專利名稱：用于車輛的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于車輛的控制系統(tǒng)，其包括中央控制單元、以及布置在車輛內(nèi)的傳感器配置(arrangement),以允許改變該傳感器配置的溫度， 所述傳感器配置包括配置有MEMS加速計(jì)和產(chǎn)生信號的MEMS陀螺儀表(gyro meter)的慣性測量單元，其中，布置所述慣性測量單元以通過數(shù)字信號處理 器向所述中央控制單元提供與所述車輛的工作狀況(behavior)有關(guān)的數(shù)字 化信息，使得能夠激活和/或去激活所述車輛的至少一個(gè)電子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，慣性測量單元(IMU)可用于實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的更準(zhǔn)確的控制。 例如，在航行中，高級IMU(即，包括用于高效和準(zhǔn)確的導(dǎo)航的陀螺儀表的 組合)的使用是公知的。但是，這樣的單元(特別是陀螺儀表)要求高精度 機(jī)械部分和其它昂貴的部分。有時(shí)，電子領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)允許由微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)制成的例如 陀螺儀表的傳感器的制造。由于成本僅為機(jī)械陀螺儀表的一小部分，所以， 與用機(jī)械部分制造的陀螺儀表相反，由MEMS制造的陀螺儀表非常便宜。這對 于例如加速計(jì)的其它MEMS傳感器也普遍適用。因而，由于合理的成本，包括 在不同系統(tǒng)中的更多傳感器(例如，包括陀螺儀表)的潛力已經(jīng)顯著增長。 此外，MEMS傳感器具有非常小的空間需求。已經(jīng)知道使用MEMS傳感器的許多系統(tǒng)，例如用于改善車輛導(dǎo)航(INS ) (例如WO 0109637和US 6282496 )、或車輛安全性(例如US 5504482 、 US 5805079 、 EP 7 09257和US 501481 0 )的加速計(jì)。此外，已知也建議使用MEMS陀螺儀表的許多不同的申請。例如，通過 US 6516238 、 US 6480152和US 5504482可知建議使用MEMS IMU的系統(tǒng)，例 如包括用于幫助車輛的更安全的操縱和導(dǎo)航的MEMS陀螺儀表傳感器。但是， 后面描述的這些系統(tǒng)基于使用對于地球磁性的傳感器來校準(zhǔn)控制單元，這使 得這樣的系統(tǒng)復(fù)雜、且相對昂貴。
此外，這些已知的包括MEMS陀螺儀表的系統(tǒng)的普遍問題是精度相對差。 例如，在市場上存在具有偏移高達(dá)6度/秒的陀螺儀。明顯，這樣的低精度導(dǎo) 致包括MEMS陀螺儀表的控制系統(tǒng)的實(shí)際使用的嚴(yán)重局限。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是去除或者至少最小化以上問題/缺點(diǎn)，這通過用于車輛的 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述控制系統(tǒng)包括中央控制單元和布置在車輛內(nèi)的傳感器配 置，以允許改變傳感器配置的溫度，所述傳感器配置包括配備有MEMS加速計(jì) 和產(chǎn)生信號的MEMS陀螺儀表的慣性測量單元，其中，布置所述慣性測量單元， 以通過數(shù)字信號處理器向所述中央控制單元提供與所述車輛的工作狀況有關(guān) 的數(shù)字化信息，使得能夠激活和/或去激活所述車輛的至少一個(gè)電子系統(tǒng)，其 中，提供具有與所述傳感器中的每一個(gè)和數(shù)據(jù)輸入接收裝置有關(guān)的預(yù)存儲數(shù) 據(jù)所述數(shù)字采樣處理器，其被布置為在整合之前補(bǔ)償所述數(shù)字化信息，從 而將補(bǔ)償過的準(zhǔn)確的數(shù)字化信息傳送到所述中央控制單元。由于本發(fā)明，MEMS傳感器(并且特別是陀螺儀表)的固有的不精確可被 有效地補(bǔ)償，這導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)成本極為有效率的高精度的、具有極小空間需求的 傳感器。結(jié)果，當(dāng)使用這樣的MEMS傳感器(特別是包括在用于車輛的控制系 統(tǒng)中的陀螺儀表)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)令人驚訝的配合，這是因?yàn)?，這促進(jìn)了具有高 精度的IMU的成本有效率的生產(chǎn)，并且，由于小空間需求，其可被安裝在許 多不同種類的移動物體中，以提供在許多不同區(qū)域內(nèi)的改進(jìn)功能，例如導(dǎo)航、 安全性等。特別地，已示出了包括這樣的MEMS單元，以提供對于獲得重要的 協(xié)作實(shí)現(xiàn)以改進(jìn)對于車輛內(nèi)的乘員的內(nèi)部安全性的潛力。這里，術(shù)語"乘員" 的使用還包括駕駛員。


以下，將對照附圖來描述本發(fā)明，附圖中圖1示意性示出了配備有根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的控制系統(tǒng)的汽車， 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的、關(guān)于輸入和輸出的中央控制系統(tǒng)的原理 (principle)的優(yōu)選布局,圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的中央控制系統(tǒng)的優(yōu)選示意布局， 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的慣性測量單元的優(yōu)選示意圖，以及 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字信號處理單元的細(xì)節(jié)， 圖6示出了陀螺傳感器單元的柔性硬卡(flexi-rigid card)的優(yōu)選實(shí) 施例，以及圖7示出了陀螺傳感器單元的優(yōu)選最終產(chǎn)品。
具體實(shí)施方式
在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的原理，其中，汽車形式的車 輛1配置有一些基本和一些可選的特征部件。汽車1具有發(fā)動機(jī)2,其通過 變速器(transmission) 3向車輪提供能量。在變速器線3的每端示出了意 于象征可用于單獨(dú)控制車輪5中的每一個(gè)的車輛的已知設(shè)備的"黑框"4A、 4B。因而，該設(shè)備4A、 4B包括例如包括適當(dāng)傳感器(例如用于ABS、 ESP等) 的制動系統(tǒng)、活動懸掛(suspension),激活差速器(differential)等的多個(gè) 子系統(tǒng)。此外，車輛1配備有用于不同目的(例如，控制安全氣嚢7)的多 個(gè)其它電子子系統(tǒng)?？捎芍醒肟刂茊卧? (CCU)控制所有這些電子系統(tǒng)。中央控制單元6從多個(gè)不同的傳感器和測量單元接收輸入數(shù)據(jù)。存在慣 性測量單元8，其提供3維加速度信息和3維位移/轉(zhuǎn)動信息(如以下將更詳 細(xì)描述的)。此外，示出了優(yōu)選為以GPS (或DGPS)形式的全球?qū)Ш较到y(tǒng)9( GNS )， 以提供準(zhǔn)確的定位信息。還存在駕駛員信息系統(tǒng)10 (DIS),其向中夾控制單 元6提供關(guān)于與駕駛員行為有關(guān)的不同參數(shù)、以及與車輛自身有關(guān)的數(shù)據(jù)的 信息。車輛1還可配備有RFID單元11,通過射頻標(biāo)識，向RFID單元11提 供來自沿路布置的局部傳送單元(未示出)的信息。還可提供雷達(dá)單元13, 以向中央控制單元6提供關(guān)于在附近環(huán)境中的物體的信息。最后，還示出了 車輛1配備有輔助傳感器14，其可提供對于實(shí)現(xiàn)任意傳感器的優(yōu)化使用來說 有用的任意種類的信息，所述傳感器為例如溫度傳感器、大氣壓傳感器、濕 度傳感器等。在圖2中，以示例方式示出了可將哪種輸入數(shù)據(jù)提供到中央控制單元6 以提供不同的輸出數(shù)據(jù)，以便控制車輛的電子子系統(tǒng)。因此，例如，存在可 由中央控制單元6使用以主動地控制制動的駕駛員輸入數(shù)據(jù)10、制動輸入數(shù) 據(jù)4A、 4B和車輪輸入數(shù)據(jù)4A、 4B。以類似的方式，相同的輸入數(shù)據(jù)和還可 能的雷達(dá)傳感器可用來主動地控制駕駛。優(yōu)選地，基于來自慣性測量單元8 的輸入數(shù)據(jù)(可能與來自DIS 10和/或雷達(dá)傳感器13的輸入數(shù)據(jù)相結(jié)合)，
由中央控制單元6控制控制安全氣嚢7的電子系統(tǒng)。以類似的方式，可通過 從不同的輔助傳感器l4、 DIS IO和RFID ll提供的輸入數(shù)據(jù)，由中央控制單 元6控制發(fā)動機(jī)。優(yōu)選地，通過來自慣性測量單元8且關(guān)于DIS 10的輸入數(shù) 據(jù)，由中央控制單元6控制變速器3和活動懸掛4A、 4B。因此，車輛的不同 的子系統(tǒng)可被靈活地控制(通過使用適當(dāng)?shù)能浖?，以基于來自傳感器的不同 輸入數(shù)據(jù)的任意所選組合，在不同情況下優(yōu)化操縱，其中，來自IMU的準(zhǔn)確 數(shù)據(jù)的使用提供了令人驚訝的協(xié)同效果。在圖3中，示出了根據(jù)本發(fā)明的中央控制單元6的優(yōu)選示意布局。中央 控制單元6配備有必要的硬件(未示出)，例如，處理器裝置、存儲單元裝置 等。適當(dāng)?shù)能浖沟弥醒肟刂茊卧?能夠基于通過通信接口 60接收的輸入數(shù) 據(jù)而提供多個(gè)不同的電手子系統(tǒng)所希望的功能。存在控制安全氣嚢7的激活 的碰撞處理系統(tǒng)(CHS )。此系統(tǒng)還包括包含在該子系統(tǒng)內(nèi)的碰撞檢測系統(tǒng)， 并且，此系統(tǒng)由該碰撞檢測系統(tǒng)管理。碰撞檢測系統(tǒng)主要使用來自慣性測量 單元8的輸入數(shù)據(jù)，以識別已經(jīng)發(fā)生的碰撞，但是，也可使用來自例如在車 輛前部中提供的加速計(jì)的更多來源的輸入，以實(shí)現(xiàn)更早的前部碰撞檢測。CHS 可通過使用來自IMU和其它傳感器的輸入、創(chuàng)建用于安全氣嚢7和其它安全 措施的激活的特制(tailored)序列來控制安全氣囊的激活。因此，可及時(shí) 地在最佳時(shí)刻激活每個(gè)單獨(dú)的安全氣嚢7。此外，在所述CHS內(nèi)存在碰撞記 錄器裝置，其可記錄在碰撞期間希望的輸入數(shù)據(jù)，以能夠在隨后階段分析碰 撞的產(chǎn)生和發(fā)展，這可能對于實(shí)現(xiàn)更安全的設(shè)計(jì)和/或編程是有用的。此外， 存在翻轉(zhuǎn)檢測系統(tǒng)，其可幫助安全氣嚢系統(tǒng)的去激活，以在不希望激活的情 況下消除安全氣嚢系統(tǒng)的激活。還包括車輛運(yùn)動系統(tǒng)(VMS),其基于車輛運(yùn) 動算法與較短前景中的車輛運(yùn)動數(shù)據(jù)的結(jié)合。中央控制單元6還包括車輛動力(dynamic)系統(tǒng)(VDS),其可通過關(guān)于 來自所述'(即，包括慣性測量單元8)的傳感器配置的適當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的激活 和去激活，而用來提供牽引控制、防滑裝置(anti skid)、巡航控制、駕駛 員校正、制動控制和轉(zhuǎn)向控制。最后，圖3還示出了中央控制單元6包括導(dǎo)航系統(tǒng)，其基于來自全球?qū)?航系統(tǒng)(GNS)的數(shù)據(jù)、長期前景中的車輛運(yùn)動數(shù)據(jù)(即，預(yù)選擇的最終目標(biāo))、 地圖處理單元的組合，并在GNS單元9故障的情況下與車輛運(yùn)動系統(tǒng)交互通
從而，圖3公開了中央控制單元，其可向車輛1的駕駛員提供極為準(zhǔn)確 的導(dǎo)航系統(tǒng)，由于慣性測量單元8的結(jié)合使用，即使GNS單元9發(fā)生故障， 所述導(dǎo)航系統(tǒng)也能完成它的功能。中央控制單元6還提供多功能碰撞處理系 統(tǒng)，其將提供最優(yōu)控制和車輛中的安全氣嚢7的設(shè)置的激活/去激活，以取決 于已經(jīng)由傳感器的不同集合注冊的用于特定情況的輸入數(shù)據(jù)，來確切地激活 安全氣嚢7的最適當(dāng)?shù)募?，從而提供最佳激活順序。眾所周知，安全氣?7的不適當(dāng)?shù)募せ羁赡苁怯泻Φ模⑶乙蚨?，根?jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)6的此 功能可具有對于減少關(guān)于事故的傷害的顯著影響。根據(jù)本發(fā)明，由于有效的 慣性測量單元8，可獲得非常準(zhǔn)確的輸入數(shù)據(jù)，以確切地確定在每個(gè)特定情 況下需要何種碰撞保護(hù)措施類，例如，導(dǎo)致激活安全氣囊7的最佳集合的激 活，以在那種由傳感器即刻注冊的情況下保護(hù)乘員，所述傳感器例如為預(yù)先 確定車輛將怎樣碰撞到周圍的物體的慣性測量單元8和雷達(dá)單元13。此外， 在此期間，碰撞處理i統(tǒng)可能使用其它措施，例如制動、以及與車輛動力系 統(tǒng)合作的牽引控制。此外，具有其傳感器配置的中央控制系統(tǒng)6還可通過高 級車輛動力系統(tǒng)單獨(dú)地幫助每個(gè)駕駛員，從而幫助駕駛員以安全方式控制車 輛，并且保護(hù)駕駛員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)操作。在圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的慣性測量單元8的示意圖。示出了三軸 MEMS陀螺儀表80和三軸M函S加速計(jì)81。由于沿著三個(gè)軸測量，所以，將通 過反混疊(anti aliasing)濾波器82感知到在任意方向上的每個(gè)偏差。將 在AD轉(zhuǎn)換器83中轉(zhuǎn)換這些信號。通過過采樣(over sampling)時(shí)鐘84對 AD轉(zhuǎn)換器采樣，過采樣時(shí)鐘84的采樣頻率在4 - 20 kHz的范圍內(nèi)。此外， 存在溫度傳感器"和tA,其中，溫度傳感器"感知所有陀螺傳感器Gx、 Gy、 Gz的溫度，而溫度傳感器U以相應(yīng)的方式用于加速計(jì)傳感器Ax、 Ay、 Az。各 自經(jīng)由相應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生信號的溫度傳感器t。和U提供數(shù)字溫度信號， 所述AD轉(zhuǎn)換器被具有低得多的頻率(例如1-10 Hz )的另 一采樣時(shí)鐘89采 樣。將數(shù)字化的信號提供到數(shù)字信號處理器85 (DSP)。在通過DSP 85處理 后，通過CAN總線86和/或高速接口 88傳送信號。為了普通用途而使用CAN 總線86，但是在某些情況下，如果能更迅速地發(fā)送信息，則更有利，例如在 車輛相撞的情況下。為此原因?qū)崿F(xiàn)了高速接口 88，并且，提供了快速接口， 并且，其中，只發(fā)送最需要的信息。CAN總線通常在200-600 Hz的頻率下操 作，而高速接口 88在600 Hz以上的頻率(通常為1-10 kHz)下操作。由
DC/DC單元87對扁供電。三軸MEMS陀螺儀80應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地具有高偏差穩(wěn)定性。為了獲得優(yōu)良的精 度，優(yōu)選地，偏差小于100°/小時(shí)。此外，重要的是，盡可能經(jīng)常地校準(zhǔn)該偏 差，以便維持良好的精度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的車輛頻繁地完全停止，從 而提供了用于校準(zhǔn)的理想情況，所以當(dāng)在車輛中使用時(shí)這可容易地實(shí)現(xiàn)。當(dāng) 車輛已經(jīng)停止時(shí)，即不相對于陸地移動時(shí)，因?yàn)闆]有相對于地面的車輛位置 的改變發(fā)生，所以，來自加速計(jì)的信號應(yīng)當(dāng)測量為earth-g,并且來自陀螺 儀表的信號應(yīng)當(dāng)測量為0 (陸地旋轉(zhuǎn))是公理。傾角計(jì)(inclinometer)(斜 度和偏轉(zhuǎn))可用于幫助加速計(jì)的校準(zhǔn)。因此，此基本事實(shí)促進(jìn)了用于MEMS陀 螺儀和MEMS加速計(jì)的偏差的頻繁校準(zhǔn)的簡單和有效的手段，從而提供了有益 的自測檢查。作為一種連續(xù)質(zhì)量檢查措施(其被任意給定)的此反復(fù)性的校 準(zhǔn)提供了對于促進(jìn)有效成本和準(zhǔn)確使用MEMS元件的許多優(yōu)勢。此外，測試已經(jīng)顯示出對于保持控制以實(shí)現(xiàn)高精度來說，偏差和偏差穩(wěn) 定性是不充分的參數(shù)。相反，不斷的測試已經(jīng)顯示許多MEMS單元的參數(shù)必須 取決于環(huán)境影響而被補(bǔ)償。例如，偏差和比例因子已經(jīng)顯示相對于溫度以不 同的方式改變。由于不良的MEMS線性，需要補(bǔ)償非線性。并且，帶寬也很重 要。通過單獨(dú)測試和注冊例如溫度的環(huán)境參數(shù)的影響、以及通過數(shù)字信號處 理器(DSP)的適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償(優(yōu)選地，以適當(dāng)?shù)乃惴ǖ男问?，可形成實(shí)現(xiàn)具 有極好的準(zhǔn)確性的IMU的基礎(chǔ)，并且，根據(jù)本發(fā)明的IMU單元可容易地實(shí)現(xiàn) 0. 01。/秒。優(yōu)選地，在大約200 - 600 Hz下操作的CAN總線在汽車部分中是 標(biāo)準(zhǔn)的，但是，對于有效的碰撞處理，需要例如通過分離的高速接口 88的較 高速度。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，每個(gè)傳感器Gx、 Gy、 Gz、 Ax、 Ay、 Az具有其自己 的、傳送對應(yīng)于在溫度傳感器Gx的位置的實(shí)際溫度的(例如，Gx)信號t" 的溫度傳感器。因?yàn)榭刹桓鶕?jù)任意采樣周期執(zhí)行(如根據(jù)已知方法執(zhí)行整合 的情況那樣)，所以，通過DSP在整合前執(zhí)行補(bǔ)償每個(gè)傳感器的溫度偏差的補(bǔ) 償，從而實(shí)現(xiàn)有利的處理。用于補(bǔ)償溫度影響的優(yōu)選算法是- T + +WG,. - 7T- + W& - + ^ 其中，T是傳感器已被校準(zhǔn)的溫度，并且，從而kT是在該溫度的補(bǔ)償因子(通常僅為偏差和比例因子)。通常，使用！1=3足以獲得期望的準(zhǔn)確性，但是，因?yàn)槔缤ㄟ^使用浮點(diǎn)算法原理的DSP的使用、根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為允 許高處理能力，所以，即使較高的準(zhǔn)確度(例如if5)也是沒問題的。在圖5中示出了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字信號處理85 (DSP)的示意圖。示出 了從AD轉(zhuǎn)換器提供輸入信號8 3。此外，示出了存儲器裝置856,其中，存儲 校準(zhǔn)過的數(shù)據(jù)，即，存儲器裝置856存儲在傳感器Gx、 Gy、 Gz、 Ax、 Ay和 Az中的每一個(gè)初始校準(zhǔn)期間(在接受測試之前執(zhí)行的校準(zhǔn))分別獲得的補(bǔ)償 因子和補(bǔ)償算法。而后，將通過數(shù)字信號處理器85來實(shí)現(xiàn)所接收的數(shù)字信號 的不同補(bǔ)償。對信號提供了兩個(gè)路徑 一個(gè)高速路徑，其中信號處理保持在最少；以 及常規(guī)操作路徑。高速路徑用于傳送來自陀螺儀和加速計(jì)的最少量信息，這 需要使用最小化的所需信號處理，以便將其以盡可能少的延遲傳送到接收單 元，例如，在碰撞的情況下，如果從沖擊時(shí)刻到當(dāng)碰撞處理系統(tǒng)61 (見圖3) 從頂U(kuò)接收到數(shù)據(jù)的時(shí)刻的延遲能被保持為盡可能低，則這是有利的。由于 在碰撞中的信號相對可區(qū)分，所以，這可通過減少在DSP 85中的信號處理來 完成，并且，由于碰撞發(fā)生在較短時(shí)間段內(nèi)，所以不需要補(bǔ)償像在較長行駛 中那么多的信號。此外，可能只提供最重要的數(shù)據(jù)，例如，取決于實(shí)際實(shí)施 例，可選擇只通過高速路徑傳送加速計(jì)數(shù)據(jù)。首先，存在數(shù)字濾波855B，其 去除接收信號的無關(guān)部分(噪聲)。對于常規(guī)的IMU操作和/或碰撞處理操作 (高速路徑)，可能使用不同類型的數(shù)字濾波。然后，對濾波器輸出進(jìn)行下采 樣，以輸出頻率854B。用于高速路徑和常規(guī)操作路徑的輸出頻率可不同。而 后，高速數(shù)據(jù)處理機(jī)857將適合的數(shù)據(jù)發(fā)送到高速接口 88。在常規(guī)操作路徑中，首先，存在數(shù)字濾波855A,其去除所接收信號的無 關(guān)部分(噪聲)。然后，對濾波器輸出下采樣，以輸出頻率854A。首先，對 下采樣的數(shù)據(jù)補(bǔ)償溫度上的偏差、以及溫度上的比例因子(852 、 85 3 )。其次， 存在線性補(bǔ)償851，其補(bǔ)償不是完全線性的傳感器信號。第三，存在軸對準(zhǔn) 補(bǔ)償85 0,其將補(bǔ)償與未對準(zhǔn)相關(guān)的可能的偏離。顯然，通過使用在存儲器裝置856中預(yù)存儲的數(shù)據(jù)、以及用于被使用的 傳感器單元中的每一個(gè)并且形成用于執(zhí)行所述補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)的輸入信號83,將 獲得不同的補(bǔ)償。通過使用在數(shù)字信號處理器85內(nèi)處理的適當(dāng)?shù)乃惴ǎ瑏韴?zhí) 行不同的補(bǔ)償。可較少地補(bǔ)償碰撞處理輸出，例如，省略非線性和未對準(zhǔn)補(bǔ)償，并且， 將其以比普通IMU輸出高的頻率在高速接口輸出。此外，有可能通過使用來
自常規(guī)操作路徑86的同步采樣(例如，如果高速操作在1000 Hz，而普通路 徑在100Hz，則每第10個(gè)高速路徑的采樣)，而在高速路徑88中補(bǔ)償數(shù)據(jù)。 當(dāng)然，如果信號處理足夠快，即，至少在600 Hz以上，則可能不需要提供分 離的高速路徑。在圖6中示出了本發(fā)明的IMU傳感器配置的優(yōu)選形式，其包括陀螺傳感 器80和加速計(jì)配置81。所述配置被稱為柔性硬卡，其包括包含所需元件附 于其上的電路的半硬體(semi rigid body) 801 - 809。存在配備有DSP 85 和混疊濾波器82、 AD轉(zhuǎn)換器83以及采樣時(shí)鐘84、 89的中央矩形部分801。 在中央部分的每側(cè)垂直地伸出柔性腿(flexible leg)部分806 - 809。第一 個(gè)腿808在其末端承載包含DC/DC 87的體部分802、以及用于IMU單元80 到控制系統(tǒng)6的連接的觸點(diǎn)802A。第二個(gè)腿806、第三個(gè)腿807 、第四個(gè)腿 809各自承載具有分別附加到其上的陀螺傳感器80x、 80、、 80z和加速計(jì)傳 感器81x、 81Y、 81z的體部分803和805;以及各自的兩個(gè)溫度傳感器805A、 805B; 804A、 804B; 803A、 803B(如在圖4中所描繪的，在一些應(yīng)用中一個(gè) 位于中央的溫度計(jì)可能足夠)。因此，充分地配備柔性硬配置，以向DSP 85 提供用于例如濾波、補(bǔ)償溫度等的處理的數(shù)字化信號，以向控制單元6提供 準(zhǔn)確的數(shù)字信息。為了呈現(xiàn)對于一些部分的定位存在不同的選項(xiàng)，圖6示出 了在對于X-和Y-傳感器的體部分804、 805的每一個(gè)存在一個(gè)AA-濾波器 82和AD轉(zhuǎn)換器83,而對于Z-傳感器80z、 81z的那些部分82, 83z位于中央 部分801。因此， 一些部分在卡上的定位不具有對于功能的影響，并且因此， 可基于例如空間需求和/或產(chǎn)品方面的實(shí)際原因來選擇所述定位。由于柔性硬卡的使用，可將所有傳感器80x、 80Y、 80z, 81x、 81Y、 81z針 對于偏差和比例因子(可能還有線性)而初始校準(zhǔn)，同時(shí)，由于以示出的扁 平(flat pack)形式，它們?nèi)吭谝粋€(gè)且同一的平面上延伸。因此，通過可 轉(zhuǎn)動裝置(在水平面上旋轉(zhuǎn)，允許旋轉(zhuǎn)測試和翻轉(zhuǎn)測試)，可容易地建立校準(zhǔn) 常數(shù)k,例如在不同的溫度，對于偏差和比例因子(可能還有線性)的補(bǔ)償因 子，其中，將所述補(bǔ)償因子存儲在DSP內(nèi)的存儲器裝置856中，以用于系統(tǒng) 內(nèi)的以上補(bǔ)償，從而提供高準(zhǔn)確度。在已經(jīng)完成校準(zhǔn)之后，對于所選的參數(shù)/ 因子，將柔性硬卡80形成為希望的配置(見圖7),以便進(jìn)一步校準(zhǔn)軸對準(zhǔn) 補(bǔ)償(可能還有線性)。此后，準(zhǔn)備使用該單元。對于線性，優(yōu)選地，使用以下多項(xiàng)式
<formula>formula see original document page 13</formula>在圖7中示出了當(dāng)圖6的柔性硬卡(未示出所有細(xì)節(jié))已被約束(wrap) /固定為長方體、優(yōu)選為立方體810時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的IMU單元8的優(yōu)選的物 理實(shí)施例。立方體可以由除了一些聚合物以外的多種不同的材料制成，例如 滿足基本的需要(耐久力、尺寸穩(wěn)定性等)并且可以低成本(例如注射澆鑄) 生產(chǎn)的熱塑料(例如PA、 PP)可被有益地使用。如所示出的，通過彎曲每個(gè) 相應(yīng)的腿部分806、 807和809，已經(jīng)與立方體810的每側(cè)平行地各自附加了 不同的體部分803、 804、 805。特別地，用于Z-傳感器80z、 81z的腿部分807 比其它腿806、 809 (分別承載X-體部分805和Y-體部分)的長度的兩倍更 長，以到達(dá)環(huán)繞一側(cè)，并且允許將體部分803放置在立方體81Q的底部。因 此，將承載校準(zhǔn)的加速計(jì)84和陀螺儀表80傳感器的所有體部分803、 804、 805與每個(gè)外側(cè)確切垂直地定位，使得能夠在所有方向上準(zhǔn)確的感測，此外， 圖7指示優(yōu)選地，通過另一保護(hù)層811 (例如樹脂或蠟或塑料等)來密封/ 保護(hù)單元801-805、 810,僅允許觸點(diǎn)802A伸出。為了獲得良好的準(zhǔn)確性， 立方體不應(yīng)太小，優(yōu)選地，至少具有15 mm的邊并且更優(yōu)選地'在20-50mm 的范圍內(nèi)。本發(fā)明不限于以上公開的實(shí)施例，而是可在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)改變。 例如，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員明顯地，不同種類的MEMS單元可要求不同集合 的補(bǔ)償并且甚至一些已示出的補(bǔ)償可被免除而不損害進(jìn)一步的準(zhǔn)確性。此外， 明顯地，在一些裝置中， 一個(gè)用于全部傳感器80、 81的溫度傳感器可能足夠， 例如，如果體110具有足夠高的熱傳導(dǎo)性并且覆蓋層111具有較低的熱傳導(dǎo) 性。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的控制系統(tǒng)，包括中央控制單元(6)和布置在車輛(1)內(nèi)的傳感器配置(4A、4B、8、9、10、11、13)，以允許改變傳感器配置的溫度，所述傳感器配置包括配備有MEMS加速計(jì)(81)和產(chǎn)生信號(82、83)的MEMS陀螺儀表(80)的慣性測量單元(8)，其中布置所述慣性測量單元(8)以通過數(shù)字信號處理器(85)向所述中央控制單元(6)提供與所述車輛(1)的工作狀況有關(guān)的數(shù)字化信息，使得能夠激活和/或去激活所述車輛(1)的至少一個(gè)電子系統(tǒng)(61、62、63、64、65)，其特征在于，提供具有與所述傳感器(80、81)中的每一個(gè)和數(shù)據(jù)輸入接收裝置有關(guān)的預(yù)存儲數(shù)據(jù)處理能力(850、851、852、853、854、855、856、857)的所述數(shù)字采樣處理器(85)，其被布置為在整合之前補(bǔ)償所述數(shù)字化信息，從而將補(bǔ)償過的準(zhǔn)確的數(shù)字化信息傳送到所述中央控制單元(6)。
2. 如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，基本上在所述車輛的中 央放置所述慣性測量單元(8)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)輸入接收 裝置包括存儲所選擇的輸入數(shù)據(jù)的存儲器裝置(856 ),優(yōu)選地，連續(xù)更新所 選擇的輸入數(shù)據(jù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所選擇的輸入數(shù)據(jù)包括 下者中的任意或全部l)溫度、2)濕度、3)大氣壓力。
5. 如權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP具有在所述存 儲器裝置(56)中預(yù)存儲的數(shù)據(jù)，以補(bǔ)償溫度上的偏差和/或比例因子。
6. 如以上任一權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述MEMS傳感 器(80、 81)具有小于100度/小時(shí)的偏差穩(wěn)定性。
7. 如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述頂U(kuò)包括在600 Hz 以上、優(yōu)選地在1-10 kHz的范圍內(nèi)操作的高速接口 (88)。
8. 如權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所迷IMU包括常規(guī)操作 路徑(86 )和高速操作路徑(88 )。
9. 如以上任一權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，在碰撞處理期間， 布置為較少的信息從所述IMU (8)傳送到中央單元。
10. 如權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，高速路徑使用比常規(guī) 操作路徑少的信號處理。
11. 如以上任一權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電子系統(tǒng)(6 )控制至少一個(gè)安全氣囊的激活(7 ),優(yōu)選地，激活安全氣嚢的集合(7 ) (至少在一些程度上)使用所述來自所述慣性測量單元(8 )的所述數(shù)字化信 息來控制在特制的激活序列中安全氣嚢的最優(yōu)集合的激活。
12. 如以上任一權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電子系統(tǒng) 涉及被布置為向駕駛員提供準(zhǔn)確的關(guān)于車輛導(dǎo)航的信息的導(dǎo)航系統(tǒng)(65 ),其 中，優(yōu)選地，所述中央控制系統(tǒng)(6 )從GNS單元(9 )、優(yōu)選為GPS接收輸入 數(shù)據(jù)，并且其中，當(dāng)丟失了來自GNS單元(9)的輸入數(shù)據(jù)時(shí)，使用來自所述 慣性測量單元(8)的輸入數(shù)據(jù)。
13. 如以上任一權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電子系統(tǒng) 涉及動態(tài)車輛處理系統(tǒng)(63),其中，來自所述慣性測量單元(8)的輸入數(shù)據(jù)用于實(shí)現(xiàn)車輛的安全操縱。
14. 如以上任一權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述MEMS陀螺 儀表(80)是柔性硬卡(801-809)的形式。
15. 如權(quán)利要求14所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，還在所述柔性硬卡(801 -809 )上布置所迷MEMS加速計(jì)(81 ),并且優(yōu)選地，對于傳感器(80x、 80Y、 80z、 81x、 81Y、 81z)中的每一個(gè)，存在一個(gè)溫度傳感器(803 — 805A、 803 — 805B )。
16. 如權(quán)利要求13或14所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，圍繞長方體(810 ) 固定地布置所述柔性硬卡。
17. —種用于車輛的子系統(tǒng)的控制的方法，向所述車輛提供中央控制單 元(6)和傳感器配置(4A、 4B、 8、 9、 10、 11、 13),使得所述傳感器配置 將適應(yīng)周圍的溫度，其中，所述傳感器配置包括配備有MEMS加速計(jì)(81)和 產(chǎn)生信號(82、 83)的MEMS陀螺儀表(80)的慣性測量單元(8)，其中，布 置所述慣性測量單元以通過數(shù)字信號處理器(85)向所述中央控制單元(6) 提供與所述車輛(1)的工作狀況有關(guān)的數(shù)字化信息，使得能夠激活和/或去 激活所述車輛(1)的至少一個(gè)電子子系統(tǒng)(61、 62、 63、 64、 65),其特征在于，提供具有與所述傳感器(80、 81)中的每一個(gè)和數(shù)據(jù)輸入 接收裝置有關(guān)的預(yù)存儲數(shù)據(jù)處理能力(850、 851、 852 、 853、 854、 855 )的 所述數(shù)字采樣處理器(85),其被布置為在整合之前補(bǔ)償所述數(shù)字化信息，從 而將補(bǔ)償過的準(zhǔn)確的數(shù)字化信息傳送到所述中央控制單元(6 )。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，以柔性硬卡(801 - 809 ) 的形式提供所述MEMS陀螺儀表(8 )。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，在相同的柔性硬卡(801 -809 )上提供所迷加速計(jì)(81 )。
20. 如權(quán)利要求17 - 19所述的方法，其特征在于，通過一個(gè)且同一平面、 優(yōu)選為水平面中的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)校準(zhǔn)包括3個(gè)不同的軸(80x、 80Y、 80z、 81x、 81y、 81J的所述傳感器(80、 81)中的至少一個(gè)，其中，優(yōu)選地，同時(shí)校準(zhǔn)所述 傳感器(80、 81)兩者。
全文摘要
一種用于車輛的控制系統(tǒng)，包括中央控制單元(6)和布置在車輛(1)中的傳感器配置(4A、4B、8、9、10、11、13)，以允許改變傳感器配置的溫度，所述傳感器配置包括配備有MEMS加速計(jì)(81)和產(chǎn)生信號(82、83)的MEMS陀螺儀表(80)的慣性測量單元(8)，其中布置所述慣性測量單元(8)以通過數(shù)字信號處理器(85)向所述中央控制單元(6)提供與所述車輛(1)的工作狀況有關(guān)的數(shù)字化信息，使得能夠激活和/或去激活所述車輛(1)的至少一個(gè)電子系統(tǒng)(61、62、63、64、65)，其中提供具有與所述傳感器(80、81)中的每一個(gè)和數(shù)據(jù)輸入接收裝置有關(guān)的預(yù)存儲數(shù)據(jù)(850、851、852、853、854、855)的所述數(shù)字采樣處理器(85)，其被布置為在整合之前補(bǔ)償所述數(shù)字化信息，從而將補(bǔ)償過的準(zhǔn)確的數(shù)字化信息傳送到所述中央控制單元(6)。
文檔編號G01C21/16GK101156045SQ200680011798
公開日2008年4月2日 申請日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月11日
發(fā)明者安德斯·伯格森 申請人:高級慣性測量系統(tǒng)瑞典股份公司