DE10050569A1 - Verfahren und System zur Vorhersage von Straßenprofilen - Google Patents
Verfahren und System zur Vorhersage von StraßenprofilenInfo
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Abstract
Ein Verfahren und ein System zum Vorhersagen des Zustands einer von einem Fahrzeug zu befahrenden Straße beinhaltet ein Meßgerät, wie zum Beispiel einen Laser oder ein Maschinenbetrachtungssystem, der bzw. das an der Vorderseite des Fahrzeugs angebracht ist, um eine Vertikalerhebung eines Straßenabschnitts in einer vorbestimmten Entfernung vor dem Fahrzeug zu messen. Eine Steuereinheit, die mit dem Meßgerät in Verbindung steht, hat eine Steuerlogik zum Vorhersagen des Zustands der von dem Fahrzeug zu befahrenden Straße auf der Gundlage der gemessenen Vertikalerhebung und zum Ansteuern eines Teils des Fahrzeugs, wie zum Beispiel des Fahrzeug-Aufhängungssystems, auf der Grundlage des vorhergesagten Straßenzustands.
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren und Systeme zum Vorhersagen
eines Straßenprofils zur Verwendung bei der Fahrzeugsteuerung,
zum Beispiel bei Antiblockier-Bremssystemen und Aufhängungs
systemen.
Verfahren und Vorrichtungen sollen heutzutage den Fahrer eines
Fahrzeugs in vielerlei Art und Weise unterstützen. Zum Bei
spiel helfen Antiblockier-Bremssysteme dem Fahrer, das Fahr
zeug bei einer Bremsung auf einer schlechten Oberfläche, bei
spielsweise auf nassem oder eisigem Fahrbahnbelag, kontrol
liert anzuhalten. Diese Systeme überwachen die Radgeschwindig
keit, wenn das Fahrzeug anhält, um festzustellen, ob Rad
schlupf vorhanden ist, und steuern dann den auf die Bremsen
ausgeübten Druck entsprechend.
Als weiteres Beispiel helfen Aufhängungssysteme dem Fahrer,
zügig ein Gelände mit unterschiedlichem Straßenbelag zu befah
ren. Das bedeutet, daß Aufhängungssysteme härter werden, wenn
man über ebene Straßen fährt, um ein Aufschaukeln zu minimie
ren, und weicher werden, wenn man über unebene Straßen fährt,
um die gleiche Wirkung zu erzielen.
Allerdings besteht ein Nachteil dieser und anderer Systeme,
die für Kraftfahrzeuge zur Verfügung stehen, darin, daß sie
erst im nachhinein auf die Straßenoberfläche ansprechen. Das
bedeutet, daß die Systeme bis zum Ermitteln des Straßenzustands
zuerst in vorprogrammierter Weise ansprechen. Danach
kann jedes der Systeme wirkungsvoll in Übereinstimmung mit dem
Zustand der gerade befahrenen Straße ansprechen.
Es wird ein Verfahren und System zum Vorhersagen des Zustands
einer von einem Fahrzeug zu befahrenden Straße geschaffen. Ein
Meßgerät, das an der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet ist,
mißt eine Vertikalerhebung eines Straßenabschnitts in einer
vorbestimmten Entfernung vor dem Fahrzeug. Eine Steuereinheit
steht mit dem Meßgerät in Verbindung und besitzt eine Steuer
logik zum Vorhersagen des Zustands der von dem Fahrzeug zu be
fahrenden Straße auf der Grundlage der gemessenen Vertikaler
hebung. Die Steuereinheit ist darüber hinaus dahingehend be
triebsfähig, daß sie das Fahrzeug auf der Grundlage des vor
hergesagten Straßenzustands ansteuert.
Das Meßgerät kann ein Lasergerät sein, welches beim Messen der
Vertikalerhebung der Straße zu einem bekannten ersten Zeit
punkt ein Signal von dem Fahrzeug in Richtung nach vorne aus
sendet, das Signal zu einem zweiten Zeitpunkt am Fahrzeug emp
fängt und eine Differenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem
zweiten Zeitpunkt ermittelt. Eine Triangulationstechnik wird
dann im Hinblick auf die Differenz angewendet, um die Ober
flächenunebenheit der von dem Fahrzeug zu befahrenden Straße
zu ermitteln.
Alternativ kann das Meßgerät ein Maschinenbetrachtungssystem
sein, wobei das Maschinenbetrachtungssystem ein Bild des Stra
ßenabschnitts empfängt, das aufgrund der Straßenunebenheit
verschiedene Eigenschaften hat. Die verschiedenen Eigenschaf
ten können Bilder mit unterschiedlichen Farbschattierungen
oder unterschiedlichen Graustufen sein.
Die Steuereinheit benutzt den vorhergesagten Straßenzustand,
um ein Aufhängungssystem anzusteuern, das ein computergesteu
ertes Bauteil zum Variieren des Ansprechverhaltens des Aufhän
gungssystems aufweist. Weiterhin kann ein Positionssensor an
der Vorderachse des Fahrzeugs angebracht werden, der zum Er
mitteln eines Aktivitätsgrads der Vorderachse dient und mit
der Steuereinheit in Verbindung steht. Die Steuereinheit steu
ert dann die Hinterachse auf der Grundlage des vorhergesagten
Straßenzustands und des Aktivitätsgrads der Vorderachse an.
Diese und weitere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung
sind der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen zu entneh
men.
Fig. 1 ist ein schematisches Blockbild eines Fahrzeugs, das
das Verfahren und das System der vorliegenden Erfindung bein
haltet; und
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des in Fig. 1 ge
zeigten Fahrzeugs, das die vorliegende Erfindung beinhaltet.
Die Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 20, das die vorliegende Erfin
dung beinhaltet. Ein Meßgerät 22 ist an der Vorderseite des
Fahrzeugs 20 angebracht und mißt eine Vertikalerhebung eines
Abschnitts S der Straße in einer vorbestimmten Entfernung D
vor dem Fahrzeug. Das Meßgerät 22 kann ein Maschinenbetrach
tungssystem oder ein Camcorder sein, das bzw. der aus den von
dem Betrachtungssystem gelesenen Bildern Schlußfolgerungen
zieht. Ein einheitliches Bild ohne starke Farbschattierungs-
oder Graustufenänderungen deutet auf eine ebene Oberfläche
hin. Ein Bild mit großen Farbschattierungsänderungen, wie sie
von Schlaglöchern oder Oberflächenunebenheiten herrühren kön
nen, deutet auf eine unebene Oberfläche hin. Vorzugsweise ar
beitet das Maschinenbetrachtungssystem bis zu einer bestimmten
Auflösung, zum Beispiel +/- 5 mm, zuverlässig und hat eine an
gemessene Bandbreite, zum Beispiel bis zu 50 Hz.
Alternativ kann das Meßgerät 22 ein Laser sein, der reflek
tierte Daten benutzt, um die Straßenoberfläche quantitativ zu
bestimmen. Ein Signal wird zu einem ersten bekannten Zeitpunkt
ausgesendet, dann von der Straßenoberfläche reflektiert und
von dem Laser zu einem zweiten Zeitpunkt empfangen. Eine Tri
angulationstechnik wird dann im Hinblick auf die Differenz
zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt angewendet, um die
Höhe des gemessenen Straßenoberflächenabschnitts zu bestimmen.
Es können auch mehr als ein Laser verwendet werden, und in
diesem Fall werden die reflektierten Signale integriert, um
die Höhenänderung der Straßenoberfläche zu bestimmen.
Die von dem Meßgerät 22 erhaltenen Daten werden an eine elek
tronische Steuereinheit (ECU) 24 mit einprogrammierter Steuer
logik weitergeleitet. Aufgrund der Daten ermittelt die Steuer
logik in der ECU 24 den Zustand der von dem Fahrzeug zu befah
renden, vor ihm liegenden Straße, indem die Straßenoberfläche
quantitativ in unterschiedlichen Abstufungen von eben bis un
eben bestimmt wird.
Diese Information wird dazu verwendet, verschiedene Teile des
Fahrzeugs, zum Beispiel das Aufhängungssystem des Fahrzeugs,
das allgemein mit den Bezugszeichen 26a, 26b veranschaulicht
und auf der Vorderachse 28 bzw. der Hinterachse 30 des Fahr
zeugs 20 angebracht ist, anzusteuern. Das Aufhängungssystem 26
kann jedes typische Aufhängungssystem mit einer computerge
steuerten variablen Komponente sein, beispielsweise Federrate,
Dämpfungsgrad, Durchsatz, Druck, Behältervolumen, Höhe usw.
Daher wird die computergesteuerte variable Komponente in üblicher
Weise angesteuert/angepaßt, um eine ruhigere Fahrt si
cherzustellen und die Lastwechsel auf die Reifen vor dem ei
gentlichen Befahren der Straße auf der Grundlage des vorherge
sagten Zustands der vor dem Fahrzeug liegenden Straße zu mini
mieren.
Die Ansteuerung des Aufhängungssystems kann weiter dadurch
verbessert werden, daß die Hinterachse 30 des Fahrzeugs 20 ba
sierend auf Informationen über die Vorderachse 28 sowie den
vorhergesagten Straßenzustand angesteuert wird. Das Fahrzeug
20 weist typischerweise eine nicht angetriebene lenkbare Vor
derachse 28 und eine Hinterachse 30 auf, wie in Fig. 2 veran
schaulicht. Alternativ kann die Hinterachse eine Tandemachse
sein, wie mit dem Bezugszeichen 30a veranschaulicht. Über an
den Achsen 28, 30 angebrachte Räder 32 steht das Fahrzeug 20
auf der Straße. In einer alternativen Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung wird ein Vorderachsen-Bewegungssensor 34
auf der Vorderachse 28 angebracht und steht mit der ECU 24 in
Verbindung. Die ECU 24 empfängt ein Signal von dem Bewegungs
sensor 34, was den Aktivitätsgrad der Vorderachse anzeigt.
Diese Bewegungsdaten weisen auch auf den Straßenzustand hin.
Dieses Signal wie auch der vorhergesagte Straßenzustand werden
von der ECU 24 verwendet, um die Hinterachse 30 und insbeson
dere das Aufhängungssystem für die Hinterachse anzusteuern.
Bevorzugte Ausführungsformen sind offenbart worden. Allerdings
wird ein Fachmann erkennen, daß Abänderungen in den Schutzbe
reich dieser Erfindung fallen. Daher sollten die nachfolgenden
Ansprüche studiert werden, um den Schutzbereich und den Inhalt
dieser Erfindung zu bestimmen.
Claims (18)
1. Verfahren zum Vorhersagen des Zustands einer von einem
Fahrzeug zu befahrenden Straße, wobei das Verfahren umfaßt:
Ermitteln eines Zustands eines Straßenabschnitts in einer vor bestimmten Entfernung vor dem Fahrzeug;
Vorhersagen des Zustands der von dem Fahrzeug zu befahrenden Straße auf der Grundlage des ermittelten Zustands; und
Steuern des Fahrzeuges auf der Grundlage des vorhergesagten Straßenzustands.
Ermitteln eines Zustands eines Straßenabschnitts in einer vor bestimmten Entfernung vor dem Fahrzeug;
Vorhersagen des Zustands der von dem Fahrzeug zu befahrenden Straße auf der Grundlage des ermittelten Zustands; und
Steuern des Fahrzeuges auf der Grundlage des vorhergesagten Straßenzustands.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
ermittelte Zustand die Vertikalerhebung der Straße ist, die
durch die folgenden Schritte bestimmt wird:
Aussenden eines Signals zu einem bekannten ersten Zeitpunkt von dem Fahrzeug in Richtung nach vorne;
Empfangen des Signals am Fahrzeug zu einem zweiten Zeitpunkt; und
Ermitteln einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt.
Aussenden eines Signals zu einem bekannten ersten Zeitpunkt von dem Fahrzeug in Richtung nach vorne;
Empfangen des Signals am Fahrzeug zu einem zweiten Zeitpunkt; und
Ermitteln einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ermitteln der Differenz die Anwendung einer Triangulation
stechnik im Hinblick auf die Differenz umfaßt, um eine Ober
flächenunebenheit der von dem Fahrzeug zu befahrenden Straße
zu ermitteln.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ermitteln des Straßenzustands folgendes umfaßt:
Empfangen eines Bilds des Straßenabschnitts, wobei das Bild
unterschiedliche Eigenschaften, die auf der Straßenunebenheit
basieren, umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
unterschiedlichen Eigenschaften verschiedene Farbschattierun
gen umfassen.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
unterschiedlichen Eigenschaften verschiedene Graustufenbilder
umfassen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Fahrzeug ein Aufhängungssystem mit einem computergesteuerten
Bauteil zum Variieren der Härte des Aufhängungssystems hat und
daß das Steuern des Fahrzeugs das Ansteuern des computerge
steuerten Bauteils umfaßt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Fahrzeug eine Vorderachse und mindestens eine Hinterachse auf
weist und das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Ermitteln einer Bewegung der Vorderachse, um einen Aktivitäts grad der Vorderachse zu bestimmen; und
Steuern der mindestens einen Hinterachse auf der Grundlage des vorhergesagten Straßenzustands und des Aktivitätsgrads der Vorderachse.
Ermitteln einer Bewegung der Vorderachse, um einen Aktivitäts grad der Vorderachse zu bestimmen; und
Steuern der mindestens einen Hinterachse auf der Grundlage des vorhergesagten Straßenzustands und des Aktivitätsgrads der Vorderachse.
9. System zum Vorhersagen des Zustands einer von einem Fahr
zeug zu befahrenden Straße, mit
einem Meßgerät, das an der Vorderseite des Fahrzeugs angeord net ist, um einen Zustand eines Straßenabschnitts in einem vorbestimmten Abstand vor dem Fahrzeug zu ermitteln; und
einer Steuereinheit, die mit dem Meßgerät in Verbindung steht und eine Steuerlogik zum Vorhersagen des Zustands der von dem Fahrzeug zu befahrenden Straße auf der Grundlage des ermittel ten Zustands und zum Ansteuern des Fahrzeugs auf der Grundlage des ermittelten Straßenzustands aufweist.
einem Meßgerät, das an der Vorderseite des Fahrzeugs angeord net ist, um einen Zustand eines Straßenabschnitts in einem vorbestimmten Abstand vor dem Fahrzeug zu ermitteln; und
einer Steuereinheit, die mit dem Meßgerät in Verbindung steht und eine Steuerlogik zum Vorhersagen des Zustands der von dem Fahrzeug zu befahrenden Straße auf der Grundlage des ermittel ten Zustands und zum Ansteuern des Fahrzeugs auf der Grundlage des ermittelten Straßenzustands aufweist.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Meßgerät die Vertikalerhebung der Straße mißt und darüber hin
aus dahingehend betriebsfähig ist, daß es zu einem bekannten
ersten Zeitpunkt ein Signal von dem Fahrzeug in Richtung nach
vorne aussendet und zu einem zweiten Zeitpunkt das Signal am
Fahrzeug empfängt, und daß die Steuerlogik bei der Vorhersage
des Straßenzustands darüber hinaus dahingehend betriebsfähig
ist, daß sie eine Differenz zwischen dem ersten und zweiten
Zeitpunkt ermittelt.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das
Meßgerät beim Ermitteln der Differenz darüber hinaus dahinge
hend betriebsfähig ist, daß es eine Triangulationstechnik im
Hinblick auf die Differenz anwendet, um die Oberflächenuneben
heit der von dem Fahrzeug zu befahrenden Straße zu ermitteln.
12. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das
Meßgerät ein Laser ist.
13. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Meßgerät die Vertikalerhebung der Straße mißt und darüber hin
aus dahingehend betriebsfähig ist, daß es ein Bild des Stra
ßenabschnitts empfängt, wobei das Bild basierend auf der Stra
ßenunebenheit verschiedene Eigenschaften hat.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
unterschiedlichen Eigenschaften verschiedene Farbschattierun
gen umfassen.
15. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
unterschiedlichen Eigenschaften verschiedene Graustufenbilder
umfassen.
16. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das
Meßgerät ein Maschinenbetrachtungssystem ist.
17. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Fahrzeug ein Aufhängungssystem mit einem computergesteuerten
Bauteil zum Variieren der Härte des Aufhängungssystems hat und
daß die Steuereinheit beim Steuern des Fahrzeugs darüber hin
aus dahingehend betriebsfähig ist, daß sie das computergesteu
erte Bauteil ansteuert.
18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das
Fahrzeug eine Vorderachse und mindestens eine Hinterachse auf
weist und das System darüber hinaus folgendes umfaßt:
einen Bewegungssensor, der auf der Vorderachse angebracht ist und mit der Steuereinheit in Verbindung steht, und dazu dient, den Aktivitätsgrad der Vorderachse zu ermitteln; und
daß die Steuereinheit darüber hinaus dahingehend betriebsfähig ist, das sie die mindestens eine Hinterachse auf der Grundlage des vorhergesagten Straßenzustands und des Aktivitätsgrads der Vorderachse ansteuert.
einen Bewegungssensor, der auf der Vorderachse angebracht ist und mit der Steuereinheit in Verbindung steht, und dazu dient, den Aktivitätsgrad der Vorderachse zu ermitteln; und
daß die Steuereinheit darüber hinaus dahingehend betriebsfähig ist, das sie die mindestens eine Hinterachse auf der Grundlage des vorhergesagten Straßenzustands und des Aktivitätsgrads der Vorderachse ansteuert.
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