DE102014008588A1 - Detection of short-term irregularities in a road surface - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft die Erfassung einer kurzzeitigen Unregelmäßigkeit unter einem Fahrzeug mit einem ersten Rad durch Bestimmen eines ersten Sensorsignals, das zeitabhängige Schwingungen am ersten Rad angibt, unter Verwendung eines ersten Sensors, Bestimmen eines zweiten Sensorsignals, das eine zeitabhängige Vertikalbewegung des Fahrzeugchassis angibt, unter Verwendung eines zweiten Sensors, und Erfassen einer kurzzeitigen Unregelmäßigkeit einer Straßenoberfläche unter dem Fahrzeug basierend auf dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal.The present invention relates to the detection of a short-term irregularity under a vehicle having a first wheel by determining a first sensor signal indicative of time-dependent vibrations on the first wheel using a first sensor, determining a second sensor signal indicating a time-dependent vertical movement of the vehicle chassis Use of a second sensor, and detecting a momentary irregularity of a road surface under the vehicle based on the first sensor signal and the second sensor signal.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein die Einschätzung des Straßenoberflächenzustandes unter einem Fahrzeug und beispielsweise Systeme, Verfahren und Computerprogrammprodukte zur Einschätzung des Straßenoberflächenzustandes unter einem Fahrzeug.The present disclosure generally relates to the estimation of the road surface condition under a vehicle and, for example, to systems, methods, and computer program products for estimating the road surface condition under a vehicle.
Genauer betrifft die vorliegende Offenbarung Verfahren, Systeme und Computerprogrammprodukte zur Einschätzung des Straßenoberflächenzustandes unter einem Fahrzeug.More particularly, the present disclosure relates to methods, systems and computer program products for estimating the road surface condition under a vehicle.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Moderne Kraftwagen umfassen elektronische Steuersysteme oder Fahrzeughandhabungssysteme, wie ein Antriebsschlupfregelsystem (TCS/Traction Control System), eine Fahrdynamikregelung (ESP/Electronic Stability Program), ein aktives Aufhängungssystem oder ein Antiblockiersystem (ABS). Neben diesen aktiven Steuersystemen gibt es auch Kraftfahrersicherheitsinformationssysteme, wie etwa Straßenreibungsanzeigen und sensorfreie Reifendruckkontrollsysteme, z. B. ein indirektes Reifendruckkontrollsystem (iTPMS/indirect Tire Pressure Monitoring System), die dem Fahrer Informationen über den Fahrzustand präsentieren.Modern automobiles include electronic control systems or vehicle handling systems such as a traction control system (TCS), an electronic stability program (ESP), an active suspension system, or an anti-lock braking system (ABS). In addition to these active control systems, there are also driver safety information systems such as road friction indicators and sensorless tire pressure monitoring systems, e.g. For example, an indirect tire pressure monitoring system (iTPMS), which present information about the driving condition to the driver.
All die vorstehend erwähnten Systeme profitieren von der Kenntnis eines großen Satzes geschätzter oder gemessener Fahrzeugeigenschaftsparameter, wie etwa Reifenluftdruck, Reifenlängssteifigkeit, Umgebungstemperatur, Reifentemperatur, Radresonanzfrequenz, mitgeführte Fahrzeuglast, Reifenradiusänderung während Kurvenfahrten und drehzahlabhängige Radvibration.All of the aforementioned systems benefit from the knowledge of a large set of estimated or measured vehicle characteristic parameters, such as tire air pressure, tire longitudinal stiffness, ambient temperature, tire temperature, wheel resonance frequency, vehicle load, tire radius change during cornering, and speed dependent wheel vibration.
Die Kenntnis aktueller Straßenoberflächenzustände (auch als Straßenqualität bezeichnet) ist von Interesse. Straßenoberflächenzustandsinformationen, z. B. über bestimmte Straßenabschnitte, können beispielsweise für Behörden, wie etwa das Verkehrsministerium, zu Wartungszwecken und für Reisende, die ihre Route planen und den bequemsten Weg von Punkt A zu Punkt B finden möchten, nützlich sein.The knowledge of current road surface conditions (also called road quality) is of interest. Road surface condition information, e.g. Certain road sections, for example, may be useful to authorities such as the Department of Transportation for maintenance and travelers planning their route and finding the most comfortable route from point A to point B.
Basierend auf Straßenoberflächenzustandsinformationen ist es beispielsweise möglich, Straßenoberflächenanomalien zu erfassen, die, wenn sie ungemeldet bleiben, den Verschleiß von Fahrzeugen, einen geringeren Fahrkomfort und eine verringerte Fahrzeugsteuerbarkeit oder einen Unfall verursachen können.For example, based on road surface condition information, it may be possible to detect road surface anomalies that, if left unchecked, may cause vehicle wear, reduced ride comfort, and reduced vehicle controllability or accident.
Die Kenntnis von Straßenoberflächenzuständen kann auch für elektronische Steuersysteme von Fahrzeugen verwendet werden. Moderne Fahrzeuge umfassen elektronische Steuersysteme, wie Antiblockiersysteme (ABS), dynamische Stabilitätssysteme, Anti-Spin-Systeme und Antriebsschlupfregelsysteme. Neben diesen aktiven Steuersystemen gibt es auch Kraftfahrersicherheitsinformationssysteme, wie etwa Straßenreibungsanzeigen und sensorfreie Reifendruckkontrollsysteme, die dem Fahrer Informationen über den Fahrzustand präsentieren. Derartige Systeme können von der Kenntnis von Straßenoberflächenzuständen unter dem Fahrzeug profitieren, um den aktuellen tatsächlichen Oberflächenzustand einer Straße, auf der sich ein Fahrzeug derzeit bewegt (oder bewegen wird), zu berücksichtigen, um die Systemleistung (z. B. die Bremskraft und/oder Bremsabstände anzupassen) zu optimieren. Beispielsweise bei Fahrzeugen mit einem aktiven Dämpfungssystem können Informationen über den Straßenoberflächenzustand dazu verwendet werden, die Steifigkeit der Aufhängung vorab einzustellen/anzupassen. Auf diese Weise kann ein Fahren über kurze Abschnitte einer Straße, die vom Fahrer als uneben erachtet werden, Schotterwege, Schlaglöcher, Temposchwellen, Bodenschwellen oder dergleichen für den Fahrer/die Insassen bequemer gestaltet werden und es kann an dem fraglichen Fahrzeug weniger Schaden verursacht werden.The knowledge of road surface conditions can also be used for electronic control systems of vehicles. Modern vehicles include electronic control systems such as anti-lock braking systems (ABS), dynamic stability systems, anti-spin systems and traction control systems. In addition to these active control systems, there are also driver safety information systems, such as road friction indicators and sensorless tire pressure monitoring systems, that present driver information about the driving condition. Such systems may benefit from the knowledge of road surface conditions under the vehicle to account for the current actual surface condition of a road on which a vehicle is currently moving (or will move), system performance (eg, braking force and / or Optimize braking distances). For example, in vehicles having an active damping system, information about the road surface condition may be used to pre-set / adjust the rigidity of the suspension. In this way, driving over short sections of a road deemed uneven by the driver, gravel roads, potholes, speed bumps, bumps or the like may be made more comfortable for the driver / passengers and less damage may be caused to the vehicle in question.
Bekannte Ansätze zur Erlangung von Informationen über Straßenoberflächenzustände nutzen smartphone-basierte Anwendungen, die GPS-Informationen verwenden, von am Fahrzeug montierten Kameras aufgenommene Bilder und eine Lasersensorabtastung der Straßenoberfläche. Derartige Ansätze erfordern zusätzliche Komponenten, die normalerweise nicht Teil eines Fahrzeugs sind.Known approaches to obtaining information about road surface conditions use smartphone-based applications that use GPS information, vehicle-mounted camera images, and a laser sensor scan of the road surface. Such approaches require additional components that are not normally part of a vehicle.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, in verbesserter Weise Informationen über Straßenoberflächenzustände bereitzustellen, die mittels bereits im Fahrzeug enthaltener Komponenten erhalten werden.The object of the present invention is to provide in an improved manner information about road surface conditions obtained by means of components already contained in the vehicle.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Erfassung kurzzeitiger Unregelmäßigkeiten einer Straße unter einem Fahrzeug bereitzustellen, wie etwa Schlaglöcher, Temposchwellen oder andere kurze Abschnitte der Straße, die vom Fahrer als uneben erachtet werden. Another object of the invention is to provide improved detection of short-term irregularities of a road under a vehicle, such as potholes, speed bumps, or other short sections of the road deemed uneven by the driver.
Angesichts des obigen Ziels sieht die vorliegende Erfindung Verfahren, Systeme und Computerprogrammprodukte gemäß den unabhängigen Ansprüchen vor. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.In view of the above object, the present invention provides methods, systems and computer program products according to the independent claims. Preferred embodiments are defined in the dependent claims.
Allgemein ist es das Ziel von Verfahren, Systemen und Computerprogrammprodukten der vorliegenden Offenbarung, aktuelle Straßenoberflächenzustandsinformationen zu sammeln und zu verteilen, um beispielsweise die Verkehrssicherheit zu verbessern.In general, the goal of methods, systems, and computer program products of the present disclosure is to collect and distribute current road surface condition information, for example to improve traffic safety.
Die gesammelten Informationen können von einem Fahrzeug über ein Kommunikationsnetzwerk an einen zentralen Server und/oder andere Fahrzeuge verteilt werden. Zu diesem Zweck ist es beispielsweise möglich, ein Auto-zu-Infrastruktur-System, ein Auto-zu-Auto-System oder ein beliebiges anderes Unterstützungssystem zu verwenden, das eine direkte Kommunikation von Informationen zwischen Fahrzeugen und/oder zwischen einem Fahrzeug und einem Verkehrsinfrastrukturbetreiber über ein Kommunikationsnetzwerk ermöglicht.The information collected may be distributed by a vehicle over a communications network to a central server and / or other vehicles. For this purpose, it is possible, for example, to use an auto-to-infrastructure system, a car-to-car system or any other support system that directly communicates information between vehicles and / or between a vehicle and a traffic infrastructure operator via a communication network.
Das Fahrzeug kann als Messgeber verwendet werden und die Straßenoberflächenzustandsinformationen werden basierend auf von Sensoren im Fahrzeug gesammelten Informationen berechnet. Im Besonderen bedeutet dies, dass das Fahrzeug dazu in der Lage sein kann, anderen Fahrzeugen oder Straßenbenutzern Straßenoberflächenzustände und die Verkehrssituation basierend auf Informationen mitzuteilen, die es mit seinen eigenen Sensoren gesammelt hat. Derartige Informationen können auch der Verkehrsinfrastruktur zugeführt werden.The vehicle may be used as a transducer and the road surface condition information is calculated based on information gathered from sensors in the vehicle. In particular, this means that the vehicle may be able to communicate to other vehicles or road users road surface conditions and the traffic situation based on information that it has collected with its own sensors. Such information can also be supplied to the transport infrastructure.
Ausführungsformen der Erfindung lösen das Problem, wie Straßenoberflächenanomalien zu erfassen sind, die, wenn sie ungemeldet bleiben, den Verschleiß von Fahrzeugen, einen geringeren Fahrkomfort und eine verringerte Fahrzeugsteuerbarkeit oder einen Unfall verursachen können. Straßenoberflächenzustände, die erfasst werden können, umfassen holperige Straßen/Schotterwege, Schlaglöcher, Bodenschwellen, Temposchwellen und andere Abschnitte einer Straße, die vom Fahrer als uneben erachtet werden, sind jedoch nicht darauf beschränkt.Embodiments of the invention solve the problem of how to detect road surface anomalies that, if left unchecked, can cause vehicle wear, lower ride comfort, and reduced vehicle controllability or accident. Road surface conditions that may be detected include, but are not limited to, bumpy roads / gravel roads, potholes, bumps, speed bumps, and other portions of a road deemed uneven by the driver.
Die Verfahren, Systeme und Computerprogrammproduktausführungen der vorliegenden Erfindung sind dahingehend vorteilhaft, dass keine zusätzlichen Sensoren in das Fahrzeug eingebaut werden müssen, um den Straßenoberflächenzustand zu bestimmen. Des Weiteren kann, wenn der Straßenoberflächenzustand dem Fahrzeug vorab bekannt ist, die Einstellung eines beliebigen aktiven Aufhängungssystems entsprechend angepasst werden.The methods, systems and computer program product embodiments of the present invention are advantageous in that no additional sensors need to be installed in the vehicle to determine the road surface condition. Further, if the road surface condition is known to the vehicle in advance, the adjustment of any active suspension system may be adjusted accordingly.
Informationen, die den bestimmten Straßenoberflächenzustand betreffen, können mit anderen Straßenoberflächenzustandsinformationen am Backend eines cloud-basierten Dienstsystems und/oder zentralen Fahrerunterstützungssystems fusioniert werden, das mit einem Auto-zu-Infrastruktur-System, einem Auto-zu-Auto-System oder einem beliebigen anderen Fahrerunterstützungssystem verbunden ist, das eine direkte Kommunikation von Informationen zwischen Fahrzeugen und/oder zwischen einem Fahrzeug und einem Verkehrsinfrastrukturbetreiber über ein Kommunikationsnetzwerk ermöglicht, um eine Karte oder andere Beschreibung des aktuellen Straßenzustandes zu erstellen.Information pertaining to the particular road surface condition may be merged with other road surface condition information at the back end of a cloud-based service system and / or central driver support system, with an auto-to-infrastructure system, car-to-car system, or any other Driver support system is connected, which allows a direct communication of information between vehicles and / or between a vehicle and a traffic infrastructure operator via a communication network to create a map or other description of the current road condition.
Andere Merkmale sind den offenbarten Verfahren und System inhärent oder gehen für Fachleute auf dem Gebiet aus der folgenden genauen Beschreibung der Ausführungsformen und deren begleitenden Zeichnungen hervor.Other features are inherent in the disclosed method and system, or will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description of the embodiments and the accompanying drawings.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:Embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. It shows:
GENAUE BESCHREIBUNGPRECISE DESCRIPTION
Daher besteht der allgemeine Zweck der vorliegenden Erfindung darin, verbesserte Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die es ermöglichen, einen Bodenzustand durch Erfassen kurzzeitiger Unregelmäßigkeiten mittels Kombinieren von Sensorsignalen genauer zu bestimmen, die von bereits in einem Fahrzeug vorhandenen Sensoren erhalten werden.Therefore, the general purpose of the present invention is to provide improved methods and apparatus that make it possible to more accurately determine a ground condition by detecting transient irregularities by combining sensor signals obtained from sensors already in a vehicle.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden kurzzeitige Unregelmäßigkeiten in einer Straße unter einem Fahrzeug unter Verwendung von Informationen von einem oder mehreren Sensoren, die zeitabhängige Schwingungen wenigstens eines ersten Rades des Fahrzeugs angeben, und Informationen von einem oder mehreren Sensoren erfasst, die eine zeitabhängige Vertikalbewegung des Fahrzeugchassis angeben.According to the present invention, transient irregularities in a road under a vehicle are detected using information from one or more sensors indicative of time-dependent vibrations of at least a first wheel of the vehicle and information from one or more sensors indicating a time-dependent vertical movement of the vehicle chassis ,
Im Allgemeinen kann die Erfassung kurzzeitiger Unregelmäßigkeiten unter einem Fahrzeug und möglicherweise auch eine Bestimmung des Straßenoberflächenzustands unter einem Fahrzeug auf einer Kombination einerseits von Sensordaten, die das zeitabhängige Verhalten von Radschwingungssignalen (z. B. Schwingungen in Raddrehzahlsignalen) eines Fahrzeugrades in Reaktion auf eine aktuelle Straßenoberfläche (z. B. Straßenunebenheit oder -ungleichmäßigkeit) angeben, und andererseits von Sensordaten, die die zeitabhängige Vertikalbewegung des Fahrzeugchassis (z. B. Abstand zwischen einer Fahrzeugachse und dem Chassis oder einem vorgegebenen Punkt an dem Rad und dem Chassis) angeben, basieren.In general, the detection of transient vehicle irregularities and possibly also a road surface condition under a vehicle may be based on a combination of sensor data representing the time-dependent behavior of wheel vibration signals (eg, vibrations in wheel speed signals) of a vehicle wheel in response to a current road surface and, on the other hand, sensor data indicative of the time-dependent vertical movement of the vehicle chassis (eg, the distance between a vehicle axle and the chassis or a given point on the wheel and chassis).
Durch eine derartige Kombination von Informationen können kurzzeitige Unregelmäßigkeiten in der Straßenoberfläche erfasst werden. Beispielsweise ermöglicht eine solche Informationskombination eine Erfassung von Sensordaten kurzzeitiger Unregelmäßigkeiten mit glatten Kanten anstatt scharfen Kanten. Des Weiteren verbessert die vorliegende Erfindung auch die Erfassung kurzzeitiger Unregelmäßigkeiten mit scharfen Kanten.Such a combination of information can detect short-term irregularities in the road surface. For example, such an information combination allows detection of sensor data of short-term irregularities with smooth edges instead of sharp edges. Furthermore, the present invention also improves the detection of short-term irregularities with sharp edges.
Die Ursache für Variationen des zeitabhängigen Verhaltens von Schwingungssignalen kann ein beliebiges Straßenmerkmal sein. Straßenmerkmale können als Teile der Oberfläche einer oder auf einer Straße betrachtet werden und umfassen z. B. Schlaglöcher, Asphaltbeschaffenheit, kleine Steine, Wellen, etc. Solche Straßenmerkmale verursachen Reifenschwingungen über den Reifen-Straße-Kontakt. Variationen, die an einem bestimmten Rad verursacht werden, führen zu einem spezifischen zeitabhängigen Verhalten des oder der jeweiligen Sensorsignale. Zum Beispiel werden unmittelbare Raddrehzahlsignale, die von einem oder mehreren Sensoren an einem Rad gemessen werden, durch die auf dieses Rad übertragenen Straßenmerkmale beeinflusst.The cause of variations in the time-dependent behavior of vibration signals may be any road feature. Road features may be considered parts of the surface of or on a road, and include e.g. Potholes, asphalt texture, rocks, waves, etc. Such road features cause tire vibration via tire-road contact. Variations that are caused on a particular wheel lead to a specific time-dependent behavior of the respective sensor signal (s). For example, immediate wheel speed signals measured by one or more sensors on a wheel are affected by the road characteristics transmitted to that wheel.
Raddrehzahlsignale können unter Verwendung eines oder mehrerer Raddrehzahlsensoren beispielsweise von ABS-Systemen und/oder vom internen CAN/Flex-Ray-Bus des Fahrzeugs und/oder von einem beliebigen geeigneten Fahrzeugsensor erhalten werden, der bevorzugt bereits Teil des Fahrzeugs ist.Wheel speed signals may be obtained using one or more wheel speed sensors, for example, ABS systems and / or the vehicle's internal CAN / Flex-Ray bus, and / or any suitable vehicle sensor that is preferably already part of the vehicle.
Informationen, die einen bestimmten Straßenoberflächenzustand für ein Fahrzeug betreffen, können mit anderen Straßenoberflächenzustandsinformationen von einem oder mehreren Fahrzeugen und/oder von einem cloud-basierten Dienstsystem in Form eines Auto-zu-Infrastruktur-Systems, eines Auto-zu-Auto-Systems oder eines beliebigen anderen Fahrerunterstützungssystems fusioniert werden, das eine direkte Kommunikation von Informationen zwischen Fahrzeugen und/oder zwischen einem Fahrzeug und einem Infrastrukturbetreiber über ein Kommunikationsnetzwerk ermöglicht. Dies ermöglicht es, genauere Straßenoberflächenzustandsinformationen über eine bestimmten Straße (oder einen Abschnitts derselben) zu erhalten, einen Überblick über Straßenoberflächenzustände in einem geografischen Gebiet zu erlangen und/oder eine Karte des aktuellen Straßenzustands zu erstellen. Außerdem kann eine solche Sammlung von Straßenoberflächenzustandsinformationen von verschiedenen Fahrzeugen dazu verwendet werden, zu bestimmen, wie ein bestimmter Straßenoberflächenzustand das Fahrverhalten unterschiedlicher Fahrzeugtypen beeinflusst. Information pertaining to a particular road surface condition for a vehicle may be included with other road surface condition information from one or more vehicles and / or from a cloud-based service system in the form of an auto-to-infrastructure system, car-to-car system, or system any other driver support system that enables direct communication of information between vehicles and / or between a vehicle and an infrastructure manager via a communication network. This makes it possible to obtain more accurate road surface condition information about a particular road (or a portion thereof), to obtain an overview of road surface conditions in a geographical area, and / or to create a map of the current road condition. Additionally, such a collection of road surface condition information from various vehicles may be used to determine how a particular road surface condition affects the driving behavior of different types of vehicles.
Zum Sammeln von Straßenoberflächenzustandsinformationen von einem oder mehreren Fahrzeugen können die Informationen von dem oder den Fahrzeugen an andere Fahrzeuge oder Infrastrukturbetreiber über ein Backend eines cloud-basierten Dienstsystems in Form eines Auto-zu-Infrastruktur-Systems, eines Auto-zu-Auto-Systems oder eines beliebigen anderen Fahrerunterstützungssystems kommuniziert werden, das eine Kommunikation von Informationen zwischen Fahrzeugen und/oder zwischen einem Fahrzeug und einem Infrastrukturbetreiber über ein Kommunikationsnetzwerk ermöglicht. In jedem Fall kann eine solche Kommunikation direkt sein und/oder in Echtzeit durchgeführt werden.For collecting road surface condition information from one or more vehicles, the information from the vehicle or vehicles to other vehicles or infrastructure operators may be provided via a backend of a cloud-based service system in the form of an auto-to-infrastructure system, car-to-car system, or any other driver support system that enables communication of information between vehicles and / or between a vehicle and an infrastructure manager via a communication network. In any case, such communication can be direct and / or real-time.
Informationen, die den bestimmten Straßenoberflächenzustand von einem Fahrzeug betreffen, können für sich genommen oder fusioniert mit anderen Straßenoberflächenzustandsinformationen durch ein cloud-basiertes Dienstsystem und/oder zentrales Fahrerunterstützungssystem in Form eines Auto-zu-Infrastruktur-Systems, eines Auto-zu-Auto-Systems oder eines beliebigen anderen Fahrerunterstützungssystems, das eine direkte/Echtzeit-Kommunikation von Informationen zwischen Fahrzeugen und/oder zwischen einem Fahrzeug und einem Infrastrukturbetreiber über ein Kommunikationsnetzwerk ermöglicht, und/oder einen Prozessor oder eine Auswerteeinrichtung des Fahrzeugs verarbeitet werden. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung eines Fahrzeugs die Einstellungen des Fahrzeugs, z. B. beliebige aktive Aufhängungseinstellungen, anpassen.Information concerning the particular road surface condition of a vehicle may be taken alone or merged with other road surface condition information by a cloud-based service system and / or central driver support system in the form of an auto-to-infrastructure system, an auto-to-car system or any other driver support system that enables direct / real-time communication of information between vehicles and / or between a vehicle and an infrastructure manager via a communications network, and / or a processor or evaluation device of the vehicle. For example, the evaluation device of a vehicle, the settings of the vehicle, for. For example, any active suspension settings.
Die Auswerteeinrichtung oder der Prozessor
Da die vorliegende Erfindung bevorzugt bereits vorhandene Sensoren eines Fahrzeugs verwendet, ist es möglich, die erfindungsgemäße Straßenoberflächenzustandsbestimmung in Form von zusätzlichen Software- oder Firmware-Anwendungen oder Erweiterungen einer bereits vorhandenen Steuereinrichtung/-einheit eines Fahrzeugs hinzuzufügen.Since the present invention preferably uses existing sensors of a vehicle, it is possible to add the road surface condition determination according to the invention in the form of additional software or firmware applications or extensions to an already existing control device / unit of a vehicle.
Das Fahrzeug kann ein beliebiges Fahrzeug mit Rädern sein, wie etwa ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Transporter, ein Motorrad, ein Fahrrad, ein Zug, etc., bei denen wenigstens ein Rad mit dem Boden in Kontakt steht. Somit kann sogar ein Fahrzeug (Fahrrad, Motorrad), das auf nur einem Rad fährt, von der vorliegenden Erfindung profitieren.The vehicle may be any wheeled vehicle, such as a passenger car, a truck, a vans, a motorcycle, a bicycle, a train, etc., where at least one wheel with in contact with the ground. Thus, even a vehicle (bicycle, motorcycle) riding on only one wheel can benefit from the present invention.
Wie durch die bidirektionalen Pfeile angezeigt, ist/sind das eine oder die mehreren Fahrzeuge
Das eine oder die mehreren Fahrzeuge
Die Auswerteeinrichtung oder der Prozessor
Zusätzlich oder alternativ dazu, kann die Auswerteeinrichtung/der Prozessor
Die Auswerteeinrichtung oder der Prozessor
Die vorliegende Erfindung kann als Fahrerunterstützungssystem verwendet werden, das einem Fahrer eines Fahrzeugs aktuelle Straßenoberflächenzustandsinformationen zuführt, und/oder als Infrastrukturunterstützungssystem, das Organisationen, die für Verkehrskontrolle, Infrastruktur- oder Straßenwartung zuständig sind, mit aktuellen Straßenoberflächenzustandsinformationen versorgt, um nur einige wenige nicht einschränkende Beispiele zu nennen.The present invention may be used as a driver assistance system that provides current road surface condition information to a driver of a vehicle, and / or as an infrastructure support system that provides organizations responsible for traffic control, infrastructure, or road maintenance with current road surface condition information, just a few non-limiting examples to call.
Der zum Erhalten des ersten Sensorsignals verwendete Sensor kann ein beliebiger Sensortyp sein, der auf zeitabhängige Schwingungen eines Rades des Fahrzeugs anspricht. Der erste Sensor kann beispielsweise ein üblicher Raddrehzahl- oder Radbeschleunigungssensor für alle Räder eines Fahrzeugs sein, wobei wenigstens ein einzelner Raddrehzahl- oder Radbeschleunigungssensor einem einzelnen Rad zugeordnet ist. Der erste Sensor kann zwei oder mehr Sensortypen umfassen, beispielsweise einen Raddrehzahlsensor und einen Radbeschleunigungssensor.The sensor used to obtain the first sensor signal may be any type of sensor responsive to time-dependent vibrations of a wheel of the vehicle. For example, the first sensor may be a common wheel speed or wheel acceleration sensor for all wheels of a vehicle, with at least one individual wheel speed or wheel acceleration sensor associated with a single wheel. The first sensor may include two or more types of sensors, such as a wheel speed sensor and a wheel acceleration sensor.
Wie dargestellt, kann der erste Sensor ein Raddrehzahlsensor
Der Prozessor oder die Auswerteeinrichtung
Durch Einführen eines zweiten Sensorsignals, das eine Vertikalbewegung des Chassis angibt, und Kombinieren desselben mit dem ersten Sensorsignal, das Raddrehzahlschwingungen (zeitabhängige Vibrationen des Rades) angibt, wird eine verlässlichere Erfassung kurzzeitiger Unregelmäßigkeiten in der Straßenoberfläche unter einem Fahrzeug erreicht. Somit wird ein Sensorfusionsansatz angewandt, um die Erfassungsleistung zu verbessern und gleichzeitig die Anzahl falscher Angaben zu minimieren.By introducing a second sensor signal indicative of vertical movement of the chassis and combining it with the first sensor signal indicative of wheel speed vibrations (time-dependent vibrations of the wheel), more reliable detection of short-term irregularities in the road surface under a vehicle is achieved. Thus, a sensor fusion approach is used to improve detection performance while minimizing the number of false indications.
Wie dargestellt, kann der zweite Sensor beispielsweise ein Achshöhensensor sein, der dafür ausgelegt ist, einen Abstand zwischen der Radachse eines Rades des Fahrzeugs und dem Fahrzeugchassis zu bestimmen. Der Achssensor kann die Achshöhe zu verschiedenen Zeitpunkten messen, beispielsweise in vordefinierten aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, wodurch ein Sensorsignal bereitgestellt wird, das einen zeitabhängigen Abstand zwischen der Radachse des ersten Rads und dem Fahrzeugchassis angibt.As illustrated, the second sensor may be, for example, an axle height sensor configured to determine a distance between the wheel axle of a wheel of the vehicle and the vehicle chassis. The axle sensor may measure the shaft height at various times, for example, at predefined successive time intervals, thereby providing a sensor signal indicative of a time-dependent distance between the wheel axle of the first wheel and the vehicle chassis.
Zusätzlich oder alternativ dazu, kann der zweite Sensor ein Luftaufhängungshöhensensor und/oder ein jeweils dem einen oder den mehreren Rädern des Fahrzeugs zugeordneter Luftaufhängungshöhensensor sein, der dafür ausgelegt ist, einen zeitabhängigen Abstand zwischen dem zugeordneten Rad oder den zugeordneten Rädern einerseits und dem Fahrzeugchassis andererseits zu bestimmen. Der Luftaufhängungshöhensensor kann zu verschiedenen Zeitpunkten Messungen durchführen, z. B. in vordefinierten aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, wodurch ein Sensorsignal bereitgestellt wird, das einen zeitabhängigen Abstand zwischen dem zugeordneten Rad oder den zugeordneten Rädern und dem Fahrzeugchassis angibt. Additionally or alternatively, the second sensor may be an air suspension height sensor and / or an air suspension height sensor associated with each of the one or more wheels of the vehicle that is configured to provide a time-dependent distance between the associated wheel or wheels and the vehicle chassis determine. The air suspension height sensor may perform measurements at various times, e.g. In predefined successive time intervals, thereby providing a sensor signal indicative of a time dependent distance between the associated wheel or wheels and the vehicle chassis.
Zusätzlich oder alternativ dazu, kann der zweite Sensor ein Vertikalbeschleunigungsmesser sein, der sich z. B. in einem Aufhängungssystem des Fahrzeugs befindet.Additionally or alternatively, the second sensor may be a vertical accelerometer, which may be e.g. B. is located in a suspension system of the vehicle.
Der zweite Sensor kann zwei oder mehr Sensortypen umfassen, z. B. wenigstens einen Achshöhensensor und/oder wenigstens einen Luftaufhängungshöhensensor und/oder wenigstens einen Vertikalbeschleunigungsmesser.The second sensor may include two or more sensor types, e.g. B. at least one Achshöhensensor and / or at least one air suspension height sensor and / or at least one vertical accelerometer.
Im Hinblick auf die Radbeschleunigung kann ein oder mehrere beliebige Sensoren verwendet werden, der/die dazu in der Lage ist/sind, die Beschleunigung eines Fahrzeugs zu bestimmen.With regard to wheel acceleration, any one or more sensors capable of determining the acceleration of a vehicle may be used.
Die Informationen von dem zweiten Sensor können Informationen von einem oder mehrerer Achshöhensensoren, einem oder mehreren Luftaufhängungshöhensensoren und/oder einem oder mehreren Beschleunigungsmessern umfassen, die kombiniert werden können, um ein verbessertes zweites Sensorsignal zu generieren.The information from the second sensor may include information from one or more axle height sensors, one or more air suspension height sensors, and / or one or more accelerometers that may be combined to generate an enhanced second sensor signal.
Eine Erfassung kurzzeitiger Unregelmäßigkeiten einer/auf einer Straßenoberfläche kann unter Nutzung von Informationen von Sensoren, die mit der Raddrehzahl eines Fahrzeugs gekoppelt sind, sowie Informationen von Sensoren durchgeführt werden, die mit der Vertikalbewegung des Chassis des Fahrzeugs gekoppelt sind, wie nachfolgend erläutert.Detection of transient irregularities on / on a road surface may be performed using information from sensors coupled to the wheel speed of a vehicle, as well as information from sensors coupled to vertical movement of the chassis of the vehicle, as discussed below.
Wenn sich einer der Reifen eines Fahrzeugs über eine kurzzeitige Unregelmäßigkeit auf der oder der Straße bewegt, wie etwa kurze Abschnitte der Straße, die vom Fahrer als uneben erachtet werden, Schotterwege, Schlaglöcher, Temposchwellen, Bodenschwellen oder dergleichen, die mehr oder weniger ausgeprägte Kanten haben, versetzt dies dem Reifen einen vertikalen Stoß. Aufgrund der Federungseigenschaften des Reifens und des Aufhängungssystems bewirkt der Stoß eine Schwingung mit einer ausgeprägten Resonanz von ungefähr 15 Hz. Die Schwingung beeinflusst die individuelle Raddrehzahl und kann beispielsweise beobachtet werden, wenn man die Zeitdifferenz zwischen zwei Registrierungen eines Raddrehzahlsensors betrachtet, wie in Verbindung mit
Zum Berechnen der Varianz σ2 der Zeitdifferenz zwischen zwei Registrierungen eines Raddrehzahlsensors für das vordefinierte Zeitintervall kann der erwartete Wert geschätzt werden. Aufgrund von Geschwindigkeitsänderungen während des vordefinierten Zeitintervalls ändert sich der erwartete Wert der Varianz der Zeitdifferenz zwischen zwei Registrierungen während des Zeitintervalls. Um dies zu kompensieren, kann der erwartete Wert der Varianz der Zeitdifferenz zwischen zwei Registrierungen approximiert werden, beispielsweise als linearer Verlauf über das Zeitintervall, wie durch
Der lineare Verlauf der Varianz der Zeitdifferenz zwischen zwei Registrierungen kann, bei Ausführungsformen, wie folgt geschrieben werden:
Die Lösung der kleinsten Quadrate von Gl. 2 lautet: The least squares solution of Eq. 2 reads:
Der geschätzte Anstieg und Versatz des linearen Verlaufs können auf die folgenden Ausdrücke abgeleitet werden: The estimated slope and offset of the linear gradient can be derived from the following expressions:
Nachdem der lineare Verlauf für das aktuelle vorab ausgewählte Zeitintervall geschätzt worden ist, kann die Varianz σ2 der Zeitdifferenz zwischen zwei Registrierungen wie in Gl. 1 beschrieben berechnet werden.After the linear history has been estimated for the current preselected time interval, the variance σ 2 of the time difference between two registrations as in Eq. 1 described.
Die Varianz σ2 kann dann mit einem vordefinierten Schwellenwert verglichen werden, der beispielsweise bei der Herstellung des Fahrzeugs oder während der Kalibrierung der Fahrzeugdatensammel- und -berechnungssysteme festgelegt wird.The variance σ 2 may then be compared to a predefined threshold established, for example, in the manufacture of the vehicle or during the calibration of the vehicle data collection and calculation systems.
Der Schwellenwert kann auf eine Höhe festgelegt werden, die einer Varianz σ2 der Zeitdifferenz zwischen zwei Registrierungen entspricht, die eine kurzzeitige Unregelmäßigkeit auf der Straßenoberfläche angibt. Ausgehend davon entspricht dies, wenn die Varianz σ2 höher als der vorab festgelegte Schwellenwert ist, einer Angabe einer kurzzeitigen Unregelmäßigkeit unter dem Fahrzeug und der Prozessor oder die Auswerteeinrichtung
In der in
Ein angepasstes Filter (matched filter) kann zum Erfassen des Vorhandenseins einer kurzzeitigen Unregelmäßigkeit unter einem Fahrzeug verwendet werden. Dies kann das Vergleichen eines vordefinierten Template-Signals, welches repräsentativ für die Raddrehzahlschwingungen ist, z. B. ungefähr 15 Hz, die beim Fahren über eine kurzzeitige Unregelmäßigkeit auf einer Straßenoberfläche auftreten, mit einem Signal, das die gemessenen oder berechneten Raddrehzahlschwingungen eines Fahrzeugs repräsentiert, und ferner das Bestimmen einer Erfassung einer kurzzeitigen Unregelmäßigkeit umfassen, wenn das gemessene oder berechnete Signal in einem hohen Maß (über einen vorab festgelegten Schwellenwert) mit dem Template-Signal korreliert. Das angepasste Filter kann beispielsweise als Faltung geschrieben werden:
h kann so gewählt werden, dass es der Impulsantwort eines Bandpassfilters ungefähr einer Frequenz entspricht, die die Energie einer Schwingung repräsentiert, die durch eine vordefinierte kurzzeitige Unregelmäßigkeit verursacht wurde.h may be chosen to correspond to the impulse response of a bandpass filter of approximately a frequency representing the energy of a vibration caused by a predefined short-term irregularity.
Eine Entscheidungsgröße für die angepassten Filtersignale kann durch Nehmen des Quadrats und Tiefpassfiltern (low-pass filtering) des Ausgangs generiert werden:
Beispiele für solche Entscheidungsgrößen sind in
Eine beliebige angepasste Filterfunktion, die im Stand der Technik bekannt und zum Vergleichen zweier Signale geeignet ist – nicht nur die hierin als Beispiel verwendete – kann bei Ausführungsformen des angepassten Filters verwendet werden.Any custom filter function known in the art and suitable for comparing two signals, not only those exemplified herein, may be used in embodiments of the matched filter.
Zum Ergänzen der Informationen der Raddrehzahlsignale können ferner Informationen über die Vertikalbewegung des Chassis über die Zeit verwendet werden, mit anderen Worten, Sensorinformationen, die zeitabhängige Schwingungen eines Rads betreffen, werden mit einer zeitabhängigen Vertikalbewegung des Chassis fusioniert. Ein Fahren über eine Unregelmäßigkeit auf der oder der Straßenoberfläche impliziert eine Energie im Aufhängungssystem, die in Sensorsignalen beobachtet werden kann, die die Höhe zwischen jedem Rad oder jeder Radachse und dem Fahrzeugchassis messen. Diese Signale können zum Erfassen von Unregelmäßigkeiten, die keine scharfen Kanten aufweisen, welche starke Schwingungen in den Raddrehzahlsignalen erzeugen, besonders nützlich sein.Further, to supplement the information of the wheel speed signals, information about the vertical movement of the chassis over time can be used, in other words, sensor information concerning time-dependent vibrations of a wheel is fused with a time-dependent vertical movement of the chassis. Driving over an irregularity on the road surface implies energy in the suspension system that can be observed in sensor signals that measure the height between each wheel or wheel axle and the vehicle chassis. These signals may be particularly useful for detecting irregularities that do not have sharp edges that produce strong vibrations in the wheel speed signals.
Des Weiteren besteht ein weiterer Vorteil eines Sensorfusionsansatzes darin, die Anzahl falscher Angaben zu minimieren. Während eines dynamischen Fahrens, beispielsweise mit heftiger Beschleunigung und Gangschaltung, könnte sich der Nickwinkel des Fahrzeugs schnell ändern, was zu einer möglichen falschen Angabe führt, wenn nur Signale verwendet werden, die die Vertikalbewegung des Chassis angeben. In Kombination mit den Informationen vom Raddrehzahlsensor, können solche falschen Anzeigen unterbunden werden. Darüber hinaus können dann falsche Angaben, die durch von den Raddrehzahlsignalen ausgegebene Beeinträchtigungen – die nicht mit kurzzeitigen Straßenunregelmäßigkeiten in Zusammenhang stehen – verursacht werden, durch die Verwendung einer Sensorfusion mit den die Vertikalbewegung des Chassis messenden Sensoren ebenfalls unterbunden werden.Furthermore, another advantage of a sensor fusion approach is to minimize the number of false indications. During dynamic driving, for example, with heavy acceleration and gear shifting, the pitch angle of the vehicle could change rapidly, resulting in a possible false indication when only signals indicative of the vertical movement of the chassis are used. In combination with the information from the wheel speed sensor, such false displays can be prevented. In addition, misstatements caused by deterioration caused by the wheel speed signals - which are not associated with short-term road irregularities - can also be prevented by the use of sensor fusion with the sensors measuring the vertical movement of the chassis.
Die Bewegungsvarianzen für die Achshöhensignale können berechnet werden, um einen weiteren Indikator für kurzzeitige Unregelmäßigkeiten zu erhalten. Die Varianzen könnten wie folgt berechnet werden: wobei ha die Achshöhe der Achse a und die Bewegungsvarianz von ha ist.The motion variances for the axis height signals can be calculated to obtain another indicator of short-term irregularities. The variances could be calculated as follows: where h a is the axis height of the axis a and the motion variance of h a is.
Achshöhensignalvarianzwerte können aktualisiert werden, wenn der absolute Wert der Längsbeschleunigung innerhalb vorab festgelegter Grenzen liegt. Dies reduziert oder beseitigt Schwankungen im Nickwinkel, die bei starker Beschleunigung und plötzlichem Bremsen aufgrund von Lastverlagerungen auftreten. Wie hierin beschrieben, können bei einem Beispiel die Achshöhenvarianzinformationen von einem Achshöhensensor mit Raddrehzahlinformationen, z. B. von einem Raddrehzahlsensor oder Radbeschleunigungssensor, kombiniert werden, um verbesserte Informationen (Sensorfusionsinformationen) zu erhalten, auf deren Basis kurzzeitige Unregelmäßigkeiten auf der Straßenoberfläche unter dem Fahrzeug erfasst werden können.Axis height signal variance values may be updated if the absolute value of the longitudinal acceleration is within predefined limits. This reduces or eliminates pitch angle variations that occur during high acceleration and sudden braking due to load shifts. As described herein, in one example, the axle height variance information may be provided by a wheel height sensor having wheel speed information, e.g. From a wheel speed sensor or wheel acceleration sensor, in order to obtain improved information (sensor fusion information) on the basis of which short-term irregularities on the road surface under the vehicle can be detected.
In Schritt S310: Bestimmen eines ersten Sensorsignals, das zeitabhängige Schwingungen am ersten Rad angibt, unter Verwendung eines ersten Sensors.
In step S310: determining a first sensor signal indicative of time-dependent oscillations on the first wheel using a first sensor.
Das erste Sensorsignal kann
- – ein Raddrehzahlsignal, das das zeitabhängige Verhalten der Drehzahl des ersten Rades des Fahrzeugs angibt, zum Beispiel Raddrehzahlschwingungen; und/oder
- – ein Signal von einem Beschleunigungsmesser sein, der sich z. B. in einem Aufhängungssystem des Fahrzeugs befindet.
- A wheel speed signal indicative of the time dependent behavior of the speed of the first wheel of the vehicle, for example wheel speed vibrations; and or
- - Be a signal from an accelerometer, the z. B. is located in a suspension system of the vehicle.
Zeitabhängige Schwingungen des ersten Sensorsignals können basierend auf mindestens einer der Berechnungen der Zeitvarianz zwischen zwei aufeinanderfolgenden internen Signalen des ersten Sensors bestimmt werden, wie in Verbindung mit den
Bei einem Fahrzeug mit zumindest einem Räderpaar, das ein Vorder- und ein Hinterrad umfasst, wobei am jeweiligen Rad des Räderpaars erhaltene Raddrehzahlsignalen korreliert werden, tritt zum Zeitpunkt der Schwingungen aufgrund des Passierens der kurzzeitigen Unregelmäßigkeit auf der oder der Straßenoberfläche unter dem Fahrzeug ein Korrelations-Peak auf. Wenn der Abstand zwischen der Vorder- und der Hinterachse des Fahrzeugs bekannt ist, kann die Radkorrelation zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden, z. B. wie in dem verwandten Dokument
Eine beliebige oder alle der Ausführungsformen gemäß Schritt S310 können ferner kombiniert werden, um noch genauere Informationen über die zeitabhängigen Schwingungen zu erhalten.Any or all of the embodiments according to step S310 may further be combined to obtain even more accurate information about the time-dependent oscillations.
In Schritt S320: Bestimmen eines zweiten Sensorsignals, das eine zeitabhängige Vertikalbewegung des Fahrzeugchassis angibt, unter Verwendung eines zweiten Sensors.In step S320: determining a second sensor signal indicating a time-dependent vertical movement of the vehicle chassis using a second sensor.
Das Bestimmen einer zeitabhängigen Vertikalbewegung des Fahrzeugchassis kann umfassen:
- – Bestimmen eines zeitabhängigen Abstands zwischen der Radachse des ersten Rades und dem Fahrzeugchassis unter Verwendung eines Achshöhensensors, wie in Verbindung mit den
5A und5B beschrieben, - – Bestimmen eines zeitabhängigen Abstands jeweils zwischen jedem der wenigstens zwei Räder des Fahrzeugs und dem Fahrzeugchassis unter Verwendung eines jedem der wenigstens zwei Räder zugeordneten jeweiligen Luftaufhängungshöhensensors, und/oder
- – Bestimmen einer Vertikalbeschleunigung unter Verwendung eines Vertikalbeschleunigungsmessers.
- Determining a time dependent distance between the wheel axle of the first wheel and the vehicle chassis using an axle height sensor, as described in connection with FIGS
5A and5B described, - Determining a time dependent distance between each of the at least two wheels of the vehicle and the vehicle chassis using a respective air suspension height sensor associated with each of the at least two wheels, and / or
- Determining a vertical acceleration using a vertical accelerometer.
Eine beliebige oder alle der Ausführungsformen gemäß Schritt S320 können ferner kombiniert werden, um noch genauere Informationen über die zeitabhängige Vertikalbewegung des Chassis zu erhalten.Any or all of the embodiments according to step S320 may be further combined to obtain even more accurate information about the time-dependent vertical movement of the chassis.
In Schritt S330: Erfassen jedweder kurzzeitigen Unregelmäßigkeit unter dem Fahrzeug basierend auf dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal.In step S330: detecting any short-term irregularity under the vehicle based on the first sensor signal and the second sensor signal.
Der Erfassungsschritt S330 kann das Vergleichen eines von einer Kombination des ersten und des zweiten Sensorsignals hergeleiteten Werts mit einem vordefinierten Schwellenwert umfassen, um eine Erfassung einer kurzzeitigen Unregelmäßigkeit auf der Straßenoberfläche unter einem Fahrzeug zu bestimmen. The sensing step S330 may include comparing a value derived from a combination of the first and second sensor signals with a predefined threshold to determine detection of a short-term irregularity on the road surface under a vehicle.
Der Erfassungsschritt S330 kann umfassen:
- – Generieren eines normalisierten ersten Sensorwerts, erster_ensorwerti, basierend auf einem Sensorsignal, das unter Verwendung des ersten Sensors zum Zeitpunkt ti erhalten wurde;
- – Generieren eines normalisierten zweiten Sensorwerts, zweiter_Sensorwerti, basierend auf einem Signal, das unter Verwendung des zweiten Sensors zum Zeitpunkt ti erhalten wurde;
- – Berechnen eines Gesamtausgangswerts E basierend auf dem normalisierten ersten_Sensorwerti und dem normalisierten zweiten_Sensorwerti, und
- – Vergleichen des Gesamtausgangswerts E mit einem vorab festgelegten Schwellenwert, und
- – Bestimmen: o wenn der Gesamtausgangswert Eden vorab festgelegten Schwellenwert übersteigt, dass eine kurzzeitige Unregelmäßigkeit unter dem Fahrzeug vorhanden ist, oder o wenn der Gesamtausgangswert Eden vorab festgelegten Schwellenwert nicht übersteigt, dass keine kurzzeitige Unregelmäßigkeit unter dem Fahrzeug vorhanden ist.
- Generating a normalized first sensor value, first sensor value i , based on a sensor signal obtained using the first sensor at time t i ;
- Generating a normalized second sensor value, second sensor value i , based on a signal obtained using the second sensor at time t i ;
- Calculating a total output value E based on the normalized first sensor value i and the normalized second sensor value i , and
- Comparing the total output value E with a predetermined threshold, and
- Determining: o if the total output value E exceeds the predetermined threshold, if there is a short-term irregularity under the vehicle, or o if the total output value E does not exceed the predetermined threshold, that there is no short-term irregularity under the vehicle.
Die Sensorfusionsbestimmung kann jedes Mal durchgeführt werden, wenn der erste und der zweite Sensor Messungen durchführen, wie vorstehend unter Verwendung der Zeitangabe ti angegeben.The sensor fusion determination may be performed each time the first and second sensors make measurements as indicated above using the time indication t i .
Alternativ kann die Sensorfusionsbestimmung nur dann durchgeführt werden, wenn festgestellt wird, dass ein gemessener Sensorwert vom ersten oder zweiten Sensor einen vorab festgelegten Schwellenwert zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ti übersteigt, wodurch der Gesamtausgangswert E nur dann berechnet und mit dem vorab festgelegten Schwellenwert verglichen wird, wenn der erste oder der zweite Sensor eine Angabe bereitstellen, dass eine kurzzeitige Unregelmäßigkeit unter dem Fahrzeug vorhanden sein kann. In diesem Fall entspricht dies, wenn festgestellt wird, dass der Gesamtausgangswert E den vorab festgelegten Schwellenwert nicht übersteigt, einem ”falschen Alarm”, da der erste oder der zweite Sensor einen Wert registriert hat, der, für sich genommen, die Erfassung einer kurzzeitigen Unregelmäßigkeit auf der Straßenoberfläche unter dem Fahrzeug angibt. Mit anderen Worten, die Verwendung einer Sensorfusion, das Fusionieren von Informationen von zwei oder mehr Sensoren, stellt eine genauere Erfassung kurzzeitiger Unregelmäßigkeiten bereit als die Verwendung von Informationen von nur einem einzelnen Sensor.Alternatively, the sensor fusion determination may be performed only when it is determined that a measured sensor value from the first or second sensor exceeds a predetermined threshold at a predetermined time t i , whereby the total output E is calculated and compared to the predetermined threshold only; when the first or second sensor provides an indication that a short term irregularity may be present under the vehicle. In this case, if it is determined that the total output value E does not exceed the predetermined threshold, it corresponds to a "false alarm" because the first or second sensor has registered a value which, taken in isolation, will detect a momentary irregularity indicating on the road surface under the vehicle. In other words, the use of sensor fusion, the fusion of information from two or more sensors, provides a more accurate detection of transient irregularities than the use of information from a single sensor.
Der erste Sensorwert kann durch Multiplikation mit einer ersten Konstante K1 und der zweite Sensorwert durch Multiplikation mit einer zweiten Konstante K2 normalisiert werden. Die Werte von K1 und K2 können bei der Herstellung oder Kalibrierung vorab festgelegt und bestimmt werden und/oder in einem in einem Fahrzeug
Der Gesamtausgangswert E kann einem Energiewert entsprechen.The total output value E may correspond to an energy value.
Der Prozessor
- o wenn der Gesamtausgangswert E den vorab festgelegten Schwellenwert übersteigt, dass eine kurzzeitige Unregelmäßigkeit unter dem Fahrzeug vorhanden ist, oder
- o wenn der Gesamtausgangswert E den vorab festgelegten Schwellenwert nicht übersteigt, dass keine kurzzeitige Unregelmäßigkeit unter dem Fahrzeug vorhanden ist.
- if the total output E exceeds the pre-established threshold, there is a short-term irregularity under the vehicle, or
- o if the total output value E does not exceed the pre-established threshold, there is no short-term irregularity under the vehicle.
Die obige Bewertung kann z. B. für das gesamte Fahrzeug, für jedes separate Rad, sofern das Fahrzeug mehr als ein Rad hat, oder für jedes Räderpaar durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug zwei oder mehr Räderpaare hat.The above rating can be z. For the entire vehicle, for each separate wheel, if the vehicle has more than one wheel, or for each pair of wheels, if the vehicle has two or more pairs of wheels.
Die Konstanten K1 und K2 können bei einem Parameter-Download in Verbindung mit der Wartung des Fahrzeugs oder über einen Download von einem Kommunikationsnetzwerk, z. B. einem automatischen oder benutzerausgelösten Download in vordefinierten Zeitintervallen oder in Verbindung mit einer neuen Systemversionsausgabe aktualisiert werden. Des Weiteren können die Konstanten K1 und K2 auch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Fahrzeuge angepasst werden, da sich die induzierte Energie in Abhängigkeit der Drehzahl ändert; je höher die Drehzahl, desto niedriger die induzierte Energie. The constants K1 and K2 may be at a parameter download in connection with the maintenance of the vehicle or via a download from a communication network, eg. An automatic or user-triggered download at predefined time intervals or in conjunction with a new system version output. Furthermore, the constants K1 and K2 can also be adjusted as a function of the speed of the vehicles, since the induced energy changes as a function of the rotational speed; the higher the speed, the lower the induced energy.
Durch Kombinieren der aus Schritt S310 und Schritt S320 erhaltenen Informationen wird eine verbesserte Erfassung kurzzeitiger Unregelmäßigkeiten erreicht. Beispielsweise kann Schritt S310 ausreichen, um eine kurzzeitige Unregelmäßigkeit zu erfassen, z. B. ein Schlagloch, das scharfe Kanten aufweist und dadurch große Variationen der Raddrehzahlschwingung verursacht, eine Unregelmäßigkeit mit glatteren Kantenkann jedoch unbemerkt bleiben, wenn beispielsweise die Amplitude der Schwingungen einen vorab festgelegten Schwellenwert nicht übersteigt.By combining the information obtained from step S310 and step S320, improved detection of short-term irregularities is achieved. For example, step S310 may be sufficient to detect a transient irregularity, e.g. For example, a pothole that has sharp edges and thereby causes large variations in wheel speed vibration, however, a smoother edge irregularity may go unnoticed if, for example, the amplitude of the vibrations does not exceed a predetermined threshold.
Durch Kombinieren der Informationen über Variationen der Raddrehzahlschwingung mit Informationen über Chassisschwingungen kann eine genauere Bestimmung, ob die Schwingungen der Raddrehzahl tatsächlich das Vorhandensein einer Straßenunregelmäßigkeit angeben oder nicht, durchgeführt werden.By combining the information about variations of the wheel speed vibration with information about chassis vibrations, a more accurate determination as to whether the vibrations of the wheel speed actually indicate the presence of a road irregularity or not can be made.
Nach Schritt S330 werden Informationen über jede erfasste kurzzeitige Unregelmäßigkeit erhalten. Diese Informationen können für mehrere vorteilhafte Zwecke verwendet werden.After step S330, information about each detected short-term irregularity is obtained. This information can be used for several advantageous purposes.
Das Verfahren kann das Erstellen oder Aktualisieren einer Karte des aktuellen Straßenoberflächenzustands basierend auf einer oder mehreren erfassten kurzzeitigen Unregelmäßigkeiten umfassen.The method may include creating or updating a map of the current road surface condition based on one or more detected short term irregularities.
Das Verfahren kann, zusätzlich oder alternativ, das Aktualisieren einer Klassifizierung der Straßenoberfläche basierend auf einer oder mehreren erfassten kurzzeitigen Unregelmäßigkeiten umfassen.The method may additionally or alternatively include updating a classification of the road surface based on one or more detected short-term irregularities.
Das Verfahren kann, zusätzlich oder alternativ, das Durchführen der vorstehend genannten Erstellung oder Aktualisierung einer Karte des aktuellen Straßenoberflächenzustands und/oder eine Aktualisierung einer Klassifizierung der Straßenoberfläche in Echtzeit umfassen.The method may additionally or alternatively include performing the aforementioned creation or update of a map of the current road surface condition and / or updating a classification of the road surface in real time.
Das Verfahren kann ferner, zusätzlich oder alternativ, das Anpassen der Einstellungen der aktiven Aufhängung des Fahrzeugs basierend auf der aktualisierten Klassifizierung umfassen.The method may further include, additionally or alternatively, adjusting the settings of the active suspension of the vehicle based on the updated classification.
Das Verfahren kann das Verteilen der aktualisierten Straßenoberflächenklassifizierung oder Karte unter Verwendung eines Fahrerunterstützungssystems umfassen, das dazu in der Lage ist, direkt mit jedem anderen und/oder mit den Verkehrsinfrastrukturbetreibern zu kommunizieren.The method may include distributing the updated road surface classification or map using a driver support system that is capable of communicating directly with each other and / or with the traffic infrastructure operators.
Sämtliche hierin beschriebenen Verfahrensschritte und Funktionen können in Echtzeit durchgeführt werden und die Berechnungen und Bewertungen können von dem Prozessor
Der Prozessor oder die Auswerteeinrichtung
Der Prozessor oder die Auswerteeinrichtung
Als mögliche Implementierung ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das dafür ausgelegt ist, wenn es in einer Recheneinrichtung ausgeführt wird, einen Prozessor zu steuern, um einen(n) beliebige(n) der hierin beschriebenen Verfahrensschritte oder Funktionen durchzuführen.As a possible implementation, a computer program product is provided which, when executed in a computing device, is arranged to control a processor to perform any of the method steps or functions described herein.
Das Fahrzeug kann eine Anzeigeeinrichtung (nicht in den Figuren gezeigt) umfassen, wobei die Auswerteeinrichtung oder der Prozessor
Ausführungsformen von Computerprogrammprodukten mit einem Programmcode zum Durchführen der beschriebenen Verfahren umfassen ein beliebiges maschinenlesbares Medium, das dazu in der Lage ist, den Programmcode zu speichern oder zu codieren. Der Begriff ”maschinenlesbares Medium” ist demnach so zu verstehen, dass er Halbleiterspeicher, optische und magnetische Speichermedien und Trägerwellensignale umfasst, jedoch nicht darauf beschränkt ist. Der Programmcode kann ein Maschinencode oder ein anderer Code, der durch Kompilierung und/oder Interpretation in einen Maschinencode umgesetzt werden kann, wie etwa ein Quellencode in einer höheren Programmiersprache, wie etwa C++, oder in einer beliebigen anderen geeigneten notwendigen oder funktionalen Programmiersprache, oder ein virtueller Maschinencode sein. Das Computerprogrammprodukt kann einen Datenträger umfassen, der mit dem Programmcode oder anderen Mitteln versehen ist, die dafür entworfen wurden, eine Datenverarbeitungsvorrichtung zu steuern oder anzuweisen, das Verfahren gemäß der Beschreibung auszuführen. Eine das Verfahren ausführende Datenverarbeitungsvorrichtung umfasst typischerweise eine zentrale Recheneinheit, Datenspeichereinrichtungen und eine I/O-Schnittstelle für Signale oder Parameterwerte.Embodiments of computer program products having program code for performing the described methods include any machine-readable medium capable of storing or encoding the program code. The term "machine-readable medium" is therefore to be understood as including, but not limited to, semiconductor memory, optical and magnetic storage media, and carrier wave signals. The program code may be a machine code or other code that may be translated by compilation and / or interpretation into machine code, such as a source code in a high level programming language such as C ++, or any other suitable necessary or functional programming language be virtual machine code. The computer program product may comprise a data medium provided with the program code or other means designed to control or direct a data processing device to carry out the method as described. A data processing apparatus executing the method typically includes a central processing unit, data storage devices and an I / O interface for signals or parameter values.
Fig. 1AFig. 1A
-
- Rear wheelRear wheel
- = Hinterrad= Rear wheel
- Front wheelFront wheel
- = Vorderrad= Front wheel
Fig. 1BFig. 1B
-
-
Vehicle 1
Vehicle 1 -
= Fahrzeug 1=
Vehicle 1 -
Vehicle 2
Vehicle 2 -
= Fahrzeug 2=
Vehicle 2 - Vehicle NVehicle N
- = Fahrzeug N= Vehicle N
-
Vehicle 1
Fig. 2Fig. 2
-
- Sensorsensor
- = Sensor= Sensor
Fig. 3Fig. 3
- ------
Fig. 4AFig. 4A
-
- Front Right wheelFront right wheel
- = Rechtes Vorderrad= Right front wheel
- OscillationsOscillations
- = Schwingungen= Vibrations
- OscillationsOscillations
- = Schwingungen= Vibrations
- Estimated TrendEstimated trend
- = Geschätzter Verlauf= Estimated History
- Number of tics since last cogNumber of tics since last cog
- = Anzahl der tics (i. e. zeitlicher Abstand zwischen zwei Zahndetektionen) seit letztem Zahn= Number of tics (i.e., time interval between two tooth detections) since last tooth
- COG [k]COG [k]
- = ZAHN [k]= TOOTH [k]
Fig. 4BFig. 4B
-
- Batchwise Variance of Delta-ticBatchwise Variance of Delta-tic
- = satzweise Variance des zeitlichen Abstands zwischen zwei Zahndetektionen= set variation of the time interval between two tooth detections
- Front LeftFront Left
- = Vorne links= Front left
- Front RightFront Right
- = Vorne rechts= Front right
- Rear LeftRear Left
- = Hinten links= Back left
- Rear RightRear Right
- = Hinten rechts= Back right
- ThresholdThreshold
- = Schwellenwert= Threshold
- Batch [nr]Batch [nr]
- = Satz [nr]= Sentence [nr]
Fig. 4C Fig. 4C
-
- Front Right WheelFront Right Wheel
- = Rechtes Vorderrad= Right front wheel
Fig. 5AFig. 5A
-
- Axle Height FrontAxle height front
- = Achshöhe vorne= Achshöhe front
- Axle Hight RearAxle Hight Rear
- = Achshöhe hinten= Achshöhe behind
Fig. 5BFig. 5B
-
- Axle Hight Variance FrontAxle Hight Variance Front
- = Achshöhenvarianz vorne= Shaft height variance in front
- Axle Hight Variance RearAxle Hight Variance Rear
- = Achshöhenvarianz hinten= Height variance rear
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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