[发明专利]用于确定运动对象的运动参数的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定运动对象、特别是轨道车辆的运动参数的方法，以及一种与此有关的装置。

背景技术

对象的关于三个空间轴中的至少一个的运动参数，诸如加速度和倾角（Neigung），例如用于对象的定位或导航。公知的是使用旋转罗盘，但是其极其麻烦并且昂贵，从而在许多领域不能采用。MEMS（Micro-Electro-Mechanical-System，微电子机械系统）传感器是远远更便宜的，其例如用作针对安全气囊控制的加速度传感器。但作为用于确定对象关于轴的倾角的回转仪传感器（Gyrosensor），其应用是有问题的，因为倾角仅能累积地通过离散地测量称为旋转率的旋转角度来确定。所测量的旋转率被不断地相加并且其因此必须非常精确地确定。然而功能导致MEMS具有极大的偏置和漂移误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于确定运动参数的方法和装置，其实现了在较小开销的情况下的高精确性。

按照本方法，上述技术问题通过如下来解决，即沿着三个空间轴中的至少一个借助MEMS（Micro-Electro-Mechanical-System）加速度传感器测量加速度和/或围绕三个空间轴中的至少一个借助MEMS回转仪传感器测量对象的旋转率，其中关于以90°旋转的空间轴，对于每个数字的或数字化的旋转率测量值，依据所属的与阈值相比较的标准偏差，使用之后和/或之前的平均值，用于旋转率测量值的偏置校正。

上述技术问题也通过用于执行该方法的装置来解决，其中设置至少一个MEMS加速度传感器用于确定沿着三个空间轴中的至少一个的加速度和/或至少一个MEMS回转仪传感器用于确定围绕三个空间轴中的至少一个的旋转率，其数字的或数字化的测量值经由存储介质传送给用于计算运动参数的控制装置，其中设置根据关于以90°旋转的空间轴之后和之前的平均值，和所属的、与阈值相比较的标准偏差来用于旋转率测量值的偏置校正的装置。

通过该偏置校正才可以采用简单的MEMS传感器来计算倾角，例如针对轨道车辆。

在待观察的对象处于运动时，通过MEMS加速度传感器采集沿着一个、两个或三个空间轴的加速度，对象处于该加速度。优选地，通过MEMS回转仪传感器同时采集对象同样围绕一个、两个或所有三个空间轴的总的旋转。对于加速度和旋转率的采集可以采用单个的MEMS传感器以及多轴的MEMS传感器。也可以使用监视所有六个自由度的MEMS传感器。直至一定程度的数据采集的同时性是绝对必要的。如果MEMS传感器具有模拟的输出信号，则将其借助A/D转换器转换为数字的输出信号。存储加速度和旋转率的数字的或数字化的测量值，其中总是也存在如下可能性，即不必监视所有的轴。

按照权利要求2，对于数字或数字化的加速度测量值，将之后的和之前的标准偏差与阈值相比较，其中如果两个标准偏差中的至少一个低于阈值并且必要时加速度测量值低于与最大容许的倾角相应的最大加速度，则加速度测量值用于倾角计算。通过这种方式在一定程度上回避了累积的旋转率测量，在该累积的旋转率测量中对偏置和漂移影响的传播按照权利要求1虽然最小但不能排除。仅观察非累积地确定的加速度测量值。但该优选的算法的前提条件是，在主运动方向上没有加速度，而是以恒定速度运动。一旦确定加速度，则必须立即再次提供按照权利要求1的具有偏置校正的旋转率测量值。因此旋转率的同时确定和其存储是具有关键意义的。

如果在所观察的对象的运动轨道中能够预计曲线，则按照权利要求3，为了识别曲线，采用围绕垂直的空间轴的旋转率测量值并且为了计算对象的曲线导致的横向倾角，采用对象的围绕主运动方向的旋转率测量值。通过这种方式能够确定在曲线中的横向倾角的影响，例如离心力导致的向外的或在横向方向上倾斜的车辆轨道的情况下的向内的，并且用于校正倾角计算。

附图说明

下面对照附图对本发明作进一步的说明。附图中：

图1示出了按照本发明的装置的主要组件，

图2示出了用于确定运动参数的第一方案，

图3示出了用于确定运动参数的第二方案，

图4示出了用于在倾角计算中校正偏置的算法，

图5示出了用于借助加速度测量值计算倾角的算法，和

图6示出了用于在曲线行驶的情况下校正倾角的算法。

具体实施方式