Präzise Messung des Schlupfwinkels - Advanced Slip

Es gibt viele Gründe, warum man den Schräglaufwinkel von Fahrzeugen messen möchte. Diese reichen von der Entwicklung von Modellen für elektronische Stabilitätskontrollsysteme bis zur Bewertung der Leistung verschiedener Reifenmischungen. Doch ganz gleich, wofür die Daten letztendlich verwendet werden, eine Anforderung haben alle gemeinsam: Sie sollen genau sein.

Wenn es um die Messung des Schräglaufwinkels geht, bedeutet Genauigkeit in der Tat etwas sehr Kleines. ISO15037 empfiehlt einen maximalen Fehler von 0,5°, obwohl die meisten Endnutzer eine viel höhere Genauigkeit als diese benötigen, da selbst eine Änderung des Schräglaufwinkels von 0,5° für die Fahrzeugdynamik von Bedeutung ist. Wenn Sie jedoch Schräglaufwinkeldaten mit einem gewissen Vertrauen in ihre Genauigkeit erfassen wollen, lohnt es sich, zu verstehen, wie sie gemessen werden und was Sie tun können, um die Fehlerquellen zu minimieren, die alle GPS- oder Trägheitsnavigations-Schräglaufwinkelgeräte betreffen.

Der Schräglaufwinkel eines Fahrzeugs beschreibt das Verhältnis von Vorwärts- und Seitwärtsgeschwindigkeit in Form eines Winkels und wird normalerweise durch das Symbol β dargestellt. Mit anderen Worten: Es ist die Differenz zwischen der Richtung, in die etwas zeigt (Kurs), und der Richtung, in die es sich tatsächlich bewegt (Spur) - denken Sie an ein Flugzeug, das bei Seitenwind landet, oder ein Rallyeauto, das in die Kurve fährt. Sowohl GPS-Systeme mit zwei Antennen als auch Trägheitsnavigationssysteme berechnen den Schräglaufwinkel, indem sie den Spurwinkel des Objekts von seinem Kurs abziehen. Der erste wichtige Punkt, den man beachten muss, ist, dass die Schräglage niemals genauer sein kann als der Steuerkurs, da das eine auf dem anderen beruht.

Sie sollten sich auch darüber im Klaren sein, dass sich die Genauigkeit des Gleitwinkels mit der Geschwindigkeit ändert - ein Umstand, der Endbenutzer oft verwirrt. Um den Spurwinkel eines Objekts zu berechnen, nehmen GPS- und Trägheitsmesssysteme den Arkustangens der Ost- und Nordgeschwindigkeit [atan(Ve/Vn)]. Wenn man bedenkt, dass diese Instrumente die Geschwindigkeit mit einer relativ festen Genauigkeit von z. B. 0,1 km/h messen, liegt es auf der Hand, dass ein kleiner Fehler wie dieser bei niedrigen Geschwindigkeiten verhältnismäßig größer ist. Aus diesem Grund nimmt die Genauigkeit des Gleitwinkels mit der Geschwindigkeit zu.

Wenn Sie die Geschwindigkeit kennen, mit der Sie Ihre Schräglaufwinkeltests durchführen wollen, können Sie die zu erwartende Genauigkeit eines jeden Systems mit der folgenden Funktion berechnen:

Andere Fehlerquellen liegen in der Installation der Messgeräte im Fahrzeug oder in der Unfähigkeit des Geräts, einen korrekten Ausgleich zu schaffen. Deshalb nehmen sich die Ingenieure gerne die Zeit, um sicherzustellen, dass die Installation gut genug ist, um die benötigten Daten zu erfassen. Zweimal messen, einmal schneiden, heißt es.

Das Gleiche gilt in vertikaler Richtung, da die Rollgeschwindigkeit von Fahrzeugen bei dynamischen Tests bis zu 1 Radiant/s betragen kann. Wenn der vertikale Abstand zwischen dem Punkt, der Sie interessiert, und dem Punkt, von dem aus Sie messen, 1 Meter beträgt, kann dies die Seitengeschwindigkeit um bis zu 1 m/s beeinflussen. Dies wiederum führt zu einer Abweichung des Schräglaufwinkels von fast 3° bei 72 km/h. Um eine Genauigkeit von 0,5° zu erreichen, ist es wichtig, das Gerät innerhalb von 50 Zentimetern senkrecht zu dem Punkt zu montieren, den Sie messen möchten, da sonst die Daten bei dynamischen Tests ungenau sind.

Dieses Bild zeigt den Schräglaufwinkel (β), wie er vom Inertialsensor bei zwei verschiedenen Geschwindigkeiten gemeldet wird. Der Schräglaufwinkel ist die Differenz zwischen dem Fahrzeugkurs (dargestellt durch die x-Achse des Fahrzeugs) und seinem Kurs über dem Boden (Track). Die grauen Kreise stellen den möglichen Fehler in der Geschwindigkeitsmessung bei niedriger Geschwindigkeit (v) und hoher Geschwindigkeit (v') dar. Die tatsächliche Schräglaufwinkelmessung kann also überall innerhalb des jeweiligen Kreises liegen. Die Schräglaufwinkelgenauigkeit für jede Messung wird durch b und b' dargestellt, und Sie können sehen, wie sie mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt.

Der Straßensturz ist eine Fehlerquelle, die sich direkt auf den Schräglaufwinkel auswirkt und nicht kontrolliert werden kann. Er kann jedoch erkannt werden, wenn das Messgerät genau beschreibt, wie sich die Fahrzeugkarosserie durch den Raum bewegt. Dies ist einer der Gründe, warum Systeme, die auf Trägheitsnavigation basieren, bei Tests in der realen Welt eine überlegene Leistung bieten - weil sie dem Benutzer ein vollständiges und genaues Bild davon vermitteln, wie sich das Fahrzeug in allen Achsen bewegt.

Um die gewünschte Schräglagegenauigkeit zu erreichen, muss man also mehr tun, als nur die Spezifikationen eines Geräts zu lesen. Zumindest muss ein Gerät ausgewählt werden, das den Kurs und die Geschwindigkeit mit ausreichender Genauigkeit für Ihre Bedürfnisse messen kann - als Faustregel gilt, dass die Schräglaufwinkelgenauigkeit immer nur so gut sein kann wie die Kursgenauigkeit. Und obwohl sich die Schräglaufwinkelgenauigkeit mit zunehmender Geschwindigkeit immer verbessert, können Sie sich zumindest auf die Genauigkeit der erfassten Schräglaufwinkeldaten verlassen, wenn Sie sich die Zeit nehmen, das Gerät richtig zu installieren und zu konfigurieren und die erwartete Schräglaufwinkelgenauigkeit auf der Grundlage der Geschwindigkeit jedes Tests zu berechnen.

Laden Sie ein technisches Dokument herunter, in dem beschrieben wird, wie Sie den Schräglaufwinkel genau messen können, Schräglaufwinkel-Genauigkeit (120802)