专利名称：识别车辆行驶方向的方法和装置的制作方法
识别车辆行驶方向的方法和装置
本发明涉及一种识别车辆行驶方向的方法和装置，步骤是获得 至少分别两个、特别是三个或四个车轮转速传感器的至少一个实际信 号；构成所获实际信号的时间序列；把实际信号序列与用于至少一个 行驶方向的额定信号序列相比较；依赖比较结果来确定行驶方向。
在现有技术的车辆中，例如由识别旋转方向的车轮脉沖发送器的 信号来获知车辆的行驶方向。
从DE 37 44 159 Al还已知，由纵向加速度的集成来获知行驶方 向。借助速度的预兆来得出行驶方向。
在速度很低和在爬行时，也就是说，在车辆緩慢前移时，不能很 好地因而也不能^艮精确地确定行驶方向，特别在是只应用了产生脉冲 的车轮转速传感器的情况下，其不会产生车轮旋转方向的附加信号。 由于存在着信号背景噪音以及可能存在着信号偏差，通过在相对长周 期内的集成来确定行驶方向，是容易出现错误的。
本发明的技术目的是，创造一种确定行驶方向的方法和装置，借 助它可在低速情况下可靠地确定行驶方向。
按本发明，此目的通过具有专利权利要求1的特征的方法实现， 还通过具有专利权利要求10的特征的装置实现。在从属权利要求中 说明了本发明的有利构造。
本发明基于这样的理念，即特别在低速行驶时，车轮的车轮转速 传感器的信号相互处于确切的相位关系中。此相位关系由于转弯行驶 和不同的车轮滚动范围是可以变化的。但此变化相对于模式重复率是 稳定且緩慢的，不会对模式的识别产生妨碍。如果行驶方向发生变化， 则这些信号的序列在时间上是反向的。模式的不稳定性特别适用于改
4变的行驶方向。
因此，通过获得至少分别两个、特别是三个或四个车轮转速传感 器的至少一个实际信号，构成所获实际信号的时间序列，把真实的实 际信号序列与用于至少 一个行驶方向的额定信号序列相比较，所述额 定信号序列是从先前的文献中形成的，并依赖比较结果来确定行马史方 向。也可以换句话说，即通过一定的周期或通过一定数量的脉冲，来 对出现的信号模式进行比较。因此无需方向信息，可简单地借助发送 脉冲的转速传感器来确定行驶方向。
由于以下事实，即车轮具有不同的车轮滚动范围，车轮转速传感
器具有有限的精度或公差，车轮部分在不同的弯曲半径中行驶，在行 驶过程中会出现以下情况，即在 一 定的时间间隔内或 一 个时间点上， 一个传感器信号脉冲在时间上推到另 一传感器信号脉冲之前，或按观 察方式，另一脉冲向后退。因此有利的是，不仅在实际信号序列与额 定信号序列完全一致时可以确定行驶方向，而且即使在实际信号序列 与额定信号序列在遵守了最大允许的偏差时，也能确定行驶方向。因 此有利的是，与先前模式的比较有偏差时也可以确定行驶方向。
为了让实际信号序列对出现的信号噪音不敏感，有利的是，通过 至少两个、特别是三个、四个或五个循环来确定实际信号序列，其中 由经过特定的时间或通过至少 一个车轮转速传感器的 一定数量的信 号，来对一个循环进行定义。只要意义是指用于行驶方向的信号序列 的模式在一个循环中占优势地重复，就有很高的可能性出现归属于此 模式的行驶方向。因此可通过获得多个信号循环，来提高预报的可靠 性，因此有利的是，依照获知的或期望的偏差来拟定获知循环的数量。 如果经过至少两个获知序列后就已经明确了行驶方向，则可以实现关 于行驶方向的可靠预报。但如果序列的第二测量值与额定信号序列有 偏差，则在本发明的构造中，测量循环的数量依照已获知的偏差来定。 分别从一个车轮转速传感器中获得唯——次信号，称作测量循环。
此外还有利的是，实际信号序列与额定信号序列之间允许的最大偏差由建议的转向角决定。由于在转弯行驶时位于外面的轮子和位于 里面的轮子经过的行驶路程不同，所以在保持行驶参数时或行驶方向 时，可预见的是，额定信号序列会发生变化。
此外还有利的是，新获知的额定信号序列作为用于行驶方向的额 定信号序列存储起来，作为以后为获知行驶方向进行比较的基础。有 利的是，新的额定信号序列应该基于所实施的测量进行多重确认。
还有利的是，在车辆停车或/和引火装置关闭或/和经过一定的行 驶路程时，最后获得的实际信号序列中的一个，作为已获知的行驶方 向的新额定信号序列存储起来，并在车辆再次起动或再次行驶时，当 作额定信号序列使用。
如果存储了新的额定信号序列，通过此新的额定信号序列在信号 出现的时间顺序上反转时进行存储，则此额定信号序列可用于相反的 4亍马史方向。
在本发明的有利构造中，为识别行驶方向，只应用了非驱动的车 辆车轴的车轮转速传感器的实际信号。它的优点是，在车轮上可能留
有未注意到的滑行。应用驱动轴的车轮转速感应信号可能会导致关于
行驶方向的错误信息和/或导致有关驶过路程的错误道路信息。
在本发明的另一构造中，在激活的ABS、 ASR或ESP在车轮上 干涉时，会中断或重置对行驶方向的识别。其优点是，未注意到在车 轮和车道之间留有出现的滑行。在这些所述的这些系统干涉时，滑行 出现的可能性非常高，因此在车辆处于这种操作状态时会抽离获知动 作，在这种时候也会减弱或减少错误。
此外，还创造了一种识别车辆行驶方向的装置，其具有至少两个、 特别是三个或至少四个车轮转速传感器。此外还有一个估计装置，其 获得实际信号，从获得的信号中构成实际信号序列，并与额定信号作 比较。然后依据比较的结果来确定行驶方向。
借助以下附图示例性地详细描述了本发明。其中
图1 对车辆的示意性描述；
图2a车轮转速脉冲传感器在向前行驶时的信号；
图2b在所附的车轮转速脉冲中随着时间应用可信度；
图3 车轮转速传感器在方向转变前后的信号；
图4 识別行驶方向的方法流程的示意性描述。
在图1中示出了对车辆F的示意性描述(俯视图)，其具有车轮转 速传感器R和行驶方向识别器E。在行驶方向识别装置E中可应用两 个、三个或至少四个车轮转速传感器R的信号，用于行马史方向识别器 E。这些信号例如也可通过总线系统连续地或平行地传递到4于驶方向 识别装置E中。
车辆F的车轮以及从属的车轮转速传感器R的位置用VL表示前 左，用VR表示前右，用HL表示后左，用HR表示后右。车辆F建 议的转向角a在附图1中同样也示意性地标注在右前轮上。此转向角 可在车轮上自己或通过转向系统的任意位置上的传感器来获知，例如 通过方向盘上的转向角传感器来获知。
例如可把转向角a引出，用来使变化的车轮脉冲模式合理化。如 果由车辆F驶过一个弯度，则通常驶过了转向角a。在弯曲行驶时， 在每单位时间内，弯部外面的车轮比弯部内部的车轮驶过了更大的路 程。因此，弯部外面的车轮转速传感器R的车轮转速脉冲与转弯行驶 之前相比，预计时间间隔会更短。此转向角信号a也可预测性地流入 到行驶方向识别器E中，用来确定至少两个车轮脉冲之间的预计性的 时间间隔，或用来预计信号进程的可能变化。为此必须已知各个车轮 转速信号与转向角的依赖性，必要时与驶过的路程的依赖性，例如记 录在综合特性曲线中。在行驶蛇形线时，例如可转向车轮的车轮脉沖 模式变化得比不可转向车轮的模式要快，不可转向车轮的车轮脉冲的 变化是均匀进行的。因此，按每个车轮依赖综合特征曲线来预计变化
7是有意义的。当然也可以通过至少一个公式或通过分步确定的功能来 描述此依赖性，来代替综合特征曲线。
在图2a中，按时间分散地描述了车辆F的四个车轮脉冲传感器R 的信号。传感器的脉沖用VL表示前左，传感器的脉冲用VR表示前 右，传感器的脉冲用HL表示后左，传感器的脉冲用HR表示后右。 这对图3也同样适用。
在特定的时间^歐中，车轮转速脉冲ll、 12、 13和14在特定的时 间序列HR、 HL、 VR和VL内出现。前轮的车轮转速脉沖13和14 在此视图中几乎同时出现。由于路程不同，此路程是指在出现单个的 车轮转速脉冲之间的时间段内由单个车轮驶过的，信号的时间间隔随 着时间的推移会相互变化。
这例如由于转弯行驶引起，面向转弯中间点的车轮所行驶的路程 比背向转弯中间点的车轮要短。在图2a中例如由于这个原因，前左的 车轮转速传感器的信号14和141的时间间隔，与前右车轮的车轮转 速信号13和131的间隔时间是不同的。
在出现车轮转速脉冲ll、 12、 13和14后，车辆F持续地减慢速 度，并在时间点tl时停住了。这个行驶特征会使轮车轮转速脉冲的出 现在时间段Atl内中断。在车辆F重新开动后出现的车轮转速脉冲21 、 22、 23和24基本在相似或相同的时间序列HR、 HL、 VR和VL上出 现。因此车辆F以相同的行驶方向再次起程。
按本发明，把信号21、 22、 23、 24现在出现的实际序列与用于 相应行驶方向的额定序列进行比较。此比较在此例如可与最后出现的 信号序列之间进行。信号序列之间的相似比较预测行驶方向是否发生 了变化。如果信号的时间序列变化得很小，例如两个信号的出现序列 有变化，则行驶方向相同的可能性还总是非常高。在图2a中，在标出 的范围1和2中描述了这种细微的变化。
对于需要位置指示的车辆装置，按本发明的方法或按本发明的装 置都是很大的改进。特别在行驶速度^艮低时，目前还没有可靠的位置数据。因此例如可能的是，尽管司机的愿望是向前行驶，但车辆F在 它开始向前行驶前，它在斜坡上首先是向后滚动。如果现在需要车辆 F直接从车辆运动起的精确位置，则例如在由停车转向辅助系统协助 的停车过程中，但也在导航系统中，可借助即刻的行驶方向识别器通 过前面的方法来更好地确定位置。因此即刻可以明确朝哪个方向行-驶 和驶过了哪些路程。为此不需使用耗费大的、识別行驶方向的传感器。 信号的出现必须要有足够的时间间隔，用来可靠地指明信号出现 的时间序列。因此按本发明的方法现在只适合行驶速度慢的情况，在
这种情况下，在行驶方向识别器E上的信号获取和传递系统可提供时
间间隔。但因为行驶方向在速度更快时不会改变，所以按本发明的方
法可用在从至少一个速度级别，例如基本从5、 7、 10或20km/h起。 各个控制设备的计算能力也可用于其它的计算任务。最后获知的行驶 方向也继续适用。
为了获得关于行驶方向指示的可靠性反馈，还额外导入了参数， 它指明，在一个时间点上各个获知的行驶方向有多大的可信程度。在 图2b中描述了在时间t中行驶方向获知的可信度V。如果行驶方向是 通过多个依次进行的测量来确定的，同有关行驶方向的指示的可信度 V就提高了。如果按时间出现的车轮转速信号中出现变化，则可信度 V就降低了 。这例如在图2a的范围1和2中出现的信号可看出。在信 号131和141的范围内还可看到可信度V另一种降低，因为这些信号 出现的序列相对于信号13和14来说是有变化的。信号13和14是在 几乎相同的时间内出现的，而随后的信号141和131是一个接一个被 发现的。可信度V的值在图2b中限定为最大的可信度Vmax。只要在 车轮转速脉沖的出现序列上没有变化，则最大的可信度Vmax例如经 过3、 4或5次测量就能达到。
图3描述了方向变化前后的车轮转速传感器的信号。在出现信号 31、 32、 33和34之后，车辆F在时间点t2时停下来了 ，随后以相反 的方向继续行驶。车轮转速传感器R的信号44、 43、 42和41以时间
9上相反的序列再次出现。相反的信号序列是行驶方向变化的明显迹 象，所述方向变化在信号模式出现或多次确认之后就可确定，必要时 可确定下来。多次发现相同或相似的模式，减少了测量错误的影响， 例如由信号噪音引起的。可想象的是，在经过多次测量后，和/或所属
的用于行驶方向的可信度V至少超过了例如2、 3和4次测量的级别，
再确切地指明行驶方向。
然后，当前的实际4言号模式(实际信号序列)可作为额定信号序列 存储起来，此额定信号才莫式可随着时间t按在此时间段中存在的信号 模式继续变化。然后这个当前的信号模式在车辆停止时也可作为额定
信号模式存储起来。只要没有"点着火"，也就是说，车辆F的电子能 源供应基本没有完全激活，车辆例如通过推动或滚动来运动，则用于 识别行驶方向的装置E和必要时从属的数据传输系统可通过车轮转速 传感器R的信号从电子睡眠状态中唤醒过来，用来继续获得车轮转速 传感器的信号模式和/或驶过的路程，和/或获知和存储位置信息。
如果按本发明的方法应用在LKW(载重车辆)上，特别是用在多轴 LKW上，可优选5或至少6个实际信号从车轮转速传感器R中获知 及评判。有利的是，这是由非驱动的轴来评判。
通常有利的是，只要在车轮上发现了滑行，或例如通过ABS(防 抱死系统)、ESP(电子稳定程序)或ASR(防侧滑功能)系统引起的车辆 刹车干涉存在于至少一个车轮上，就使用识别行驶方向的方法。在这
种行驶条件(例如光滑的冰面或在含沙、打滑的地面)下，车轮和行驶 道路之间滑行的可能性最高，这会改变车轮转速脉冲的实际信号序 列。还可想象的是，在ABS、 ESP或ASR在车轮上干涉后，行驶方 向的识別动作就重置，也就是说，所有参数都会重置回零或标准值， 行驶方向的识别乂人新开始。因此例如可想象这样的4亍驶条件，即车辆 在在斜坡上行驶时向后运动，同时驱动轮在沙地上旋转，ASR系统处 于调节作用。在这种行驶条件下，实际信号序列在观察的时间段内变 化得非常强烈。在图4中示意示出了识别行驶方向的方法流程。在第一个步骤50 中，获得及读取了车轮转速传感器R的实际信号Il、 12直到In。实际 信号通常是脉沖状的信号或所谓的信号顶点，因为车轮转速传感器R 的信号通常是电感应产生的。只要信号不是直接在获知时从属于所属 的时间信号，则它就在步骤50中执行。
信号中途存储在作为数据库的存储器中，并在步骤51中与用于 行驶方向的额定信号序列进行比较。在步骤51中，数据库的比较是 象征性地通过等号和位于其上的问号勾画出的。数据库由具有细分的 矩形表示，其分别象征it据。只要用于实际信号序列的凄t据库等于用 于行驶方向的数据库，则行驶方向FR1就是获知的行驶方向。用于行 驶方向的数据库通常在某一时间间隔内变化，其它通过不同的轮胎范 围或转弯行驶变化。在比较时引出了各个有效的数据库。
如果此比较是否定的，则可选在下面的步骤52中4佥测，此偏差 是否是细微的偏差。在步骤52中，此比较是通过额外的A数据库来 体现的。细微偏差例如是指，实际信号序列与额定信号的不同只是在 于，两个实际信号n,I2,In在时间上对换了。如果与额定信号序列存 在细微的偏差，则也可以发出FR1的行驶方向。如果存在较大的偏差， 则要发出信号FR2。
在发出信号FR2时，是指这样的信息，即，借助该信息来确定与 FR1相反的行马史方向。但还可想象的是，还可选地加上至少另一个步 骤，在此步骤中进行另一检查，并与借助该检查可获知这只是例如与 额定信号序列有暂时的、短时间的偏差，或只是实际信号序列中的干 扰。还可以换句话说，在经过多次确认或检测后，发出信号，表示获 知了相反的行驶方向。因此还可额外地通过其它的信号、例如速度信 号，来确认方向变化是否已经发生还是可能发生。在这个或后面的步 骤中，还为获知行驶方向额外确定了可信度V,它可指明行驶方向与 实际的行驶方向相一致的可能性有多大。
可替代的是，在达到了某一大于零的可信度级别后，也可以把变
ii化的行驶方向的数值发出，其中为确定行驶方向，较高的数值相当于 專交高的可能性。
在建议的方法中还可能出现这样的状况，即通过比丰支;漠式来发现
行驶方向的变化，但还不能获知绝对方向，因为例如最后的实际信号 模式还不存在或是无效的。这可能例如在车辆保养时会出现，在这种 情况下，车轮在升降架上相互旋转。
从这可引出其它的车辆信息，例如在速度超过限值时，引出有关 实际所选档位的信息。但把行驶方向的实际信号模式进行分类的过程 分别只需一次，用来进^f亍初始化。附图标记清单
a转向角
E行驶方向识别器
F车辆
FR1、 FR2行驶方向的信号
11、 12、 In实际信号
R车轮转速传感器
T时间
tl、 t2时间点
△tl时间范围
V可信度
Vmax最大的可信度
I、 2 范围
II、 12、 13、 14 131、 141
21、 22、 23、 24
31、 32、 33、 34
41、 42、 43、 44信号
权利要求
1. 一种识别车辆(F)的行驶方向的方法，其步骤是-获得车辆(F)的至少分别两个、特别是三个或四个车轮转速传感器(R)的至少一个实际信号(I1，I2，In)；-构成所获实际信号(I1，I2，In)的时间序列；-把实际信号序列与用于至少一个行驶方向的额定信号序列相比较；和-依赖比较结果来确定行驶方向。
2. 按权利要求1所述的识别行驶方向的方法，其特征在于，当实 际信号序列与额定信号序列相一致或保持在最大允许的偏差内时，可 确定行驶方向。
3. 按前述权利要求之任一所述的识别行驶方向的方法，其特征在 于，通过至少一个车轮转速传感器、特别是两个、三个或至少四个车 轮转速传感器(Il，12,In)的实际信号的特定数量或特定时间内的至少两 个、特别是三个、四个或五个循环，来获得实际信号序列。
4. 按权利要求3所述的识别行驶方向的方法，其特征在于，用于 获得实际信号序列的循环数量依据实际信号序列与额定信号序列的 偏差来确定。
5. 按权利要求2至4之任一所述的识别行驶方向的方法，其特征 在于，实际信号序列与额定信号序列之间最大允许的偏差依赖于车辆 (F)的建议转向角(a)。
6. 按前述权利要求之任一所述的识别行驶方向的方法，其特征在 于，在车辆(F)停车时和/或点火中断时和/或驶过限定的路程后，最后 的实际信号序列中的一个作为用于已获知的行驶方向的额定信号序 列存储起来。
7. 按权利要求6所述的识别行驶方向的方法，其特征在于，时间起来。
8. 按前述权利要求之任一所述的识别行驶方向的方法，其特征在 于，为识别行驶方向，只应用了非驱动车轴的车轮转速传感器(R)的实际信号(Il，I2，In)。
9. 按前述权利要求之任一所述的识别行驶方向的方法，其特征在 于，当激活的ABSASR或ESP在车轮上干涉时，会中断或重置对行 马史方向的识别。
10. —种用来识别车辆(F)行驶方向的装置，其- 具有至少两个、特别具有至少三个或四个车轮转速传感器(R);- 具有估计装置(E); 其特征在于，所述估计装置(E)- 获得车轮转速传感器(R)的实际信号(Il,I2，In);- 按在时间上相互出现的实际信号(Il，I2，In)，来确定实际信号 序列；- 把实际信号序列与额定信号序列相比较；- 依照比较的结果来确定行驶方向。
全文摘要
本发明涉及一种识别车辆(F)行驶方向的方法和装置。本发明包含的步骤有获得车辆(F)的至少分别两个、特别是三个或四个车轮转速传感器(R)的至少一个实际信号(I1，I2，In)；构成所获实际信号(I1，I2，In)的时间序列；把实际信号序列与用于至少一个行驶方向的额定信号序列相比较；和依赖比较结果来确定行驶方向。
文档编号G05D1/02GK101490634SQ200780026762
公开日2009年7月22日 申请日期2007年7月10日 优先权日2006年7月17日
发明者A·哈格罗特, M·于利奇, M·罗尔夫斯, S·伯克纳, S·布罗西格 申请人:大众汽车有限公司