DE102015106402A1

DE102015106402A1 - Method for detecting a state of a roadway based on an echo signal of an ultrasonic sensor, sensor arrangement, driver assistance system and motor vehicle

Info

Publication number: DE102015106402A1
Application number: DE102015106402.2A
Authority: DE
Inventors: Marian Röger; Wolfgang Hamm; Thomas Schuler; Thomas Jung
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2016-10-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Zustands einer Fahrbahn (8), bei welchem mittels eines Ultraschallsensors (4) eines Kraftfahrzeugs (1) ein Ultraschallsignal ausgesendet wird, das von einem Objekt reflektierte Ultraschallsignal empfangen wird und ein Echosignal (E) bereitgestellt wird, welches das reflektierte, empfangene Ultraschallsignal beschreibt, und bei welchem mittels einer Steuereinrichtung (5) der Zustand der Fahrbahn (8) anhand des Echosignals (E) erkannt wird, wobei mittels des Ultraschallsensors (4) zumindest ein erster Anteil (10) des Ultraschallsignals in Richtung eines Bereichs (16) ausgesendet wird, welcher sich zwischen einer Lauffläche (14) eines Reifens (15) des Kraftfahrzeugs (1) und einer Oberfläche (7) der Fahrbahn (8) befindetThe invention relates to a method for detecting a condition of a roadway (8) in which an ultrasound signal is emitted by means of an ultrasound sensor (4) of a motor vehicle (1), the ultrasound signal reflected by an object is received and an echo signal (E) is provided, which describes the reflected, received ultrasonic signal, and in which by means of a control device (5) the state of the roadway (8) is detected by the echo signal (E), wherein by means of the ultrasonic sensor (4) at least a first portion (10) of the ultrasonic signal in Direction of a region (16) is emitted, which is located between a running surface (14) of a tire (15) of the motor vehicle (1) and a surface (7) of the roadway (8)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Zustands einer Fahrbahn, bei welchem mittels eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs ein Ultraschallsignal ausgesendet wird, das von einem Objekt reflektierte Ultraschallsignal empfangen wird und ein Echosignal bereitgestellt wird, welches das reflektierte, empfangene Ultraschallsignal beschreibt, und bei welchem mittels einer Steuereinrichtung der Zustand der Fahrbahn anhand des Echosignals erkannt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Sensoranordnung mit zumindest einem Ultraschallsensor und einer Steuereinrichtung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrerassistenzsystem mit einer solchen Sensoranordnung sowie ein Kraftfahrzeug. The present invention relates to a method for detecting a condition of a road in which by means of an ultrasonic sensor of a motor vehicle, an ultrasonic signal is emitted, the ultrasonic signal reflected by an object is received and an echo signal is provided, which describes the reflected, received ultrasonic signal, and in which is detected by means of a control device, the state of the roadway on the basis of the echo signal. The invention also relates to a sensor arrangement with at least one ultrasonic sensor and a control device. Furthermore, the present invention relates to a driver assistance system with such a sensor arrangement and a motor vehicle.

Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Sensoranordnungen, welche dazu ausgelegt sind, einen Zustand einer Fahrbahn zu erkennen. Eine solche Sensoranordnung kann beispielsweise eine entsprechende Sensoreinrichtung umfassen, mittels welcher erkannt werden kann, ob die Fahrbahn trocken ist oder ob sich auf der Fahrbahn Wasser, Eis oder Schnee befindet. Anhand des Zustands der Fahrbahn kann ein Reibungskoeffizient zwischen der Fahrbahn und dem Reifen des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Diese Information kann von einem Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Beispielsweise kann ein entsprechender Warnhinweis ausgegeben werden oder es kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem erkannten Zustand der Fahrbahn beziehungsweise dem Reibungskoeffizienten angepasst werden. Ein solches Fahrerassistenzsystem kann auch eine Antriebsschlupfregelung oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm sein, dem die Informationen bezüglich des Zustands der Fahrbahn zugeführt werden. In the present case, the interest is directed in particular to sensor arrangements which are designed to detect a condition of a roadway. By way of example, such a sensor arrangement can comprise a corresponding sensor device, by means of which it can be detected whether the roadway is dry or whether there is water, ice or snow on the roadway. On the basis of the state of the roadway, a friction coefficient between the road and the tire of the motor vehicle can be determined. This information can be used by a driver assistance system of the motor vehicle. For example, a corresponding warning message can be issued or the speed of the motor vehicle can be adjusted as a function of the recognized condition of the roadway or the coefficient of friction. Such a driver assistance system may also be a traction control system or an electronic stability program to which the information regarding the condition of the roadway is supplied.

In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 37 28 708 A1 ein Verfahren zur Erkennung eines Reibbeiwerts zwischen einer Fahrbahn und dem Reifen eines Kraftfahrzeugs. Hierbei werden die Abrollgeräusche wenigstens eines Reifens mit einem Mikrofon aufgenommen und das aufgenommene Signal wird in der Frequenz analysiert. Aus dem Frequenzspektrum kann dann auf den Fahrbahnzustand geschlossen werden. In this context, the describes DE 37 28 708 A1 a method for detecting a coefficient of friction between a roadway and the tire of a motor vehicle. Here, the rolling noise of at least one tire are recorded with a microphone and the recorded signal is analyzed in frequency. From the frequency spectrum can then be closed to the road condition.

Um das Erkennen des Auftretens einer Aquaplaninggefahr frühzeitig zu erkennen, schlägt die DE 10 2010 008 258 A1 ein Verfahren vor, bei dem streckenabschnittsbezogene Informationen hinsichtlich der Gefahr von Aquaplaning dem Kraftfahrzeug bereitgestellt werden. Zudem ist wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Bestimmung einer nassen Fahrbahn vorgesehen. Bei Vorliegen eines Streckenabschnittes der Fahrstrecke mit Aquaplaninggefahr und der Detektion einer nassen Fahrbahn wird eine Assistenzfunktion zur Prävention von Aquaplaning durchgeführt. In order to recognize the detection of the occurrence of a risk of aquaplaning early, suggests the DE 10 2010 008 258 A1 a method in which route section related information regarding the risk of aquaplaning is provided to the motor vehicle. In addition, at least one sensor device is provided for determining a wet roadway. In the presence of a section of the route with risk of aquaplaning and the detection of a wet lane, an assistance function for the prevention of aquaplaning is performed.

Zudem ist aus der DE 10 2012 221 518 A1 ein Verfahren zur Ermittlung einer Straßenglätte bekannt. Wird sensorisch die von einem Rad des Fahrzeugs aufgeschleuderte Gischt erfasst. Aus der aufgeschleuderten Gischt wird eine Straßenglätte berechnet. Zur Erfassung der aufgeschleuderten Gischt kann beispielsweise ein Sensor verwendet werden, der als Tropfendetektor ausgebildet ist. Weiterhin kann ein Feuchtigkeitssensor oder ein Sensor zum kontaktlosen Erfassen beziehungsweise Zählen von aufgeschleuderten Partikeln verwendet werden. Mit dem Sensor können Wassertröpfchen, Schneeflocken, Eispartikel und/oder Schmutzpartikel erfasst werden. Moreover, from the DE 10 2012 221 518 A1 a method for determining a road smoothness known. Sensory detects the spray spun by a wheel of the vehicle. From the spin-coated spray, a slippery road is calculated. For detecting the centrifuged spray, for example, a sensor may be used, which is designed as a drop detector. Furthermore, a humidity sensor or a sensor for contactless detection or counting of spin-coated particles can be used. With the sensor water droplets, snowflakes, ice particles and / or dirt particles can be detected.

Zudem beschreibt die DE 10 2006 057 495 A1 ein Verfahren zur Erfassung einer physikalischen Größe, insbesondere eines Abstands. Dabei wird ein Empfangssignal durch Aussenden eines ersten Sendesignals über eine Übertragungsstrecke, deren Übertragungsfunktion von der zu erfassenden physikalischen Größe abhängt, bereitgestellt. Zudem wird ein Referenzempfangssignal bereitgestellt, welches mit dem Empfangssignal verglichen wird, um auf die physikalische Größe zu schließen. Anhand des Vergleichs der Amplituden des empfangenen Sendesignals und des empfangenen Referenzsignals kann ferner auf eine Reflektivität eines mit dem Sendesignal beaufschlagten Objekts geschlossen werden. Somit kann beispielsweise auf eine Reflektivität einer Straßenoberfläche und damit auf die Reibungsverhältnisse geschlossen werden. Als Übertragungsstrecke kann beispielsweise eine akustische Übertragungsstrecke, die beispielsweise entsprechende Ultraschallwandler aufweisen und die Übertragung von Ultraschallsignalen vorsieht, verwendet werden. In addition, the describes DE 10 2006 057 495 A1 a method for detecting a physical quantity, in particular a distance. In this case, a received signal is provided by transmitting a first transmission signal over a transmission path whose transmission function depends on the physical quantity to be detected. In addition, a reference receive signal is provided which is compared to the receive signal to conclude the physical quantity. On the basis of the comparison of the amplitudes of the received transmit signal and the received reference signal, it is also possible to deduce a reflectivity of an object subjected to the transmit signal. Thus, for example, a reflectivity of a road surface and thus the friction conditions can be concluded. The transmission path can be, for example, an acoustic transmission path which, for example, has corresponding ultrasonic transducers and provides for the transmission of ultrasound signals.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie der Zustand einer Fahrbahn mit Hilfe eines Ultraschallsensors zuverlässiger erkannt werden kann. It is an object of the present invention to provide a solution, as the condition of a roadway with the aid of an ultrasonic sensor can be reliably detected.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Sensoranordnung, durch ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren. This object is achieved by a method, by a sensor arrangement, by a driver assistance system and by a motor vehicle with the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erkennen eines Zustands einer Fahrbahn. Hierbei wird mittels eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs ein Ultraschallsignal ausgesendet, das von einem Objekt reflektierte Ultraschallsignal wird empfangen und ein Echosignal wird bereitgestellt, welches das reflektierte, empfangene Ultraschallsignal beschreibt. Darüber hinaus wird mittels einer Steuereinrichtung der Zustand der Fahrbahn anhand des Echosignals erkannt. Hierbei wird mittels des Ultraschallsensors zumindest ein erster Anteil des Ultraschallsignals in Richtung eines Bereichs ausgesendet, welcher sich zwischen einer Lauffläche eines Reifens des Kraftfahrzeugs und einer Oberfläche der Fahrbahn befindet. An inventive method is used to detect a condition of a road. In this case, by means of an ultrasonic sensor of a motor vehicle, an ultrasonic signal emitted by An ultrasonic signal reflected from an object is received and an echo signal is provided describing the reflected received ultrasonic signal. In addition, by means of a control device, the state of the roadway is detected on the basis of the echo signal. In this case, at least a first portion of the ultrasonic signal is emitted by means of the ultrasonic sensor in the direction of an area which is located between a running surface of a tire of the motor vehicle and a surface of the roadway.

Vorliegend wird mit Hilfe eines Ultraschallsensors der Zustand der Fahrbahn erfasst. Dies erfolgt insbesondere, während sich das Kraftfahrzeug auf der Fahrbahn befindet beziehungsweise während das Kraftfahrzeug auf der Fahrbahn bewegt wird. Derartige Ultraschallsensoren werden beispielsweise im Zusammenhang mit Parkhilfe-Systemen in Kraftfahrzeugen verwendet. Der Ultraschallsensor ist dazu ausgebildet, ein Ultraschallsignal auszusenden. Zu diesem Zweck wird mit einem entsprechenden Wandlerelement eine Membran des Ultraschallsensors in mechanische Schwingungen versetzt. Die Membran des Ultraschallsensors kann beispielsweise topfförmig ausgebildet sein und aus einem Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt sein. Das Wandlerelement kann aus einem piezoelektrischen Element, insbesondere einer piezoelektrischen Keramik, gebildet sein. Das ausgesendete Ultraschallsignal kann eine Frequenz im Bereich von etwa 50 kHz aufweisen. Ferner kann mit dem Ultraschallsensor das von einem Objekt reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen werden. Dabei befindet sich das Objekt insbesondere außerhalb des Kraftfahrzeugs beziehungsweise in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs. Das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal trifft auf die Membran und versetzt diese in mechanische Schwingungen. Diese mechanischen Schwingungen können dann mit Hilfe des Wandlerelements erfasst werden. Ein solcher Ultraschallsensor zeichnet sich durch seine geringen Anschaffungskosten sowie durch seine Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen aus. In the present case, the condition of the roadway is detected with the aid of an ultrasonic sensor. This is done in particular while the motor vehicle is on the road or while the motor vehicle is being moved on the road. Such ultrasonic sensors are used for example in connection with parking assistance systems in motor vehicles. The ultrasonic sensor is designed to emit an ultrasonic signal. For this purpose, a diaphragm of the ultrasonic sensor is set into mechanical vibrations with a corresponding transducer element. The membrane of the ultrasonic sensor may for example be cup-shaped and be made of a metal, in particular aluminum. The transducer element can be formed from a piezoelectric element, in particular a piezoelectric ceramic. The emitted ultrasonic signal may have a frequency in the range of about 50 kHz. Furthermore, with the ultrasonic sensor, the ultrasonic signal reflected by an object can be received again. In this case, the object is in particular outside the motor vehicle or in an environment of the motor vehicle. The ultrasound signal reflected from the object strikes the membrane and causes it to vibrate mechanically. These mechanical vibrations can then be detected by means of the transducer element. Such an ultrasonic sensor is characterized by its low acquisition costs and by its robustness against environmental influences.

Mit dem Ultraschallsensor wird ein Echosignal bereitgestellt. Dieses Echosignal beschreibt das reflektierte, empfangene Ultraschallsignal. Insbesondere beschreibt das Echosignal die Schwingung der Membran des Ultraschallsensors in Abhängigkeit von der Zeit. Vorliegend ist der Ultraschallsensor derart an oder in dem Kraftfahrzeug angeordnet, dass dieser zumindest einen ersten Anteil des Ultraschallsignals in Richtung eines Bereichs aussendet, welcher sich zwischen einer Lauffläche des Reifens und der Oberfläche der Fahrbahn befindet. Anhand des Echosignals kann dann der Zustand der Fahrbahn bestimmt werden. Bei einer trockenen Fahrbahn wird das ausgesendete Ultraschallsignal aufgrund der verhältnismäßig rauen Fahrbahnoberfläche und/oder eines Profils der Lauffläche des Reifens vermehrt gestreut. Wenn sich Wasser beziehungsweise ein Flüssigkeitsfilm auf der Fahrbahn befindet, entsteht eine verhältnismäßig glatte Fläche auf der Oberfläche der Fahrbahn und/oder auf der Lauffläche des Reifens. Dies hat zur Folge, dass ein Großteil des ausgesendeten Ultraschallsignals an der Oberfläche der nassen Fahrbahn reflektiert wird. Auf diese Weise kann anhand des Echosignals festgestellt werden, ob sich Wasser auf der Oberfläche der Fahrbahn befindet. Dadurch, dass zumindest der erste Anteil des Ultraschallsignals in Richtung des Bereichs zwischen der Lauffläche des Reifens und der Fahrbahnoberfläche ausgesendet wird, kann überprüft werden, ob in diesem Bereich Wasser vorhanden ist. Wenn eine vorbestimmte Menge Wasser beziehungsweise ein Wasserkeil in dem Bereich zwischen dem Reifen und der Fahrbahn vorhanden ist, kann sich dieser zwischen die Lauffläche beziehungsweise die Reifenaufstandsfläche und die Fahrbahnoberfläche schieben. Dies kann zu einem Aufschwimmen des Reifens auf dem Wasserfilm der nassen Fahrbahn beziehungsweise zu Aquaplaning führen. Dadurch, dass mit Hilfe des Ultraschallsignals beziehungsweise des ersten Anteils des Ultraschallsignals der Bereich zwischen der Lauffläche und Fahrbahnoberfläche untersucht wird, kann eine Aquaplaninggefahr frühzeitig erkannt werden. Dies ermöglicht es, rechtzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten. The ultrasonic sensor provides an echo signal. This echo signal describes the reflected, received ultrasonic signal. In particular, the echo signal describes the vibration of the membrane of the ultrasonic sensor as a function of time. In the present case, the ultrasound sensor is arranged on or in the motor vehicle such that it emits at least a first portion of the ultrasound signal in the direction of a region which is located between a running surface of the tire and the surface of the roadway. Based on the echo signal then the condition of the road can be determined. In a dry roadway, the emitted ultrasonic signal due to the relatively rough road surface and / or a profile of the tread of the tire is increasingly scattered. If there is water or a liquid film on the roadway, a relatively smooth surface on the surface of the road and / or on the tread of the tire. This has the consequence that a large part of the emitted ultrasonic signal is reflected on the surface of the wet roadway. In this way it can be determined on the basis of the echo signal, whether water is on the surface of the road. By emitting at least the first portion of the ultrasonic signal in the direction of the region between the tread of the tire and the road surface, it is possible to check whether water is present in this area. If there is a predetermined amount of water or a water wedge in the area between the tire and the roadway, this can push between the tread or the tire contact surface and the road surface. This can lead to a floating of the tire on the water film of the wet roadway or aquaplaning. The fact that the area between the tread and the road surface is examined with the aid of the ultrasound signal or the first portion of the ultrasound signal, an aquaplaning danger can be detected early. This makes it possible to initiate appropriate countermeasures in good time.

Bevorzugt wird der Zustand der Fahrbahn mittels der Steuereinrichtung anhand von zumindest einer Amplitude des Echosignals erkannt. Dabei kann mittels des Ultraschallsensors als das Echosignal insbesondere ein zeitabhängiges Echosignal bereitgestellt werden. Dieses Echosignal kann zu einem oder mehreren vorbestimmten Zeitbereichen bezüglich der Amplitude untersucht werden. Solange die Straße beziehungsweise die Fahrbahn trocken ist, weist die Amplitude des Ultraschallsignals im Wesentlichen einen konstanten Wert auf beziehungsweise einen Wert, der geringe Schwankungen aufweist. Sobald die Fahrbahn nass ist beziehungsweise sobald sich Wasser auf der Fahrbahnoberfläche befindet, wird das ausgesendete Ultraschallsignal an der Wasseroberfläche reflektiert. Damit kann sich im Vergleich zu einer trockenen Fahrbahn ein geringerer Abstand ergeben, der mit dem Ultraschallsensor gemessen wird. Dieser geringere Abstand kann anhand der zumindest einen Amplitude des Echosignals erkannt werden. Somit kann das Vorhandensein von Wasser zuverlässig mit Hilfe des Ultraschallsensors erkannt werden. Preferably, the state of the roadway is detected by means of the control device on the basis of at least one amplitude of the echo signal. In this case, in particular a time-dependent echo signal can be provided by means of the ultrasound sensor as the echo signal. This echo signal may be examined for amplitude or amplitude at one or more predetermined time ranges. As long as the road or the roadway is dry, the amplitude of the ultrasound signal essentially has a constant value or a value that has small fluctuations. As soon as the road is wet or as soon as there is water on the road surface, the emitted ultrasonic signal is reflected at the water surface. This may result in comparison to a dry roadway, a smaller distance, which is measured with the ultrasonic sensor. This smaller distance can be detected on the basis of the at least one amplitude of the echo signal. Thus, the presence of water can be reliably detected by the ultrasonic sensor.

In einer Ausgestaltung befindet sich der Bereich, in Richtung dessen der zumindest eine erste Anteil des Ultraschallsignals ausgesendet wird, in Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor dem Reifen. Wenn die Fahrbahn nass ist, kann sich vor jedem der Reifen des Kraftfahrzeugs ein Wasserkeil beziehungsweise eine Bugwelle ausbilden. Diese Bugwelle kann zum Ausschwimmen des jeweiligen Rades führen. Dadurch, dass mit Hilfe des Ultraschallsensors der Bereich zwischen der Lauffläche und der Fahrbahnoberfläche in Fahrtrichtung vor dem Reifen überprüft wird, kann das Vorhandensein von Wasser in diesem Bereich frühzeitig erkannt werden. Ferner kann erkannt werden, ob das Wasser einen Wasserkeil beziehungsweise eine Bugwelle ausgebildet. In one embodiment, the region in the direction of which at least a first portion of the ultrasound signal is emitted is in the forward direction of travel of the motor vehicle ahead of the tire. If the road surface is wet, it can get in front of each of the tires of the motor vehicle Form wedge or a bow wave. This bow wave can lead to the floating of the respective wheel. The fact that with the aid of the ultrasonic sensor, the area between the tread and the road surface in the direction of travel is checked before the tire, the presence of water in this area can be detected early. Furthermore, it can be recognized whether the water forms a wedge or a bow wave.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine erste Anteil des Ultraschallsignals, welcher in Richtung des Bereichs ausgesendet wird, sich ausgehend von einer Membran des Ultraschallsensors im Wesentlichen senkrecht ausbreitet. Mit anderen Worten kann der Ultraschallsensor derart positioniert beziehungsweise eingebaut sein, dass die Oberfläche der Membran im Wesentlichen senkrecht zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen dem Ultraschallsensor und einem Auflagepunkt des Reifens auf der Fahrbahnoberfläche ausgerichtet ist. Der Ultraschallsensor kann auch derart angeordnet sein, dass sich der erste Anteil des Ultraschallsignals senkrecht von der Membran des Ultraschalls und tangential zu der Lauffläche des Reifens ausbreitet. Der Ultraschallsensor kann insbesondere derart angeordnet sein, dass der erste Anteil des Ultraschallsignals auf den Bereich zwischen der Lauffläche und der Fahrbahn trifft, in dem sich üblicherweise ein Wasserkeil beziehungsweise eine Bugwelle ausbildet. Da der Bereich in Abhängigkeit von dem Reifentyp oder Fahrzeugtyp variieren kann, kann der Bereich und/oder mögliche Abmessungen des Wasserkeils in entsprechenden Versuchen ermittelt werden. Hierzu kann der Bereich vor dem Reifen bei einer Wasserdurchfahrt mit Hilfe einer Kamera erfasst werden. Auf diese Weise kann garantiert werden, dass ein Wasserkeil mittels des Ultraschallsensors zuverlässig erkannt werden kann. Furthermore, it is advantageous if the at least one first portion of the ultrasound signal, which is emitted in the direction of the range, propagates substantially perpendicularly starting from a diaphragm of the ultrasound sensor. In other words, the ultrasonic sensor may be positioned such that the surface of the diaphragm is oriented substantially perpendicular to an imaginary connecting line between the ultrasonic sensor and a bearing point of the tire on the road surface. The ultrasonic sensor may also be arranged such that the first portion of the ultrasonic signal propagates perpendicularly from the membrane of the ultrasound and tangentially to the tread of the tire. The ultrasonic sensor may in particular be arranged such that the first portion of the ultrasonic signal strikes the area between the running surface and the roadway, in which usually a wedge or a bow wave is formed. Since the range may vary depending on the type of tire or vehicle type, the range and / or possible dimensions of the wedge can be determined in appropriate tests. For this purpose, the area in front of the tire can be detected during a water passage with the aid of a camera. In this way it can be guaranteed that a wedge can be reliably detected by means of the ultrasonic sensor.

In einer weiteren Ausgestaltung trifft ein zweiter Anteil des Ultraschallsignals, welches von dem Ultraschallsensor ausgesendet wird, im Wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche der Fahrbahn. Der zweite Anteil des Ultraschallsignals kann sich in einem vorbestimmten Winkel, beispielsweise in einem Winkel von 45°, aus gehend von der Oberfläche der Membran ausbreiten. Anhand des Echos des zweiten Anteils des Ultraschallsignals kann zudem der Zustand der Fahrbahn überprüft werden. Wenn sich Wasser auf der Oberfläche der Fahrbahn befindet, ändert sich das Reflexionsverhalten beziehungsweise die Reflektivität der Fahrbahnoberfläche. Wenn die Fahrbahn trocken ist, wird der zweite Anteil des Ultraschallsignals zum Großteil gestreut. Falls sich Wasser beziehungsweise ein Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche der Fahrbahn befindet, bildet sich eine verhältnismäßig glatte Oberfläche aus. Dies hat zur Folge, dass ein Großteil des ausgesendeten zweiten Anteils des Ultraschallsignals reflektiert wird. Somit ergibt sich eine höhere Amplitude des Ultraschallsignals im Bereich des Echos des zweiten Anteils. In a further embodiment, a second portion of the ultrasound signal emitted by the ultrasound sensor is substantially perpendicular to the surface of the roadway. The second portion of the ultrasonic signal may propagate at a predetermined angle, for example at an angle of 45 °, from the surface of the membrane. On the basis of the echo of the second portion of the ultrasonic signal, the condition of the roadway can also be checked. When water is on the surface of the road, the reflection behavior or the reflectivity of the road surface changes. When the road surface is dry, the second part of the ultrasonic signal is mostly scattered. If there is water or a liquid film on the surface of the roadway, a relatively smooth surface forms. This has the consequence that a large part of the emitted second portion of the ultrasonic signal is reflected. This results in a higher amplitude of the ultrasonic signal in the region of the echo of the second component.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Echosignal, welches mit dem Ultraschallsensor bereitgestellt wird, das reflektierte empfangene Ultraschallsignal in Abhängigkeit von der Zeit beschreibt und mittels der Steuereinrichtung eine erste Amplitude des Echosignals in einem vorbestimmten, ersten Zeitbereich und eine zweite Amplitude des Echosignals in einem vorbestimmten, zweiten Zeitbereich bestimmt wird. Vorliegend wird also die Schwingung der Membran in Abhängigkeit von der Zeit betrachtet. Durch die Auswertung der ersten und/oder der zweiten Amplitude kann das Echosignal in Abhängigkeit von der Zeit untersucht werden. Wenn die Fahrbahn nass ist, entsteht eine verhältnismäßig glatte Oberfläche. Somit ergeben sich insgesamt höhere Amplituden des Echosignals im Vergleich zu einer trockenen Fahrbahn. Furthermore, it is advantageous if the echo signal provided with the ultrasound sensor describes the reflected received ultrasound signal as a function of time and by means of the control device a first amplitude of the echo signal in a predetermined, first time range and a second amplitude of the echo signal in a predetermined , second time range is determined. In the present case, therefore, the vibration of the membrane is considered as a function of time. By evaluating the first and / or the second amplitude, the echo signal can be examined as a function of time. If the road surface is wet, a relatively smooth surface is created. This results in higher overall amplitudes of the echo signal compared to a dry roadway.

In einer weiteren Ausführungsform wird der erste Zeitbereich derart vorbestimmt, dass dieser ein Echo des ersten Anteils des Ultraschallsignals einschließt und der zweite Zeitbereich wird derart vorbestimmt, dass dieser ein Echo des zweiten Anteils des Ultraschallsignals einschließt. Der erste Zeitbereich kann so bestimmt werden, dass dieser einer Laufzeit des ersten Anteils des Echosignals entspricht. In gleicher Weise kann der zweite Zeitbereich derart bestimmt werden, dass dieser einer Laufzeit des zweiten Anteils des Ultraschallsignals entspricht. Der erste und/oder der zweite Zeitbereich können während einer entsprechenden Referenzmessung durchgeführt werden. Diese Referenzmessung kann insbesondere durchgeführt werden, wenn davon ausgegangen werden kann, dass die Fahrbahn trocken ist. Hierzu können beispielsweise die Daten eines Regensensors des Kraftfahrzeugs herangezogen werden. Die erste und die zweite Laufzeit können auch anhand einer Einbauposition des Ultraschallsensors in oder am Kraftfahrzeug bestimmt werden. Die Einbauposition kann in der Steuereinrichtung hinterlegt sein. Anhand der Einbauposition des Ultraschallsensors können der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und der Fahrbahnoberfläche einerseits sowie der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und dem Bereich zwischen Lauffläche und Fahrbahnoberfläche andererseits bestimmt werden. Bei dem Bestimmen der ersten und der zweiten Laufzeit können auch aktuelle Fahrwerkseinstellungen des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden. So kann beispielsweise berücksichtigt werden, ob sich eine Fahrwerkseinstellung beziehungsweise Fahrwerksabstimmung und damit auch die relative Lage des Ultraschallsensors bezüglich der Fahrbahn verändert hat. In a further embodiment, the first time range is predetermined to include an echo of the first portion of the ultrasound signal, and the second time range is predetermined to include an echo of the second portion of the ultrasound signal. The first time range can be determined such that it corresponds to a transit time of the first portion of the echo signal. In the same way, the second time range can be determined such that it corresponds to a transit time of the second portion of the ultrasound signal. The first and / or the second time range can be performed during a corresponding reference measurement. This reference measurement can be carried out in particular if it can be assumed that the road surface is dry. For this purpose, for example, the data of a rain sensor of the motor vehicle can be used. The first and the second transit time can also be determined based on an installation position of the ultrasonic sensor in or on the motor vehicle. The installation position can be stored in the control device. On the basis of the installation position of the ultrasonic sensor, the distance between the ultrasonic sensor and the road surface on the one hand and the distance between the ultrasonic sensor and the area between the tread and road surface on the other hand can be determined. In determining the first and the second run time, current suspension settings of the motor vehicle can also be taken into account. For example, it can be taken into account whether a suspension setting or chassis tuning and thus also the relative position of the ultrasonic sensor with respect to the roadway has changed.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mittels der Steuereinrichtung anhand des Unterschieds zwischen der ersten und der zweiten Amplitude eine Menge von Wasser bestimmt wird, welche sich auf der Oberfläche der Fahrbahn befindet. Solange die Fahrbahn trocken ist, wird mit dem Ultraschallsensor ein gering schwankender Abstand gemessen. Die erste und die zweite Amplitude weisen einen verhältnismäßig geringen Wert auf. Sobald sich Wasser auf der Oberfläche der Fahrbahn befindet, führt dies dazu, dass das Ultraschallsignal beziehungsweise der erste und der zweite Anteil des Ultraschallsignals im Vergleich zu einer trockenen Fahrbahn besser reflektiert werden. Dies kann anhand der verhältnismäßig hohen Amplituden erkannt werden. Mit zunehmender Wassermenge auf der Fahrbahnoberfläche ändern sich also der erste und/oder der zweite Amplitudenwert. Insbesondere nehmen der erste und/oder der zweite Amplitudenwert zu. Aus der Differenz der ersten und der zweiten Amplitude kann der Nässegrad beziehungsweise die Menge von Wasser, die sich auf der Fahrbahnoberfläche befindet, bestimmt werden. Furthermore, it is advantageous if by means of the control device based on the difference determining, between the first and second amplitudes, an amount of water which is on the surface of the roadway. As long as the road surface is dry, the ultrasound sensor measures a slightly fluctuating distance. The first and second amplitudes have a relatively low value. As soon as water is on the surface of the roadway, this results in better reflection of the ultrasound signal or the first and the second part of the ultrasound signal compared to a dry roadway. This can be detected on the basis of the relatively high amplitudes. With increasing amount of water on the road surface so change the first and / or the second amplitude value. In particular, the first and / or the second amplitude value increase. From the difference of the first and the second amplitude of the degree of wetness or the amount of water that is located on the road surface can be determined.

Bevorzugt wird mittels der Steuereinrichtung anhand des Unterschieds zwischen der ersten und der zweiten Amplitude das Vorhandensein eines durch das Wasser gebildeten Wasserkeils erkannt. Insbesondere kann der Wasserkeil beziehungsweise die Bugwelle erkannt werden, die sich in Fahrtrichtung vor dem Reifen ausbilden kann. Wenn ein derartiger Wasserkeil vorhanden ist, weist insbesondere die erste Amplitude im Vergleich zu einer trockenen Fahrbahn oder einer Fahrbahn, auf der sich eine verhältnismäßig geringe Menge Wasser befindet, einen erhöhten Wert auf. Somit kann auf einfache Weise durch Auswerten der ersten und der zweiten Amplitude beziehungsweise eine Differenz der Amplituden das Vorhandensein eines Wasserkeils und somit die Aquaplaninggefahr erkannt werden. The presence of a water wedge formed by the water is preferably detected by means of the control device on the basis of the difference between the first and the second amplitude. In particular, the water wedge or the bow wave can be detected, which can form in the direction of travel before the tire. In particular, when such a wedge is present, the first amplitude has an increased value as compared to a dry lane or lane where there is a relatively small amount of water. Thus, by simply evaluating the first and the second amplitude or a difference in the amplitudes, the presence of a wedge and thus the risk of aquaplaning can be detected in a simple manner.

Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung umfasst zumindest einen Ultraschallsensor und eine Steuereinrichtung, wobei die Sensoranordnung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist. Die Sensoranordnung kann auch mehrere Ultraschallsensoren aufweisen. Dabei kann jedem Reifen des Kraftfahrzeugs ein Ultraschallsensor zugeordnet sein. Die Steuereinrichtung kann durch ein elektronisches Steuergerät (ECU – Electronic Control Unit) des Kraftfahrzeugs gebildet sein. A sensor arrangement according to the invention comprises at least one ultrasonic sensor and a control device, wherein the sensor arrangement is designed for carrying out a method according to the invention. The sensor arrangement can also have a plurality of ultrasonic sensors. In this case, each tire of the motor vehicle can be assigned an ultrasonic sensor. The control device may be formed by an electronic control unit (ECU - Electronic Control Unit) of the motor vehicle.

Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Sensoranordnung. Bevorzugt ist das Fahrerassistenzsystem dazu ausgelegt, eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem mit der Sensoranordnung erfassten Zustand der Fahrbahn anzupassen. Wenn beispielsweise mittels der Sensoranordnung erkannt wird, dass die Wassermenge, die sich auf der Oberfläche der Fahrbahn befindet, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs mithilfe des Fahrerassistenzsystems reduziert werden. Hierzu kann das Fahrerassistenzsystem einen Eingriff in die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs durchführen. Durch die Reduzierung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann die Gefahr von Aquaplaning reduziert werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass mithilfe des Fahrerassistenzsystems ein entsprechender Warnhinweis an den Fahrer ausgegeben wird, falls erkannt wird, dass die sich auf der Fahrbahn befindende Wassermenge einen kritischen Wert erreicht. Somit kann der Fahrer beispielsweise auf die Gefahr von Aquaplaning hingewiesen werden. An inventive driver assistance system for a motor vehicle comprises a sensor arrangement according to the invention. The driver assistance system is preferably designed to adapt a speed of the motor vehicle as a function of the state of the roadway detected by the sensor arrangement. If, for example, it is detected by means of the sensor arrangement that the amount of water which is located on the surface of the roadway exceeds a predetermined limit value, the speed of the motor vehicle can be reduced by means of the driver assistance system. For this purpose, the driver assistance system can perform an intervention in the brake system of the motor vehicle. By reducing the speed of the motor vehicle, the risk of aquaplaning can be reduced. It can also be provided that the driver assistance system outputs a corresponding warning to the driver if it is detected that the amount of water on the roadway reaches a critical value. Thus, the driver can be alerted, for example, to the risk of aquaplaning.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. A motor vehicle according to the invention comprises a driver assistance system according to the invention. The motor vehicle is designed in particular as a passenger car.

In einer Ausführungsform ist der zumindest eine Ultraschallsensor in einem Bereich eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs angeordnet. Der zumindest eine Ultraschallsensor kann beispielsweise in oder an einer Unterbodenverkleidung des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Der zumindest eine Ultraschallsensor kann in einem Bereich der Karosserie angeordnet sein, der der Fahrbahnoberfläche zugewandt ist. Beispielsweise kann der Ultraschallsensor in einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Insbesondere kann der zumindest eine Ultraschallsensor derart ausgerichtet beziehungsweise eingebaut sein, dass die Membran des Ultraschallsensors im Wesentlichen parallel zu der Fahrbahnoberfläche angeordnet ist. Somit kann das Ultraschallsignal in Richtung der Fahrbahnoberfläche ausgesendet werden. In one embodiment, the at least one ultrasonic sensor is arranged in an area of a lower floor of the motor vehicle. The at least one ultrasonic sensor can be arranged, for example, in or on an underbody paneling of the motor vehicle. The at least one ultrasonic sensor can be arranged in a region of the body which faces the road surface. For example, the ultrasonic sensor may be arranged in a bumper of the motor vehicle. In particular, the at least one ultrasound sensor can be aligned or installed such that the membrane of the ultrasound sensor is arranged essentially parallel to the roadway surface. Thus, the ultrasonic signal can be emitted in the direction of the road surface.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Sensoranordnung, das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug. The preferred embodiments presented with reference to the method according to the invention and their advantages apply correspondingly to the sensor arrangement according to the invention, the driver assistance system according to the invention and the motor vehicle according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalkombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the frame to leave the invention. Thus, embodiments of the invention are to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, however, emerge and can be produced by separated combinations of features from the embodiments explained. There are also versions and feature combinations as disclosed therefore do not have all the characteristics of an originally formulated independent claim.

Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. The invention will now be described with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.

Dabei zeigen: Showing:

1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einer Sensoranordnung aufweist: 1 a motor vehicle according to an embodiment of the present invention, which has a driver assistance system with a sensor arrangement:

2 die Sensoranordnung in einer ersten Ausführungsform, wobei ein Ultraschallsensor im Bereich eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und wobei sich das Kraftfahrzeug auf einer trockenen Fahrbahn befindet; 2 the sensor arrangement in a first embodiment, wherein an ultrasonic sensor is arranged in the region of a lower floor of the motor vehicle and wherein the motor vehicle is located on a dry road surface;

3 einen zeitlichen Verlauf eines Echosignals des von dem Ultraschallsensor gemäß 2 ausgesendeten Ultraschallsignals; 3 a time course of an echo signal of the of the ultrasonic sensor according to 2 emitted ultrasonic signal;

4 die Sensoranordnung gemäß 2, wobei sich das Kraftfahrzeug auf einer nassen Fahrbahn befindet; und 4 the sensor arrangement according to 2 wherein the motor vehicle is on a wet road surface; and

5 den zeitlichen Verlauf des Echosignals des von dem Ultraschallsensor gemäß 4 ausgesendeten Ultraschallsignals. 5 the time course of the echo signal of the ultrasonic sensor according to 4 emitted ultrasonic signal.

In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein hier nicht näher dargestelltes Fahrerassistenzsystem 2. Das Fahrerassistenzsystem 2 dient zur Unterstützung des Fahrers beim Führen des Kraftfahrzeugs 1. Das Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise einen Totwinkel-Assistent und/oder einen Abstandsregeltempomat umfassen. 1 shows a motor vehicle 1 according to an embodiment of the present invention in a plan view. The car 1 is formed in the present embodiment as a passenger car. The car 1 includes a driver assistance system not shown here 2 , The driver assistance system 2 serves to assist the driver in driving the motor vehicle 1 , The driver assistance system 2 may include, for example, a blind spot assistant and / or a distance control.

Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst ferner eine Sensoranordnung 3. Die Sensoranordnung 3 umfasst wiederum zumindest einen Ultraschallsensor 4. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Sensoranordnung 3 zwei Ultraschallsensoren 4. Darüber hinaus umfasst die Sensoranordnung 3 eine Steuereinrichtung 5, die beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein kann. Die Ultraschallsensoren 4 sind zur Datenübertragung mit der Steuereinrichtung 5 verbunden. Entsprechende Datenleitungen sind vorliegenden der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die Ultraschallsensoren 4 sind in einem Bereich in Vorwärtsfahrtrichtung 18 vor den vorderen Rädern 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Ultraschallsensoren 4 können beispielsweise in einem Bereich eines Unterbodens 17 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. The driver assistance system 2 further comprises a sensor arrangement 3 , The sensor arrangement 3 in turn comprises at least one ultrasonic sensor 4 , In the present embodiment, the sensor arrangement comprises 3 two ultrasonic sensors 4 , In addition, the sensor arrangement includes 3 a control device 5 , for example, by an electronic control unit of the motor vehicle 1 can be formed. The ultrasonic sensors 4 are for data transmission with the controller 5 connected. Corresponding data lines are not shown here for the sake of clarity. The ultrasonic sensors 4 are in an area in forward direction 18 in front of the front wheels 6 of the motor vehicle 1 arranged. The ultrasonic sensors 4 For example, in an area of a subfloor 17 of the motor vehicle 1 be arranged.

Die Ultraschallsensoren 4 umfassen jeweils eine Membran, die beispielsweise topfförmig ausgebildet sein kann. Die Membran der Ultraschallsensoren 4 kann beispielsweise aus einem Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt sein. Die Membran ist mit einem Wandlerelement, das beispielsweise eine piezoelektrische Keramik umfasst, mechanisch gekoppelt. Mithilfe des Wandlerelements kann die Membran in mechanische Schwingungen versetzt werden. Somit kann mit den Ultraschallsensoren 4 jeweils ein Ultraschallsignal ausgesendet werden. Das Ultraschallsignal, das auf ein Objekt trifft, wird von diesem reflektiert. Das reflektierte Ultraschallsignal trifft dann wieder auf den Ultraschallsensor 4. Das Ultraschallsignal, das auf die Membran auftrifft, bewirkt, dass die Membran in mechanische Schwingungen versetzt wird. Diese mechanischen Schwingungen der Membran können wiederum mithilfe des Wandlerelements erfasst werden. Mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 4 kann ein Echosignal E bereitgestellt werden, welches die Schwingung der Membran in Abhängigkeit von der Zeit t beschreibt. The ultrasonic sensors 4 each comprise a membrane which may be cup-shaped, for example. The membrane of the ultrasonic sensors 4 can be made for example of a metal, in particular aluminum. The membrane is mechanically coupled to a transducer element comprising, for example, a piezoelectric ceramic. By means of the transducer element, the membrane can be set in mechanical vibrations. Thus, with the ultrasonic sensors 4 in each case an ultrasonic signal are emitted. The ultrasonic signal that hits an object is reflected by it. The reflected ultrasound signal then hits the ultrasound sensor again 4 , The ultrasonic signal impinging on the membrane causes the membrane to vibrate mechanically. These mechanical vibrations of the membrane can in turn be detected by means of the transducer element. With the respective ultrasonic sensors 4 An echo signal E can be provided which describes the oscillation of the membrane as a function of the time t.

Das Echosignal E beschreibt also das von dem Objekt reflektierte und mit dem Ultraschallsensor 4 empfangene Ultraschallsignal. The echo signal E thus describes that reflected by the object and with the ultrasonic sensor 4 received ultrasonic signal.

2 zeigt den Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 gemäß 1 in einer Seitenansicht. Vorliegend ist zu erkennen, dass sich das Kraftfahrzeug 1 auf einer Oberfläche 7 einer Fahrbahn 8 befindet beziehungsweise auf dieser bewegt wird. Die Fahrbahn ist vorliegend trocken. Es befindet sich also kein Wasser 12 auf der Oberfläche 7 der Fahrbahn 8. Mit dem Ultraschallsensor 4, der vorliegend im Bereich des Unterbodens 17 beziehungsweise im Bereich eines Stoßfängers des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist, wird ein Ultraschallsignal ausgesendet. Dieses Ultraschallsignal breitet sich ausgehend von der Membran des Ultraschalls 4 im Wesentlichen gleichmäßig aus. Dies ist vorliegend durch die Linien 9 verdeutlicht. Dabei ist der Ultraschallsensor 4 derart angeordnet beziehungsweise eingebaut, dass sich ein erster Anteil 10 des Ultraschallsignals im Wesentlichen senkrecht ausgehend von der Membran des Ultraschallsensors 4 ausbreitet. Dieser erste Anteil 10 des Ultraschallsignals trifft auf einen Bereich 16. Der Bereich 16 beschreibt den Zwischenraum zwischen einer Lauffläche 14 eines Reifens 15 und der Oberfläche 7 der Fahrbahn 8. Der Bereich 16 befindet sich in Vorwärtsfahrtrichtung 18 vor dem Kraftfahrzeug 1. Der erste Anteil 10 des Ultraschallsignals wird in dem Bereich 16 an der Oberfläche 7 der Fahrbahn 8 und/oder der Lauffläche 14 des Reifens 15 reflektiert und gelangt wieder zu dem Ultraschallsensor 4 zurück. 2 shows the front of the motor vehicle 1 according to 1 in a side view. In the present case it can be seen that the motor vehicle 1 on a surface 7 a roadway 8th is or is moved on this. The road is dry here. So there is no water 12 on the surface 7 the roadway 8th , With the ultrasonic sensor 4 , in the present case in the area of the subfloor 17 or in the region of a bumper of the motor vehicle 1 is arranged, an ultrasonic signal is emitted. This ultrasonic signal propagates from the membrane of the ultrasound 4 essentially evenly. This is present through the lines 9 clarified. Here is the ultrasonic sensor 4 arranged or installed so that a first portion 10 the ultrasonic signal substantially perpendicularly from the membrane of the ultrasonic sensor 4 spreads. This first share 10 of the ultrasonic signal hits an area 16 , The area 16 describes the space between a tread 14 a tire 15 and the surface 7 the roadway 8th , The area 16 is in the forward direction 18 in front of the motor vehicle 1 , The first share 10 the ultrasonic signal is in the range 16 on the surface 7 the roadway 8th and / or the tread 14 of the tire 15 reflects and returns to the ultrasonic sensor 4 back.

Ein zweiter Anteil 11 des Ultraschallsignals wird unter einem vorbestimmten Winkel ausgehend von der Membran des Ultraschallsensors 4 ausgesendet. Vorliegend ist der Ultraschallsensor 4 derart angeordnet, dass der zweite Anteil 11 des Ultraschallsignals im Wesentlichen unter einem rechten Winkel auf die Oberfläche 7 der Fahrbahn 8 auftrifft. Vorliegend weist die Oberfläche 7 der Fahrbahn 8 eine Rauheit auf, wodurch mindestens ein Teil des zweiten Anteils 11 des Ultraschallsignals wieder zu dem Ultraschallsensor 4 zurückreflektiert wird. Der zweite Anteil 11 des Ultraschallsignals, der von der Oberfläche 7 reflektiert wird, wird von dem Ultraschallsensor 4 als erstes Echo empfangen. Der erste Anteil 10, der in den Bereich 16 reflektiert wird und der im Vergleich zu dem zweiten Anteil 11 einen weiteren Weg zurücklegt, wird von dem Ultraschallsensor 4 insbesondere als zweites Echo empfangen. A second share 11 the ultrasonic signal is at a predetermined angle from the diaphragm of the ultrasonic sensor 4 sent out. In the present case is the ultrasonic sensor 4 arranged such that the second portion 11 of the ultrasonic signal substantially at a right angle to the surface 7 the roadway 8th incident. In the present case the surface indicates 7 the roadway 8th a roughness on, thereby forming at least a portion of the second portion 11 the ultrasonic signal back to the ultrasonic sensor 4 is reflected back. The second share 11 of the ultrasonic signal coming from the surface 7 is reflected by the ultrasonic sensor 4 received as the first echo. The first share 10 in the area 16 is reflected and compared to the second share 11 Another way is covered by the ultrasonic sensor 4 especially received as a second echo.

3 zeigt den zeitlichen Verlauf des Echosignals E, das von dem Ultraschallsensor 4 gemäß 2 bereitgestellt wird. Vorliegend ist das Echosignal E in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Zudem ist eine Einhüllende H des Echosignals E dargestellt. Während eines Zeitbereichs ts wird das Ultraschallsignal ausgesendet. Hierbei wird die Membran mit dem Wandlerelement in mechanische Schwingungen versetzt. Während einer anschließenden Ausschwingzeit ta schwingt die Membran des Ultraschallsensors 4 nach dem Aussenden des Ultraschallsignals aus. Anschließend kann das reflektierte Ultraschallsignal empfangen werden. Vorliegend wird das Echosignal E während eines ersten Zeitbereichs t1 und während eines zweiten Zeitbereichs t2 untersucht. Dabei ist der erste Zeitbereich t1 derart gewählt, dass der Empfang des zweiten Echos beziehungsweise des reflektierten ersten Anteils 10 des Ultraschallsignals innerhalb des ersten Zeitbereichs t1 erfolgt. Der zweite Zeitbereich t2 ist derart gewählt, dass der Empfang des ersten Echos beziehungsweise des reflektierten zweiten Anteils 11 des Ultraschallsignals in dem zweiten Zeitbereich t2 erfolgt. Vorliegend wird eine erste Amplitude A1 des Echosignals E in dem ersten Zeitbereich t1 und eine zweite Amplitude A2 des Echosignals E in einem zweiten Zeitbereich t2 bestimmt. Die jeweilige Amplitude A1, A2 kann dem jeweiligen Maximum oder Minimum des Echosignals E in dem jeweiligen Zeitbereich t1, t2 entsprechen. 3 shows the time course of the echo signal E, that of the ultrasonic sensor 4 according to 2 provided. In the present case, the echo signal E is shown as a function of the time t. In addition, an envelope H of the echo signal E is shown. During a time range ts, the ultrasonic signal is emitted. Here, the membrane is mixed with the transducer element in mechanical vibrations. During a subsequent decay time ta, the membrane of the ultrasonic sensor vibrates 4 after emitting the ultrasonic signal. Subsequently, the reflected ultrasonic signal can be received. In the present case, the echo signal E is examined during a first time range t1 and during a second time range t2. In this case, the first time range t1 is selected such that the reception of the second echo or of the reflected first portion 10 the ultrasound signal occurs within the first time range t1. The second time range t2 is selected such that the reception of the first echo or the reflected second portion 11 of the ultrasonic signal in the second time domain t2. In the present case, a first amplitude A1 of the echo signal E in the first time range t1 and a second amplitude A2 of the echo signal E in a second time range t2 are determined. The respective amplitude A1, A2 can correspond to the respective maximum or minimum of the echo signal E in the respective time range t1, t2.

Mit Hilfe der Steuereinrichtung 5 werden die erste Amplitude A1 und die zweite Amplitude A2 miteinander verglichen. Vorliegend ist zu erkennen, dass sowohl die erste Amplitude A1 als auch die zweite Amplitude A2 einen verhältnismäßig geringen Wert aufweisen. Zudem unterscheiden sich die erste Amplitude A1 und die zweite Amplitude A2 nur geringfügig voneinander. Vorliegend ist die Oberfläche 7 der Fahrbahn 8 trocken. Dies hat zur Folge, dass infolge der Rauheit der Oberfläche 7 der Fahrbahn 8 beziehungsweise der Lauffläche 14 nur ein Teil des ersten Anteils 10, der in dem Bereich 16 reflektiert wird, und des zweiten Anteils 11, der an der Oberfläche 7 der Fahrbahn 8 reflektiert wird, wieder zu dem Ultraschallsensor 4 zurückreflektiert wird. With the help of the control device 5 For example, the first amplitude A1 and the second amplitude A2 are compared with each other. In the present case, it can be seen that both the first amplitude A1 and the second amplitude A2 have a relatively low value. In addition, the first amplitude A1 and the second amplitude A2 differ only slightly from each other. The present is the surface 7 the roadway 8th dry. As a result, due to the roughness of the surface 7 the roadway 8th or the tread 14 only part of the first share 10 who is in the field 16 reflected, and the second share 11 that at the surface 7 the roadway 8th is reflected back to the ultrasonic sensor 4 is reflected back.

4 zeigt das Kraftfahrzeug 1 gemäß 2, wobei sich das Kraftfahrzeug 1 auf einer nassen Fahrbahn 8 befindet beziehungsweise auf dieser bewegt wird. Mit anderen Worten befindet sich Wasser 12 auf der Oberfläche 7 der Fahrbahn 8. Vorliegend ist so viel Wasser 12 auf der Fahrbahn 8 vorhanden, dass das Wasser 12 eine glatte Oberfläche 13 ausbildet. In dem Bereich 16 zwischen der Lauffläche 14 und der Oberfläche 7 der Fahrbahn 8 bildet sich zudem ein Wasserkeil beziehungsweise eine Bugwelle aus. Der erste Anteil 10 des Ultraschallsignals, der auf diesen Wasserkeil auftrifft, wird durch diesen beinahe vollständig reflektiert und gelangt wieder zu dem Ultraschallsensor 4 zurück. Der zweite Anteil 11 wird zudem von der Oberfläche 13 des Wassers 12 auf der Fahrbahn 8 reflektiert und gelangt fast vollständig zu dem Ultraschallsensor 4 zurück. 4 shows the motor vehicle 1 according to 2 , wherein the motor vehicle 1 on a wet road 8th is or is moved on this. In other words, there is water 12 on the surface 7 the roadway 8th , There is so much water here 12 on the roadway 8th present to the water 12 a smooth surface 13 formed. In that area 16 between the tread 14 and the surface 7 the roadway 8th In addition, a wedge or a bow wave forms. The first share 10 of the ultrasonic signal impinging on this wedge is almost completely reflected by this wedge and gets back to the ultrasonic sensor 4 back. The second share 11 also gets off the surface 13 of the water 12 on the roadway 8th reflects and almost completely reaches the ultrasonic sensor 4 back.

5 zeigt den zeitlichen Verlauf des Echosignals E, das mit dem Ultraschallsensor 4 bei einer nassen Fahrbahn 8 beziehungsweise der Anordnung gemäß 4 erfasst wird. Hierbei ist zu erkennen, dass sich im Vergleich zu 3 die erste Amplitude A1 und die zweite Amplitude A2 deutlich erhöht haben beziehungsweise einen höheren Wert aufweisen. Mit zunehmender Wassermenge nehmen die Amplituden A1, A2 des Echosignals E zu. Dies lässt einen Rückschluss auf die Menge von Wasser 12, die sich auf der Fahrbahn 8 befindet, zu. Insbesondere kann aus der Differenz zwischen der ersten Amplitude A1 und der zweiten Amplitude A2 der Nässegrad bestimmt werden. 5 shows the time course of the echo signal E, with the ultrasonic sensor 4 in a wet lane 8th or the arrangement according to 4 is detected. Here it can be seen that in comparison to 3 have significantly increased the first amplitude A1 and the second amplitude A2 or have a higher value. As the amount of water increases, the amplitudes A1, A2 of the echo signal E increase. This gives an indication of the amount of water 12 that are on the road 8th located, too. In particular, the degree of wetness can be determined from the difference between the first amplitude A1 and the second amplitude A2.

Falls die Menge an Wasser 12, die sich auf der Oberfläche 7 der Fahrbahn 8 befindet, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, kann beispielsweise mithilfe des Fahrerassistenzsystems 2 ein Warnhinweis an den Fahrer ausgegeben werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein entsprechendes Symbol auf einer Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs 1 dargestellt werden. Ebenso kann das Fahrerassistenzsystem 2 einen Bremseingriff durchführen. Somit kann erreicht werden, dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 reduziert wird. Somit kann die Gefahr von Aquaplaning reduziert werden. If the amount of water 12 that are on the surface 7 the roadway 8th may exceed a predetermined threshold, for example, using the driver assistance system 2 a warning is issued to the driver. For this purpose, for example, a corresponding symbol on a display device of the motor vehicle 1 being represented. Likewise, the driver assistance system 2 perform a braking intervention. Thus it can be achieved that the speed of the motor vehicle 1 is reduced. Thus, the risk of aquaplaning can be reduced.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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DE 102010008258 A1 [0004]
DE 102012221518 A1 [0005]
DE 102006057495 A1 [0006]

Claims

Method for detecting a condition of a roadway ( 8th ), in which by means of an ultrasonic sensor ( 4 ) of a motor vehicle ( 1 ) an ultrasonic signal is emitted, the object signal reflected by an ultrasonic signal is received and an echo signal (E) is provided which describes the reflected, received ultrasonic signal, and in which by means of a control device ( 5 ) the condition of the roadway ( 8th ) is detected on the basis of the echo signal (E), characterized in that by means of the ultrasonic sensor ( 4 ) at least a first proportion ( 10 ) of the ultrasonic signal in the direction of a region ( 16 ), which extends between a tread ( 14 ) of a tire ( 15 ) of the motor vehicle ( 1 ) and a surface ( 7 ) of the roadway ( 8th ) is located.

Method according to claim 1, characterized in that the condition of the roadway ( 8th ) by means of the control device ( 5 ) is detected on the basis of at least one amplitude (A1, A2) of the echo signal (E).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the area ( 16 ), in the direction of which at least a first portion ( 10 ) of the ultrasonic signal is emitted, in the forward direction ( 18 ) of the motor vehicle ( 1 ) before the tire ( 15 ) is located.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one first portion ( 10 ) of the ultrasonic signal, which in the direction of the area ( 10 ) is emitted, starting from a membrane of the ultrasonic sensor ( 4 ) propagates substantially vertically.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a second portion ( 11 ) of the ultrasonic signal emitted by the ultrasonic sensor ( 4 ) is emitted, substantially perpendicular to the surface ( 7 ) of the roadway ( 8th ) meets.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the echo signal (E), which with the ultrasonic sensor ( 4 ) which describes reflected, received ultrasonic signal as a function of the time (t) and by means of the control device ( 5 ) a first amplitude (A1) of the echo signal (E) in a predetermined, first time range (t1) and a second amplitude (A2) of the echo signal (E) in a predetermined, second time range (t2) is determined.

Method according to Claim 6, characterized in that the first time domain (t1) is predetermined in such a way that it produces an echo of the first component (t1). 10 ) of the ultrasound signal and the second time range (t2) is predetermined in such a way that it produces an echo of the second component ( 11 ) of the ultrasonic signal.

Method according to claim 6 or 7, characterized in that by means of the control device ( 5 ) based on the difference between the first and the second amplitude (A1, A2) an amount of water ( 12 ), which is located on the surface ( 7 ) of the roadway ( 8th ) is located.

Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that by means of the control device ( 5 ) based on the difference between the first and the second amplitude (A1, A2) the presence of a through the water ( 12 ) formed water wedge is detected.

Sensor arrangement ( 3 ) with at least one ultrasonic sensor ( 4 ) and a control device ( 5 ), wherein the sensor arrangement ( 3 ) is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.

Driver assistance system ( 2 ) for a motor vehicle ( 1 ) with a sensor arrangement ( 3 ) according to claim 10.

Driver assistance system ( 2 ) according to claim 11, characterized in that the driver assistance system ( 2 ) is adapted to a speed of the motor vehicle ( 1 ) in dependence on that with the sensor arrangement ( 3 ) detected condition of the roadway ( 8th ).

Motor vehicle ( 1 ) with a driver assistance system ( 2 ) according to claim 11 or 12.

Motor vehicle ( 1 ) according to claim 13, characterized in that the at least one ultrasonic sensor ( 4 ) in an area of a subfloor ( 17 ) of the motor vehicle ( 1 ) is arranged.