DE102020212644A1

DE102020212644A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Steigung eines Fahrbahnabschnitts

Info

Publication number: DE102020212644A1
Application number: DE102020212644.5A
Authority: DE
Inventors: Frank Baehrle-Miller; Benjamin Heer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-10-07
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2022-04-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Steigung eines Fahrbahnabschnitts auf welchem sich ein Fahrzeug zumindest teilweise befindet, zur Unterstützung einer Assistenzfunktion des Fahrzeugs, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist: Ermitteln eines ersten Druckwertsignals; Ermitteln eines zweiten Druckwertsignals; Abschätzen der Steigung des Fahrbahnabschnitts unter Berücksichtigung der ermittelten Druckwertsignale; Bereitstellung eines die Steigung des Fahrbahnabschnitts repräsentierenden Signals. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechend eingerichtete Vorrichtung das Verfahren auszuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Steigung eines Fahrbahnabschnitts auf welchem sich ein Fahrzeug zumindest teilweise befindet, zur Unterstützung einer Assistenzfunktion des Fahrzeugs, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist: Ermitteln eines ersten Druckwertsignals; Ermitteln eines zweiten Druckwertsignals; Abschätzen der Steigung des Fahrbahnabschnitts unter Berücksichtigung der ermittelten Druckwertsignale; Bereitstellung eines die Steigung des Fahrbahnabschnitts repräsentierenden Signals. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechend eingerichtete Vorrichtung das Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Im Fahrzeug gibt es verschiedene Funktionen welche in Abhängigkeit der vorliegenden Steigungssituation - d.h. Steigung der Fahrbahn auf welcher sich das Fahrzeug aktuell befindet - angepasst ausgeführt werden. Üblicherweise wird heutzutage die Steigung mit dem Längsbeschleunigungssensor ermittelt. Der Längsbeschleunigungssensor reagiert in einer Steigungssituation auf die Gravitationskraft jedoch immer auch auf Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit in Längsrichtung (Beschleunigung). Durch zusätzliche Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit bspw. über die RaddrehzahlSensorik lässt sich ermitteln ob der aktuelle Wert der Längsbeschleunigung die Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Steigungssituation repräsentiert.
Eine Steigung lässt sich so jedoch nur zuverlässig erkennen, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet oder sich in dynamischen Situationen mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Fahrmanöver auf unebenen Fahrbahnen (bzw. auch Überfahren von Schwellen) oder Änderungen der Steigungen beeinflussen das Längsbeschleunigungssignal direkt oder beeinflussen die Konstanz der Fahrzeuggeschwindigkeit. Hierbei kann eine Steigungssituation schlecht oder verzögert erkannt werden. Weiter entfällt bei einem Ausfall des regulär verbauten Längsbeschleunigungssensor meist die einzige Möglichkeit eine aktuelle Steigungssituation des Fahrzeugs zu ermitteln.
Aus dem Stand der Technik ist weiterhin die Patentanmeldung DE 10 2017 217 008 A1 bekannt. Diese Schrift betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Steigung einer Fahrbahn auf welcher sich ein Fahrzeug befindet vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Einlesen von einem Bildsensor gelieferten Bilddaten einer Umgebung des Fahrzeug, Ermitteln eines definierten Referenzobjektes in der Umgebung des Fahrzeuges aus den Bilddaten, Ermitteln einer Winkelbeziehung zwischen dem Referenzobjekt und der Umgebung, Abschätzung der Steigung der Fahrbahn auf Basis der ermittelten Winkelbeziehung, und - Bereitstellen eines die Steigung der Fahrbahn repräsentierenden Signals.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Patentanmeldung DE 10 2017 200 910 A1 bekannt. Diese Schrift betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Fahrbahnsteigung eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Fahrbahnsteigung ein erster minimaler Bremsdruck berücksichtigt wird, welcher an einer ersten Achse des Fahrzeugs anliegt und welcher ausreichend ist, das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten, sowie ein zweiter minimaler Bremsdruck berücksichtigt wird, welcher an einer zweiten Achse des Fahrzeugs anliegt und welcher ausreichend ist, das Fahrzeug an der Fahrbahnsteigung zu halten.
Offenbarung der Erfindung
Vorteilhaft ermöglicht hingegen das erfindungsgemäße Verfahren eine alternative Steigungsermittlung. Weiterhin kann eine Ermittlung der Steigung auch dann erfolgen wenn sich das Fahrzeug bewegt sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit sich ändert. Ermöglicht wird dies gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung einer Steigung eines Fahrbahnabschnitts auf welchem sich ein Fahrzeug zumindest teilweise befindet, zur Unterstützung einer Assistenzfunktion des Fahrzeugs, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist: Aufnahme eines ersten Druckwertsignals; Aufnahme eines zweiten Druckwertsignals; Abschätzen der Steigung des Fahrbahnabschnitts unter Berücksichtigung der aufgenommenen Druckwertsignale; Bereitstellung eines die Steigung des Fahrbahnabschnitts repräsentierenden Signals.
Hierunter wird verstanden, dass zwei verschiedene Druckwertsignal berücksichtigt werden, um eine Steigung eines Fahrbahnabschnitts zu ermitteln. Als Druckwertsignal wird das Signal eines Drucksensors verstanden. Das Druckwertsignal kann sowohl einen absoluten Druckwert, als auch bspw. eine Druckdifferenz darstellen. Denkbar sind hier Druckwertsignale eines Drucksensors zu verschiedenen Zeitpunkten, als auch Druckwertsignale mehrerer Drucksensoren zu gleichen Zeitpunkten, oder weitere Alternativen.
Als Drucksensor soll insbesondere ein Sensor zur Messung des barometrischen Drucks (nachfolgend auch Luftdruck oder Umgebungsdruck genannt) verstanden werden. Aktuelle Technologien von Sensoren zur Ermittlung des barometrischen Drucks ermöglichen Druckänderungen im Bereich von wenigen Zentimetern zu erkennen. Exemplarisch wird hierbei auf das Bosch Produkt BMP 390 verwiesen.
Unter dem Begriff Fahrbahnabschnitt kann der Bereich der Fahrbahn, bzw. einer Fahrstraße verstanden werden, auf welchem sich das Fahrzeug aktuell, d.h. vollständig befindet. Unter dem Begriff Fahrbahnabschnitt auf welchem sich das Fahrzeug zumindest teilweise befindet, kann insbesondere der Bereich der Fahrbahn verstanden werden, welcher sich unmittelbar in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befindet. D.h. im Frontbereich des Fahrzeugs bei einer Vorwärtsfahrt, bzw. im Heckbereich eines Fahrzeugs bei einer Rückwärtsfahrt. Durch das Verfahren soll bspw. bereits bei einer Einfahrt in eine Steigung diese Steigung abgeschätzt werden können, bevor das Fahrzeug vollständig in dieser Steigung steht.
Die ermittelte Steigung kann zur Unterstützung einer Assistenzfunktion des Fahrzeugs verwendet werden. Beispielhaft hierfür sei genannte: eine Anpassung der Spannkraft bei einer automatisierten Feststellbremse entsprechend der Steigung.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatisierte Fahrzeugfunktion unter Berücksichtigung der ermittelten Fahrbahnsteigung gesteuert wird.
Hierunter wird verstanden, dass die mit diesem Verfahren ermittelte Steigung bei der Ausführung einer teil- oder vollautomatisierten Fahrzeugfunktion berücksichtigt wird. Bspw. erfolgt eine Aktivierung, bzw. Deaktivierung eine automatisierten Fahrfunktion auf Basis der ermittelten Steigung. Als beispielhafte automatisierte Fahrzeugfunktion sei das automatisierte Parken genannt. Dies kann aufgrund Sicherheitsaspekten nur bis zu einer gewissen Steigung ausgeführt werden. So kann eine Ermittlung der Steigung des aktuellen Fahrbahnabschnitts zur Freigabe der automatisierten Parkfunktion erfolgen. Weiterhin kann eine Überwachung der Steigung der Fahrbahn während der Parkmanövers erfolgen, um eine sichere Ausführung der automatisierten Parkfunktion zu ermöglichen. Vorteilhaft kann hierbei ein schrittweises Antasten an Fahrbahnsteigungen erfolgen. Hierdurch ist es möglich eine Situation zu vermeiden, in welcher die automatisierte Fahrfunktion, aufgrund einer zu starken Steigung beendet werden muss und das Fahrzeug aufgrund seiner aktuellen Position in der starken Steigung nicht mehr automatisiert seine Position verlassen kann.
In einer möglichen Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das erste Druckwertsignal mittels eines ersten Drucksensors ermittelt wird und das zweite Druckwertsignal mittels eines zweiten Drucksensors ermittelt wird.
Hierunter wird verstanden, dass auf Basis der Daten des ersten und zweiten Drucksensors eine Steigung des Fahrbahnabschnitts geschätzt wird. Das erste Druckwertsignal wird dabei bspw. mittels eines ersten Drucksensors zu einem ersten Zeitpunkt ermittelt wird und das zweite Druckwertsignal wird mittels eines zweiten Drucksensors im Wesentlichen zu dem selben Zeitpunkt ermittelt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das erste Druckwertsignal an einem ersten Messpunkt im Frontbereich des Fahrzeugs ermittelt wird und/oder das zweite Druckwertsignal an einem zweiten Messpunkt im Heckbereich des Fahrzeugs ermittelt wird.
Hierunter wird verstanden, dass das erste Druckwertsignal eine Druckgröße im Frontbereich des Fahrzeugs repräsentiert und/oder das zweite Druckwertsignal eine Druckgröße im Heckbereich des Fahrzeugs repräsentiert. Vorteilhafterweise wird bspw. mittels des ersten Drucksensors ein barometrischer Druck im Frontbereich des Fahrzeugs ermittelt wird und/oder mittels des zweiten Drucksensors ein barometrischer Druck im Heckbereich des Fahrzeugs ermittelt wird.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Druckwertsignal einen absoluten Druck beschreibt oder das Druckwertsignal eine Druckänderung beschreibt.
Hierunter wird verstanden, dass die durch das Druckwertsignal repräsentierte Druckgröße einem absoluten Druckwert entspricht oder alternativ einer Druckänderung entspricht. Wie bereits beschrieben, kann mittels der Drucksensoren barometrische Druckmessungen vorgenommen werden. Eine Steuereinheit wertet bspw. die von den beiden Drucksensoren gemessen Druckwerte im Anschluss gemäß einem der beiden folgenden Verfahren aus

a) Veränderung der Druckdifferenz: Über eine Veränderung der gemessenen Umgebungsdrücke an der Fahrzeugfront und am Fahrzeugheck zueinander wird die Veränderung der Steigung bestimmt auf der sich das Fahrzeug befindet. Dieses Verfahren bedient sich insbesondere der Eigenschaft des Sensors Druckänderungen in einem kurzen Zeitraum zu erkennen.
b) Absolute Druckdifferenz: Über die Differenz des Umgebungsdrucks an Fahrzeugfront und Fahrzeugheck wird ein Höhenunterschied (bzw. Höhendifferenz) der beiden Drucksensoren in Bezug auf die absolute Höhe über Normalnull ermittelt. Unter Berücksichtigung der geometrischen Bedingungen wie die beiden Drucksensoren im Fahrzeug angebracht sind, wir der Steigungswinkel der Fahrbahn berechnet auf der sich das Fahrzeug befindet. Dieses Verfahren bedient sich insbesondere der Eigenschaften des Sensors einen absoluten Umgebungsdruck sehr genau zu ermitteln.

In einer alternativen Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: Ermitteln einer Höhendifferenz zwischen einem ersten Messpunkt zur Ermittlung des ersten Druckwertsignals und einem zweiten Messpunkt zur Ermittlung des zweiten Druckwertsignals, sowie Abschätzen der Steigung des Fahrbahnabschnitts unter Berücksichtigung der ermittelten Höhendifferenz, insbesondere unter Berücksichtigung der ermittelten Höhendifferenz sowie Fahrzeugstruktur und Position der Messpunkte.
Hierunter wird verstanden, dass auf Basis der Druckwertsignale ein Höhenunterschied zwischen dem ersten Drucksensor und dem zweiten Drucksensor berechnet wird. Auf Basis dieses Höhenunterschieds wird die Steigung des Fahrbahnabschnittes ermittelt. Die Ermittlung der Steigung des Fahrbahnabschnittes erfolgt vorteilhaft unter zusätzlicher Berücksichtigung der Einbauposition der Drucksensoren im Fahrzeug. So sind bspw. beide verbauten Höhen der Drucksensoren bekannt, und damit auch der Höhenunterschied in der Ebene. Wird nun eine andere Höhendifferenz ermittelt, so kann aufgrund der Höhenunterschiedes sowie der ebenfalls bekannten Entfernung der Drucksensoren zueinander eine aktuell bestehende Winkelbeziehung ermittelt werden. Hieraus kann eine Neigung des Kraftfahrzeugs berechnet werden. Ableitend hieraus erfolgt eine Abschätzung der Neigung des Fahrbahnabschnittes
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von mehr als einem Drucksensor zur Ermittlung der Druckwertsignale das Verfahren den Schritt umfasst: Ausführen eines Abgleichs der Drucksensoren zueinander, insbesondere Ausführen eines initialen Abgleichs und/oder eines sich wiederholenden Abgleichs der Drucksensoren zueinander.
Hierunter wird verstanden, dass ein initialer Abgleich der Drucksensoren erfolgt. Vorteilhaft wird der initiale Abgleich bereits während der Montage des Fahrzeugs vorgenommen. Eine differierende Höhenlage eines Sensors aufgrund Bauteiltoleranzen bzw. unterschiedliche Messstreuung wird damit initial berücksichtigt. In einer alternativen oder additiven Ausgestaltung wird ein sich wiederholender Abgleich ausgeführt. So kann ein Drucksensorabgleich während der Nutzung des Fahrzeugs erfolgen, bspw. während der Fahrt. Der sich wiederholende Abgleich kann kontinuierlich erfolgen oder bspw. zu definierten Vorkommnissen, bspw. kalendarisch bemessen. Unter einem Abgleich kann weiterhin sowohl eine Evaluierung als auch eine Adaption, bzw. Anpassung verstanden werden.
In einer möglichen Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass

- der Abgleich der Drucksensoren zueinander mittels einer Analyse der durch die Drucksensoren ermittelten Daten erfolgt, insbesondere mittels Analyse der durch die Drucksensoren über eine längere Fahrstrecke ermittelten Daten erfolgt und/oder
- der Abgleich der Drucksensoren zueinander mittels eines Vergleichs der durch die Drucksensoren ermittelten Daten mit den durch einen alternativen Sensor ermittelte Daten erfolgt und/oder
- der Abgleich der Drucksensoren zueinander mittels einer Analyse der durch die Drucksensoren ermittelten Daten mit Referenzdaten für die aktuelle Fahrzeugposition, wobei insbesondere die Referenzdaten aus einer Straßenkarte entnommen werden und/oder die Referenzwerte frühere durch die Drucksensoren ermittelte Daten für die aktuelle Fahrzeugposition entsprechen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt ein Abgleich der Drucksensoren zueinander über eine längere Fahrstrecke. Es kann z.B. davon ausgegangen werden, dass über eine Fahrstrecke von 200 km die mittlere Abweichung der beiden Sensoren zueinander gleich „Null“ sein muss, da über diese Fahrstrecke in etwa gleich viel Gefälle als auch Steigungen auftreten. Selbstverständlich kann alternativ der Abgleich auch über eine kürzere oder aber auch über eine längere Fahrstrecke erfolgen.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt ein Abgleich der Drucksensoren zueinander über einen weiteren Sensor im Fahrzeug. Als Sensor hierfür kann bspw. ein bereits verbauter Längsbeschleunigungssensor oder Gyrosensor, etc. verwendet werden. Um die Genauigkeit der ermittelten Steigung über die Drucksensoren zu erhöhen, kann bei geeigneten Fahrzeugzuständen ein Abgleich mit der über den Längsbeschleunigungssensor ermittelten Steigung erfolgen. Geeignete Fahrzeugzustände sind hierbei ein Stillstand des Fahrzeugs oder eine über die Raddrehzahlsensorik erkannte konstante Geschwindigkeit bei dem das Längsbeschleunigungssignal jeweils die aktuelle Steigung repräsentiert auf der sich das Fahrzeug befindet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt ein Abgleich der Drucksensoren mit hinterlegten Werten in einer digitalen Straßenkarte oder zu definierten Fahrzeug-Positionen. Zur Unterstützung der Lokalisierung kann bspw. GPS oder Videosysteme Verwendung finden. Bei einer Analyse und/oder einem Vergleich mit Referenzdaten können vorteilhafterweise auch Wetterdaten berücksichtigt werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das erste Druckwertsignal zu einem ersten Zeitpunkt ermittelt wird und das zweite Druckwertsignal zu einem zweiten Zeitpunkt ermittelt wird, insbesondere, dass ein zeitliches Profil des Druckwertsignals ermittelt wird.
Hierunter wird insbesondere verstanden, dass das erste Druckwertsignal mittels eines ersten Drucksensors zu einem ersten Zeitpunkt ermittelt wird und das zweite Druckwertsignal mittels des ersten Drucksensors zu einem zweiten Zeitpunkt ermittelt wird. In vorteilhafter Weise wird ein zeitliches Profil des Druckwertsignals eines Drucksensors ermittelt wird. Weiterhin wird auf Basis des zeitlichen Profils des Druckwertsignals eine Steigung des Fahrbahnabschnitts geschätzt.
In einer alternativen Ausführung können auch die Messungen eines zweiten Drucksensors oder weiterer Drucksensoren berücksichtigt werden. In einem solchen Fall können dann zwei, bzw. mehrere zeitliche Profile verschiedener Druckwertsignale berücksichtigt werden. Eine Berücksichtigung und Auswertung eines zeitlichen Profils erfolgt insbesondere nur bei geringen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Als Vorrichtung kann daher zählen ein Assistenzsystem zur Unterstützung eines Fahrers, bspw. ein Parkassistent zur Ausführung eines teil- oder hochautomatisierten Parkvorgangs. Als Vorrichtung zählt weiterhin ein zentrales oder dezentrales Steuergerät zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens. Weiterhin kann auch ein oder mehrere Drucksensoren, bzw. ein Drucksensorsystem als Vorrichtung im Sinne der Erfindung verstanden werden.
Weiterhin kann die Vorrichtung vorteilhaft derart ausgestaltet ist, dass bei Verwendung von mehr als einem Drucksensor zur Ermittlung der Druckwertsignale dynamische Effekte im Wesentlichen gleichartig an den Drucksensoren wirken und/oder ein Druckausgleich zwischen den Drucksensoren erfolgen kann.
Hierunter wird verstanden, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das heißt eingerichtet ist und/ oder Mittel aufweist, um bei bestimmungsgemäßem Gebrauch ein wie zuvor beschriebenes Verfahren durchzuführen und bei regulärer Geschwindigkeit des Fahrzeugs valide Messergebnisse zu erzielen. Erreicht wird dies bspw. dadurch, dass die Einbaulage der Sensoren so gewählt wird, dass Störgrößen wie Staudruck bei Fahrzeugbewegung, Anströmung durch Lüfter, Wind etc. den Umgebungsdruck den Drucksensor möglichst nicht beeinflussen. Die dynamischen Effekte, bspw. Staudruck (aufgrund Fahrtwind oder Wind), werden somit weitgehend eliminiert. Alternativ können die Sensoren auch so im Fahrzeug verbaut werden, dass die Sensoren zumindest dieselbe Beeinflussung durch die Umgebungs- bzw. Störgrößen erfahren. Hierzu können die Drucksensoren bspw. in einer Schutzvorrichtung verbaut werden. Die Schutzvorrichtung kann bspw. als ein Gehäuse für den Sensor ausgestaltet sein, welches die Messeinheit des Sensors von einem durch Luftströmung erzeugten Staudruck separiert, oder zumindest den Staudruck derart reduziert, dass dessen messbarer Effekt deutlich reduziert wird. Weiterhin können bspw. die Drucksensoren innerhalb des Fahrzeugs an einem Verbindungskanal angebracht werden. Der Verbindungskanal ist bspw. einseitig offen ausgestaltet. Bspw. liegt die Öffnung im Bereich des Fahrzeughecks. Durch die Verbindung herrschen im gesamten Verbindungskanal einheitliche Bedingungen. Geschwindigkeitsänderungen wirken sich entsprechend auf die Drucksensoren in gleicher Weise aus.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsformen
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeit der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren.
Von den Figuren zeigt:

1 ein Fahrzeug mit zwei Drucksensoren auf einem ebenen Fahrbahnabschnitt; und
2 ein Fahrzeug beim Einfahren in einen ansteigenden Fahrbahnabschnitt; und
3 ein Fahrzeug an einer Steigung; und
4 eine Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform der Erfindung; und
5 ein Fahrzeug mit zwei Drucksensoren, welche so positioniert sind, dass sie in gleicher Weise angeströmt werden; und
6 ein Fahrzeug mit zwei Drucksensoren, welche mittels eines Luftkanals verbunden sind.

1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs mit zwei Drucksensoren auf einem ebenen Fahrbahnabschnitt. Das Fahrzeug 1 steht hierbei auf einem Fahrbahnabschnitt 11 der Fahrbahn 10.
Im Frontbereich 2a des Fahrzeugs 1 ist an einem ersten Messpunkt 4a ein erster Drucksensor 3a positioniert. Der Drucksensor 3a weist dabei die Höhe h_Front in Bezug auf die Fahrbahnoberfläche auf. Die absolute Höhe des Drucksensors 3a über Normal Null ist mittels gepunkteter Linie h_{Front_NN} dargestellt. Im Heckbereich 2b des Fahrzeugs 1 ist an einem zweiten Messpunkt 4b ein zweiter Drucksensor 3b positioniert. Der Drucksensor 3b weist dabei die Höhe h_Heck in Bezug auf die Fahrbahnoberfläche auf. Die absolute Höhe des Drucksensors 3a über Normal Null ist mittels gepunkteter Linie H_{Heck_NN} dargestellt. Beide Drucksensoren 3a und 3b sind annähernd auf der gleichen Höhe positioniert.
Die beiden Drucksensoren sind mittels einer Signal-Verbindung mit dem Steuergerät 5 verbunden. Darüber hinaus sind weiterhin dargestellt: ein Fahrassistenzsystem 6, bspw. ein Parkassistent zur Ausführung teils- oder hochautomatisierter Parkmanöver; eine digitale Straßenkarte 7, in welcher bspw. die Steigungen der jeweiligen Fahrbahnabschnitte als Information hinterlegt sind; ein Speicher 8, bspw. zur Speicherung früherer ermittelter Steigungswerte für bestimmte Fahrbahnabschnitte; ein Lokalisierungsmodul 9, bspw. ein GPS-Modul; ein weiterer Sensor, bspw. ein Längsbeschleunigungssensor. Darüber hinaus ist in 1 der Abstand d zwischen dem ersten Drucksensor 3a und dem zweiten Drucksensor 3b dargestellt.
2 zeigt ein Fahrzeug beim Einfahren in einen ansteigenden Fahrbahnabschnitt. Zur Beschreibung des Fahrzeugs 1 sei insbesondere auf die Beschreibung zu 1 verwiesen. Im Unterschied hierzu ist in 2 ein Fahrbahnabschnitt der Fahrstraße 10 eben und ein weiterer Fahrbahnabschnitt 11 ansteigend. Dieser Fahrbahnabschnitt 11 weist dabei eine Steigung a auf. In 2 bewegt sich das Fahrzeug 1 in mittels Pfeil dargestellter Fahrtrichtung F. Das Fahrzeug 1 umfasst dabei einen ersten Drucksensor 3a im Frontbereich 2a. Dieser weist aktuell eine Höhe h_{Front_NN1} auf. Das Fahrzeug 1 umfasst weiter einen zweiten Drucksensor 3b im Heckbereich 2b. Dieser weist aktuell eine Höhe h_{Heck_NN1} auf. Beide Sensoren sind in etwa auf der gleichen Höhe im Fahrzeug verbaut und daher dem gleichen Umgebungsdruck ausgesetzt. Aufgrund der ebenen Fahrbahn sind daher die Höhen h_{Front_NN1} und h_{Heck_NN1} in etwa gleich und durch eine gepunktete Linie dargestellt.
Im Verlauf der Fahrt fährt das Fahrzeug 1 in den ansteigenden Fahrbahnabschnitt 11 ein. Hierbei wird der Sensor 3a im Frontbereich 2a des Fahrzeugs 1 auf die Höhe h_{Front_NN2} gehoben, sowie der Sensor 3b im Heckbereich 2a des Fahrzeugs 1 auf die Höhe h_{Heck_NN2} gebracht. Das heißt der ermittelte Umgebungsdruck an der Fahrzeugfront wird geringer während sich der Umgebungsdruck am Fahrzeugheck sogar leicht erhöhen kann (je nach Einbausituation). Exemplarisch ergibt sich bei einer Fahrzeuglänge bzw. einem Abstand der beiden Drucksensoren von 4m in einer 5% Steigung bereits ein Höhenunterschied von 0,2m. Die Höhendifferenz beider Sensoren ist mittels r_delta dargestellt.
3 zeigt ein Fahrzeug an einer Steigung. Der Drucksensor 3a im Frontbereich 2a des Fahrzeugs 1 befindet sich hierbei auf der Höhe h_{Front_NN}. Der Drucksensor 3b im Heckbereich 2b des Fahrzeugs 1 befindet sich hierbei auf der Höhe h_{Heck_NN}. Die Höhendifferenz beider Sensoren ist mittels h_delta dargestellt. Wenn das Fahrzeug weiter in der Steigung bergauf fährt steigen h_{Front_NN} und h_{Heck_NN} gleichmäßig an, verändern sich jedoch nicht mehr relativ zueinander. Der gemessene Umgebungsdruck an der Fahrzeugfront und am Fahrzeugheck nimmt gleichermaßen ab.
In 4 ist eine Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Hierbei erfolgt in einem ersten Schritt S1 der Start des Verfahrens, bspw. bei Aktivierung eines Parkassistenten zum automatisierten Parken des Fahrzeugs. In einem Schritt S2 beginnt die Steigungsermittlung. Hierbei wird in einer ersten Bedingung B1 überprüft, ob eine oder mehrere definierte Bedingungen zur validen Ausführung der Druckmessung erfüllt sind. Ist dies nicht der Fall (N-Zweig) wird weiter mit Schritt S2 verfahren. Ist dies hingegen der Fall (Y-Zweig) folgt in Schritt S3 die Ermittlung des barometrischen Drucks. Anschließend erfolgt in zwei parallelen - bzw. optionalen - Verfahrensschritten die Berechnung der Steigung des Fahrbahnabschnitts. Hierzu erfolgt in einem Schritt S41 eine Ermittlung der Steigungsänderung auf Basis einer ermittelten Druckänderung. Alternativ oder auch zusätzlich erfolgt in einem Schritt S42 eine Ermittlung der Steigung auf Basis aktueller Druckwerte. Anschließend wird mittels einer zweiten Bedingung B2 überprüft, ob das Verfahren beendet werden soll. Ist dies der Fall (Y-Zweig) wird im Schritt S5 das Verfahren abgeschlossen. Ist dies nicht der Fall (N-Zweig), wird das Verfahren weiter in Schritt S2 ausgeführt.
5 zeigt ein Fahrzeug mit zwei Drucksensoren, welche so positioniert sind, dass sie in gleicher Weise angeströmt werden. Hierbei ist das Fahrzeug 1 in Ansicht von oben gezeigt. Weiterhin ist eine Luftströmung L dargestellt, welche sich bspw. bei einer Bewegung des Fahrzeugs 1 in Fahrtrichtung F ergibt. Dargestellt ist eine günstige Anordnung der Sensoren zur Erzielung einer gleichartigen Anströmung. Beide Drucksensoren 3a und 3b werden im Wesentlichen tangential angeströmt. Damit wirkt sich der Staudruck auch bei beiden Drucksensoren 3a und 3b in gleicher Art und Weise aus. D.h. bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten verändert sich auch der Staudruck an beiden Sensoren. Da beide Drucksensoren 3a und 3b aber dieselbe Änderung erfahren, zeigen beide Drucksensoren 3a und 3b relativ zueinander immer dieselbe Abweichung. In anderen Worten: Die Einbaulage der Sensoren ist so gewählt das Störgrößen wie Staudruck bei Fahrzeugbewegung, Anströmung durch Lüfter, Wind etc. den Umgebungsdruck im Bereich um den Sensor möglichst nicht beeinflussen. Alternativ können die Sensoren auch so im Fahrzeug verbaut werden, dass sie zumindest dieselbe Beeinflussung durch die Umgebungs- bzw. Störgrößen erfahren.
Weiterhin können die Drucksensoren 3a und 3b in einer Schutzvorrichtung 31 verbaut werden. Die Schutzvorrichtung 31 kann bspw. als ein Gehäuse für den Sensor ausgestaltet sein, welches die Messeinheit des Sensors von einem durch Luftströmung erzeugten Staudruck separiert, oder zumindest den Staudruck derart reduziert, dass dessen messbarer Effekt deutlich reduziert wird.
6 zeigt ein Fahrzeug mit zwei Drucksensoren, welche mittels eines Luftkanals verbunden sind. Beide Drucksensoren 3a und 3b sind hierbei innerhalb des Fahrzeugs an einem Verbindungskanal 32 angebracht werden. Der Verbindungskanal 32 ist bspw. einseitig offen ausgestaltet. In dargestelltem Ausführungsbeispiel liegt die Öffnung im Bereich des Fahrzeughecks 2b. Durch die Verbindung herrschen im gesamten Verbindungskanal 32 einheitliche Bedingungen. Geschwindigkeitsänderungen wirken sich entsprechend auf beide Drucksensoren 3a und 3b in gleicher Weise aus.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017217008 A1 [0004]
DE 102017200910 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Steigung (a) eines Fahrbahnabschnitts (11) auf welchem sich ein Fahrzeug (1) zumindest teilweise befindet, zur Unterstützung einer Assistenzfunktion des Fahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist: - Aufnahme eines ersten Druckwertsignals; - Aufnahme eines zweiten Druckwertsignals; - Abschätzen der Steigung (a) des Fahrbahnabschnitts (11) unter Berücksichtigung der aufgenommenen Druckwertsignale; - Bereitstellung eines die Steigung (a) des Fahrbahnabschnitts (11) repräsentierenden Signals.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Druckwertsignal mittels eines ersten Drucksensors (3a) ermittelt wird und das zweite Druckwertsignal mittels eines zweiten Drucksensors (3b) ermittelt wird.
Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Druckwertsignal an einem ersten Messpunkt (4a) im Frontbereich (2a) des Fahrzeugs (1) ermittelt wird und/oder das zweite Druckwertsignal an einem zweiten Messpunkt (4b) im Heckbereich (2a) des Fahrzeugs (1) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckwertsignal einen absoluten Druck beschreibt oder das Druckwertsignal eine Druckänderung beschreibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: - Ermitteln einer Höhendifferenz (h_delta) zwischen einem ersten Messpunkt (4a) zur Ermittlung des ersten Druckwertsignals und einem zweiten Messpunkt (4b) zur Ermittlung des zweiten Druckwertsignals, - Abschätzen der Steigung (a) des Fahrbahnabschnitts (11) unter Berücksichtigung der ermittelten Höhendifferenz (h_delta), insbesondere unter Berücksichtigung der ermittelten Höhendifferenz (h_delta) sowie Fahrzeugstruktur und Position der Messpunkte (4a, 4b).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von mehr als einem Drucksensor (3a, 3b) zur Ermittlung der Druckwertsignale das Verfahren den Schritt umfasst: - Ausführen eines Abgleichs der Drucksensoren (3a, 3b) zueinander, insbesondere Ausführen eines initialen Abgleichs und/oder eines sich wiederholenden Abgleichs der Drucksensoren (3a, 3b) zueinander.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - der Abgleich der Drucksensoren (3a, 3b) zueinander mittels einer Analyse der durch die Drucksensoren (3a, 3b) ermittelten Daten erfolgt, insbesondere mittels Analyse der durch die Drucksensoren (3a, 3b) über eine längere Fahrstrecke ermittelten Daten erfolgt und/oder - der Abgleich der Drucksensoren (3a, 3b) zueinander mittels eines Vergleichs der durch die Drucksensoren (3a, 3b) ermittelten Daten mit den durch einen alternativen Sensor (12) ermittelte Daten erfolgt und/oder - der Abgleich der Drucksensoren (3a, 3b) zueinander mittels einer Analyse der durch die Drucksensoren (3a, 3b) ermittelten Daten mit Referenzdaten für die aktuelle Fahrzeugposition, wobei insbesondere die Referenzdaten aus einer Straßenkarte (7) entnommen werden und/oder die Referenzwerte frühere durch die Drucksensoren (3a, 3b) ermittelte Daten für die aktuelle Fahrzeugposition entsprechen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Druckwertsignal zu einem ersten Zeitpunkt ermittelt wird und das zweite Druckwertsignal zu einem zweiten Zeitpunkt ermittelt wird, insbesondere, dass ein zeitliches Profil des Druckwertsignals ermittelt wird.
Vorrichtung (3a, 3b, 5, 6) zum Ermitteln einer Steigung (a) eines Fahrbahnabschnitts (11) auf welcher sich ein Fahrzeug (1) zumindest teilweise befindet, wobei die Vorrichtung (3a, 3b, 5, 6) eingerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
Vorrichtung (3a, 3b, 5, 6) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3a, 3b, 5, 6) derart ausgestaltet ist, dass bei Verwendung von mehr als einem Drucksensor (3a, 3b) zur Ermittlung der Druckwertsignale dynamische Effekte im Wesentlichen gleichartig an den Drucksensoren (3a, 3b) wirken und/oder ein Druckausgleich zwischen den Drucksensoren (3a, 3b) erfolgen kann.
Computerprogramm, das bei Ausführung des Programms durch eine Vorrichtung (5, 6) nach Anspruch 9 dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.