DE102014213424A1

DE102014213424A1 - System zur Ermittlung des Zustandes von insbesondere unbefestigten Fahrtrassen, wie z. B. Forststraßen oder Güterwegen

Info

Publication number: DE102014213424A1
Application number: DE102014213424.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Ziesak
Original assignee: Berner Fachhochschule (bfh) Hochschule fur Agrar- Forst- und Lebensmittelwissenschaften (hafl) Abteilung Waldwissenschaften; Berner Fachhochschule Bfh Hochschule fur Agrar Forst und Lebensmittelwissenschaften Hafl; Thueringenforst - Anstalt Offentlichen Rechts - Forstliches Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha Psf 100662; Thueringenforst Anstalt Offentlichen Rechts Forstliches Forschungs und Kompetenzzentrum Gotha
Current assignee: Berner Fachhochschule (bfh) Hochschule fur Agrar- Forst- und Lebensmittelwissenschaften (hafl) Abteilung Waldwissenschaften; Berner Fachhochschule Bfh Hochschule fur Agrar Forst und Lebensmittelwissenschaften Hafl; Thueringenforst - Anstalt Offentlichen Rechts - Forstliches Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha Psf 100662; Thueringenforst Anstalt Offentlichen Rechts Forstliches Forschungs und Kompetenzzentrum Gotha
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2016-01-14

Abstract

Ein System zur Ermittlung des Zustandes von insbesondere unbefestigten Fahrtrassen, wie z. B. Forststraßen oder Güterwegen, umfasst:
– eine an einem Fahrzeug (10) vorgesehene oder anbringbare erste Sensoranordnung (30) mit einer Mehrzahl von in einer Fahrtrassenquerrichtung (Q) in Abstand zueinander angeordneten Distanzsensoren (30₁, 30₂, 30₃, 30₄, 30₅) zur Bereitstellung von die Distanz zu einer Fahrtrassenoberfläche (32) wiedergebender Distanzinformation,
– eine Positionserfassungsanordnung (42) zur Bereitstellung von die Position des Systems (12) wiedergebender Positionsinformation,
– eine Informationsverarbeitungsanordnung (36) zur Bereitstellung von den Zustand einer Fahrtrasse (26) wiedergebender Fahrtrasseninformation beruhend auf der Distanzinformation und der Positionsinformation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Ermittlung des Zustandes von insbesondere unbefestigten Fahrtrassen bzw. Straßen oder Verkehrswegen, wie z. B. Forststraßen oder Güterwegen.
Unbefestigte Fahrtrassen, wie sie beispielsweise zur Forstbewirtschaftung genutzt werden, unterliegen nutzungsbedingt und witterungsbedingt zum Teil sehr kurzfristigen Veränderungen. Insbesondere in Forstgebieten, in welchen eine intensive Bewirtschaftung stattfindet und dementsprechend die vorhandenen Forststraßen mit vergleichsweise schwerem Gerät befahren werden, zeigen die Straßen bzw. Fahrwege oft nach vergleichsweise kurzer, jedoch intensiver Nutzung eine deutliche Verschlechterung ihrer Oberflächenqualität. Beispielsweise können vergleichsweise tiefe bzw. viele Schlaglöcher entstehen. Derartige Wegeschäden können dazu führen, dass solche Fahrtrassen durch verschiedene Fahrzeuge nur eingeschränkt bzw. nicht mehr oder bereichsweise nicht mehr genutzt werden können.
Aus der WO 02/081252 A1 ist ein Datenspeichersystem bekannt, mit welchem Information über das für ein Fahrzeug befahrbare Straßennetz in einem Fahrzeug gespeichert werden kann. Dazu ist in einem Fahrzeug eine Datenquelle vorgesehen, die einerseits Information über den Straßenverlauf, allgemein also eine Straßenkarte, umfasst. Ferner umfasst die Datenquelle eine Verkehrsinformationsquelle, welche beispielsweise Information über den Verkehrsfluss, Information über eine sich ändernde Straßenbeschaffenheit, wie z. B. das Entstehen von Glatteis, sowie Information über den Funktionszustand von Verkehrsregelungsanlagen umfassen kann. Ferner umfasst die Datenquelle eine Nahbereichsinformationsquelle, wie z. B. eine Kamera und ein dieser zugeordnetes Bildverarbeitungssystem, um in der Umgebung eines Fahrzeugs Information über die Fahrstrecke zu erlangen, beispielsweise Hindernisse auf der Strecke zu erkennen. All diese Informationen werden zusammengeführt, um beim Befahren einer Strecke dem Fahrer eines Fahrzeugs ein möglichst umfassendes Bild über den vor ihm liegenden Streckenabschnitt bereitstellen zu können.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Ermittlung des Zustandes von insbesondere unbefestigten Fahrtrassen, wie z. B. Forststraßen oder Güterwegen, bereitzustellen, mit welchem in einfacher und zuverlässiger Art und Weise Information über die Nutzbarkeit derartiger Fahrtrassen bereitgestellt werden kann, insbesondere auch, um eine zeitnahe und damit kostengünstige Wegeinstandhaltung derartiger Fahrtrassen gewährleisten zu können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein System zur Ermittlung des Zustandes von insbesondere unbefestigten Fahrtrassen, wie z. B. Forststraßen oder Güterwegen, umfassend:

– eine an einem Fahrzeug vorgesehene oder anbringbare erste Sensoranordnung mit einer Mehrzahl von in einer Fahrtrassenquerrichtung in Abstand zueinander angeordneten Distanzsensoren zur Bereitstellung von die Distanz zu einer Fahrtrassenoberfläche wiedergebender Distanzinformation,
– eine Positionserfassungsanordnung zur Bereitstellung von die Position des Systems wiedergebender Positionsinformation,
– eine Informationsverarbeitungsanordnung zur Bereitstellung von den Zustand einer Fahrtrasse wiedergebender Fahrtrasseninformation beruhend auf der Distanzinformation und der Positionsinformation.

Bei dem erfindungsgemäßen System wird die Fahrtrassengüte repräsentierende Distanzinformation bereitgestellt und mit einer Positionsinformation, also der Information, an welchem Ort eine bestimmte Fahrtrassengüte vorliegt, verknüpft. Schäden in der Oberfläche einer Fahrtrasse, wie z. B. Schlaglöcher, werden in der Distanzinformation durch eine vergleichsweise starke Variation der Distanz zwischen der Fahrtrassenoberfläche und einem jeweiligen Distanzsensor abgebildet. Je größer diese Variation bzw. je häufiger Variationen über die Zeit bzw. über einen bestimmten Streckenverlauf auftreten, desto geringer ist die Güte einer Fahrtrasse. Durch das Zusammenführen der Distanzinformation und der Positionsinformation kann allgemein eine Fahrtrasseninformation bereitgestellt werden, welche es den eine bestimmte Fahrtrasse oder ein bestimmtes Streckennetz nutzenden Fahrzeugführern ermöglicht, zu entscheiden, ob ein zu befahrender Streckenabschnitt einer Fahrtrasse tatsächlich nutzbar oder für ihr Fahrzeug geeignet ist, oder ob möglicherweise andere Streckenabschnitte zum Erreichen eines bestimmten Zieles genutzt werden sollten.
Eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung, welche gleichwohl das Bereitstellen sehr präziser Information über die Oberflächenbeschaffenheit einer Fahrtrasse liefern kann, kann dadurch bereitgestellt werden, dass die erste Sensoranordnung wenigstens einen, vorzugsweise eine Mehrzahl von Ultraschall-Distanzsensoren oder/und wenigstens einen, vorzugsweise eine Mehrzahl von Laser-Distanzsensoren umfasst.
Um über die Breite einer Fahrtrasse hinweg umfassende Information über die Oberflächenbeschaffenheit bereitstellen zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle Distanzsensoren an einem langgestreckten, vorzugsweise an einer Anhängerkupplung eines Fahrzeugs anbringbaren Sensorträger getragen sind. Die Anbringung eines derartigen Sensorträgers an einer Anhängerkupplung vermeidet das Bereitstellen zusätzlicher Montagepunkte an einem Fahrzeug und gestattet gleichzeitig die einfache Anbringung und Demontage des erfindungsgemäßen Systems an einem Fahrzeug bzw. von einem Fahrzeug.
Die Aussagequalität der mit dem erfindungsgemäßen System bereitzustellenden Fahrtrasseninformation kann weiter dadurch erhöht werden, dass eine zweite Sensoranordnung wenigstens einen vorzugsweise an einer Radaufhängungskomponente eines Fahrzeugs vorgesehenen oder anbringbaren Beschleunigungssensor zur Bereitstellung von Beschleunigungsinformation umfasst, wobei die Informationsverarbeitungsanordnung die Fahrtrasseninformation ferner beruhend auf der Beschleunigungsinformation bereitstellt. Die Beschleunigungsinformation repräsentiert die Bewegung einer einen jeweiligen Beschleunigungssensor tragenden Fahrzeugkomponente. Je schlechter die Oberflächenbeschaffenheit einer Fahrtrasse ist, desto stärker wird sich ein Fahrzeug bzw. die einen Beschleunigungssensor tragende Komponente bewegen, was wiederum entsprechende Variationen in einem von einem Beschleunigungssensor gelieferten und z. B. die Beschleunigungsinformation repräsentierenden Sensorsignal mit sich bringt.
Die Anbringung eines derartigen Beschleunigungssensors an einer bezüglich einer Fahrzeugkarosserie bewegbaren Komponente, wie beispielsweise einer Radaufhängungskomponente, ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da derartige bewegte Komponenten einer deutlich stärkeren und somit die Oberflächenqualität ausgeprägter wiedergebenden Beschleunigung unterliegen, als beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie selbst.
Unter Ausnutzung derartiger Beschleunigungsinformation kann eine noch höhere Auflösung der Oberflächenqualität einer Fahrtrasse erlangt werden, wenn die zweite Sensoranordnung in Zuordnung zu jedem von zwei an einem Fahrzeug nebeneinander vorgesehenen Rädern, vorzugsweise Hinterrädern, jeweils wenigstens einen Beschleunigungssensor umfasst.
Die Befahrbarkeit einer Fahrtrasse, beispielsweise einer unbefestigten Forststraße, durch vergleichsweise schweres bzw. großes Gerät wird nicht nur durch die Oberflächengüte, sondern insbesondere auch die Raumlage bzw. allgemein den Verlauf einer derartigen Fahrtrasse beeinflusst. Um bei dem erfindungsgemäßen System diesbezüglich eine noch größere Aussagekraft bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass eine dritte Sensoranordnung wenigstens einen Neigungssensor zur Bereitstellung von die Neigung eines Fahrzeugs oder/und die Neigung eines Sensorträgers für die erste Sensoranordnung wiedergebender Neigungsinformation umfasst, wobei die Informationsverarbeitungsanordnung die Fahrtrasseninformation ferner beruhend auf der Neigungsinformation bereitstellt, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass die dritte Sensoranordnung wenigstens einen Querneigungssensor zur Erfassung einer Neigung in einer Fahrtrassenquerrichtung oder/und wenigstens einen Längsneigungssensor zur Erfassung einer Neigung in einer Fahrtrassenlängsrichtung umfasst. Durch das Bereitstellen derartiger Neigungsinformation können nicht nur massive Beschädigungen an einer Fahrtrasse erkannt werden, wie sie beispielsweise durch das witterungsbedigte Wegspülen ganzer Oberflächenbereiche entstehen können, sondern es kann auch Information über den grundsätzlichen Verlauf der Fahrtrasse im dreidimensionalen Raum bereitgestellt werden, so dass der Fahrer eines Fahrzeugs entscheiden kann, ob beispielsweise eine zu starke Quer- oder Längsneigung die Nutzbarkeit eines Steckenabschnitts einer Fahrtrasse für sein Fahrzeug ausschließt.
Der Detaillierungsgrad der erfindungsgemäß bereitzustellenden Fahrtrasseninformation kann gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch weiter erhöht werden, dass eine vierte Sensoranordnung wenigstens einen Gyro-Sensor zur Bereitstellung von eine Rotation eines Fahrzeugs um eine Fahrzeughöhenachse wiedergebender Rotationsinformation umfasst, wobei die Informationsverarbeitungsanordnung die Fahrtrasseninformation ferner beruhend auf der Rotationsinformation bereitstellt. Die Rotationsinformation gibt in Verbindung mit der Positionsinformation bzw. der sich ändernden Position eines die Information aufnehmenden Fahrzeugs die Krümmung eines Fahrtrassenabschnitts wieder. Diese Information ist insbesondere für vergleichsweise lange Fahrzeuge von substantieller Bedeutung, da Streckenabschnitte mit zu starker Krümmung, also zu geringem Krümmungsradius, für diese ggf. nicht befahrbar sind.
Um bei einfachem Aufbau das erfindungsgemäße System möglichst kompakt zu gestalten, wird vorgeschlagen, dass die Positionserfassungsanordnung oder/und wenigstens ein Neigungssensor oder/und wenigstens ein Gyro-Sensor an dem Sensorträger getragen ist.
Zur Verknüpfung der mit den verschiedenen Sensoren des erfindungsgemäßen Systems bereitgestellten Informationen mit dem im allgemeinen grundsätzlich bzw. zumindest grob bekannten Verlauf einer Fahrtrasse wird vorgeschlagen, dass die Informationsverarbeitungsanordnung die Fahrtrasseninformation ferner beruhend auf einen Verlauf einer Fahrtrasse im Wesentlichen wiedergebender Karten-Grundinformation bereitstellt. Diese Karten-Grundinformation kann beispielsweise der in herkömmlichen Navigationssystemen in Fahrzeugen bereitgestellten Karteninformation entsprechen bzw. auf der Grundlage derartiger Daten bereitgestellt werden.
Das erfindungsgemäße System kann weiter derart aufgebaut sein, dass die Informationsverarbeitungsanordnung eine Datenaufnahmeeinheit zur Aufnahme und Speicherung von die Distanzinformation oder/und die Positionsinformation oder/und die Beschleunigungsinformation oder/und die Neigungsinformation oder/und die Rotationsinformation wiedergebenden Daten umfasst oder/und eine Datenverarbeitungseinheit zur Bereitstellung von die Fahrtrasseninformation beruhend auf der Distanzinformation oder/und der Positionsinformation oder/und der Beschleunigungsinformation oder/und der Neigungsinformation oder/und der Rotationsinformation oder/und der Karten-Grundinformation wiedergebenden Daten umfasst.
Die Datenaufnahmeeinheit empfängt die Signale bzw. Daten von den verschiedenen Sensoren des erfindungsgemäßen Systems und kann diese Informationen nach Empfang speichern bzw. zwischenspeichern. In der Datenverarbeitungseinheit können die von den verschiedenen Sensoren empfangenen bzw. in der Datenaufnahmeeinheit gespeicherten Daten bzw. Informationen dann weiter verarbeiten werden, um durch entsprechende Signalverarbeitung bzw. Informationsverknüpfung die Fahrtrasseninformation zu generieren.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn wenigstens die Datenaufnahmeeinheit an dem Sensorträger getragen ist. Die bei einer Messfahrt aufgenommenen bzw. in der Datenaufnahmeeinheit gespeicherten Daten können dann zur weiteren Verarbeitung in eine Datenverarbeitungseinheit über Kabel oder kabellos übertragen werden. Eine derartige Datenübertragung ist bereits auch während einer Messfahrt möglich, so dass parallel zur Bereitstellung der verschiedenen Sensorsignale bzw. zur Aufnahme der verschiedenen Informationen bereits in einem z. B. mobilen Computer, wie z. B. Laptop oder Tablet-PC, die Fahrtrasseninformation generiert und angezeigt werden kann.
Um in einfacher Art und Weise und unter Ausnutzung bereits vorhandener Systeme die während einer Messfahrt vorhandene Positionierung eines Fahrzeugs bzw. erfindungsgemäßen Systems erfassen bzw. die Positionsinformation bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Positionserfassungsanordnung eine GPS-Positionserfassungsanordnung umfasst.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
1 in vereinfachter Ansicht ein Fahrzeug mit einem System zur Ermittlung des Zustandes von Fahrtrassen;
2 eine Rückansicht des Fahrzeugs der 1;
3 eine Seitenansicht des Fahrzeugs der 1, welche die Funktionalität eines Längsneigungssensors veranschaulicht;
4 die Darstellung eines Sensorträgers mit einer Mehrzahl von daran getragenen Sensoren und deren Wirkungsweise zur Bereitstellung von die Oberflächengüte einer Fahrtrasse repräsentierender Information.
Die 1 und 2 zeigen in Seitenansicht bzw. in Rückansicht ein allgemein mit 10 bezeichnetes Fahrzeug, an welchem ein System 12 zur Ermittlung des Zustandes von insbesondere unbefestigten Fahrtrassen vorgesehen ist. Das Fahrzeug 10 kann nach herkömmlicher Art aufgebaut sein mit einer Karosserie 14 sowie an Hinterradaufhängungen getragenen Hinterrädern 16 und an Vorderradaufhängungen getragenen, lenkbaren Vorderrädern 18. Im Heckbereich 20 ist das Fahrzeug 10 beispielsweise mit einer herkömmlichen Anhängerkupplung 22 ausgestattet.
Das System 12 umfasst einen an dem Fahrzeug 10, insbesondere an der Anhängerkupplung 22 anbringbaren, langgestreckten Sensorträger 24. Der an dem Fahrzeug 10 angebrachte Sensorträger 24 erstreckt sich im Wesentlichen quer zu einer Fahrzeuglängsrichtung bzw. Fahrtrassenlängsrichtung L, also in einer Fahrzeugquerrichtung bzw. einer Fahrtrassenquerichtung Q. An dem langgestreckten Sensorträger 24, welcher mit einem Trägerbalken 28, dieser ggf. zur Erweiterung des Messbereichs ausklappbar oder teleskopierbar, aufgebaut ist, sind mehrere Distanzsensoren 30 ₁, 30 ₂, 30 ₃, 30 ₄, 30 ₅ einer ersten Sensoranordnung 30 vorgesehen, vorzugsweise in gleichmäßigem gegenseitigen Abstand. Die Distanzsensoren 30 ₁, 30 ₂, 30 ₃, 30 ₄, 30 ₅ können beispielsweise als Ultraschall-Distanzsensoren aufgebaut sein, welche, ähnlich wie bei Parkunterstützungssystemen in Fahrzeugen, im hier relevanten Distanzbereich von wenigen Zentimetern bis zu beispielsweise einem oder zwei Metern ein z. B. eine präzise Distanzinformation wiedergebendes oder die Grundlage zur Bereitstellung der Distanzinformation bildendes Sensorsignal ausgeben. Dabei kann beispielsweise der im Längenmittenbereich des Trägerbalkens 28 vorgesehene Distanzsensor 30 ₃ als das Zentrum des Systems 10 in der Fahrtrassenquerrichtung Q repräsentierender Sensor klassifiziert sein.
Die Distanzsensoren 30 ₁, 30 ₂, 30 ₃, 30 ₄, 30 ₅ können am Trägerbalken 28 des Sensorträgers 24 so positioniert sein, dass sie im Wesentlichen in einer Fahrzeughöhenrichtung F, im Allgemeinen also einer auf einer Fahrtrassenoberfläche 32 orthogonal stehenden Richtung, den im Wesentlichen senkrechten Abstand zur Fahrtrassenoberfläche 32 erfassen. Insbesondere die an Längsendbereichen des Trägerbalkens 28 positionierten Distanzsensoren 30 ₁, 30 ₅ können in Richtung nach außen geneigt sein, um auf diese Art und Weise einen noch größeren Breitenbereich der Fahrtrasse 26 erfassen zu können. Vor allem diese in den Längsendbereichen positionierten Distanzsensoren 30 ₁ und 30 ₅, grundsätzlich aber auch alle anderen Distanzsensoren 30 ₂, 30 ₃, 30 ₄, können auch als Laser-Distanzsensoren ausgebildet sein. Es ist also möglich, verschiedene Arten von Distanzsensoren am Sensorträger 24 vorzusehen. Auch ist es möglich, Distanzsensoren einzusetzen, welche auch eine Wellenlängenauswertung ermöglichen, so dass nicht nur die Distanz zur Fahrtrassenoberfläche 32 repräsentierende Information durch diese bereitgestellt werden kann, sondern auch Information, welche beispielsweise den Bewuchs der Fahrtrasse 26 repräsentieren kann.
Das System 10 umfasst ferner eine zweite Sensoranordnung 33 mit einem oder mehreren Beschleunigungssensoren 34. Diese Beschleunigungssensoren 34 sind vorzugsweise jeweils an einer Radaufhängungskoponente der Hinterräder 16 angebracht. Beim Befahren einer Fahrtrasse 26 liefern die Beschleunigungssensoren 34 z. B. ein Beschleunigungsinformation repräsentierendes oder die Grundlage zu deren Bereitstellung bildendes Ausgangssignal. Je ausgeprägter die Unebenheiten in der Fahrtrassenoberfläche 32 sind, desto stärkere Ausschläge wird das von den Beschleunigungssensoren 34 gelieferte Signal aufweisen. Beim Befahren einer Fahrtrasse 26 kann somit jeweils zugeordnet zu den durch die Hinterräder 16 überfahrenen Fahrspuren Information bereitgestellt werden, welche in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 die Qualität der Fahrtrassenoberfläche 32 repräsentiert.
Ebenso wie die Distanzsensoren 30 ₁, 30 ₂, 30 ₃, 30 ₄, 30 ₅ können die Beschleunigungssensoren 34 die von diesen generierten Sensorsignale zu einer beispielsweise an dem Sensorträger 24 vorgesehenen Informationsverarbeitungsanordnung 36 liefern. Während die Distanzsensoren 30 ₁, 30 ₂, 30 ₃, 30 ₄, 30 ₅ beispielsweise durch Kabelverbindung an die Informationsverarbeitungsanordnung 36 angebunden sein können, können die an den Radaufhängungskomponenten der Hinterräder 16 vorgesehenen Beschleunigungssensoren 34 das von diesen jeweils gelieferte Sensorsignal beispielsweise über eine drahtlose Verbindung an die Informationsverarbeitungsanordnung 36 senden. Hierzu werden vorteilhafterweise Sendeprotokolle genutzt, die eine gegenseitige Beeinflussung der von den den beiden Hinterrädern 16 zugeordneten Beschleunigungssensoren 34 vermeiden, ebenso wie eine Beeinflussung von sich begegnenden Fahrzeugen mit gleicher Messaparatur.
Das erfindungsgemäße System 10 umfasst ferner Neigungssensoren 38 ₁, 38 ₂ einer dritten Sensoranordnung 38. Auch diese können am Sensorträger 24 getragen sein, beispielsweise direkt am Trägerbalken 28 oder in einem Gehäuse der Informationsverarbeitungsanordnung 36. Der Neigungssensor 38 ₁ kann dabei derart ausgebildet bzw. angeordnet sein, dass er als Querneigungssensor wirksam ist und eine Neigung in der Querrichtung Q erfassen kann bzw. entsprechende Neigungsinformation bzw. ein Sensorsignal zu deren Ermittlung bereitstellen kann. Der Neigungssensor 38 ₂ ist so ausgebildet bzw. angeordnet, dass er eine Neigung in einer Längsrichtung L erfassen bzw. entsprechende Neigungsinformation bzw. ein Sensorsignal zu deren Ermittlung bereitstellen kann. Diese Neigungsinformation kann beispielsweise durch jeweilige Neigungswinkel α₁, α₂ bezüglich einer Horizontalebene H repräsentiert sein. Auch die Neigungssensoren 38 ₁, 38 ₂ liefern die von diesen bereitgestellten Signale bzw. die Neigungsinformation beispielsweise über Kabelverbindung an die Informationsverarbeitungsanordnung 36.
Das erfindungsgemäße System 10 kann ferner beispielsweise integriert in ein Gehäuse der Informationsverarbeitungsanordnung 36 eine vierte Sensoranordnung 39 mit einem Gyro-Sensor 40 umfassen. Dieser beispielsweise als Zwei- oder Drei-Achssensor oder als hoch-integrierter Neun-Achssensor ausgebildete Gyro-Sensor 40 gibt z. B. ein Sensorsignal aus, welches Rotationsinformation hinsichtlich der Rotationsbewegung des Fahrzeugs 10 um eine im Wesentlichen auch in der Höhenrichtung F verlaufende, im Wesentlichen also zur Fahrtrassenoberfläche 32 orthogonal stehende Fahrzeughöhenachse bzw. die Grundlage zur Ermittlung dieser Information liefert. Auch dieses Signal bzw. durch den Gyro-Sensor bereitgestellte Rotationsinformation wird in die Informationsverarbeitungsanordnung 36 eingespeist.
Das System 12 umfasst ferner eine Positionserfassungsanordnung 42. Auch diese kann in das Gehäuse der Informationsverarbeitungsanordnung 36 integriert sein und beispielsweise als GPS-Positionserfassungsanordnung ausgebildet sein. Die Positionserfassungsanordnung 42 liefert Positionsinformation, welche ebenfalls in die Informationsverarbeitungsanordnung 36 eingespeist wird und im Wesentlichen die momentane Positionierung des Fahrzeugs 10 im Raum repräsentiert.
Mit dem vorangehend beschriebenen System 12 wird es möglich, auf der Grundlage einer Vielzahl von Sensorsignalen verschiedener Sensoren die Qualität der Fahrtrassenoberfläche 32 und auch deren Verlauf im Raum exakt zu charakterisieren. Auf Grundlage der durch die in Fahrtrassenquerrichtung bzw. in Fahrzeugquerrichtung Q aufeinander folgend angeordneten Distanzzensoren 30 ₁, 30 ₂, 30 ₃, 30 ₄, 30 ₅ bereitgestellten Signale kann an jedem durch die Positionsinformation definierten Ort ein Querprofil der Fahrtrassenoberfläche 32 ermittelt werden.
Dies ist in 4 dargestellt. Zu erkennen sind verschiedene Grundprofile der Fahrtrassenoberfläche 32, wie z. B. linsenartig gekrümmt (32 ₁), dachartig geneigt (32 ₂), eben (32 ₃), gleichmäßig nach links orientiert geneigt (32 ₄) bzw. gleichmäßig nach rechts orientiert geneigt (32 ₅). Auch beispielsweise durch das Entstehen von Schlaglöchern oder lokal ausgewaschenen Bereichen entstehende Abweichungen (32 ₆) von derartigen Grundprofilen in der Fahrtrassenquerrichtung Q werden erkannt. Wenn die Distanzsensoren 30 ₁, 30 ₂, 30 ₃, 30 ₄, 30 ₅ mit vergleichsweise hoher Abtastrate von beispielsweise etwa 100 Hz arbeiten, kann bei Bewegung des Fahrzeugs 10 in der Fahrtrassenlängsrichtung L durch Verknüpfung der von den Distanzsensoren 30 ₁, 30 ₂, 30 ₃, 30 ₄, 30 ₅ gelieferten Information mit der von der Positionserfassungsanordnung 42 gelieferten Information ein hochaufgelöstes Oberflächenprofil der Fahrtrasse 26 generiert werden. Zusätzlich kann zur Charakterisierung der Oberflächengüte auch noch die bei Bewegung des Fahrzeugs 10 in der Längsrichtung L generierte Beschleunigungsinformation genutzt werden, um die Oberflächengüte zu charakterisieren. Je größer die Beschleunigungsausschläge in den durch die Beschleunigungssensoren 34 gelieferten Signalen sind, desto unebener ist die Fahrtrassenoberfläche 32.
In Verbindung mit der Distanzinformation kann die Beschleunigungsinformation genutzt werden, um eine Klassifizierung der Oberflächengüte der Fahrtrasse 26 in zuvor definierte Güteklassen vorzunehmen. Hier können beispielsweise 3 bis 5 oder auch mehr Güteklassen vordefiniert sein. Nach Auswertung der Distanzinformation bzw. der Beschleunigungsinformation und Eingruppierung in eine der vordefinierten Güteklassen kann somit eine Fahrtrasseninformation bereitgestellt werden, aufgrund welcher beispielsweise entschieden werden kann, ob eine bestimmte Fahrtrasse oder ein Abschnitt derselben befahrbar ist bzw. mit welchen Fahrzeugen die Befahrbarkeit möglich ist. Ferner kann diese Information zur zielgerichteten Instandhaltung der Straßen genutzt werden. Diese Fahrtrasseninformation enthält dann eine Aussage über die Güte bzw. Qualität der Fahrtrasenoberfläche, diese beispielsweise wiedergegeben durch eine vordefinierte Güteklasse, und enthält eine Aussage über den Ort bzw. die Position, an welcher eine bestimmte Güte vorliegt. Ferner können weitere Informationen, wie z. B. die Neigung oder die Krümmung der Fahrtrasse mit eingehen, so dass eine sehr umfassende Fahrtrasseninformation zur Charakterisierung der Fahrtrasse bereitgestellt werden kann. Diese Fahrtrasseninformation kann dann des Weiteren basieren auf einer Karten-Grundinformation, welche auf den Kartendaten herkömmlicher Navigationssysteme basieren kann. Durch die Berücksichtigung dieser Karten-Grundinformation in der Fahrtrasseninformation wird es möglich, eine Karte bzw. eine Karteninformation zu generieren, welche auf einem Monitor angezeigt werden kann und auf welcher in Zuordnung zu den dort dargestellten Fahrtrassen bzw. Abschnitten derselben beispielsweise in farbiger Kennzeichnung oder/und repräsentiert durch verschiedene Symbole, wie z. B. Zahlen oder Buchstaben, die Information über die Oberflächenbeschaffenheit bzw. Oberflächengüte, die Neigung bzw. die Krümmung an einem bestimmten Ort dargestellt ist. Die exakte Information zu Parametern der Straßengeometrie kann präzise Hinweise geben, an welchen Passagen der Straße eine Ausbesserung der Befahrungssituation empfehlenswert ist.
Um die vorangehend dargestellten Informationen aufnehmen zu können, wird das Fahrzeug 10 auf der genauer zu analysierenden Fahrtrasse 26 bewegt und im Verlaufe dieser Voranbewegung des Fahrzeugs 10 werden die entsprechenden Daten aufgenommen. Die verschiedenen Sensoren können die von diesen bereitgestellten Informationen bzw. Sensorsignale zu einer Datenaufnahmeeinheit der Informationsverarbeitungsanordnung 36 liefern. Diese Datenaufnahmeeinheit kann dazu ausgebildet sein, die verschiedenen Informationen bzw. die diese repräsentierenden Daten zu speichern, beispielsweise auf einer SD-Speicherkarte oder einem sonstigen Speichermedium. Nach Beendigung der Messfahrt kann die Informationsverarbeitungsanordnung 36 bzw. deren Datenaufnahmeeinheit dann verknüpft werden mit einer Datenverarbeitungseinheit, beispielsweise einem herkömmlichen PC oder einem Tablet-PC. In dieser Datenverarbeitungseinheit können die in der Datenaufnahmeeinheit gespeicherten Daten bzw. Informationen ausgewertet und miteinander verknüpft werden, um die vorangehend beschriebene Klassifizierung der Fahrtrasse an bestimmten Orten vorzunehmen.
Die vorangehend angeführten Informationen, wie z. B. Distanzinformation, Positionsinformation usw., können direkt durch die verschiedenen Sensorsignale bereitgestellt sein oder können durch Verarbeitung dieser Signale bereitgestellt und dann mit anderen Informationen verknüpft werden. Dabei kann auch die Verknüpfung mit der Karten-Grundinformation erfolgen, wobei die die Karten-Grundinformation repräsentierenden Daten beispielsweise in der Datenverarbeitungseinheit hinterlegt sein können. Diese Datenverarbeitung in der Datenverarbeitungseinheit kann alternativ auch während des Aufnahmeprozesses erfolgen. Hierzu kann die Datenaufnahmeeinheit der Informationsverarbeitungsanordnung 36 dazu ausgebildet sein, die in dieser aufgenommenen bzw. zwischengespeicherten Daten permanent an die Datenverarbeitungseinheit zu übertragen, beispielsweise über eine Kabelverbindung oder über eine kabellose Verbindung. Somit kann noch während des Aufnahmeprozesses die Fahrtrasseninformation generiert werden. Insbesondere kann die Karten-Grundinformation zur Bereitstellung der Fahrtrasseninformation genutzt werden, um diese Fahrtrasseninformation beispielsweise in Form einer auf einem Monitor anzeigbaren Karte mit den entsprechenden Informationsgehalten bereitstellen zu können. Diese Fahrtrasseninformation kann dann verschiedenen Nutzern zur Verfügung gestellt werden, so dass diese beispielsweise bei Forstarbeiten in einem bestimmten Waldgebiet die Nutzbarkeit verschiedener Wegabschnitte auswerten können bzw. entscheiden können, welche Wegabschnitte für bestimmte Fahrzeuge genutzt werden können bzw. nicht genutzt werden können. Die einem Benutzer dann zur Verfügung gestellte Fahrtrasseninformation enthält einerseits eine Information, welche eine Fahrtrasse permanent bzw. über die Zeit hinweg im Wesentlichen unveränderlich charakterisiert, wie z. B. die Krümmung bzw. auch die Neigung der Fahrtrasse, und enthält Information, welche einem dynamischen Änderungsprozess unterliegt, wie z. B. die Oberflächenbeschaffenheit, die sich durch starke Benutzung und auch durch Witterungseinfluss stark und schnell ändern kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 02/081252 A1 [0003]

Claims

System zur Ermittlung des Zustandes von insbesondere unbefestigten Fahrtrassen, wie z. B. Forststraßen oder Güterwegen, umfassend: – eine an einem Fahrzeug (10) vorgesehene oder anbringbare erste Sensoranordnung (30) mit einer Mehrzahl von in einer Fahrtrassenquerrichtung (Q) in Abstand zueinander angeordneten Distanzsensoren (30 ₁, 30 ₂, 30 ₃, 30 ₄, 30 ₅) zur Bereitstellung von die Distanz zu einer Fahrtrassenoberfläche (32) wiedergebender Distanzinformation, – eine Positionserfassungsanordnung (42) zur Bereitstellung von die Position des Systems (12) wiedergebender Positionsinformation, – eine Informationsverarbeitungsanordnung (36) zur Bereitstellung von den Zustand einer Fahrtrasse (26) wiedergebender Fahrtrasseninformation beruhend auf der Distanzinformation und der Positionsinformation.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoranordnung (30) wenigstens einen, vorzugsweise eine Mehrzahl von Ultraschall-Distanzsensoren oder/und wenigstens einen, vorzugsweise eine Mehrzahl von Laser-Distanzsensoren umfasst.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle Distanzsensoren (30 ₁, 30 ₂, 30 ₃, 30 ₄, 30 ₅) an einem langgestreckten, vorzugsweise an einer Anhängerkupplung (22) eines Fahrzeugs (10) anbringbaren Sensorträger (24) getragen sind.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Sensoranordnung (33) wenigstens einen vorzugsweise an einer Radaufhängungskomponente eines Fahrzeugs (10) vorgesehenen oder anbringbaren Beschleunigungssensor (34) zur Bereitstellung von Beschleunigungsinformation umfasst, wobei die Informationsverarbeitungsanordnung (36) die Fahrtrasseninformation ferner beruhend auf der Beschleunigungsinformation bereitstellt.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sensoranordnung (33) in Zuordnung zu jedem von zwei an einem Fahrzeug (10) nebeneinander vorgesehenen Rädern (16), vorzugsweise Hinterrädern (16), jeweils wenigstens einen Beschleunigungssensor (34) umfasst.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Sensoranordnung (38) wenigstens einen Neigungssensor (38 ₁, 38 ₂) zur Bereitstellung von die Neigung eines Fahrzeugs (10) oder/und die Neigung eines Sensorträgers (24) für die erste Sensoranordnung (30) wiedergebender Neigungsinformation umfasst, wobei die Informationsverarbeitungsanordnung (36) die Fahrtrasseninformation ferner beruhend auf der Neigungsinformation bereitstellt.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Sensoranordnung (38) wenigstens einen Querneigungssensor (38 ₁) zur Erfassung einer Neigung in einer Fahrtrassenquerrichtung (Q) oder/und wenigstens einen Längsneigungssensor (38 ₂) zur Erfassung einer Neigung in einer Fahrtrassenlängsrichtung (L) umfasst.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Sensoranordnung (39) wenigstens einen Gyro-Sensor (40) zur Bereitstellung von eine Rotation eines Fahrzeugs (10) um eine Fahrzeughöhenachse wiedergebender Rotationsinformation umfasst, wobei die Informationsverarbeitungsanordnung die Fahrtrasseninformation ferner beruhend auf der Rotationsinformation bereitstellt.
System nach Anspruch 3 und Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungsanordnung (42) oder/und wenigstens ein Neigungssensor (38 ₁, 38 ₂) oder/und wenigstens ein Gyro-Sensor (40) an dem Sensorträger (24) getragen ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsverarbeitungsanordnung (36) die Fahrtrasseninformation ferner beruhend auf einen Verlauf einer Fahrtrasse (26) im Wesentlichen wiedergebender Karten-Grundinformation bereitstellt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsverarbeitungsanordnung (36) eine Datenaufnahmeeinheit zur Aufnahme und Speicherung von die Distanzinformation oder/und die Positionsinformation oder/und die Beschleunigungsinformation oder/und die Neigungsinformation oder/und die Rotationsinformation wiedergebenden Daten umfasst oder/und eine Datenverarbeitungseinheit zur Bereitstellung von die Fahrtrasseninformation beruhend auf der Distanzinformation oder/und der Positionsinformation oder/und der Beschleunigungsinformation oder/und der Neigungsinformation oder/und der Rotationsinformation oder/und der Karten-Grundinformation wiedergebenden Daten umfasst.
System nach Anspruch 3 und Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Datenaufnahmeeinheit an dem Sensorträger (24) getragen ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungsanordnung (42) eine GPS-Positionserfassungsanordnung umfasst.