DE102019203191B3

DE102019203191B3 - Verfahren zur Erkennung einer nassen oder feuchten Fahrbahn im Bereich eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019203191B3
Application number: DE102019203191.9A
Authority: DE
Inventors: Timo Koenig; Simon Weissenmayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2039-03-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer nassen oder feuchten Fahrbahn (1) im Bereich eines Fahrzeugs (10), bei dem unter Verwendung von Sensordaten eines akustischen Sensorsystems (12) des Fahrzeugs (10) ein als Störgröße abgebildeter Rauschpegel (U) ausgewertet wird, wobei ein aktueller Wert des Rauschpegels (U) unter Verwendung zumindest eines einer nassen oder feuchten Fahrbahn (1) zugeordneten Erfahrungswerts (EW) ausgewertet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer nassen oder feuchten Fahrbahn im Bereich eines Fahrzeugs unter Verwendung von Sensordaten eines akustischen Sensorsystems des Fahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie ein Computerproduktprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium für das Computerproduktprogramm.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2004 044 788 A1 ist ein Verfahren zur Reibwertbestimmung bekannt, bei dem eine Aquaplaninggefahr berücksichtigt wird. Hierzu wird zunächst der Reibwert aus dem Reifenschlupf bestimmt. Ergänzend ist vorgesehen, mittels einer Schallmessung die durch die Fahrbahn verursachte Akustik zu ermitteln und bei der Bewertung der Aquaplaninggefahr mit einzubeziehen.
Aus der DE 42 13 221 C2 ist ein Verfahren zur Erfassung von Fahrbahnnässe bekannt, wobei das Abrollgeräusch oder Spritzwassergeräusch mittels eines Körperschallaufnehmers am Radinnenkotflügel erfasst und nach einer Frequenzanalyse und Abgleich mit einem Kennfeld die Benetzung der Fahrbahnoberfläche ermittelt wird.
Aus der DE 10 2004 018 088 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung des Fahrbahnzustands bekannt, wobei vorgesehen ist, Fahrbahndaten mittels Temperatursensor, Ultraschallsensor und Kamera zu erfassen.
Aus der DE 10 2017 118 179 A1 ist ein System zur Erkennung von Fahrbahnmerkmalen bekannt, wobei vorgesehen ist, Fahrbahnmerkmale mittels Dynamiksensoren in der Aufhängung zu detektieren. Es ist ferner vorgesehen mittels akustischer Sensoren die Straßengeräusche zu erfassen.
Aus der DE 10 2017 212 707 A1 der Anmelderin ist ein Verfahren zur Erkennung einer nassen oder feuchten Fahrbahn mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt.
Das bekannte Verfahren zeichnet sich im Wesentlichen dadurch aus, dass dieses unter Verwendung von Ultraschallsensoren arbeitet, die beispielsweise als Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems in Form einer Einparkhilfe verwendet werden. Das bekannte Verfahren wertet dabei eine Störgröße in Form eines Rauschpegels aus. Dieser Rauschpegel entsteht aufgrund der Reflektion von Schallwellen an der Fahrbahnoberfläche oder aber beispielsweise beim Vorbeifahren an Fahrbahnbegrenzungen oder Ähnlichem, wobei der Rauschpegel erfasst wird, wenn die Ultraschallsensoren bzw. Ultraschallwandler nicht zur Abstandsmessung verwendet werden, d.h. aktiv keine Schallwellen aussenden, sondern sich im Empfangsmodus befinden. Dabei wird sich die Erkenntnis zu Nutze gemacht, dass in Abhängigkeit der Fahrbahnbeschaffenheit, d.h. auch in Abhängigkeit gegebenenfalls vorhandener Feuchtigkeit bzw. Nässe der Fahrbahn, sich der Rauschpegel ändert. Vergleicht man einen aktuell gemessenen Rauschpegel mit Erfahrungswerten, die beispielsweise einer trockenen bzw. nassen Fahrbahn zugeordnet sind, so kann daraus auf den aktuellen Fahrbahnzustand geschlossen werden.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung einer nassen oder feuchten Fahrbahn im Bereich eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es eine besonders zuverlässige Erkennung des Fahrbahnzustands mit Blick auf die Anwesenheit von Feuchtigkeit bzw. Nässe ermöglicht. Insbesondere ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, den Rauschpegel dahingehend auszuwerten, dass gegebenenfalls Störgrößen aufgrund von Bodenunebenheiten, die zu einer Veränderung des Rauschpegels führen, und die gegebenenfalls fälschlicherweise als feuchte bzw. nasse Fahrbahn interpretiert werden könnten, besser erkannt werden können.
Die Lehre der Erfindung schlägt zur Erzielung der genannten Vorteile daher vor, dass der aktuelle Wert des Rauschpegels unter Berücksichtigung von Fahrbahnunebenheiten ausgewertet wird, wobei die Fahrbahnunebenheiten von wenigstens einem von dem akustischen Sensorsystem unterschiedlichen bzw. separaten Sensor erfasst werden. Dadurch lassen sich Fahrbahnunebenheiten, die zu einer Veränderung des Rauschpegels führen, von Veränderungen des Rauschpegels aufgrund einer nassen bzw. feuchten Fahrbahn besser unterscheiden. Dies führt dazu, dass die aufgrund von Fahrbahnunebenheiten verursachten Änderungen des Rauschpegels besser unterdrückt bzw. bei der Bewertung ausgeschlossen werden können.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung einer nassen oder feuchten Fahrbahn im Bereich eines Fahrzeugs sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Zur Erfassung von Fahrbahnunebenheiten mittels wenigstens eines von dem akustischen Sensorsystem unterschiedlichen bzw. separaten Sensors gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Bevorzugt ist es, wenn die Fahrbahnunebenheiten mittels eines Höhenstandsensors, eines Raddrehzahlsensors, eines Beschleunigungssensors oder eines Reifendrucksensors erfasst werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn einer bzw. mehrere der genannten Sensoren bereits Bestandteil der Fahrzeugausrüstung ist/sind. Beispielsweise besteht beispielsweise in Deutschland seit einigen Jahren bei Neufahrzeugen die gesetzliche Verpflichtung der Erfassung des Reifendrucks, sodass gegebenenfalls - je nach Bauart de verwendeten Sensoren - vorhandene Reifendrucksensoren zur Erfassung von Fahrbahnunebenheiten benutzt werden können. Hierzu ist es dann beispielsweise lediglich erforderlich, einen Algorithmus zur Auswertung des Reifendrucks dahingehend zu modifizieren, dass plötzlich auftretende Druckänderungen, wie sie typischerweise beim Durchfahren von Schlaglöchern oder Pfützen entstehen, erkannt und an eine Steuerung weitergeleitet werden können.
Eine weitere Verbesserung bzw. zusätzliche Sicherheit bei der Erkennung von Störgrößen, die nicht im Sinne einer nassen bzw. feuchten Fahrbahn interpretiert werden soll, wird erzielt, wenn die Fahrbahnunebenheiten mittels wenigstens zweier, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs beabstandeter Sensoren erfasst werden, und dass der zeitliche Verlauf der von den Sensoren erfassten Daten mit dem zeitlichen Verlauf des Rauschpegels abgeglichen wird. So lässt sich beispielsweise das Durchfahren einer Pfütze mit einer damit verbundenen Erhöhung des Rauschpegels besonders sicher erkennen, wenn beispielsweise der entsprechende Einfederweg eines Federbeins an der Vorder- sowie an der Hinterachse mit der Erhöhung des Rauschpegels korreliert werden kann. Typischerweise findet in diesem Fall zunächst ein Einfedern eines Federbeins an der Vorderachse statt, anschließend wird eine Erhöhung des Rauschpegels detektiert, und zuletzt wiederum ein Einfedern eines Federbeins an der Hinterachse.
In ähnlicher Weise lässt sich die Sicherheit bezüglich der Erkennung von Störsignalen, die den Rauschpegel beeinflussen verbessern, wenn das akustische Sensorsystem wenigstens zwei Ultraschallwandler aufweist, deren Erfassungsbereich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs voneinander beabstandet sind. Diese wenigstens zwei Ultraschallwandler sind typischerweise diejenigen Ultraschallwandler, die im Bereich eines vorderen bzw. hinteren Stoßfängers des Fahrzeugs angeordnet sind und bei Einparkmanövern der Abstandsmessung zu Objekten dienen.
Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Sicherheit der Erkennung von dem Rauschpegel beeinflussender Störgrößen lässt sich erzielen, wenn die Fahrbahnunebenheiten unter Berücksichtigung des Lenkwinkels des Fahrzeugs berücksichtigt werden. So ergeben sich bei relativ großen Lenkwinkeln unterschiedliche Fahrspuren im Bereich der Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs mit gegebenenfalls unterschiedlichen Rauschpegeln.
Zuletzt kann es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass der Fahrbahnzustand unter Berücksichtigung weiterer externer Datenquellen erfolgt und/oder dass der erkannte Fahrbahnzustand an externe Stellen weitergeleitet wird. Gemeint ist hierbei, dass beispielsweise über das Navigationssystem Daten empfangen werden, aus denen daraus geschlossen werden kann, ob sich das Fahrzeug gerade in einem Bereich befindet, in dem eine trockene oder aber eine nasse Fahrbahn vorhanden ist. Diese Daten können dann mit dem erfassten Rauschpegel korreliert werden. Ebenso ist es denkbar, dass bei Erkennung einer feuchten bzw. nassen Fahrbahn diese Daten an externe Stellen weitergeleitet werden, um beispielsweise andere Fahrzeuge, die sich demnächst in dem betroffenen Bereich befinden, vor dem potentiellen Auftreten zum Beispiel von Aquaplaning zu warnen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Erkennung einer nassen oder feuchten Fahrbahn, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, dass erfindungsgemäße Verfahren mittels entsprechender Einrichtungen auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.
Auch betrifft die Erfindung ein Computerproduktprogramm, das dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern. Zuletzt umfasst die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerproduktprogramm gespeichert ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung ein Fahrzeug, das entlang einer Fahrbahn fährt, wobei im Bereich der Fahrbahn Vertiefungen vorhanden sind, die mit Feuchtigkeit bzw. Wasser aufgefüllt sind und darüber hinaus den zeitlichen Verlauf eines Rauschpegelsignals des Fahrzeugs beim Überfahren der Fahrbahn sowohl bei dem dargestellten Fahrbahnzustand als auch bei einem Fahrbahnzustand, bei der die Fahrbahn auch außerhalb der Vertiefungen durchgängig nass ist.
Ausführungsformen der Erfindung
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der Figur ist ein Fahrzeug 10 dargestellt, das entlang einer Fahrbahn 1 mit einer Geschwindigkeit v, beispielsweise einer konstanten Geschwindigkeit v, fährt. Die Fahrbahn 1 weist mehrere Fahrbahnunebenheiten 2 in Form von Vertiefungen 3 auf. Weiterhin erkennt man, dass sich im Bereich der Vertiefungen 3 der Fahrbahn 1 Wasser angesammelt hat, sodass sich Pfützen 6 gebildet haben. Zur Verdeutlichung ist hierzu in der Figur das Höhenprofil h über der Strecke s dargestellt.
Das Fahrzeug 10 weist ein akustisches Sensorsystem 12 mit mehreren Ultraschallwandlern 14,16 auf. Beispielhaft ist wenigstens ein erster Ultraschallwandler 14 im Bereich des vorderen Stoßfängers des Fahrzeugs 10 angeordnet, und wenigstens ein zweiter Ultraschallwandler 16 im Bereich des hinteren Stoßfängers des Fahrzeugs 10. Das Sensorsystem 12 bzw. die Ultraschallwandler 14,16 können Bestandteil eines Fahrassistenzsystems sein, um dem Fahrer bei Einparkvorgängen oder ähnlichen Fahrmanövern eine Distanz zu Objekten darzustellen bzw. akustisch zu melden. Der Erfassungsbereich 18 des wenigstens einen vorderen Ultraschallwandlers 14 liegt zumindest teilweise vor dem Fahrzeug 10, und der Erfassungsbereich 20 des wenigstens einen hinteren Ultraschallwandlers 16 ist nach hinten ausgerichtet. Die Signale der Ultraschallwandler 14,16 werden einer Auswerteeinrichtung 25 als Eingangsgrößen zugeführt.
Weiterhin umfasst das Fahrzeug 10 im Bereich seiner Vorderachse 26 bzw. seiner Hinterachse 28 jeweils eine weitere Sensoreinrichtung 30, 32, die dazu ausgebildet ist, das Höhenprofil der Fahrbahn 1 bzw. insbesondere die Vertiefungen 3 der Fahrbahn 1 zu erkennen. Beispielsweise sind die Sensoreinrichtungen 30, 32 mit dem Federbein des jeweiligen Rades des Fahrzeugs 10 verbunden, um einen Einfederweg des Rades zu ermitteln, um daraus wiederum auf die Anwesenheit einer Vertiefung 3 zu schließen. Die Signale der Sensoreinrichtungen 30, 32 werden ebenfalls der Auswerteeinrichtung 25 als Eingangsgrößen zugeführt. Bei der Erkennung von Vertiefungen 3 der Fahrbahn 1 wird dabei beispielsweise auch die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 10 berücksichtigt.
Weiterhin ist ein Lenkwinkelsensor 34 vorgesehen, dessen Signal ebenfalls der Auswerteeinrichtung 25 als Eingangsgröße zugeführt wird.
Die von den Ultraschallwandlern 14, 16 der Auswerteeinrichtung 25 zugeführten Eingangssignale werden in einem Betriebszustand der Ultraschallwandler 14, 16 generiert, bei dem diese nicht aktiv zur Abstandsmessung betrieben werden, sondern sich in einem Empfangsmodus befinden. Die in den Ultraschallwandlern 14, 16 empfangen Signale, die die Eingangssignale für die Auswerteeinrichtung 25 darstellen, sind somit Störgrößen bzw. Störsignale in Form eines Rauschpegels U_SR. Der Rauschpegel U_SR ergibt sich aufgrund von der Fahrbahn 1 oder aber anderen, in der 1 nicht dargestellten Objekten reflektierter Schallwellen, die auf die schallsensitiven Membranen der Ultraschallwandler 14, 16 auftreffen. Insbesondere ist der Rauschpegel U_SR abhängig von der Fahrbahnbeschaffenheit bzw. der Anwesenheit von Nässe bzw. Feuchtigkeit auf der Fahrbahn 1. Dabei ist aufgrund des unterschiedlichen Reflektions- bzw. Absorptionsvermögens von Schallwellen der Fahrbahn 1 in Abhängigkeit von ihrer Fahrbahnbeschaffenheit das Signal des Rauschpegels U_SR umso höher, je feuchter bzw. nasser die Fahrbahn 1 ist.
Die Auswerteeinrichtung 25 weist einen Algorithmus auf, bei dem abgespeicherte Daten 36 bezüglich von Erfahrungswerten EW von Rauschpegeln U_SR berücksichtigt werden, die einer nassen bzw. feuchten sowie einer trockenen Fahrbahn 1 zugeordnet sind.
Der Rauschpegel U_SR ist neben der Fahrbahnbeschaffenheit, die aufgrund der Feuchtigkeit bzw. der Nässe der Fahrbahn 1 verursacht wird, darüber hinaus auch von dem Vorhandensein von Fahrbahnunebenheiten 2 bzw. Vertiefungen 3 abhängig. Das Vorhandensein der Fahrbahnunebenheiten 2 bzw. Vertiefungen 3 wird mittels der Sensoreinrichtungen 30, 32 erfasst.
In der Figur sind zusätzlich der Verlauf unterschiedlicher Rauschpegel U_SR über der Strecke s dargestellt. Dabei ist mit A der Kurvenverlauf des gemittelten Rauschpegels U_SR der beiden Ultraschallwandler 14, 16 bezeichnet, der sich bei einer Fahrbahn 1 ergibt, die in der 1 dargestellt ist. Bei dieser Fahrbahn 1 ist (lediglich) im Bereich der Vertiefungen 3 Wasser vorhanden. Beim Durchfahren der Vertiefungen 3 werden dabei Rauschpegelerhöhungen 38, 40, 42, 44 von den Ultraschallwandlern 14, 16 erfasst, die über dem Grundniveau des Rauschpegels U_SR außerhalb der Vertiefungen 3 und auch zumindest teilweise oberhalb eines Erfahrungswerts EW einer nassen Fahrbahn 1 liegen. Um festzustellen, ob diese Rauschpegelerhöhungen 38, 40, 42, 44 ggf. von externen Störquellen bzw. aufgrund des Durchfahrens der Vertiefungen 3 stammen und somit bei der Beurteilung, ob eine (durchgängig) nasse bzw. feuchte Fahrbahn 1 vorliegt, nicht berücksichtigt werden sollen, werden den Daten des Rauschpegels U_SR mit den Daten der Sensoreinrichtungen 30, 32 mit korreliert. Dadurch ist erkennbar, dass die Rauschpegelerhöhungen 38, 40, 42, 44 aufgrund des Durchfahrens von mit Wasser befüllten Vertiefungen 3 (Pfützen 6) verursacht wurden.
Werden beispielsweise die Rauschpegelerhöhungen 38, 40, 42, 44 nicht im Zusammenhang mit der Erkennung entsprechender Vertiefungen 3 erfasst, so kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass die Rauschpegelerhöhungen 38, 40, 42, 44 aufgrund von Reflektionen von Schallwellen an feststehenden Objekten, wie seitlichen Fahrbahnbegrenzungen oder Ähnlichem entstanden sind und somit bei der Bewertung bzw. Erkennung einer nassen bzw. feuchten Fahrbahn 1 nicht berücksichtigt werden sollen.
Weiterhin ist in der Figur mit B ein Kurvenverlauf bezeichnet, bei dem die gesamte Fahrbahn 1 nass sein soll. Insbesondere erkennt man im Vergleich mit dem Kurvenverlauf A, dass der Rauschpegel U_SR beim Kurvenverlauf B ein durchgängig höheres Grundniveau aufweist als der Rauschpegel U_SR beim Kurvenverlauf A. Mit Blick auf die Daten 36 mit dem Erfahrungswert EW für eine nasse Fahrbahn 1 wird in diesem Fall auf eine (durchgängig) nasse Fahrbahn 1 geschlossen.
Ergänzend wird erwähnt, dass sämtliche, im Rahmen der DE 10 2017 212 707 A1 gemachten Offenbarungen hinsichtlich der Auswertung eines Rauschpegels U_SR zur Erfassung feuchter bzw. nasser Fahrbahnen 1 Bestandteil dieser Anmeldung sein sollen und insbesondere auch im Rahmen des Algorithmus der Auswerteeinrichtung 25 berücksichtigt werden sollen.
Das soweit beschriebene Verfahren bzw. das Fahrzeug 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Erkennung einer nassen oder feuchten Fahrbahn (1) im Bereich eines Fahrzeugs (10), bei dem unter Verwendung von Sensordaten eines akustischen Sensorsystems (12) des Fahrzeugs (10) ein als Störgröße abgebildeter Rauschpegel (U_SR) ausgewertet wird, wobei ein aktueller Wert des Rauschpegels (U_SR) unter Verwendung zumindest eines einer nassen oder feuchten Fahrbahn (1) zugeordneten Erfahrungswerts (EW) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Wert des Rauschpegels (U_SR) unter Berücksichtigung von Fahrbahnunebenheiten (2) ausgewertet wird, wobei die Fahrbahnunebenheiten (2) von wenigstens einem von dem akustischen Sensorsystem (12) unterschiedlichen Sensor (30, 32) erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnunebenheiten (2) mittels eines Höhenstandsensors, eines Raddrehzahlsensors, Beschleunigungssensors oder Reifendrucksensors erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnunebenheiten (2) mittels wenigstens zweier in Fahrtrichtung des Fahrzeugs (10) beabstandeter Sensoren (30, 32) erfasst werden, und dass der zeitliche Verlauf der von den Sensoren (30, 32) erfassten Daten mit dem zeitlichen Verlauf des Rauschpegels (U_SR) abgeglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das akustische Sensorsystem (12) wenigstens zwei Ultraschallwandler (14, 16) aufweist, deren Erfassungsbereich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs (10) voneinander beabstandet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnunebenheiten (2) unter Berücksichtigung der Daten eines Lenkwinkelsensors (34) des Fahrzeugs (10) berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrbahnzustand unter Berücksichtigung weiterer externer Datenquellen erfolgt und/oder dass der erkannte Fahrbahnzustand an externe Stellen weitergeleitet wird.
Vorrichtung zur Erkennung einer nassen oder feuchten Fahrbahn (1), wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mittels entsprechender Einrichtungen auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.
Computerproduktprogramm, das dazu ausgerichtet ist, ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7 auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerproduktprogramm gemäß Anspruch 8 gespeichert ist.