat)投影(2)Gacc2 = Gx cos (Ay) cos (A2)-Gpes sin(A2+Ax) -Glat sin (Ay) cos (A2)同样地，考虑第二加速度计102的测量轴ACC3、ACC4(见图4，其中为了清楚起见， 有意地略去于坡度加速度Gpes)，通过将加速度GX、Glat、GpeS在加速度计102的每一个轴 Acc3,Acc4上的投影进行加和所获得的投影测量值分量GaCC3、GaCC4为-在轴Acc3 上
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Gacc3 = (Gx)投影-(Glat)投影-(Gpes)投影(3)Gacc3 = Gx cos(A3+Ay) -Glat sin(A3+Ay) -Gpes sin (Ax) cos (A3)-在轴Acc4 上Gacc4 = (Gx)投影-(Glat)投影-(Gpes)投影(4)Gacc4 = Gx cos(A4-Ay) +Glat sin(A4-Ay) -Gpes sin (Ax) cos (A4)以及对于方程⑴至⑷有-角Al在平面Py上、轴X与轴Accl之间；-角A2在平面Py上、轴X与轴Acc2之间；-角A3在平面Pz上、轴X与轴Acc3之间；-角A4在平面Pz上、轴X与轴Acc4之间；-车辆路线角Ax在平面Py上(即水平面与轴X之间的角)；-偏移距离Dx为车辆中心与车载加速度计101、102的固定点之间的距离；-与曲率半径R相关联的角Ay在平面Py上。角Ay根据Arctg(Lx/R)来计算，由 于曲率半径R的值通常大于偏移距离Lx，故一级近似为Lx/R。由(1)至(4)四个方程构成的方程组的求解属于数学技巧的范围(这里没有描 述)，其目的在于根据计算机103所具有的加速度值的测量值Gaccl、Gacc2, Gacc3, Gacc4 来计算四个变量Gx、Glat、Ax和Ay。然而，在关于加速度计101、102的布置的某些特殊假设下，方程组的求解被有利 地简化了。在这些假设中，可以选择相对夹角A1+A2、A3+A4，使得这些相对夹角各定义一直 角，S卩Al+A2 = 90°，及A3+A4 = 90°。这样，根据本发明的装置可以规定相对夹角A1+A2、 A3+A4中的至少一个是直角。根据本发明的装置实施成使得每个相对夹角A1+A2、A3+A4实际上分别细分为(或 可以细分为)第一角Al和第二角A2以及第一角A3和第二角A4，这些第一和第二角对应于 第一和第二加速度计101、102的四个测量轴Accl、ACC2、ACC3、Acc4与第一轴X (沿车辆的 假设为直线的主要位移方向的纵向轴)之间的投影角。在这方面，也很有利的是，选择角A1、A2、A3、A4，使得Al = A2及A3 = A4，尤其是 例如 Al = A2 = A3 = A4 = 45°。至于角Al、A3的选择，还可以对其赋以可调节的值，这些值允许最好地估计坡度 或曲率的影响，而不损害纵向加速度测量的准确性。示例地，如果选择了每个加速度计的投影角Al、A2和A3、A4相同、即Al = A2及 A3 = A4的选项，则上述方程组变成(I)Gaccl = Gx cos (Ay) cos (Al)+Gpes sin (Al-Ax) -Glat sin (Ay) cos (Al)(2)Gacc2 = Gx cos (Ay) cos (Al)-Gpes sin(Al+Ax) -Glat sin (Ay) cos (Al)(3)Gacc3 = Gx cos(A3+Ay) -Glat sin(A3+Ay) -Gpes sin (Ax) cos (A3)(4)Gacc4 = Gx cos(A3-Ay) +Glat sin(A3-Ay) -Gpes sin (Ax) cos (A3)该方程组的求解允许容易地确定所寻求的由变量Gx、Glat, Ax、Ay定义的四个未 知量，然后通过在位移期间上积分而从中推导出车辆路线上的纵向速度Vx和相关联的位 置Dx
Vx = f (Gx dt)Dx = / (Vx dt)因此，根据本发明的装置允许计算机103输出坡度角Αχ、横向加速度角Ay (即代表 针对曲率半径R在加速度计安装固定点处的横向加速度相对于若加速度计处于车辆中心 时的横向加速度的转动量)在包括有坡度和曲率的路线的每一点处的值。进而，计算机103通过对车辆纵向加速度Gx的值进行逐次积分而输出在包括有坡 度和曲率的路线的每一点处的速度Vx和位置Dx。如前所述，该装置还可以包括-转速计104，其被布置在车辆至少一个车轴上，输出车辆的位置转速计值DxT和 速度转速计值VxT ；-转速计值VxT、DxT和由计算机103获得并分别输出的速度值和位置值Vx、Dx被 提供给包括在计算机103中的比较器106 ；-比较器106确定各类速度值和位置值之间的偏差，若偏差低于预定阈值，则将由 计算机103输出的在包括有坡度和曲率的路线的每一点处的速度值Vx和位置值Dx校正为 转速计值VxT、DxT0如果偏差低于阈值，则禁止校正。基于与车轮半径成比例的速度和位移的简单附加测量值，这一校正的可能性提高 了速度和位移测量的准确性。根据本发明的装置还可以包括用于检测车辆零速度的装置107，其被包括于或联 接于计算机103和转速计104。该装置包括至少一个由计算机103输出的速度值和位置值 Vx, Dx与对应的转速计值VxT、DxT的关联器。由此，通过以下方式实现很可靠的零速度检测功能-或者考虑由车辆的装置之一提供的装置的外部信息(例如通过静止的车辆的内 部信号等)；-或者通过筛选(filtrer)由计算机103提供的速度和位置信息Vx、Dx来确定车 辆是停止的。这样，该项确定可以与对应的转速计数据VxT、DxT相关联；-在这些处理之后，如果实际上确定车辆是停止的，则装置提供所谓的零速度信 肩、ο因此，所谓的自动测试功能可以有利地使用所谓的零速度信息。当有效地提供了 该信息的时候，该信息表示车辆是静止的，因此，纵向和横向加速度为零。因此，该相关的测试旨在检验由加速度计101、102输出的测量值满足上文给出的 方程组(1)、(2)、(3)、(4)，该方程组则化化简为(I)Gaccl = Gpes sin(Al-Ax)(2)Gacc2 =-Gpes sin(A2+Ax)(3)Gacc3 =-Gpes sin (Ax) cos (A3)(4)Gacc4 =-Gpes sin (Ax) cos (A4)这里给出在关于加速度计的布置的特殊假设下，对该方程组进行求解的示例，其 中所述假设为在每个平面Py、Pz上的投影角A1、A2和A3、A4两两相等，即Al = A2及A3 = A4 从后两个方程(3)和(4)可以推导出以下关系(5)和(6)
(5)Gacc3 = Gacc4(6)Sin(Αχ) = _Gacc3/(Gpes Cos(A3))因此，通过将Sin(Ax)项代入方程(1)和(2)中，可以用上述计算结果来检验第一 加速度计101的投影加速度测量值GaCCl、GaCC2。第二加速度计102的投影加速度Gacc3、Gacc4由方程(5)检验。作为一级近似， 认为侧倾度对于测量的影响不大是合理的，一般也是这种情况，例如当驻车在车库或停车 在车站的时候。然而，为了精细化对第二加速度计102的投影加速度GaCC3、GaCC4的检验，还可以 从数据库中读取侧倾度的值。通过这些检验并通过选择筛选阈值，可以确定要应用到来自于加速度计的测量值 上的修正因子。对于第二加速度计102，可以在更改其修正因子之前有利地受益于加速度计 缓慢的漂移过程。这些修正因子将在多次停止之后所获得的确认后进行应用。该停止次数 可以根据所选定的准确度来调节。这允许自动校准根据本发明的装置。还可以定义选为比第一阈值更高的第二阈值，以宣布根据本发明的装置不工作。为了实现自动测试的功能，根据本发明的装置包括-自动校准装置105，其用于自动校准加速度计101、102，若零速度检测装置证实 车辆是停止的，则该自动校准装置可以被激活；-自动校准装置处理来自于加速度计101、102并由加速度计算单元104提供的测 量值(加速度计算单元104本身接收来自于加速度计101、102的测量值，并包括在计算机
103中)；-自动校准装置校准与车辆的纵向加速度Gx和横向加速度Glat的零值相对应的
测量值。自动校准装置105具有第一检查模式，用于检验第二加速度计102上的测量值 Gacc3,Gacc4是否相等；用于重新计算坡度角Ax的装置，根据该坡度角Ax通过第二检查模 式来检验第一加速度计101的测量值GaCCl、GaCC2。这样，检验变得很可靠，并且如果坡度 角可以由装置外部的已知信息来进行冗余的评估和验证，则检验会变得更加可靠。对于与上述自动测试功能相关的该实施例，在超过来自于自动校准装置105的结 果的第一误差阈值的时候，来自于自动校准装置105的修正因子则被重新传递给计算单元
104(更为一般地，传递给位移计算机103)。同样地，在超过了来自于自动校准装置105的结果的第二误差阈值(不如第一误 差阈值安全(Mcuritaire))的时候，激活车载测量故障指示器。因此，考虑到在车辆停止的时候在加速度计101、102的测量轴Accl、Acc2、Acc3、 Acc4上进行的测量是冗余地获得的，可以实现对所谓的自动测试功能的故障概率进行评估 的简化模型。假设在车辆两次停止之间的时间间隔为T 应用于在平面Py上的两个测量轴 AccUAcc2的自动测试功能的故障概率Pr由以下方程定义Pr = λ accl* λ acc2氺T其中，在以下计算示例中假设双轴加速度计的测量轴Accl和Acc2各自的故障率 λ accl和λ acc2各等于通常所认可的值10_5
若T = 60 秒，Pr = 1(Γ10*0· 017 = 1. 7*1(Γ12若T = 10 分钟，Pr = 1(Γ10*0· 17 = 17*1(Γ12因此显示出，如果车辆定期地且频繁地停止，则该装置允许保证铁路领域所要求 的安全性所需的测量数据置信水平。因此，根据这种对所谓的自动测试功能的故障概率的评估，根据本发明的装置可 以包括用于评估故障概率的装置，其可以在车辆两次停止之间被激活，并使用加速度计测 量轴上的冗余测量值。该评估装置可以被集成在上述自动校准装置105中。最后，根据本发明的装置还可以可选地包括车辆附着性损失(在打滑或抱死的时 候)检测器，其与第一和第二双轴加速度计101、102中的至少一个联接，对于这些加速度计 位移测量值可以与外部值(数据库的坡度、曲率，或路线路标系统的数据，等)相关联。当 这些数据不一致的时候，车辆损失附着性的风险可以被检测到，并进而可以对由零速度检 测系统提供的信息(车轮锁住，但车辆在移动)进行补充。如有必要，车辆附着性损失检测器还可以除了与第一和第二加速度计101、102之 一联接之外，还与车辆车轴的至少一个转速计108联接，以便分别比较其角运动测量数据 和纵向位移测量数据。因此，通过这种方式，可以使零速度检测功能变得更可靠。主要缩写X 车辆(位移)的纵轴Y:垂直于轴X、在车辆底板平面上的轴Z 垂直于车辆底板的轴Px 与轴X正交并由轴Y、Z确定的平面Py 与轴Y正交并由轴X、Z确定的平面Pz 与轴Z正交并由轴X、Y确定的平面Gpes 重力加速度=9. 81m/s2Gx:车辆沿轴X的纵向加速度Glat 在车中的加速度计处的车辆横向加速度Vx:沿轴X的纵向速度Dx 沿轴X的纵向位置/位移VxT:由转速计给出的纵向速度DxT:由转速计给出的纵向位移Accl 加速度计101的第一测量轴Acc2 加速度计101的第二测量轴Acc3 加速度计102的第一测量轴Acc4 加速度计102的第二测量轴Al 在Py平面上、轴X与轴Accl之间的角A2 在Py平面上、轴X与轴Acc2之间的角A3 在Pz平面上、轴X与轴Acc3之间的角A4 在Pz平面上、轴X与轴Acc4之间的角Ax:在平面Py上的车辆路线角(即水平面与轴X之间的角)Lx 车辆中心和加速度计101、102的固定点之间的偏移距离
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Ay 在平面Py上的与曲率半径相关联的角。Ay根据Arctg(Lx/R)来计算，于是一 级近似为Lx/RVx:车辆沿轴X的纵向速度
权利要求
一种用于测量自动引导车辆(VEH)的位移的装置，包括在车上的 加速度计(101)，设有两个在纵向平面(Py)上的测量轴(Acc1、Acc 2)，其中所述纵向平面由沿车辆的假设为直线的主要位移方向的第一纵向轴(X)和与车辆底板垂直的第二轴(Z)定义； 计算机(103)，与和每个测量轴(Acc1、Acc2)相关联的输出信号(S1、S2)连接，其中每个输出信号(S1、S2)包括车辆总体合成加速度在相关联的测量轴(Acc1、Acc2)上的投影测量值(Gacc1、Gacc2)；所述装置的特征在于 第二加速度计(102)设有在水平平面(Pz)上的至少两个测量轴(Acc3、Acc4)，其中所述水平平面由第一轴(X)和与第一和第二轴(X、Z)垂直的第三轴(Y)定义； 计算机(103)与和每个测量轴(Acc3、Acc4)相关联的输出信号(S3、S4)连接，其中每个输出信号(S3、S4)包括车辆总体合成加速度在相关联的测量轴(Acc3、Acc4)上的投影测量值(Gacc3、Gacc4)； 第一和第二加速度计(101、102)的测量轴(Acc1、Acc2；Acc3、Acc4)在其各自的平面(Py、Pz)上都具有相对夹角(A1+A2、A3+A4)，所述相对夹角能够调节以使得计算机(103)根据所述四个投影测量值(Gacc1、Gacc2、Gacc3、Gacc4)输出至少一个在包括有坡度和曲率的路线的每一点处的车辆纵向加速度(Gx)的值。
2.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中，至少一个相对夹角(A1+A2、A3+A4)是 直角。
3.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中，每个相对夹角(A1+A2、A3+A4)被细 分为第一和第二角(A1、A2 ；A3、A4)，所述第一和第二角对应于第一和第二加速度计(101、 102)的四个测量轴(ACC1、ACC2、ACC3、ACC4)与第一轴(X)之间的投影角。
4.如权利要求3所述的装置，其中，每个加速度计的投影角均相等(Al= A2 ；A3 = A4)。
5.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中，计算机(103)输出横向加速度(Glat)、 坡度角(Αχ)、横向加速度角(Ay)在包括有坡度和曲率的路线的每一点处的值，其中所述横 向加速度角(Ay)由起因于车辆速度的离心力引起并取决于路线曲率半径(R)和加速度计 相对于车辆中心的偏移量。
6.如上述权利要求中任一项所述的装置，其中，计算机(103)通过对车辆纵向加速度 (Gx)的值进行逐次积分来输出在包括有坡度和曲率的路线的每一点处的速度(Vx)和位置 (Dx)。
7.如上述权利要求中任一项所述的装置，包括-转速计(104)，布置在车辆的至少一个车轴上，并输出车辆的速度转速计值(VxT)和 位置转速计值(DxT)；-所获得的转速计值(VxT、DxT)和由计算机(103)输出的速度值和位置值(Vx、Dx)被 提供给比较器(106)；-比较器(106)确定各类速度值和位置值之间的偏差，若偏差低于预定阈值，则将由计 算机(103)获得的在包括有坡度和曲率的路线的每一点处的速度值和位置值(Vx、Dx)校正 为转速计值(VxT、DxT)。
8.如权利要求7所述的装置，包括用于检测车辆零速度的装置(107)，所述装置(107)与计算机(103)和转速计(104)联接，并包括至少一个由计算机(103)输出的速度值和位 置值(Vx、Dx)与转速计值(VxT、DxT)的关联器。
9.如权利要求5和8所述的装置，包括-自动校准装置(105)，用于自动校准加速度计(101、102)，若零速度检测装置证实车 辆是停止的，则自动校准装置能够被激活；-自动校准装置处理源自加速度计(101、102)并由加速度计算单元(104)提供的测量 值，其中加速度计算单元(104)包括在计算机(103)中；-自动校准装置校准与车辆纵向加速度(Gx)和横向加速度(Glat)的零值相对应的测 量值。
10.如权利要求4和9所述的装置，其中，自动校准装置(105)具有第一检查模式， 用于检验第二加速度计(102)上的测量值(Gacc3、Gacc4)是否相等；用于重新计算坡度 角(Ax)的装置，根据该坡度角通过第二检查模式来检验第一加速度计(101)的测量值 (Gaccl、Gacc2)0
11.如权利要求9或10所述的装置，其中，在超过来自于自动校准装置的结果的第一误 差阈值的时候，来自于自动校准装置的修正因子被传递给计算机(103)。
12.如权利要求11所述的装置，其中，在超过来自于自动校准装置的结果的第二误差 阈值的时候，激活车载测量故障指示器，其中第二误差阈值不如第一误差阈值安全。
13.如权利要求7至12中任一项所述的装置，包括用于评估故障概率的装置，所述故障 概率评估装置能够在车辆两次停止之间被激活，并使用加速度计测量轴上的冗余测量值。
14.如上述权利要求中任一项所述的装置，包括与第一和第二加速度计中至少一个联 接的车辆附着性损失检测器。
15.如权利要求14所述的装置，其中，车辆附着性损失检测器除了与第一和第二加速 度计中的一个联接之外，还与至少一个转速计联接。
全文摘要
本发明介绍了一种用于测量自动引导车辆的位移的装置，其具有增大的测量鲁棒性，尤其是在损失附着性的时候，并且无论就坡度、曲率和侧倾度而言的车辆路线特征如何。为了这个目的，本发明涉及一种用于测量自动引导车辆的位移的装置，所述装置包括在车上的两个加速度计，这两个加速度计与位移计算机联接，其中每个加速度计都设有两个测量轴，在这些测量轴上进行车辆合成加速度的投影值的测量。加速度计的四个测量轴被调节，以使得计算机根据四个投影测量值输出至少一个在包括有坡度和曲率的路线的每一点处的很确切的车辆纵向加速度值。
文档编号B61L25/02GK101939203SQ200780102312
公开日2011年1月5日 申请日期2007年12月10日 优先权日2007年12月10日
发明者A·梅尔, S·埃尔法西 申请人:西门子运输系统有限公司