检测相对运动的传感器装置和方法以及计算机程序产品与流程

本发明涉及用于检测车辆与车道之间的相对运动的传感器装置和方法，本发明的特征在于，即使在相对较差的车道条件下也具有较高的精度.并且对于干扰频率具有很低的敏感性。本发明还涉及一种计算机程序产品,该计算机程序产品作为这种传感器装置的组成部分或者用于执行根据本发明方法的至少一个程序步骤。

背景技术：

1、由专利文献ep0101536a1已知一种具有权利要求1的前序部分所述特征的、用于检测车辆与车道之间的相对运动的传感器装置。该已知的传感器装置特别用于检测车辆相对于车道的相对运动的速度和方向。因此，可以根据车辆速度的水平分量来检测车辆相对于车道的侧滑角(schwimmwinkel)。为此，该已知的传感器装置具有光学系统，该光学系统安装在车辆上。该光学系统具有至少两个光电接收器这两个光电接收器被构造为格栅状的并且相对于彼此成光电接收器角度地布置。两个光电接收器中的每一个都具有多个光电二极管(fotodioden)。在多个光电二极管中的每一个上对车道的一部分成像，并因此被多个光电二极管检测。多个光电二极管针对所检测到的车道部分产生测量信号。此外，该已知的传感器装置包括作为分析装置的一部分的电路，用以分析测量信号并根据被分析的测量信号来检测传感器装置相对于车道的相对运动的速度或方向。

2、此外，本申请的申请人销售一种名为“correvit”的传感器装置，其同样根据权利要求1所述的前序部分构造。该名为“correvit”的传感器装置被安装在车辆上，其特征在于，使用至少两个光电接收器的测量信号的频率来计算车辆的速度，同时仅使用一个光电接收器的测量信号来检测车辆的相对运动的方向。

3、尽管这种以小于/等于+/-0.2％ fso(满刻度输出)的速度测量精度来检测相对运动的方法非常灵敏，但是该相对运动的检测可能会由于车道的结构(沥青、混凝土、水、冰等)所引起的干扰频率而失真。该干扰频率对所检测到的速度和侧滑角形成干扰。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于检测车辆与车道之间的相对运动的传感器装置，其优点是特别是在低速时具有更高的精度和较低的速度和角度噪声(geschwindigkeits-und winkelrauschen)。此外，本发明即使在严苛的路面上也能够更好地检测速度，并且本发明还降低了对干扰频率的灵敏度。

2、本发明的上述目的通过一种用于检测车辆与车道之间的相对运动的传感器装置来实现；该传感器装置包括光学系统，该光学系统安装在车辆上，该光学系统具有至少两个相对于彼此成一光接收器角度布置的光电接收器，车道的一部分可以成像在光电接收器上，并且通过光电接收器可以检测车道的被成像部分，光电接收器针对车道的被检测部分产生测量信号；该传感器装置还包括具有至少一种算法的分析装置，用于确定至少一个车速；其中该算法被设计为基于两个光电接收器各自的测量信号形成至少两个时间序列(zeitliche reihenfolgen)，并且根据这两个时间序列相对于彼此的时间位移(zeitlichen verschiebung)来确定车速。

3、本发明基于以下思想：光学系统的两个光电接收器中的每一个都产生可以由传感器装置的算法进行分析的测量信号。算法根据两个光电接收器各自的测量信号形成两个时间序列，这两个时间序列关于其相位彼此偏移，并由此也在时间上彼此偏移。算法正是确定了这种时间位移，使得能够在物理学考量的基础上检测车速。

4、在从属权利要求中给出了根据本发明的用于检测车辆与车道之间的相对运动的传感器装置的优选扩展方案。

技术特征：

1.一种用于检测车辆(1)与车道(fb)之间的相对运动的传感器装置(10)；所述传感器装置具有光学系统(11)，所述光学系统安装在所述车辆(1)上，所述光学系统(11)具有至少两个相对于彼此成光电接收器角度(α)布置的光电接收器(12，14)，所述车道(fb)的一部分能成像在所述光电接收器上，并且所述车道(fb)的被成像的部分能够通过所述光电接收器来检测，所述光电接收器(12，14)针对所述车道(fb)的被检测的部分产生测量信号(s12，s14)；所述光学系统还具有用于确定至少一个车速(v)的分析装置(20)，所述分析装置具有至少一种算法(22’，24’，26’)；

2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述测量信号(s12，s14)包括第一测量信号(s12)和第二测量信号(s14)；所述第一测量信号(s12)包括零相位(0)的第一测量信号(s12+0，s12-0)和另一相位(p)的第一测量信号(s12+p，s12-p)，所述零相位(0)的第一测量信号(s12+0，s12-0)和所述另一相位(p)的第一测量信号(s12+p，s12-p)相对于彼此相位偏移了一相位偏移(δp)；所述第二测量信号(s14)包括零相位(0)的第二测量信号(s14+0，s14-0)和另一相位(p)的第二测量信号(s14+p，s14-p)，所述零相位(0)的第二测量信号(s14+0，s14-0)和所述另一相位(p)的第二测量信号(s14+p，s14-p)相对于彼此相位偏移了一相位偏移(δp)。

3.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，所述算法(22’，24’，26’)包括第一算法(22’)和第二算法(24’)；所述第一算法(22’)被设计为，针对所述零相位(0)形成第一测量信号(s12+0，s12-0)之间的、具有第一电位差(x120)的第一时间序列(σ120)；并且所述第一算法(22’)被设计为，针对所述另一相位(p)形成第一测量信号(s12+p，s12-p)之间的、具有第一电位差(x12p)的第一时间序列(σ12p)。

4.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，所述第二算法(24’)被设计为，对于所述零相位(0)形成第二测量信号(s14+0，s14-0)之间的、具有第二电位差(x140)的第二时间序列(σ140)；并且所述第二算法(24’)被设计为，针对所述另一相位(p)形成第二测量信号(s14+p，s14-p)之间的、具有第二电位差(x14p)的第二时间序列(σ14p)。

5.根据权利要求3或4中任一项所述的传感器装置，其特征在于，在所述零相位(0)的时间序列(σ120，σ140)的电位差(x120，x140)之间或者在所述另一相位(p)的时间序列(σ14p，σ14p)的电位差(x12p，x14p)之间存在时间位移(δt)；

6.根据权利要求5所述的传感器装置，其特征在于，所述算法(22’，24’，26’)包括第三算法(26’)；所述第三算法(26’)被设计为，根据第一和第二速度分量(v12，v14)计算合成速度(vr)，其绝对值为

7.根据权利要求6所述的传感器装置，其特征在于，对称平面(15)在所述两个光电接收器(12，14)之间延伸，所述对称平面在光学上平行于车辆纵轴线地延伸；并且所述第三算法(26’)被设计为，根据所述合成速度(vr)在所述对称直线(15)上的投影来计算车速(v)，其绝对值为

8.根据权利要求6或7所述的传感器装置，其特征在于，所述第三算法(26’)被设计为，根据两个时间序列(σ120，σ12p或σ140，σ14p)来确定所述车辆(1)的行驶方向(r)，其中所述第三算法(26’)确定，所述零相位(0)的第一时间序列(σ120)是否领先于所述另一相位(p)的第一时间序列(σ12p)，或者所述零相位(0)的第二时间序列(σ140)是否领先于所述另一相位(p)的第二时间序列(σ14p)，这对应于所述车辆(1)向后的行驶方向(r)；或者所述零相位(0)的第一时间序列(σ120)是否落后于所述另一相位(p)的第二时间序列(σ12p)，或者所述零相位(0)的第二时间序列(σ140)是否落后于所述另一相位(p)的第二时间序列(σ14p)，这对应于所述车辆(1)向前的行驶方向(r)。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述第三算法(22’，24’，26’)包括第三算法(26’)；所述第三算法(26’)被设计为计算侧滑角

10.根据权利要求5至9中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述第三算法(26’)被设计为，通过时间相关性来确定所述两个时间序列(σ120，σ12p，σ140，σ14p)之间的时间位移(δt)。

11.根据权利要求10所述的传感器装置，其特征在于，所述两个第一时间序列(σ120，σ12p)或所述两个第二时间序列(σ140，σ14p)具有多个周期；并且所述第三算法(26’)被设计为，为了确定所述时间相关性而将所述两个第一时间序列(σ120，σ12p)或所述两个第二时间序列(σ140，σ14p)在时间(t)中相对于彼此位移一位移值(τ)，直至对于所述两个第一时间序列(σ120，σ12p)或这两个第二时间序列(σ140，σ14p)的所有周期来说所述时间位移(δt)基本等于零；并且所述第三算法(26’)确定所述位移值(τ)。

12.根据权利要求11所述的传感器装置，其特征在于，所述第三算法(26’)被设计为，在不同长度的时间窗口(t1，t2)下确定所述时间相关性；并且所述第一和第二算法(22’，24’)使用最长时间窗口(t1，t2)来计算所述第一和第二速度分量(v12，v14)。

13.一种用于检测车辆(1)与车道(fb)之间的相对运动的方法；借助于根据权利要求1至12中任一项所述构造的传感器装置(10)；所述传感器装置(10)具有光学系统(11)，所述光学系统安装在所述车辆(1)上，所述光学系统(11)具有至少两个相对于彼此成一光电接收器角度(α)布置的光电接收器(12，14)，所述车道(fb)的一部分能成像在所述光电接收器上，并且所述车道(fb)的被成像的部分能够通过所述光电接收器来检测，所述光电接收器(12，14)针对所述车道(fb)的被检测的部分产生测量信号(s12，s14)；并且所述传感器装置(10)具有用于确定至少一个车速(v)的分析装置(20)，所述分析装置具有至少一种算法(22’，24’，26’)；

14.一种计算机程序产品，特别是作为传感器装置(10)的组成部分的计算机程序或数据载体，该传感器装置(10)根据权利要求1至12中任一项所述地构造或者用于执行根据权利要求13所述方法的至少一个程序步骤。

技术总结
一种用于检测车辆(1)与车道(FB)之间的相对运动的传感器装置(10)；其具有：安装在车辆上的光学系统(11)，该光学系统具有至少两个相对于彼此成光电接收器角度(α)布置的光电接收器(12，14)，车道的一部分能成像在光电接收器上，并且车道的被成像的部分能够通过光电接收器来检测，光电接收器针对车道的被检测的部分产生测量信号(S12，S14)；和用于确定至少一个车速(V)的分析装置(20)，该分析装置具有至少一种算法(22’，24’，26’)；其中所述算法被设计为，根据两个光电接收器各自的测量信号形成至少两个时间序列(Σ12<subgt;0</subgt;，Σ12<subgt;P</subgt;，Σ14<subgt;0</subgt;，Σ14<subgt;P</subgt;)，并且根据该两个时间序列相对于彼此的时间位移(Δt)来确定车速。

技术研发人员：G·温特施泰因,S·雷吉茨,M·维舍,S·布拉内
受保护的技术使用者：基斯特勒控股公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16