CN109613542A - 用于检测行车道上的湿气的方法 - Google Patents

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Abstract

在用于检测车辆所行驶的行车道上的湿气的方法中,其中至少一个由行车道上的湿气引起的声信号借助至少一个布置在车辆上的传感器设备来检测,并且其中所检测到的声信号借助至少一个与车辆相关联的分析装置来分析,根据本发明规定,为了分析,计算所检测的声信号的至少一个信号段的至少一个能量值,计算至少一个信号段的有效值,由有效值和能量值的商计算至少一个信号段的形状因数,计算在至少一个信号段中的能量值的最小值,确定在至少一个信号段中的形状因数的最大值,由能量值的最小值和形状因数的最大值形成商,并且使所述商与行车道的润湿状态相关联。

Description

用于检测行车道上的湿气的方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测行车道上的湿气的方法,其中至少一个由行车道上的湿气引起的声信号借助至少一个传感器设备来检测,并且其中所检测到的声信号借助至少一个分析装置来分析。
背景技术
用于检测行车道上的湿气或水分的方法尤其在汽车领域中是已知的。尤其为了将警告(例如关于由滑水引起的危险)输出给车辆使用者而需要检测以湿气对行车道的润湿状态。此外,行驶安全系统可以通过分析行车道的润湿状态来预调整,以便实现行驶安全系统的更快触发。
为了检测行车道上的湿气,例如可以使用声传感器、尤其结构声传感器。尤其在此情况下将结构声传感器布置在车辆车轮的区域中。通过结构声传感器可以检测结构声信号,所述结构声信号由溅水在碰撞到车辆外壳上时产生,所述溅水由车轮从潮湿的行车道扬起。
例如从DE 4 213 221 C2中已知一种用于检测行车道表面的润湿的方法。在该方法中,机动车的至少一个车轮的溅水噪声或者滚动噪声借助布置在机动车上的传感器来检测并且产生与所检测到的噪声对应的输出信号。通过对输出信号的带通滤波,分离对于行车道的润湿来说表征性的频率范围。针对滤波后的输出信号形成与行车道表面的润湿的值相关联的值。
在已知的方法中,大部分例如源出于物体在车辆外壳上的撞击、例如石击的环境声信号通过频率滤波器从要检查的频率范围中被去除。通过对要检查的信号的滤波,信号的能量被降低。因此,使对行车道的仅仅低的润湿的检测变得困难,因为通过仅仅低的碰到车辆外壳上的溅水量引起具有仅仅低的能量的信号。此外,由扬起的水分引起的结构声信号的频率并不一定位于与由碰撞物体产生的结构声信号不同的频率范围中。
发明内容
本发明所基于的任务是,提出一种用于检测行车道上的湿气的方法,利用该方法实现可靠地检测行车道的甚至低的润湿状态。
该任务的解决方案利用根据专利权利要求1的方法来进行。改进方案和有利的设计方案在从属权利要求中予以说明。
在用于检测在车辆所行驶的行车道上的湿气的方法中,其中至少一个由行车道上的湿气引起的声信号借助至少一个布置在车辆上的传感器设备来检测,并且其中所检测到的声信号借助至少一个与车辆相关联的分析装置来分析,根据本发明规定,为了分析,计算所检测到的声信号的至少一个信号段的至少一个能量值,计算至少一个信号段的有效值,由有效值和能量值的商计算至少一个信号段的形状因数,计算在至少一个信号段中的能量值的最小值,确定在至少一个信号段中的形状因数的最大值,由能量值的最小值和形状因数的最大值形成商,并且使所述商与行车道的润湿状态相关联。
借助传感器设备、例如借助声传感器检测由行车道上的湿气引起的声信号。尤其,声信号可以是结构声信号,该结构声信号借助结构声传感器来检测,所述结构声传感器被布置在车辆上。例如,结构声信号可以由从车辆的车轮扬起的湿气引起,所述湿气碰到车辆的外壳上。所检测到的结构声信号借助分析装置、例如车辆的计算单元等来分析。为了分析,计算所检测到的声信号的至少一个信号段、尤其信号间隔的至少一个能量值。信号段也可以是测量点。信号的能量值例如可以通过信号间隔的平均绝对偏差来计算。尤其,平均绝对偏差AvgAbs可以通过公式
来计算。其中N说明间隔长度。尤其,源出于碰撞到车辆外壳上的溅水的声信号、例如结构声信号具有比由在干燥的行车道上的行驶运行引起的声信号更高的能量。
通过形状因数可以考虑信号形状的改变。尤其,在自发事件、诸如物体在车辆外壳上的撞击的情况下,尤其在石击的情况下出现信号形状的改变。在溅水连续地流到车辆外壳上的情况下,即例如在由于下雨而潮湿的行车道的情况下,或在恒定地干燥的行车道的情况下,声信号的形状因数保持恒定地小。与此不同,在自发事件、如石击的情况下引起的声信号的形状因数与在由在潮湿的或干燥的行车道上的正常行驶运行引起的声信号的情况下相比具有更高的值。通过形状因数的恒定地正的值可以从要分析的信号计算出干扰噪声,所述干扰噪声例如源出于行驶风或类似的干扰性的结构声源。此外,在情况改变时形状因数的改变可以用于过滤掉自发事件。为了计算形状因数,首先针对至少一个信号段计算有效值RMS。例如,有效值可以根据如下公式来计算:
形状因数通过由信号间隔的有效值和平均绝对偏差形成商来计算。因此针对形状因数ShapeFac得出:
例如,为了过滤掉或为了减小源出于自发事件的结构声信号,可以确定针对一时间间隔的形状因数的最大值。针对相同的时间间隔,确定能量值、即平均绝对偏差的最小值。通过由能量值、即平均绝对偏差的最小值和形状因数构成的商得出结果信号,该结果信号在自发事件、如在车辆外壳上的撞击的情况下与在正常行驶运行中相比更强地被抑制。该结果信号由如下商得出:
通过减小或抑制源出于自发事件的结构声信号给定更高的信噪比,这导致在检测行车道的润湿状态时更高的分辨率。商的形成对由湿气引起的结构声信号的识别不产生负面影响,因为信号的平均绝对偏差与信号的形状因数相比始终具有更大的值,因为要检查的信号不经受突然的波动。商可以与行车道的不同的湿气状态、即以液体对行车道的润湿状态相关联,所述润湿状态例如可以被存放在分析装置中。通过将所确定的商与所存放的值比较可以推断出行车道的当前的润湿状态。在此情况下,可以关于不同强度的湿气状态、例如从仅仅略微湿润的行车道直到行车道上的很大的水分存放商。通过分析方法因此实现源出于自发事件、如在车辆的外侧上的石击的信号分量的抑制,而与自发地出现的事件相关联的频率范围不必从要检查的结构声信号中完全过滤掉。
此外,车辆的速度可以被检测并且进入结构声信号的分析中。尤其,所检测到的结构声信号的能量可以与车辆的速度有关。例如,与在低速度的情况下扬起的溅水相比,在更高速度的情况下由车辆轮胎从润湿的行车道扬起的溅水在碰撞到车辆外壳上时具有更大的能量并且因此引起具有更高的能量的结构声信号。此外,在更高速度的情况下可能源出于例如在行驶运行期间的震动的信号的噪声也可以相对于在更低速度的情况下的噪声更强地显示出来。通过检测车辆的速度可以将速度值用于行车道的润湿状态的合理性检验。
在该方法的一个改进方案中,通过信号的平均绝对偏差计算能量值。通过平均绝对偏差实现信号、尤其所检测到的结构声信号的能量的简单计算。尤其在由于下雨而潮湿的行车道的情况下,由结构声传感器记录的信号与在行驶运行在干燥的行车道上的情况下相比具有更高的能量。因此,实现对润湿的和干燥的行车道的区分。描述信号的能量的能量值可以通过平均绝对偏差来计算。
在本发明的一个改进方案中,从所检测到的声信号中选择要检查的时间间隔。通过选择时间间隔可以有针对性地例如检查如下信号分量,所述信号分量源出于自发事件、如在车辆的外壳上的石击或由行车道上的湿气引起。
在本发明的一个改进方案中,声信号是结构声信号。通过尤其在车辆的外壳的由轮胎扬起的溅水碰到的区域中由结构声传感器检测结构声信号,实现在由车辆行驶的行车道上的湿气的简单检测。
在本发明的一个改进方案中,所检测到的声信号在能量值计算之前借助高通滤波器来滤波。通过高通滤波器抑制所检测到的信号的位于截止频率之下的频率分量。例如,在此情况下可以抑制如下频率分量,所述频率分量源出于例如由行驶风引起的振动或其他与行驶运行相关联的振动。因此,使对由碰撞溅水引起的频率分量的分析变得容易。
在本发明的一个改进方案中,经高通滤波的信号被缩放。通过缩放所述信号,例如通过提高能量分辨率,提供对所检测到的信号的更简单的分析。
在本发明的一个改进方案中,高通滤波器的截止频率与能够预期的干扰频率的频率范围匹配。通过对所检测到的声信号的高通滤波,可以过滤掉如下频率范围,所述频率范围例如源出于在正常行驶运行中可能出现的震动。通过过滤掉干扰噪声,排除由干扰噪声的频率范围对湿气检测的负面影响。截止频率可以与能够预期的干扰噪声匹配,在该截止频率之下信号的频率分量被抑制。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例,从该实施例得出其他创造性特征。
图1示出在机动车行驶经过四个潮湿区域时所记录的结构声信号连同所示出的分析步骤;以及
图2示出从根据图1的图示中剪切出的时间间隔。
具体实施方式
在图1中示例性地示出了在机动车行驶在具有四个彼此分开的潮湿区域、即以液体润湿的区域的行车道上时借助结构声传感器所记录的结构声信号1。结构声信号1的幅度在x轴上示出,在y轴上绘出了时间变化。为了分析,例如尤其可以使用模拟数字转换器,其中所述信号被缩放到模拟数字转换器的表示可能性的最大值。模拟数字转换器的采样率例如可以为每秒8000个测量点,使得可以表示4kHz信号。高通滤波器的截止频率为2kHz。所示出的所记录的结构声信号1例如借助分析装置通过高频滤波器来滤波和缩放。由此,检查可以被集中于由溅水的碰撞引起的结构声信号的频率范围,并且例如源出于车辆的加速或由空气流动引起的振动从要检查的结构声信号1中被过滤掉。从被滤波的和被缩放的结构声信号1计算出信号的平均绝对偏差2。此外,从有效值与平均绝对偏差2的商计算出形状因数3。从在一时间间隔中的平均绝对偏差的最小值与在该时间间隔中的形状因数的最大值的商计算出结果信号4。在结构声信号1中,在间隔5至8中可以清楚地识别在行车道上的四个潮湿区域。在这些区域5至8中,结构声信号1具有最高能量、即最高幅度。这也在信号2中在通过平均绝对偏差计算出的能量值中表现出。由于信号1在源出于在行驶通过潮湿区域期间碰撞到车辆的外壳上的溅水的信号区域5至8中的恒定性,所以所计算出的形状因数3在所述区域5至8中是恒定地小的。结果信号4在源出于行车道水分的区域5至8中示出提高的幅度的区域。结果信号4的幅度可以与行车道的先前确定的润湿程度相关联。此外,示出了机动车的与时间有关的速度10。
在图2中一时间间隔从图1中所示出的时间间隔中被剪切出并且为了阐明而放大地被示出。在信号1的部分中示出了干燥的和润湿的行车道区域的行驶通过的信号。除了由湿气的碰撞引起的结构声信号7之外,也存在例如由物体到车辆外壳上的碰撞、诸如在石击时引起的结构声信号的峰值9。由自发事件引起的结构声信号在信号1中可以作为具有有限的时间伸展的峰值9明显地被识别。在平均绝对偏差2的图示中,由于商形成,可以识别具有较小的幅度的峰值9,在商形成的情况下间隔长度处于分母中。在形状因数3的图示中,峰值9具有提高的幅度,因为形状因数通过如下方式对信号的形状改变作出反应:形状因数通过有效值与平均绝对偏差的商来形成。峰值9具有与源出于溅水的区域7相比高很多的形状因数的值。在被用于确定行车道的潮湿程度的结果信号4的计算中表明:源出于自发事件的峰值9通过在该时间间隔中由平均绝对偏差的最小值和形状因数的最大值形成商被抑制。通过计算结果信号4,因此实现源出于自发事件的结构声信号的抑制并且因此实现行车道的润湿状态的更精确的确定。此外,示出了机动车的与时间有关的速度10。
所有在前面的描述中和在权利要求中所提到的特征可以以任意的选择与独立权利要求的特征组合。本发明的公开内容因此并不限于所描述的或要求保护的特征组合,更确切地说所有在本发明的范围中有意义的特征组合都应被认为是公开的。

Claims (7)

1.一种用于检测车辆所行驶的行车道上的湿气的方法,其中至少一个由所述行车道上的湿气引起的声信号借助至少一个布置在所述车辆上的传感器设备来检测,并且其中所检测到的声信号借助至少一个与所述车辆相关联的分析装置来分析,
其特征在于,
为了分析,计算所检测到的声信号(1)的至少一个信号段的至少一个能量值(2),
计算至少一个信号段的有效值,
由所述有效值和所述能量值的商计算所述信号段的形状因数(3),
计算在所述至少一个信号段中的所述能量值的最小值,
确定在所述至少一个信号段中的所述形状因数的最大值,
由所述能量值的最小值和所述形状因数的最大值形成商(4),以及
使所述商与所述行车道的湿气状态相关联。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
通过所述信号的平均绝对偏差来计算所述能量值(2)。
3.根据权利要求1或2之一所述的方法,
其特征在于,
从所检测到的声信号(1)中选择要检查的时间间隔。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法,
其特征在于,
所述声信号(1)是结构声信号。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法,
其特征在于,
所检测到的声信号在所述能量值计算之前借助高通滤波器来滤波。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法,
其特征在于,
将经高通滤波的信号缩放。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法,
其特征在于,
所述高通滤波器的截止频率与能够预期的干扰频率的频率范围匹配。
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