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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung von Nässe auf einer Fahrbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Ermittlung von Nässe auf einer Fahrbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung einer Vorrichtung zur Ermittlung von Nässe auf einer Fahrbahn.
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Aus der
CH 701 327 B1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung von Nässe auf einer Fahrbahn bekannt, welche zum adaptiven Steuern von Schlussleuchten eines Fahrzeugs verwendet werden. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Steuergerät und ein zweites Steuergerät sowie einen mit dem ersten Steuergerät verbundenen Regensensor. Dieser Regensensor ist derart angeordnet, dass dieser einen Sprühnebel im eigenen Fahrzeugnachlauf erfasst, wobei das erste Steuergerät ausgebildet ist, gelieferte Sensordaten auszuwerten und das zweite Steuergerät die Leuchtstärke der Schlussleuchten erhöht. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Geschwindigkeitssensor, einen Regensensor zum Detektieren von Wasser auf einer Windschutzscheibe, einen Lichtschalter für eine Fahrzeugbeleuchtung und einen Lichtsensor, welche mit dem ersten Steuergerät verbunden sind. Das erste Steuergerät ist ausgebildet, ab einer vorgegebenen Geschwindigkeit bei Tag, bei eingeschaltetem Licht und bei detektiertem Wasser auf der Windschutzscheibe und im Heckbereich des Fahrzeuges nach einer vorgegebenen Zeitspanne das zweite Steuergerät derart anzusteuern, dass dieses die Leuchtstärke der Schlussleuchten reguliert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung von Nässe auf einer Fahrbahn anzugeben. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verwendung einer Vorrichtung zur Ermittlung von Nässe auf einer Fahrbahn anzugeben.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale, hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Verwendung durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die Vorrichtung zur Ermittlung von Nässe auf einer Fahrbahn umfasst zumindest eine an einem Heck eines Fahrzeugs angeordnete und zur Erfassung von Gischt in einem hinter dem Fahrzeug befindlichen Bereich ausgebildete Heckerfassungseinheit und zumindest eine weitere Erfassungseinheit zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung, deren Erfassungsbereich sich von einem Erfassungsbereich der Heckerfassungseinheit unterscheidet.
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Erfindungsgemäß ist mit der Heckerfassungseinheit und der weiteren Erfassungseinheit eine Auswerteeinheit gekoppelt, welche zur Plausibilisierung eines mittels der Heckerfassungseinheit erfassten Signals anhand eines mittels der weiteren Erfassungseinheit erfassten Signals und/oder des mittels der weiteren Erfassungseinheit erfassten Signals anhand des mittels der Heckerfassungseinheit erfassten Signals ausgebildet ist. Weiterhin ist die Auswerteeinheit zur Übertragung eines von einem Ergebnis der Plausibilisierung abhängigen Steuersignals an eine gekoppelte Funktionseinheit ausgebildet.
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Mittels der Vorrichtung wird aufgrund einer redundanten Umgebungserfassung eine Erhöhung einer Zuverlässigkeit der Ermittlung von Nässe auf einer Fahrbahn und somit eine Erhöhung einer Zuverlässigkeit von Erfassung bei schlechten Sichtbedingungen, insbesondere bei nasser Fahrbahn, realisiert.
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Somit kann bei einer Verwendung der Vorrichtung zur Steuerung einer als Fahrerassistenzsystem ausgebildeten Funktionseinheit in einem Fahrzeug auch eine Zuverlässigkeit der Funktionseinheit und eine verbesserte Funktion derselben erzielt werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Ermittlung von Nässe auf einer Fahrbahn.
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In der einzigen 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einem möglichen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zur Ermittlung von Nässe auf einer Fahrbahn dargestellt.
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Das Fahrzeug 1 ist zu einem autonomen oder teilautonomen Betrieb ausgebildet und umfasst zu diesem Zweck zumindest eine als Fahrerassistenzsystem ausgebildete Funktionseinheit 3, wobei für einen Betrieb des Fahrerassistenzsystems eine Erfassung und Überwachung einer Fahrzeugumgebung erforderlich ist.
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Hierzu umfassen Fahrzeuge 1 in bekannter Weise Kameras, Laserscanner, Ultraschallsensoren und Radarsensoren. Funktionen von Kameras und Laserscannern sind aufgrund eines optischen Wirkprinzips der Kameras und Laserscanner abhängig von guten Sichtbedingungen. Eine Ausführung von Funktionen des Fahrerassistenzsystems ist jedoch unabhängig von Witterungs- und Fahrbahnbedingungen erforderlich.
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Beispielsweise ist für eine vom Fahrerassistenzsystem ausgeführten Längs- und Quersteuerung des Fahrzeugs 1 ein nasser Zustand der Fahrbahn bedeutsam, da ein aufgrund der Nässe verringerter Reibwert der Fahrbahn eine maximal zulässige Dynamik bei Brems- und Ausweichmanövern beeinflusst.
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Typischerweise sind Kameras und Laserscanner an einer Front des Fahrzeugs 1 oder hinter einer Windschutzscheibe desselben angeordnet. Bewegen sich weitere Verkehrsteilnehmer, insbesondere weitere nicht näher dargestellte Fahrzeuge, in einer Fahrspur des Fahrzeugs 1 vor diesem oder in einer benachbarten Fahrspur, entsteht bei nasser Fahrbahn eine Aufwirbelung von Wasser, so dass es zu einer Gischt kommen kann. Befindet sich eine solche Gischt im Erfassungsbereich der Kamera oder des Laserscanners, sind eine Detektionsqualität und eine Reichweite derselben erheblich eingeschränkt.
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Diese Einschränkung kann dazu führen, dass eine Funktion des Fahrerassistenzsystems eingeschränkt ist oder ausfällt. Deshalb ist es insbesondere zur Ermittlung des Reibwerts der Fahrbahn erforderlich, Nässe auf dieser zu ermitteln.
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Zu diesem Zweck umfasst das Fahrzeug 1 die Vorrichtung 2 zur Ermittlung von Nässe auf einer Fahrbahn. Die Vorrichtung 2 umfasst eine an einem Heck des Fahrzeugs 1 angeordnete und zur Erfassung von Gischt in einem hinter dem Fahrzeug 1 befindlichen Bereich ausgebildete Heckerfassungseinheit 4. Die Heckerfassungseinheit 4 umfasst zumindest einen Radarsensor, eine Kamera, einen Laserscanner und/oder einen Ultraschallsensor und ist insbesondere für weitere Funktionen, beispielsweise als Abstandsensor oder als Rückfahrkamera, ausgebildet.
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Zusätzlich umfasst die Vorrichtung 2 eine weitere Erfassungseinheit 5 zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung, deren Erfassungsbereich sich von einem Erfassungsbereich der Heckerfassungseinheit unterscheidet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die weitere Erfassungseinheit 5 an einer Front des Fahrzeugs 1 angeordnet und ein Erfassungsbereich der weiteren Erfassungseinheit 5 erstreckt sich in einem vor dem Fahrzeug 1 befindlichen Bereich. Auch die weitere Erfassungseinheit 5 kann zumindest einen Radarsensor, eine Kamera, einen Laserscanner und/oder einen Ultraschallsensor umfassen und ist insbesondere für weitere Funktionen, beispielsweise als Abstandsensor oder als Frontkamera, ausgebildet.
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Bei nasser Fahrbahn bildet sich während einer Fahrt des Fahrzeugs 1 unabhängig von nicht dargestellten vorausfahrenden Fahrzeugen in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 hinter diesem eine Gischt. Diese Gischt befindet sich im Erfassungsbereich der Heckerfassungseinheit 4 und wird mittels der Heckerfassungseinheit 4 erfasst.
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Von der Heckerfassungseinheit 4 erfasste Signale S1 werden an eine Auswerteeinheit 6 übermittelt, welche anhand der Signale S1 ermittelt, ob die Fahrbahn nass ist. Dabei kann die Auswerteeinheit 6 Bestandteil der Heckerfassungseinheit 4 sein.
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Zur Realisierung einer redundanten Erfassung der Nässe der Fahrbahn wird zusätzlich mit der weiteren Erfassungseinheit 5 die vor dem Fahrzeug befindliche Umgebung erfasst und aus mittels der weiteren Erfassungseinheit 5 erfassten Signalen S2 wird mittels der Auswerteeinheit 6 Nässe auf der Fahrbahn und/oder Niederschlag in der Fahrzeugumgebung erfasst. Diese Signale S2 werden ebenfalls an die Auswerteeinheit 6 übertragen, welche eine Plausibilisierung der mittels der Heckerfassungseinheit 4 erfassten Signale S1 anhand der mittels der weiteren Erfassungseinheit 5 erfassten Signale S2 und/oder der mittels der weiteren Erfassungseinheit 5 erfassten Signale S2 anhand der mittels der Heckerfassungseinheit 4 erfassten Signale S1 durchführt.
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Somit können Redundanzanforderungen, insbesondere für eine Erkennung von Umweltbedingungen, erfüllt werden. Aufgrund der Verwendung der nach hinten blickenden Heckerfassungseinheit 4 in Kombination mit der weiteren in abweichende Richtungen blickender Erfassungseinheit 5 kann eine höhere Zuverlässigkeit hinsichtlich eines Ausfalls von Erfassungseinheiten innerhalb eines elektrischen/elektronischen Systems in Kraftfahrzeugen und somit eine Einhaltung eines so genannten Automotive Safety Integrity Level (Kurz: ASIL) sowie eine verbesserte Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit der Vorrichtung erreicht werden.
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Wird mittels der Auswerteeinheit 6 erkannt, dass die Fahrbahn nass ist, wird von der Auswerteeinheit 6 ein Steuersignal SS an die als Fahrerassistenzsystem ausgebildete Funktionseinheit 3 übermittelt, wobei diese beispielsweise eine ausgeführte Bremskraft in Abhängigkeit der Nässe und des daraus resultierenden Reibwerts der Fahrbahn, eine aktuell gefahrene Geschwindigkeit, eine maximal mögliche Geschwindigkeit, einen aktuellen automatisch eingestellten Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und/oder einen minimalen, automatisch eingestellten Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug einstellt.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Information über die Nässe für eine verbesserte Bestimmung des Reibwerts der Fahrbahn verwendet. Insbesondere wird gemäß einer möglichen Ausführungsform anhand des bestimmten Reibwerts eine Optimierung eines Bremswegs des Fahrzeugs 1 und von Auslösezeitpunkten von kollisionsvermeidenden Funktionen der als Fahrerassistenzsystem ausgebildeten Funktionseinheit 3 durchgeführt.
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Im Folgenden wird ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Erkennung der Gischt mittels der Heckerfassungseinheit 4 und der Auswerteeinheit 6 beschrieben. Die durch die Hinterräder und Verwirbelungen an anderen Fahrzeugteilen erzeugte Gischt enthält Wasserpartikel, welche Radarwellen und Signale anderer Sensoren reflektieren. Die Wasserpartikel bewegen sich dabei in charakteristischer Weise relativ zum Fahrzeug 1, so dass eine Reflexion der Gischt in allen vorweg genannten Sensorprinzipien, d. h. insbesondere mittels Radarsensoren, Kameras, Laserscannern und/oder Ultraschallsensoren, erkannt wird. Die Gischt ”folgt” dabei dem Fahrzeug 1 mit dem charakteristischen Verlauf und in einem charakteristischen Abstand. Dabei sind eine räumliche Ausdehnung der Gischt, eine Signalintensität und -verteilung sowie deren Veränderung über die Zeit in allen genannten Sensorprinzipien charakteristisch und wiedererkennbar.
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Umfasst die Heckerfassungseinheit 4 zumindest einen Radarsensor, wird eine Reflexion mit einer wiedererkennbaren Signatur in Winkelverteilung und -ausdehnung, in Ortsverteilung und -ausdehnung sowie in Doppler-Geschwindigkeitsverteilung und -ausdehnung erkannt. Dabei kann die Doppler-Geschwindigkeitsverteilung und -ausdehnung unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zur Bestimmung einer absoluten Geschwindigkeitsverteilung und -ausdehnung der Reflexion der Gischt verwendet werden. Die wiedererkennbare Signatur unterscheidet sich in charakteristischer Form von anderen Radarstrahlung reflektierenden Objekten, da die Gischt sowohl in Ort, Geschwindigkeit als auch Winkel ausgedehnt ist und keine markant abgegrenzten Reflexionszentren besitzt. Dagegen sind üblicherweise in einer Fahrzeugumgebung vorkommende Objekte, wie beispielsweise Fahrzeuge, Fußgänger, Randbebauungen, Bäume und Büsche, in wenigstens einer der Dimensionen Ort, Geschwindigkeit und Winkel markant abgegrenzt. Die wiedererkennbare Signatur ist in ihrer Ausdehnung und Verteilung im aus Ort, Geschwindigkeit und Winkel gebildeten Raum maßgeblich abhängig von der Nässe der Fahrbahn, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 sowie einer Reifenart und einem Reifenprofil. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 ist der Auswerteeinheit 6 dabei bekannt. Die Reifenart und das Reifenprofil ändern sich über die Zeit nicht wesentlich. Die einzig unbekannte Größe ist die Nässe auf der Fahrbahn. Somit ist es möglich, eine Abhängigkeit zwischen der Ausdehnung und Verteilung der wiedererkennbaren Signatur in Ort, Geschwindigkeit und Winkel und der Nässe auf der Fahrbahn zu ermitteln. Dabei können beliebig viele weitere der Auswerteeinheit 6 bekannte Parameter, wie beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1, als Einflussgrößen berücksichtigt werden. Ist die Auswerteeinheit 5 Bestandteil der Heckerfassungseinheit 4, sind die Parameter der Heckerfassungseinheit 4 bekannt.
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Mittels der Vorrichtung 2 und eines mittels dieser ausgeführten Verfahrens ist es möglich, einen Zustand der Fahrbahn hinsichtlich einer darauf befindlichen Nässe zu erkennen. Diese Zustandserkennung ist dabei auch ohne vor dem Fahrzeug 1 vorhandene weitere Fahrzeuge ausführbar. Aufgrund der Erkennung der Nässe ist es möglich, autonome, teilautomatisierte, hochautomatisierte oder vollautomatisierte Funktionen von Fahrerassistenzsystemen in Abhängigkeit einer durch die Nässe hervorgerufenen und zu erwartenden Einschränkung einer Sichtweite von in beliebige Richtungen blickenden Erfassungseinheiten 5 zu steuern. Insbesondere kann somit bereits vor einer Beeinträchtigung solcher Erfassungseinheiten 5 durch aufgewirbeltes Wasser vorausfahrender Fahrzeuge entschieden werden, ob die Funktionen der Fahrerassistenzsysteme ausgeführt, deaktiviert oder aktiviert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Vorrichtung
- 3
- Funktionseinheit
- 4
- Heckerfassungseinheit
- 5
- Erfassungseinheit
- 6
- Auswerteeinheit
- S1
- Signal
- S2
- Signal
- SS
- Steuersignal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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