DE102018112269A1

DE102018112269A1 - Verfahren und vorrichtungen für watsicherheit für fahrzeuge

Info

Publication number: DE102018112269A1
Application number: DE102018112269.1A
Authority: DE
Inventors: Scott Vincent Myers; Harpreetsingh Banvait; Joshua Scott Smith
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-05-25
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2018-11-29
Also published as: GB2562908A; CN108931780A; GB201808399D0; US10452072B2; GB2562908B; US20180341265A1

Abstract

Es werden Techniken und Beispiele im Zusammenhang mit einer Wasserwatsicherheit für Fahrzeuge beschrieben. Ein Prozessor, der an ein Fahrzeug implementierbar ist, welches sich einem Gewässer nähert, kann Daten bezüglich des Gewässers von einem oder mehreren Überwasser- oder Unterwassersensoren empfangen. Der Prozessor kann eine Oberfläche und ein Bodenprofil des Gewässers bestimmen und eine oder mehrere kritische Bahnen wasserempfindlicher Komponenten des Fahrzeugs kalkulieren, falls das Fahrzeug das Gewässer durch Überqueren des Bodenprofils durchwaten soll. Der Prozessor kann dann die Watsicherheit auf Grundlage der kritischen Bahnen und der Oberfläche des Gewässers bestimmen. Der Prozessor kann ferner eine Watstrecke bestimmen und das Fahrzeug autonom dazu steuern, das Gewässer über die optimale Watstrecke zu durchwaten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Kraftfahrzeuge und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen, dank derer ein Kraftfahrzeug sicher Gewässer durchwaten kann.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Sturzfluten, oder plötzliche Überschwemmungen, sind ein häufiges Phänomen in geomorphologischen Tieflagen oder in Gebieten, in denen sich das Mikroklima schnell ändern und unvorhersehbar werden kann. Beispielsweise können sich durch Starkregen aufgrund eines Gewitters oder durch Schmelzwasser von Eis oder Schnee in einem Gebiet Steh- oder Fließgewässer bilden oder anders entstehen. Es kann vorkommen, dass die Gewässer eine Verkehrsfahrbahn (im Folgenden „eine Fahrbahn“) schneiden oder stören, was eventuell Kraftfahrzeuge (bspw. PKWs, LKWs, Busse und dergleichen), welche die Fahrbahn nutzen, blockiert. Wenn zumindest ein Abschnitt der Fahrbahn von einem Gewässer überschwemmt ist, wäre es für einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs schwierig, die Überschwemmungssituation zu beurteilen und zu entscheiden, ob es sicher ist oder nicht, das Gewässer zu „durchwaten“, das heißt, das Fahrzeug von einer Seite des Gewässers zur anderen Seite des Gewässers durch das Gewässer zu steuern.
Figurenliste
Nicht einschränkende und nicht erschöpfende Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben, wobei sich in den unterschiedlichen Figuren gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Teile beziehen, es sei denn, es wird etwas anderes angegeben.

1 ist ein Diagramm, das Beispielszenarios abbildet, in denen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung genutzt werden können.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispielverfahren zum Bestimmen eines oder mehrerer Aspekte eines Gewässers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung abbildet.
3 ist ein Diagramm, das eine kritische Bahn einer wasserempfindlichen Komponente eines Fahrzeugs, während das Fahrzeug ein Gewässer durchwatet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung abbildet.
4 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispielverfahren zum Bestimmen eines oder mehrerer Aspekte eines Gewässers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung abbildet.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung abbildet.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Prozessbeispiel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung abbildet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden und in denen durch Veranschaulichung konkrete beispielhafte Ausführungsformen gezeigt werden, in denen die Offenbarung umgesetzt werden kann. Diese Ausführungsformen werden mit ausreichender Genauigkeit beschrieben, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die hier offenbarten Konzepte umzusetzen, und es versteht sich, dass Modifizierungen der verschiedenen offenbarten Ausführungsformen vorgenommen werden können und dass andere Ausführungsformen genutzt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen.
Wie oben erwähnt, kann auf einer Fahrbahn aufgrund unvorhersehbaren Mikroklimas eine Überschwemmung oder andere Störung durch ein vorübergehendes, stehendes oder fließendes Gewässer auftreten. Wenn zumindest ein Teil der Fahrbahnoberfläche durch das Gewässer bedeckt ist, ist ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs, das sich dem Gewässer nähert, eventuell nicht in der Lage, die Situation der Fahrbahnoberfläche ohne Weiteres zu überblicken und zu entscheiden, ob es sicher ist oder nicht, das Fahrzeug durch das Gewässer zu steuern. 1 stellt Beispielszenarios 110 und 120 dar, in denen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung genutzt werden können. In jedem der Beispielszenarios 110 und 120 fährt ein Fahrzeug 10 auf einer Fahrbahn 20, die durch ein Gewässer 30 gestört ist. In dem Szenario 110 kann es sich bei dem Gewässer 30 um eine Wasserpfütze handeln, und es kann stehend zu sein scheinen. Andererseits kann es sich bei dem Gewässer 30 von Szenario 120 um einen Strom fließenden Wassers handeln, der schwimmende Objekte wie etwa einen Baumast 38 und eine Holzkiste 39 mit sich trägt.
Um die oben genannte Schwierigkeit, zu entscheiden, ob es sicher ist, dass ein Fahrzeug 10 ein Gewässer 30 von einer Seite zur anderen Seite durchwatet, zu umgehen oder anderweitig zu verbessern, schlägt die vorliegende Offenbarung Techniken, Maßnahmen, Prozesse und Vorrichtungen vor, die das Treffen der Entscheidung durch Erfassen, Beobachten oder sonstiges Charakterisieren eines oder mehrerer Aspekte des Gewässers 30 unter Verwendung eines oder mehrerer an dem Fahrzeug 10 angeordneter Sensoren betreffen. Beispielsweise kann in dem Fahrzeug 10 eine Vorrichtung installiert oder anderweitig daran realisiert sein, um die Wassertiefe des Gewässers 30 oder zumindest eines Teils des Gewässers 30 zu erfassen, zu beobachten oder zu charakterisieren, das die Fahrbahn 20 schneidet oder überlappt. Im Rahmen einer vorgeschlagenen Maßnahme, wie in den Szenarios 110 und 120 gezeigt, kann das Fahrzeug 10 mit einem oder mehreren Sensoren versehen sein, die daran angeordnet sind, wie etwa einem Überwassersensor 50, der in der Lage ist, über der Wasseroberfläche zu arbeiten (d. h., der Oberfläche des Gewässers 30), sowie einem Unterwassersensor 60, der in der Lage ist, unter der Wasseroberfläche zu arbeiten. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben, können bestimmte Sensoren sowohl über als auch unter dem Wasser arbeiten und daher sowohl als Überwassersensor als auch Unterwassersensor für das Fahrzeug 10 dienen.
Im Falle eines Kraftfahrzeugs, wie etwa des Fahrzeugs 10, gibt es bestimmte kritische Komponenten, die für Wasserschäden anfällig sind (im Folgenden synonym als „wasserempfindliche Komponenten“ bezeichnet). Um den normalen Betrieb des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten, ist es daher entscheidend, zu verhindern, dass diese kritischen Komponenten mit Wasser in Berührung kommen und/oder untertauchen. Als ein Beispiel können Komponenten des Antriebsstrangs des Fahrzeugs zu den kritischen Komponenten gehören. Beispielsweise wird der Lufteinlass eines Kraftfahrzeugs als kritische Komponente betrachtet. Angenommen, ein Lufteinlass des Fahrzeugs 10 gerät einen Zeitraum lang unter die Wasseroberfläche des Gewässers 30, während das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet, so kann dem Fahrzeug 10 die Luft gekappt werden und es kann abwürgen. Da Wasser nicht verdichtbar ist, würde zudem Wasser, das durch den Lufteinlass in den Motor des Fahrzeugs 10 gelangt, verheerende Motorschäden hervorrufen. Als ein anderes Beispiel sollte auch vermieden werden, dass Zündkerzen und unabgeschirmte Elektronik des Fahrzeugs 10 mit Wasser in Berührung treten, während das Gewässer 30 durchwatet wird, da sie für Wasserschäden anfällig sind. Schließlich kann, obwohl dies weniger bedenklich ist, das Eindringen von Wasser in den Kofferraum oder die Fahrgastzelle des Fahrzeugs 10 während des Watens eine Beschädigung des Innenraums des Fahrzeugs verursachen.
Um zu bestimmen, ob eine oder mehrere der kritischen Komponenten gegenüber Wasserschäden gefährdet sein können, wenn das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet, ist es erforderlich, dass ein oder mehrere Aspekte des Gewässers 30 erfasst, beobachtet, bestimmt oder charakterisiert werden, was unter Verwendung verschiedener Überwassersensoren und/oder Unterwassersensoren erfolgt, die an dem Fahrzeug 10 angeordnet sind, wie etwa des Überwassersensors 50 und des Unterwassersensors 60. Zu dem einen oder den mehreren Aspekten des Gewässers 30 können eine oder mehrere Tiefen des Wassers an einer oder mehreren Stellen in dem Gewässer 30 gehören. Zu dem einen oder den mehreren Aspekten des Gewässers 30 kann auch ein Bodenprofil des Gewässers gehören, konkret die Form oder Topographie der Oberfläche der Fahrbahn 20, die von dem Gewässer 30 bedeckt wird. Die vorliegende Offenbarung schlägt zumindest drei Maßnahmen vor, die weiter unten ausführlich beschrieben werden, um den einen oder die mehreren Aspekte des Gewässers 30 zu bestimmen oder zu schätzen, einschließlich einer oder mehrerer Wassertiefen an verschiedenen Stellen des Gewässers 30 sowie des Bodenprofils des Gewässers 30. Nachdem die Wassertiefe(n) und das Bodenprofil des Gewässers 30 bestimmt worden sind, wird für jede der kritischen Komponenten des Fahrzeugs 10 eine entsprechende kritische Bahn kalkuliert. Die kritische Bahn repräsentiert eine Bewegungsbahn der entsprechenden kritischen Komponente, während das Fahrzeug 10 das Bodenprofil überquert, um das Gewässer 30 zu durchwaten. Auf Grundlage der kritischen Bahn und des einen oder der mehreren Aspekte des Gewässers 30 kann bestimmt werden, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet.
Im Rahmen einer ersten vorgeschlagenen Maßnahme können die Tiefe(n) und das Bodenprofil des Gewässers 30 unter Verwendung von Daten von einem oder mehreren Überwassersensoren (wie etwa dem Überwassersensor 50 aus 1) nebst topographischen Informationen zu einer Stelle bezüglich des Gewässers 30 bestimmt werden. In manchen Ausführungsformen kann es sich bei den topographischen Informationen um Daten handeln, die für eine hochauflösende (HD) dreidimensionale (3D) Karte des Gebiets repräsentativ sind, in dem sich das Gewässer befindet. Die HD-3D-Karte wird charakterisiert, wenn die Fahrbahn 20 frei von vorübergehenden Gewässern ist, welche durch das Mikroklima entstehen, und ist oftmals digitalisiert und in einem Speicher des Fahrzeugs gespeichert, oder das Fahrzeug greift über eine oder mehrere drahtlose Mobilkommunikationsverbindungen wie etwa Satellit- oder Drahtloskommunikationsstationen/-türme aus der Ferne darauf zu. Der eine oder die mehreren Überwassersensoren können einen oder mehrere Ränder (wie etwa einen nahen Rand 31 und einen fernen Rand 32, wie in 1 gezeigt) des Gewässers 30 erkennen, die einen Bestandteil der Begrenzung(en) des Gewässers 30 bilden. Infolge des Erkennens können der eine oder die mehreren Überwassersensoren Daten generieren, welche die Ränder 31 und 32 repräsentieren, welche mit der HD-3D-Karte verglichen werden können (bspw. durch Finden entsprechender Stellen der Ränder 31 und 32 auf der HD-3D-Karte), weshalb das Bodenprofil des Gewässers 30 oder, äquivalent dazu, die Form oder Topographie der Fahrbahn 20 unter dem Gewässer 30, auf der HD-3D-Karte gefunden oder anderweitig identifiziert werden kann.
Die erste vorgeschlagene Maßnahme wird in 2 weitergehend dargestellt. In 2 ist das Fahrzeug 10 mit einem oder mehreren Überwassersensoren 50 versehen. Der Einfachheit halber wird die folgende Beschreibung im Kontext eines einzelnen Überwassersensors 50 bereitgestellt, obwohl auch mehrere Überwassersensoren 50 genutzt werden können. Um einen besseren Überblick über das Gewässer 30 zu gewinnen, dem sich das Fahrzeug 10 nähert, kann der Überwassersensor 50 vorzugsweise an einer hohen Stelle des Fahrzeugs 10 angeordnet werden, die in eine Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 10 zeigt. Diese Anordnung des Überwassersensors 50 gilt besonders dann, wenn zwischen dem Überwassersensor 50 und dem Gewässer 30 eine Sichtlinie (Line of Sight - LOS) erstellt werden muss, sodass der Überwassersensor 50 verwendet werden kann, um das Gewässer 30 effektiver zu erfassen, zu beobachten, zu bestimmen oder zu charakterisieren. Für den Überwassersensor 50 können verschiedene Auswahlmöglichkeiten vorhanden sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Überwassersensor 50 um eine Kamera für sichtbares Licht, eine Infrarotkamera, eine Stereokamera, eine Laufzeit(Time-of-Flight - TOF)-Kamera, einen Light-Detection-and-Ranging(LIDAR)-Sender/Empfänger oder eine Ultraschallkamera handeln, von denen jede die Erstellung der LOS erfordert, wie etwa der in 2 gezeigten LOS 51, 52 und 53. In Fällen, in denen die Erstellung einer LOS zwischen dem Überwassersensor 50 und dem Gewässer 30 nicht erforderlich ist, wenn der Überwassersensor 50 bspw. ein Radio-Detection-and-Ranging(RADAR)-Sender/Empfänger ist, kann der Überwassersensor 50 passenderweise an anderen Stellen des Fahrzeugs 10 angeordnet werden.
Im Rahmen der ersten vorgeschlagenen Maßnahme kann der Überwassersensor 50 einen oder mehrere Ränder des Gewässers 30 erkennen, wie etwa den nahen Rand 31 und den fernen Rand 32, wie in den 1 und 2 gezeigt. Beispielsweise kann der Überwassersensor 50 eine Stereokamera sein und Daten generieren, welche den nahen Rand 31 und den fernen Rand 32 als ein oder mehrere Bilder des Gewässers 30 repräsentieren, die unter Verwendung der Stereokamera 50 mit verschiedenen Tiefenschärfen aufgenommen wurden. Die Bilder können verwendet werden, um für jeden der Ränder 31, 32 eine räumliche Beziehung bezüglich des Fahrzeugs 10, einschließlich einer Distanz, zu schätzen. Das Fahrzeug 10 kann mit einem globalen Positionierungssystem (GPS) ausgestattet sein, und eine entsprechende Lage des Fahrzeugs 10 auf der HD-3D-Karte kann unter Verwendung des GPS bestimmt oder anderweitig verortet werden kann. Damit, dass die relative räumliche Beziehung für jeden der Ränder 31 und 32 bestimmt worden ist, kann eine entsprechende Stelle für jeden von dem nahen Rand 31 und dem fernen Rand 32 ebenfalls auf der HD-3D-Karte verortet werden. Auf Grundlage der entsprechenden Stellen der Ränder 31 und 32, die auf der HD-3D-Karte verortet sind, kann die Topographie der Fahrbahn 20 zwischen den Rändern 31 und 32, die aktuell unter dem Gewässer 30 liegt und daher für einen Fahrer des Fahrzeugs 10 unsichtbar ist, unter Verwendung der HD-3D-Karte bestimmt werden. Auf diese Weise kann das Bodenprofil 35 des Gewässers 30 auf der HD-3D-Karte gefunden oder anderweitig identifiziert werden. Außerdem können auch Wassertiefen an verschiedenen Stellen des Gewässers 30, wie etwa die in 2 gezeigte maximale Wassertiefe D, auf die gleiche Art und Weise bestimmt werden. Angesichts dessen, dass jedes Gewässer im Wesentlichen eine flache Oberfläche aufweist, können die Wassertiefen an verschiedenen Stellen des Gewässers 30 kollektiv verwendet werden, um die Oberfläche 33 des Gewässers 30 zu definieren.
Es ist beachtenswert, dass das Gewässer 30, wie im Szenario 110 in 1 abgebildet, in Bezug auf die Fahrbahn 20 zwar relativ still ist, es an der Oberfläche jedoch unruhig sein kann. Beispielsweise kann die Oberfläche 33 des Gewässers 30 von 2 Wellen oder Rippeln aufgrund örtlichen starken Winds aufweisen. Infolge der Wellen und Rippeln bewegen sich die Ränder 31 und 32 möglicherweise vor und zurück und zeigen dadurch Variationen 311 bzw. 322, wie in 2 gezeigt. Außerdem können die Tiefen des Gewässers 30 an verschiedenen Stellen, einschließlich der maximalen Tiefe D, im Zeitverlauf ebenfalls Variationen unterliegen. In diesem Falle können statistische Filter eingesetzt werden, um die Daten zu analysieren, welche die Ränder 31 und 32 repräsentieren (bspw. mehrere Bilder des Gewässers 30, die über einen Zeitraum hinweg anhand der Stereokamera 50 aufgenommen wurden), und eine Bestschätzung betreffs der Tiefe(n) des Gewässers 30, einschließlich der maximalen Tiefe D, sowie der Ränder 31 und 32, ungeachtet der Variationen 311 und 322, zu bestimmen.
Im Rahmen einer zweiten vorgeschlagenen Maßnahme können die Tiefe(n) und das Bodenprofil des Gewässers 30 unter Verwendung eines oder mehreren Überwassersensoren, wie etwa des Überwassersensors 50 aus den 1 und 2, indirekt gemessen werden. Zu dem einen oder den mehreren Überwassersensoren können eine TOF-Kamera, ein LIDAR-Sender/Empfänger (oder kurz „LIDAR“), ein RADAR-Sender/Empfänger (oder kurz „RADAR“), ein Ultraschall-Sender/Empfänger oder eine Kombination daraus gehören. Die zweite vorgeschlagene Maßnahme wird ebenfalls unter Verwendung von 2 dargestellt. In einem Ausführungsbeispiel kann zu dem Überwassersensor 50 ein LIDAR gehören, der dazu in der Lage ist, einen Lichtstrahl als Erfassungssignal auf das Gewässer 30 entlang einer LOS (wie etwa der LOS 53 in 2) zu übertragen. Wenn sich das vom LIDAR emittierte Licht durch die Luft fortpflanzt und in Punkt A von 2 auf der Oberfläche 33 des Gewässers 30 auftrifft, kann ein Teil des Lichts (als „erstes reflektiertes Signal“ bezeichnet) entlang der LOS 53 zum LIDAR 50 zurück reflektiert werden, wohingegen ein Teil des Lichts nach Snelliusschem Gesetz entlang des Brechungswegs 531 in das Gewässer 30 gebrochen werden kann. Wie in 2 gezeigt, kann ein Auftreffwinkel θ₁ zwischen der LOS 53 und einer Normalen 55, die senkrecht zur Oberfläche 33 verläuft, definiert werden, wohingegen eine Brechungswinkel θ₂ zwischen dem Brechungsweg 531 und der Normalen 55 definiert werden kann. Die Winkel θ₁ und θ₂ folgen dem Snelliusschen Gesetz und erfüllen eine mathematische Beziehung, wobei n₁ · sin(θ₁) = n₂ · sin(θ₂), wobei n₁ der Brechungsindex der Luft ist (dessen typischer Wert 1 beträgt) und n₂ der Brechungsindex des Gewässers ist (dessen typischer Wert bei 25 °C 1,33 beträgt). Wenn sich das gebrochene Licht im Gewässer 30 fortpflanzt und in Punkt B der Fahrbahnoberfläche oder der Grundfläche 26 der Fahrbahn 20 auftrifft, die aktuell unter dem Gewässer 30 verborgen ist, kann ein Teil des gebrochenen Lichts (als „zweites reflektiertes Signal“ bezeichnet) in Punkt B von der Grundfläche 26 reflektiert werden und entlang des Brechungswegs 531 zu Punkt A wandern, bevor er in Punkt A erneut gebrochen wird und entlang der LOS 53 zum LIDAR 50 zurückkehrt. Das erste und das zweite reflektierte Signal können dann verwendet werden, um die Distanz zwischen Punkt A und Punkt B zu bestimmen. Die Distanz zwischen Punkt A und Punkt B kann auf Grundlage einer zeitlichen Differenz zwischen einem Zeitpunkt, zu dem der LIDAR 50 das erste reflektierte Signal empfängt, und einem Zeitpunkt, zu welchem der LIDAR 50 das zweite reflektierte Signal empfängt, bestimmt werden. Insbesondere kann die Distanz zwischen Punkt A und Punkt B als die mit der Lichtgeschwindigkeit im Gewässer 30 multiplizierte zeitliche Differenz bestimmt werden, während die Lichtgeschwindigkeit im Gewässer 30 die durch den Brechungsindex des Gewässers 30 geteilte Lichtgeschwindigkeit in der Luft ist. Der LIDAR 50 kann zum Abscannen der Oberfläche 33 des Gewässers 30 auf diese Art und Weise verwendet werden. Sprich, der LIDAR 50 kann für jede von mehreren Stellen auf der Oberfläche 33 das Erfassungslicht an der jeweiligen Stelle übertragen und empfängt daraufhin das entsprechende erste und zweite gebrochene Signal, weshalb die Distanz A-B (d. h., die Distanz zwischen A und B) für diese Stelle wie oben beschrieben bestimmt werden kann. Auf diese Weise können daher das Bodenprofil 35 und eine oder mehrere Wassertiefen des Gewässers 30 (einschließlich der maximalen Wassertiefe D) unter Verwendung der Distanz A-B, die für jede der mehreren Stellen bestimmt wurde, sowie von θ₁ und θ₂ für jede der mehreren Stellen abgeleitet, kalkuliert, geschätzt, bestimmt, rekonstruiert oder anderweitig indirekt gemessen werden.
In dem Fall, dass die Oberfläche 33 des Gewässers 30 aufgrund von Wellen oder Rippeln unruhig ist, können, ähnlich der ersten vorgeschlagenen Maßnahme, auch im Rahmen der zweiten vorgeschlagenen Maßnahme statistische Filter eingesetzt werden, um das erste und zweite reflektierte Signal zu analysieren, bevor die Wassertiefe(n) (wie etwa die maximale Tiefe D) und das Bodenprofil 35 des Gewässers 30 kalkuliert werden. Anders als im Falle der ersten vorgeschlagenen Maßnahme genügen Infrarotkameras und Kameras für sichtbares Licht, einschließlich Stereokameras, für die zweite vorgeschlagene Maßnahme möglicherweise jedoch nicht, da das Reflektionsvermögen des Wassers auf der Oberfläche 33 des Gewässers 30 eine Stereobildgebung für die 3D-Kartierung mit Infrarotkameras oder Kameras für sichtbares Licht erschweren kann. Im Gegensatz dazu können Infrarotkameras und Kameras für sichtbares Licht die primären Sensoren sein, die für die erste vorgeschlagene Maßnahme verwendet werden.
Damit das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 sicher durchwaten kann, ist es, wie weiter oben beschrieben, entscheidend, dass die wasserempfindlichen Komponenten (d. h., die kritischen Komponenten) des Fahrzeugs 10, wie etwa die kritische Komponente 40 aus 2, nicht mit dem Gewässer 30 in Berührung kommen, wenn das Fahrzeug 10 vom nahen Rand 31 zum fernen Rand 32 über das Bodenprofil 35 des Gewässers 30 fährt. Wie weiter oben ebenfalls beschrieben, kann eine kritische Bahn, wie etwa die kritische Bahn 44 aus 2, kalkuliert werden, wobei die kritische Bahn einen projizierten Bewegungsweg einer entsprechenden kritischen Komponente des Fahrzeugs 10, während das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet, repräsentiert. Wie in 2 gezeigt, repräsentiert die kritische Bahn 44 den Bewegungsweg der kritischen Komponente 40, während das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet, indem es auf dem Bodenprofil 35 des Gewässers 30 fährt.
Es ist beachtenswert, dass in 2, da das Bodenprofil 35 des Gewässers 30 verhältnismäßig glatt ist, die kritische Bahn 44 dem Bodenprofil 35 (oder, äquivalent dazu, der Grundfläche 26 unter dem Gewässer 30) bei einer konstanten Distanz H mehr oder weniger folgt, bei der es sich im Wesentlichen um die Distanz zwischen der kritischen Komponente 40 und der Fahrbahn 20 handelt. Solange die Distanz H die maximale Wassertiefe D übersteigt, kann theoretisch bestimmt werden, dass es sicher ist, dass das Fahrzeug 10 das Gewässer durchwatet 30, ohne dass die kritische Komponente 40 beschädigt wird. In der Realität kann wegen möglicher Wellen, Rippeln oder Wasserspritzern an der Oberfläche 33 des Gewässers 30 bestimmt werden, dass es sicher ist, dass das Fahrzeug 10 durch das Gewässer 30 fährt, wenn die Distanz H die maximale Wassertiefe D um einen Sicherheitsabstand übersteigt, der die möglichen Wellen, Rippeln oder Wasserspritzer berücksichtigt. Wie weiter oben erwähnt, kann das Fahrzeug 10 mehrere kritische Komponenten und damit mehrere kritische Bahnen aufweisen, und es kann bestimmt werden, dass es sicher ist, dass das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet, wenn bestimmt wird, dass jede der kritischen Bahnen oberhalb der Oberfläche 33 des Gewässers 30 liegt. Wenn andererseits bestimmt wird, dass sich ein Teil jeglicher kritischen Bahnen wahrscheinlich unterhalb der Oberfläche 33 des Gewässers 30 befinden wird, dann kann es als unsicher bestimmt werden, dass das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet.
Wenn ein Gewässer allerdings ein Bodenprofil aufweist, das nicht relativ flach oder glatt ist, dann kann eine kritische Bahn nicht einfach dem Bodenprofil mit einer konstanten Höhe oder Distanz folgen. Um diesen Punkt zu veranschaulichen, werden in 3 zwei gegensätzliche Szenarios abgebildet. In Szenario 310 von 3 durchwatet das Fahrzeug 10 das Gewässer 30, das die Fahrbahn 20 überschwemmt, indem es über das Bodenprofil 35 des Gewässers 30 fährt. Das Bodenprofil 35 ist verhältnismäßig flach, da die Fahrbahn 20 in dem überschwemmten Bereich verhältnismäßig flach ist. Daraus folgt, dass die kritische Bahn 44, welche der kritischen Komponente 40 des Fahrzeugs 10 entspricht, ebenfalls eine relativ gerade Linie ist, die um eine im Wesentlichen konstante Distanz H vom Bodenprofil 35 entfernt ist, welche der Höhe einer Stelle der kritischen Komponente 40 in Bezug auf die Straße 20 entspricht. Da die kritische Bahn 44 des Fahrzeugs 10 über der Oberfläche 33 des Gewässers 30 bleibt, während das Fahrzeug 10 das Bodenprofil 35 überquert, kann bestimmt werden, dass es sicher ist, dass das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 überquert.
Im Gegensatz dazu durchwatet das Fahrzeug 10 in Szenario 320 von 3 ein Gewässer 30, das einen Abschnitt einer Fahrbahn 30 überschwemmt, welcher gestuft und uneben ist. Die maximale Wassertiefe des Gewässers 30 ist zwar im Wesentlichen die gleiche wie jene in Szenario 310 (beide Tiefen D sind wie in den Szenarios 310 bzw. 320 gezeigt), doch weist das Bodenprofil 35 des Gewässers 30 in Szenario 320 eine eher raue und holprige Topographie auf. Da das Fahrzeug 10 an und für sich eine gewisse Länge und Höhe aufweist, kann die kritische Bahn 44, welche der kritischen Komponente 40 des Fahrzeugs 10 in Szenario 320 entspricht, dem Bodenprofil 35 nicht einfach um eine konstante Distanz H folgen, während das Fahrzeug 10 das Bodenprofil 35 überquert und das Gewässer 30 durchwatet. Im Falle des Szenarios 320 ist zur Berechnung oder Kalkulation der kritischen Bahn 44 ein mathematisches Modell des Fahrzeugs 10 erforderlich, das als „räumliches Modell“ bezeichnet wird. Konkret kann das räumliche Modell des Fahrzeugs 10 eine räumliche Beziehung jeder der kritischen Komponenten des Fahrzeugs 10, einschließlich der kritischen Komponente 40, in Bezug auf einen festen Referenzpunkt des Fahrzeugs definieren, wie etwa des Referenzpunkts 14 in 3, der sich im unteren Bereich eines Vorderrads des Fahrzeugs 10 befindet. Der Referenzpunkt kann als eine beliebige feste Stelle des Fahrzeugs 10 ausgesucht werden. Beispielsweise kann der Referenzpunkt 14 des Fahrzeugs 10 in manchen Ausführungsformen derart ausgesucht werden, dass er sich am Mittelpunkt des vorderen Stoßfängers des Fahrzeugs 10 befindet. Alternativ kann die feste Stelle des Überwassersensors 50 ebenso gut als Referenzpunkt 14 dienen. In manchen Ausführungsformen kann das räumliche Modell auch die räumliche Beziehung anderer nicht kritischer Komponenten in Bezug auf den festen Referenzpunkt beinhalten. Zu den nicht kritischen Komponenten können Räder, Stoßfänger und das Fahrgestell gehören, und anders als die kritischen Komponenten können die nicht kritischen Komponenten nicht für Wasserschäden anfällig sein. Die Einbeziehung der nicht kritischen Komponenten in das räumliche Modell kann dabei entscheidend dafür sein, die Genauigkeit der Kalkulation der kritischen Bahnen zu verbessern. Das räumliche Modell kann wegen der Gestaltung des Fahrzeugs 10 bekannt sein, da die räumliche Lage jeder der kritischen und nicht kritischen Komponenten in Bezug auf den Referenzpunkt 14 durch die Gestaltung des Fahrzeugs 10 vorgegeben worden ist. Beispielsweise können manche Fahrzeugmodelle einen schnorkelartigen Lufteinlass aufweisen, der sich immerhin 3-5 Fuß über dem Boden befindet, und das räumliche Modell wird verwendet, um ein solches Merkmal zu erfassen. Durch Kombinieren des räumlichen Modells des Fahrzeugs 10 und einer bekannten Topologie einer Grundfläche der Fahrbahn 20 (oder zumindest des Bodenprofils 35 des Gewässers 30, wie zuvor bestimmt) lassen sich kritische Bahnen des Fahrzeugs 10, einschließlich der kritischen Bahn 44 von Szenario 320 in 3, kalkulieren oder anderweitig vorhersagen. Wenn alle kritischen Bahnen des Fahrzeugs 10 kalkuliert worden sind und die Oberfläche 33 des Gewässers 30 wie weiter oben beschrieben bestimmt worden ist, kann somit auf Grundlage der kritischen Bahnen und der Oberfläche 33, wie zuvor beschrieben, bestimmt werden, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet. Obwohl sich die kritische Komponente 40 auf einer Höhe H, welche die maximale Wassertiefe D des Gewässers 30 übersteigt, über der Fahrbahn 20 zu befinden scheint, würde ein wie kalkulierter Teil der kritischen Bahn 44, wie in Szenario 320 in 3 gezeigt, wegen der gestuften Topographie der Fahrbahn 20 unter die Oberfläche 33 des Gewässers 30 geraten. Deswegen kann es als unsicher bestimmt werden, dass das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet.
Da möglicherweise nicht alle wasserempfindlichen Komponenten für den Betrieb des Fahrzeugs entscheidend sind, kann in manchen Ausführungsformen jeder der kritischen Bahnen eine andere „Gewichtung“ in der Bestimmung gegeben werden, ob es sicher ist, das Gewässer zu durchwaten. Beispielsweise kann es absolut entscheidend sein, einen Lufteinlass des Fahrzeugs über der Wasseroberfläche zu halten, um zu verhindern, dass der Motor abwürgt. Allerdings kann es weniger kritisch sein, wenn sich Manches der unabgeschirmten Elektronik wie etwa Radar-Sender/Empfänger zum Kollisionsschutz unter der Wasseroberfläche befinden, da das Fahrzeug dann nach wie vor in der Lage sein kann, zu fahren, selbst wenn die Kollisionsschutzfunktion eingebüßt wird.
Die vorliegende Offenbarung schlägt eine dritte Maßnahme zum Bestimmen einer oder mehrerer Tiefen und des Bodenprofils eines Gewässers vor. Wie in den Szenarios 410 und 420 in 4 gezeigt, ist das Fahrzeug 10 mit einem oder mehreren Unterwassersensoren, wie etwa dem Unterwassersensor 60, zusätzlich zu dem Überwassersensor 50 versehen. Der Einfachheit halber wird die nachfolgende Beschreibung im Kontext eines einzelnen Unterwassersensors 60 bereitgestellt, obwohl auch mehrere Unterwassersensoren 60 genutzt werden können. Während der Überwassersensor 50 zum Erfassen, Bestimmen oder anderweitigen Charakterisieren eines Aspekts oder von Aspekten des Gewässers 30 wie etwa von Rändern, einer oder mehreren Tiefen oder der Oberfläche 33 des Gewässers 30, wie oben beschrieben, genutzt werden kann, kann der Unterwassersensor 60 in das Gewässer 30 eingesetzt werden, um eine direkte Messung eines oder mehrerer Aspekte des Gewässers 30 vorzunehmen. Zu dem einen oder den mehreren Überwassersensoren können ein LIDAR, ein RADAR, ein Sound-Navigation-and-Ranging(SONAR)-Sender/Empfänger (oder kurz „SONAR“), a bathymetrischer Sensor oder eine Kombination daraus gehören. Die Funktionsweise des Unterwassersensors 60 ähnelt jener des Überwassersensors 50, wie im Rahmen der zweiten vorgeschlagenen Maßnahme beschrieben, mit der Ausnahme, dass der Unterwassersensor 60 seiner Funktionsweise nach eine oder mehrere Tiefe(n) und das Bodenprofil des Gewässers 30 erfasst oder direkt misst, wenn er in das Gewässer 30 getaucht oder anderweitig darin eingesetzt wird. Der Unterwassersensor 60 kann vorzugsweise an einer Stelle am Fahrzeug 10 angeordnet sein, an welcher der Unterwassersensor 60 leicht in das Gewässer 30 eintauchen kann, wenn er eingesetzt wird, wie etwa an einer Unterseite des vorderen Stoßfängers des Fahrzeugs 10.
In einem Ausführungsbeispiel kann zu dem Unterwassersensor 60 ein aktiver SONAR (nachfolgend als „SONAR 60“ bezeichnet) gehören, der zum Übermitteln einer Schallwelle als Erfassungssignal gesteuert werden kann, wenn der SONAR 60 im Gewässer 30 eingetaucht ist. Das Erfassungsschallsignal kann die Oberfläche 33 des Gewässers 30 sowie die Grundfläche 26 der Fahrbahn 20 unterhalb des Gewässers 30 erreichen. Ein Teil des Erfassungsschallsignals kann von der Oberfläche 33 reflektiert und dann vom SONAR 60 als ein erstes reflektiertes Signal empfangen werden, wohingegen ein anderer Teil des Erfassungsschallsignals von der Grundfläche 26 reflektiert und dann als ein zweites reflektiertes Signal vom SONAR 60 empfangen werden kann. Das erste reflektierte Signal kann dann verwendet werden, um die Lage der Oberfläche 33 in Bezug auf den SONAR 60 zu bestimmen, wohingegen das zweite reflektierte Signal verwendet werden kann, um die Lage und Topographie der Grundfläche 26 in Bezug auf den SONAR 60 zu bestimmen, was wiederum zum Bestimmen des Bodenprofils 35 des Gewässers 30 verwendet werden kann. Durch Kombination der Lage und Topographie der Grundfläche 26 und der Lage der Oberfläche 33 können Wassertiefen an verschiedenen Stellen des Gewässers 30 entsprechend bestimmt werden.
Im Vergleich zur zweiten vorgeschlagenen Maßnahme kann die dritte vorgeschlagene Maßnahme den Vorteil aufweisen, dass sie eine genauere Messung eines oder mehrerer Aspekte (bspw. der Oberfläche 33 und des Bodenprofils 35) des Gewässers 30 bereitstellt, da die Messung direkt von innerhalb des Gewässers durchgeführt wird, statt indirekt außerhalb des Gewässers durchgeführt zu werden. Im Vergleich zur ersten vorgeschlagenen Maßnahme kann die dritte vorgeschlagene Maßnahme einen Vorteil des Erfassens topographischer Veränderungen der Grundfläche 26 unterhalb des Gewässers 30 an Ort und Stelle aufweisen, welche anhand der im Vorfeld charakterisierten topographischen Informationen zu der Stelle bezüglich des Gewässers 30, wie etwa der HD-3D-Karte, die im Rahmen der ersten vorgeschlagenen Maßnahme verwendet wird, nicht erfasst werden können. Beispielsweise kann es sein, wie in Szenario 420 von 4 gezeigt, dass die Grundfläche 26 durch eine Sturzflut abgeschwemmt wurde, welche das Gewässer 30 entstehen ließ, weshalb sie tiefer in den Boden einschneidet als ihre im Vorfeld charakterisierte Grundfläche 266. Die erste vorgeschlagene Maßnahme würde die topographische Veränderung von der Grundfläche 266 zur Grundfläche 26 nicht erfassen, wohingegen die dritte vorgeschlagene Maßnahme die Grundfläche 26 aufgrund ihrer Eigenschaft einer direkten Messung korrekt identifizieren wird. Es ist vorteilhaft, dass das Fahrzeug 10, das zugleich mit einem oder mehreren Überwassersensoren 50 und einem oder mehreren Unterwassersensoren 60 versehen ist, eine oder alle von der ersten, zweiten und dritten vorgeschlagenen Maßnahme verwenden kann, die oben offenbart wurden, um die Tiefe(n) und das Bodenprofil 35 des Gewässers 30 zu bestimmen. Beispielsweise ist das Fahrzeug 10 in Szenario 420 mit dem Überwassersensor 50 und unter Verwendung der ersten vorgeschlagenen Maßnahme allein möglicherweise nicht in der Lage, zu identifizieren, dass sich das Bodenprofil 35 von dem Zustand, in dem es vor der Sturzflut war (d. h., von der Grundfläche 266), zu dem Zustand, in dem es nun ist (d. h., zur Grundfläche 26), verändert hat. Daher kann das Fahrzeug 10 entscheiden, dass es sicher ist, das Gewässer 30 zu durchwaten, und fährt somit weiter. Nachdem das Fahrzeug 10 mit dem Waten begonnen hat, kann jedoch die dritte vorgeschlagene Maßnahme initiiert werden (sobald der Unterwassersensor 60 während des Watens in das Gewässer 30 eingesetzt wird), und die tatsächliche Grundfläche 266 kann erkannt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann das Fahrzeug 10 bestimmen, dass es unsicher ist, das Waten fortzusetzen, und schließlich zurück und aus dem Gewässer 30 heraus fahren. Konkret kann das Fahrzeug 10 durch Initiieren sowohl der ersten als auch dritten Maßnahme in Szenario 420 in der Lage sein, ein unsicheres Waten zu vermeiden, das nicht vermieden werden kann, wenn man ausschließlich auf die erste Maßnahme setzt.
In manchen Fällen, in denen das Gewässer mit einer signifikanten Fließgeschwindigkeit fließt oder wenn ein starker Strom vorliegt, kann die Bestimmung, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, komplizierter werden. Sprich, zusätzlich zu dem Abwägen, ob jegliche der kritischen Bahnen des Fahrzeugs während des Watens unter die Oberfläche des Gewässers geraten würden, muss möglicherweise auch abgewägt werden, ob das Fahrzeug während des Watens durch den starken Strom eventuell abgedrängt und verrückt wird. Ein Auftriebsmodell des Fahrzeugs, welches das Verhalten des Fahrzeugs modelliert, wenn dieses einem Fließgewässer ausgesetzt ist, wird zum Bestimmen der Sicherheit des Fahrzeugs während des Watvorgangs benötigt. Ähnlich dem räumlichen Modell kann das Auftriebsmodell durch die Gestaltung des Fahrzeugs vorgegeben sein. In manchen Ausführungsformen kann das Fahrzeug mit verschiedenen Sensoren versehen sein, um das Auftriebsmodell an Ort und Stelle zu aktualisieren oder anderweitig einzustellen. Beispielsweise kann das Fahrzeug wegen des verschiedenartigen Gewichts, das vom Fahrzeug getragen wird, ein geringfügig abweichendes Auftriebsverhalten aufzeigen. Ein im Fahrzeug angeordneter Gewichtssensor kann verwendet werden, um das tatsächlich getragene Gewicht des Fahrzeugs zu messen und das Auftriebsmodell entsprechend einzustellen.
Zusätzlich zum Auftriebsmodell ist es erforderlich, die Geschwindigkeit des fließenden Stroms des Gewässers zu messen oder zumindest zu schätzen, damit die Watsicherheit unter Verwendung des Auftriebsmodells bestimmt werden kann. Ein Ansatz besteht darin, einen Durchflussmesser als Unterwassersensor 60 zu gebrauchen, der gemäß der wie weiter oben offenbarten dritten vorgeschlagenen Maßnahme in das Gewässer 30 eingesetzt wird. Konkret können Unterwassersensoren 60 verwendet werden, um die Geschwindigkeit eines Stroms des Gewässers 30 direkt zu messen, wenn sie in das Gewässer 30 getaucht oder anderweitig eingesetzt werden. Es können verschiedenen Arten von Durchflussmessern als Unterwassersensoren 60 verwendet werden, um die Fließgeschwindigkeit zu messen, wie etwa mechanische Durchflussmesser (bspw. ein Drehkolbenzähler oder ein Turbinendurchflussmesser), optische Durchflussmesser (bspw. Durchflussmesser auf Laserbasis) und/oder Durchflussmesser auf Druckbasis (bspw. ein Venturimeter oder ein Dall-Rohr). Ein anderer Ansatz besteht in der Verwendung des Überwassersensors 50 der ersten oder zweiten vorgeschlagenen Maßnahme, wie weiter oben offenbart, um die Fließgeschwindigkeit des Gewässers 30 zu schätzen. Beispielsweise kann, wie in Szenario 120 von 1 gezeigt, der Überwassersensor 50 verwendet werden, um ein oder mehrere schwimmende Objekte in dem Gewässer 30, wie etwa einen Baumast 38 oder eine Holzkiste 39 zu verfolgen, indem über einen Zeitraum hinweg ein Bewegtbild aufgenommen wird, während die schwimmenden Objekte durch den Strom des Gewässers 30 stromabwärts getragen werden. Anschließend kann auf Grundlage des Bewegtbilds geschätzt werden, wie weit die schwimmenden Objekte während dieses Zeitraums getragen worden sind, und die Geschwindigkeit des Stroms kann dementsprechend bestimmt werden.
5 stellt eine beispielhafte Vorrichtung, oder eine Watsicherheitsvorrichtung 500, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ab. Die Watsicherheitsvorrichtung 500 kann verschiedene Funktionen durchführen, die mit hier beschriebenen Techniken, Verfahren und Systemen im Zusammenhang stehen, einschließlich jener, die weiter oben unter Bezug auf die erste, zweite und dritte Maßnahme zum Bestimmen der Wassertiefe(n) und des Bodenprofils des Gewässers 30 und zum Bestimmen, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet, beschrieben wurden, sowie jener, die weiter unten unter Bezug auf den Prozess 600 von 6 beschrieben werden. Die Watsicherheitsvorrichtung 500 kann zumindest manche der in 5 dargestellten Komponenten beinhalten.
Unter Bezug auf 5 kann die Watsicherheitsvorrichtung 500 einen Prozessor 510 und einen Speicher 520 beinhalten. Der Speicher 520 kann die HD-3D-Karte 524, welche durch die erste vorgeschlagene Maßnahme gebraucht wird, das räumliche Modell 526, das zum Kalkulieren der kritischen Bahnen verwendet wird, sowie das Auftriebsmodell 528, das bei der Bestimmung der Watsicherheit, wie weiter oben beschrieben, verwendet wird, speichern. Der Speicher 520 kann auch einen oder mehrere Sätze Anweisungen 522 speichern, damit der Prozessor 510 die verschiedenen, wie oben in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Funktionen zum Bestimmen, Schätzen und Kalkulieren aus- und durchführt, einschließlich jener, die im Rahmen der ersten, zweiten und dritten Maßnahme durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Prozessor 510, wenn er einen oder mehrere Sätze Anweisungen 522 ausführt, das Bodenprofil 35 und verschiedene Wassertiefen des Gewässers 30 bestimmen, die kritischen Bahnen 44 kalkulieren, die jeweils einer kritischen Komponente 40 des Fahrzeugs 10 entsprechen, und bestimmen, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet, was auf Grundlage der Oberfläche 33 des Gewässers 30 und der kritischen Bahn 44 des Fahrzeugs 10 erfolgt.
In manchen Ausführungsformen kann die Watsicherheitsvorrichtung 500 einen oder mehrere Überwassersensoren 550(1) - 550(N) beinhalten. Bei jedem der Überwassersensoren 550(1) - 550(N) kann es sich um eine Umsetzung der Überwassersensoren 50 der 1-4 handeln, und sie können vom Prozessor 510 zum Durchführen der verschiedenen Funktionen zum Bestimmen, Schätzen und Kalkulieren, wie weiter oben in der vorliegenden Offenbarung beschrieben, verwendet werden, einschließlich der ersten, zweiten und dritten Maßnahme. In manchen Ausführungsformen kann die Watsicherheitsvorrichtung 500 einen oder mehrere Unterwassersensoren 560(1) - 560(M) beinhalten. Bei jedem der Unterwassersensoren 560(1) - 560(M) kann es sich um eine Umsetzung der Unterwassersensoren 60 der 1, 2 und 4 handeln, und sie können vom Prozessor 510 zum Durchführen der verschiedenen Funktionen zum Bestimmen, Schätzen und Kalkulieren, wie weiter oben in der vorliegenden Offenbarung beschrieben, verwendet werden, einschließlich der ersten, zweiten und dritten Maßnahme.
In manchen Ausführungsformen kann der Prozessor 510, wenn er einen oder mehrere Sätze Anweisungen 522 ausführt, ferner eine Watstrecke als Reaktion auf das Bestimmen, dass es sicher ist, dass das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet, bestimmen, sodass das Fahrzeug 10 in der Lage ist, das Gewässer 30 sicher über die Watstrecke zu durchwaten. Beispielsweise können die Unterwassersensoren 560(1) - 560(M) erkennen, dass sich auf der rechten Seite der Fahrbahn 20 ein Stein mit signifikanter Größe befindet, der vollständig von der Wasseroberfläche 33 bedeckt ist. Somit kann der Prozessor 510 bestimmen, dass die Watstrecke leicht links der Fahrbahn 20 verläuft, um den Stein unter dem Wasser zu umfahren. In manchen Ausführungsformen kann der Prozessor 510, wenn er einen oder mehrere Sätze Anweisungen 522 ausführt, ferner eine Watgeschwindigkeit bestimmen, nachdem er die Watstrecke bestimmt hat, sodass das Fahrzeug 10 in der Lage ist, das Gewässer 30 über die Watstrecke mit der Watgeschwindigkeit sicher zu durchwaten. Je nach konkreter Topographie des Bodenprofils 35 des Gewässers 30 kann es sicherer sein, das Gewässer 30 mit einer bestimmten Geschwindigkeit oder gemäß einem bestimmten Geschwindigkeitsprofil zu durchwaten. Wenn beispielsweise die Grundfläche 26, wie in 4 gezeigt, sehr holprig ist, kann es sicherer sein, bei geringer Geschwindigkeit zu fahren, damit Wasser nicht hoch spritzen und manche kritischen Komponenten beschädigen oder zum Abwürgen des Motors führen kann.
In manchen Ausführungsformen kann der Prozessor 510, wenn er einen oder mehrere Sätze Anweisungen 522 ausführt, ferner eine alternative Strecke als Reaktion auf das Bestimmen, dass es unsicher ist, dass das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwatet, bestimmen, sodass das Fahrzeug 10 in der Lage ist, das Gewässer 30 zu umfahren, indem es die alternative Strecke entlangfährt. Die alternative Strecke kann auf Grundlage von Informationen wie etwa historischen Überschwemmungsdaten, historischen Wetterinformationen und gegenwärtigen Crowdsourcing-Informationen, die von anderen Fahrzeugen in dem Gebiet bereitgestellt werden, bestimmt werden. Die alternative Strecke kann auch auf Grundlage von Informationen über das aktuelle Mikroklima, des Wetterberichts sowie der geschätzten Zeit bis zu einer möglichen Überschwemmungszone bestimmt werden. Diese unterschiedlichen Informationen oder Daten können über eine Kommunikationsvorrichtung 530, wie unten offenbart, empfangen werden, oder es kann anderweitig darauf zugegriffen werden.
In manchen Ausführungsformen kann die Watsicherheitsvorrichtung 500 eine Kommunikationsvorrichtung 530 beinhalten, die in der Lage ist, Daten drahtlos zu senden und zu empfangen. Beispielsweise kann die Kommunikationsvorrichtung 530 durch den Prozessor 510 verwendet werden, um aus der Ferne auf einen Datenserver zuzugreifen und die im Speicher 520 gespeicherte 3D-Karte 524 zu aktualisieren, insbesondere, wenn das Fahrzeug 10 zu einem neuen Gebiet fährt, wobei die 3D-Karte 524 für das neue Gebiet aktualisiert werden muss. In manchen Ausführungsformen kann die Kommunikationsvorrichtung 530 durch den Prozessor 510 verwendet werden, um Mikroklimainformationen zur Stelle des Gewässers 30 zu empfangen. Die Mikroklimainformationen können verwendet werden, um die Bestimmung der Watsicherheit zu unterstützen. Beispielsweise können, selbst wenn auf Grundlage der kalkulierten kritischen Bahn 44 und der Fließgeschwindigkeit des Gewässers 30 bestimmt wurde, das Gewässer 30 zu durchwaten, die von der Kommunikationsvorrichtung 530 empfangenen Mikroklimainformationen zeigen, dass ein schweres Gewitter aufzieht und eine starke Sturzflut in das Gewässer 30 fließen wird, weshalb der Prozessor 510 trotzdem bestimmen kann, dass es unsicher ist, das Gewässer 30 zu durchwaten.
In mancher Ausführungsform kann es sich bei dem Fahrzeug 10 um ein autonomes Fahrzeug handeln, und der Prozessor 510 der Watsicherheitsvorrichtung 500 kann das Fahrzeug 10 auch direkt steuern, damit es das Gewässer 30 über die Watstrecke durchwatet. In mancher Ausführungsform kann der Prozessor 510 der Watsicherheitsvorrichtung 500 das Fahrzeug 10 ferner derart steuern, dass es das Gewässer 30 über eine Watstrecke gemäß der Watgeschwindigkeit oder dem Geschwindigkeitsprofil durchwatet.
In mancher Ausführungsform kann die Watsicherheitsvorrichtung 500 eine Benutzerschnittstelle 540 beinhalten, die zu einer Fahrkommunikation mit einem Benutzer wie etwa einem Fahrer des Fahrzeugs 10 in der Lage ist. Die Benutzerschnittstelle 540 kann über eine optische Anzeige, Klang, Stimme, Sprachsynthese/-erkennung, Berührung, haptische oder andere human-sensible Mittel mit dem Benutzer kommunizieren. In manchen Ausführungsformen kann die Watsicherheitsvorrichtung 500 in der Lage sein, über die Benutzerschnittstelle 540 eine Ausfallwahrscheinlichkeit für jede der kritischen Komponenten zu präsentieren, wenn das Fahrzeug 10 das Gewässer 30 durchwaten soll, sodass der Fahrer des Fahrzeugs 10 eine umfassende Entscheidung, die auf den Ausfallwahrscheinlichkeiten der kritischen Komponente beruht, welche über die Benutzerschnittstelle 540 präsentiert wird, darüber treffen kann, ob das Gewässer 30 durchwatet werden soll oder nicht.
6 stellt einen Beispielprozess 600 gemäß der vorliegenden Offenbarung zum Bestimmen, ob ein Fahrzeug ein Gewässer durchwaten sollte oder nicht, dar. Der Prozess 600 kann einen/eine oder mehrere Operationen, Handlungen oder Funktionen beinhalten, die als Blöcke angezeigt werden, wie etwa 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670 und 680. Obgleich sie als einzelne Blöcke dargestellt sind, können verschiedene Blöcke des Verfahrens 600 je nach gewünschten Umsetzungen in zusätzliche Blöcke unterteilt, zu weniger Blöcken zusammengefasst oder weggelassen werden. Der Prozess 600 kann durch die Watsicherheitsvorrichtung 500 aus 5 umgesetzt werden. Zusätzlich kann der Prozess 600 die erste, zweite und dritte vorgeschlagene Maßnahme zum Bestimmen eines oder mehreren Aspekte des Gewässers 30 verwenden, wie zuvor in den 1-4 dargestellt. Der Prozess 600 kann mit Block 610 beginnen.
Bei 610 kann der Prozess 600 beinhalten, dass der Prozessor 510 Daten bezüglich eines Gewässers (wie etwa des Gewässers 30) von einem oder mehreren Sensoren (wie etwa dem Überwassersensor 50 und Unterwassersensor 60) empfängt. Zu den Daten bezüglich des Gewässers können gehören: Daten, die einen oder mehrere Ränder des Gewässers (wie etwa die Ränder 31 und 32 des Gewässers 30) repräsentieren, ein erstes und zweites reflektiertes Signal von dem Gewässer (wie etwa das erste und zweite reflektierte Signal im Rahmen der weiter oben offenbarten zweiten und dritten Maßnahme), ein Bewegtbild eines schwimmenden Objekts in dem Gewässer (wie etwa der Baumast 38 und die Holzkiste 39 von Szenario 120 von 1) oder eine Kombination daraus. Der Prozess 600 kann von 610 zu 620 übergehen.
Bei 620 kann der Prozess 600 beinhalten, dass der Prozessor 510 einen oder mehrere Aspekte des Gewässers auf Grundlage von Daten, die von dem einen oder den mehreren Sensoren empfangen werden, bestimmt. Zu dem einen oder den mehreren Aspekten des Gewässers können Wassertiefen an verschiedenen Stellen des Gewässers (wie etwa die maximale Wassertiefe D in den 2 und 3) sowie ein Bodenprofil des Gewässers (wie etwa das Bodenprofil 35 in den 2-4) gehören. In manchen Ausführungsformen kann der Prozess 600 bei 620 beinhalten, dass der Prozessor 510 eine Fließgeschwindigkeit des Gewässers bestimmt. Der Prozess 600 kann von 620 zu 630 übergehen.
Bei 630 kann der Prozess 600 beinhalten, dass der Prozessor 510 eine oder mehrere kritische Bahnen (wie etwa die kritische Bahn 44 in den 2 und 3) einer oder mehrerer kritischer Komponenten (wie etwa der kritischen Komponente 40) des Fahrzeugs, die für Wasserschäden anfällig sind, kalkuliert. Die Kalkulation der kritischen Bahnen beruht zumindest teilweise auf dem Bodenprofil des Gewässers (wie etwa dem Bodenprofil 35) und einem räumlichen Modell des Fahrzeugs. Das räumliche Modell definiert eine räumliche Beziehung jeder der kritischen Komponenten in Bezug auf einen festen Referenzpunkt des Fahrzeugs (wie etwa den Referenzpunkt 14 in 3). Der Prozess 600 kann von 630 zu 640 übergehen.
Bei 640 kann der Prozess 600 beinhalten, dass der Prozessor 510 auf Grundlage der einen oder mehreren kritischen Bahnen und einer Oberfläche des Gewässers (wie etwa der Oberfläche 33 des Gewässers 30, wie in den 2-4 gezeigt) bestimmt, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet. In manchen Ausführungsformen kann der Prozess 600 beinhalten, dass der Prozessor 510 bestimmt, dass es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, falls jede der kritischen Bahnen oberhalb der Oberfläche des Gewässers liegt. Andererseits bestimmt der Prozessor 510, dass es unsicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, falls zumindest ein Teil einer der kritischen Bahnen unterhalb der Oberfläche des Gewässers liegt. In mancher Ausführungsform kann der Prozess 600 beinhalten, dass der Prozessor 510 auf Grundlage der Geschwindigkeit des Stroms und eines Auftriebsmodells des Fahrzeugs bestimmt, ob es sicher ist oder nicht. Wie zuvor beschrieben, modelliert das Auftriebsmodell das Verhalten des Fahrzeugs, wenn es einem Fließgewässer ausgesetzt ist. Falls der Prozessor 510 bestimmt, dass es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, kann der Prozess 600 von 640 zu 650 übergehen. Falls der Prozessor 510 alternativ dazu bestimmt, dass es unsicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, kann der Prozess 600 von 640 zu 670 übergehen.
Bei 650 kann der Prozess 600 beinhalten, dass der Prozessor 510 eine Watstrecke bestimmt, über die das Fahrzeug in der Lage ist, das Gewässer sicher zu durchwaten. In manchen Ausführungsformen kann der Prozess 600 bei 650 ferner beinhalten, dass der Prozessor 510 eine Watgeschwindigkeit bestimmt, mit der das Fahrzeug in der Lage ist, das Gewässer über die Watstrecke sicher zu durchwaten. Der Prozess 600 kann von 650 zu 660 übergehen.
Bei 660 kann der Prozess 600 beinhalten, dass der Prozessor 510 das Fahrzeug derart steuert, dass es das Gewässer über die Watstrecke autonom durchwatet. In manchen Ausführungsformen kann der Prozess 600 bei 660 ferner beinhalten, dass der Prozessor 510 das Fahrzeug derart steuert, dass es das Gewässer autonom über die Watstrecke mit der Watgeschwindigkeit sicher durchwatet.
Bei 670 kann der Prozess 600 beinhalten, dass der Prozessor 510 eine alternative Strecke bestimmt, über die das Fahrzeug in der Lage ist, das Gewässer zu umfahren. Der Prozess 600 kann von 670 zu 680 übergehen.
Bei 680 kann der Prozess 600 beinhalten, dass der Prozessor 510 das Fahrzeug derart steuert, dass es autonom auf der alternativen Strecke entlang fährt und das Gewässer umfährt.
In dem Fall, dass das Fahrzeug, das sich dem Gewässer nähert, ein autonomes Fahrzeug ist, stellt die vorliegende Offenbarung eine realisierbare Lösung bereit, um eine Watsicherheit davon zu gewährleisten. Bei Nichtvorliegen der vorliegenden Offenbarung kann das autonome Fahrzeug entweder blind weiterfahren, was die Insassen des Fahrzeugs und auch das Fahrzeug selbst gefährden kann, oder es kann es verweigern, überhaupt weiterzufahren, was unnötige Umleitungen mit sich bringen kann.
In dem Fall, dass es andere Fahrzeuge gibt, die das Gewässer durchwaten, können die Überwassersensoren gebraucht werden, um diese anderen Fahrzeuge zu beobachten und Informationen von diesen zu sammeln, um die Bestimmung des einen oder der mehreren Aspekte des Gewässers zu erleichtern.
Die oben dargelegte Offenbarung wird zwar im Zusammenhang mit einer Überschwemmungssituation beschrieben, in der ein vorübergehendes Gewässer aufgrund einer Überschwemmung entsteht oder sich bildet, doch können hier beschriebene Techniken, Verfahren, Maßnahmen und Vorrichtungen auch in einem Zusammenhang angewendet werden, in dem ein Gewässer nicht vorübergehend ist. Beispielsweise kann ein Fahrzeug, wie etwa ein für höhere Belastungen ausgelegter Erkundungsgeländewagen, im Gelände fahren und ein permanentes Gewässer wie etwa einen Fluss oder einen Teich durchwaten. In diesem Zusammenhang sind in der vorliegenden Offenbarung offenbare Verfahren und Vorrichtungen ebenfalls anwendbar.
In der vorstehenden Offenbarung wurde auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden und in denen zur Veranschaulichung konkrete Umsetzungen gezeigt sind, in welchen die vorliegende Offenbarung angewendet werden kann. Es versteht sich, dass andere Umsetzungen verwendet und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Bezugnahmen in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „ein Ausführungsbeispiel“ usw. geben an, dass die beschriebene Ausführungsform ein(e) bestimmte(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft aufweisen kann, doch es muss nicht notwendigerweise jede Ausführungsform diese(s) bestimmte Merkmal, Struktur oder Eigenschaft aufweisen. Darüber hinaus beziehen sich derartige Formulierungen nicht unbedingt auf dieselbe Ausführungsform. Ferner sei darauf hingewiesen, dass, wenn ein(e) bestimmte(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wird, es im Bereich des Fachwissens des Fachmanns liegt, ein(e) derartige(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit anderen Ausführungsformen zu bewirken, ob dies nun ausdrücklich beschrieben ist oder nicht.
Umsetzungen der hier offenbarten Systeme, Anordnungen, Vorrichtungen und Verfahren können einen Spezial- oder Universalcomputer umfassen oder verwenden, der Computerhardware beinhaltet, wie zum Beispiel einen oder mehrere Prozessoren und Systemspeicher, wie sie hier erläutert sind. Umsetzungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung können außerdem physische und andere computerlesbare Medien zum Transportieren oder Speichern computerausführbarer Anweisungen und/oder Datenstrukturen beinhalten. Bei derartigen computerlesbaren Medien kann es sich um beliebige verfügbare Medien handeln, auf die durch ein Universal- oder Spezialcomputersystem zugegriffen werden kann. Bei computerlesbaren Medien, auf denen computerausführbare Anweisungen gespeichert werden, handelt es sich um Computerspeichermedien (-vorrichtungen). Bei computerlesbaren Medien, die computerausführbare Anweisungen transportieren, handelt es sich um Übertragungsmedien. Daher können Umsetzungen der vorliegenden Offenbarung beispielsweise und nicht einschränkend zumindest zwei eindeutig unterschiedliche Arten computerlesbarer Medien umfassen: Computerspeichermedien (-vorrichtungen) und Übertragungsmedien.
Zu Computerspeichermedien (-vorrichtungen) gehören RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM, Solid-State-Drives „SSDs“) (z. B auf Grundlage von RAM), Flash-Speicher, Phasenänderungsspeicher (Phase-Change Memory - „PCM“), andere Speichertypen, andere optische Plattenspeicher, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium, das dazu verwendet werden kann, gewünschte Programmcodemittel in Form computerausführbarer Anweisungen oder Datenstrukturen zu speichern, und auf das durch einen Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann.
Eine Umsetzung der hier offenbarten Vorrichtungen, Systeme und Verfahren kann über ein Computernetzwerk kommunizieren. Ein „Netzwerk“ ist als eine oder mehrere Datenverbindungen definiert, die den Transport elektronischer Daten zwischen Computersystemen und/oder Modulen und/oder anderen elektronischen Vorrichtungen ermöglichen. Wenn Informationen über ein Netzwerk oder eine andere Kommunikationsverbindung (entweder festverdrahtet, drahtlos oder eine beliebige Kombination aus festverdrahtet oder drahtlos) auf einen Computer übertragen oder einem Computer bereitgestellt werden, sieht der Computer die Verbindung zweckgemäß als Übertragungsmedium an. Übertragungsmedien können ein Netzwerk und/oder Datenverbindungen beinhalten, die dazu verwendet werden können, gewünschte Programmcodemittel in Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen zu transportieren, und auf die durch einen Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann. Kombinationen aus dem Vorstehenden sollten ebenfalls im Schutzumfang computerlesbarer Medien eingeschlossen sein.
Computerausführbare Anweisungen umfassen zum Beispiel Anweisungen und Daten, die bei Ausführung an einem Prozessor einen Universalcomputer, Spezialcomputer oder eine Spezialverarbeitungsvorrichtung dazu veranlassen, eine bestimmte Funktion oder Gruppe von Funktionen durchzuführen. Die computerausführbaren Anweisungen können zum Beispiel Binärdateien, Zwischenformatanweisungen, wie etwa Assemblersprache, oder auch Quellcode sein. Obwohl der Gegenstand in für Strukturmerkmale und/oder methodische Handlungen spezifischer Sprache beschrieben wurde, versteht es sich, dass der in den beigefügten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht notwendigerweise auf die vorstehend beschriebenen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Die beschriebenen Merkmale und Handlungen werden vielmehr als beispielhafte Formen der Umsetzung der Ansprüche offenbart.
Der Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Offenbarung in Network-Computing-Umgebungen mit vielen Arten von Computersystemkonfigurationen angewendet werden kann, einschließlich eines Armaturenbrett-Fahrzeugcomputers, PCs, Desktop-Computern, Laptops, Nachrichtenprozessoren, Handgeräten, Multiprozessorsystemen, Unterhaltungselektronik auf Mikroprozessorbasis oder programmierbarer Unterhaltungselektronik, Netzwerk-PCs, Minicomputern, Mainframe-Computern, Mobiltelefonen, PDAs, Tablets, Pagern, Routern, Switches, verschiedener Speichergeräte und dergleichen. Die Offenbarung kann ebenfalls in Umgebungen mit verteilten Systemen angewendet werden, in denen sowohl lokale Computersysteme als auch Remotecomputersysteme, die durch ein Netzwerk (entweder durch festverdrahtete Datenverbindungen, drahtlose Datenverbindungen oder durch eine beliebige Kombination aus festverdrahteten und drahtlosen Datenverbindungen) verbunden sind, Aufgaben ausführen. In einer Umgebung mit verteilten Systemen können sich Programmmodule sowohl in lokalen Speichervorrichtungen als auch in Fernspeichervorrichtungen befinden.
Ferner können die hier beschriebenen Funktionen gegebenenfalls in einem oder mehreren des Folgenden ausgeführt werden: Hardware, Software, Firmware, digitalen Komponenten oder analogen Komponenten. Ein oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (Application Specific Integrated Circuits - ASICs) können zum Beispiel derart programmiert sein, dass sie eines bzw. einen oder mehrere der hier beschriebenen Systeme und Vorgänge ausführen. Bestimmte Ausdrücke werden in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, um auf bestimmte Systemkomponenten Bezug zu nehmen. Der Fachmann wird erkennen, dass auf Komponenten durch unterschiedliche Bezeichnungen Bezug genommen werden kann. In dieser Schrift soll nicht zwischen Komponenten unterschieden werden, die sich dem Namen nach unterscheiden, nicht jedoch von der Funktion her.
Es ist zu beachten, dass die vorstehend erörterten Sensorausführungsformen Computerhardware, -software, -firmware oder eine beliebige Kombination daraus umfassen können, um mindestens einen Teil ihrer Funktionen auszuführen. Ein Sensor kann zum Beispiel Computercode einschließen, der dazu konfiguriert ist, in einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und er kann eine Hardware-Logikschaltung/elektrische Schaltung einschließen, die durch den Computercode gesteuert wird. Diese beispielhaften Vorrichtungen sind hier zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt und nicht als einschränkend gedacht. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können in weiteren Arten von Vorrichtungen umgesetzt werden, wie es dem einschlägigen Fachmann bekannt ist.
Zumindest manche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind auf Computerprogrammprodukte ausgerichtet, die eine solche Logik (z. B. in Form von Software) umfassen, die auf einem beliebigen computernutzbaren Medium gespeichert ist. Derartige Software veranlasst bei Ausführung in einer oder mehreren Datenverarbeitungsvorrichtungen eine Vorrichtung dazu, wie hier beschrieben zu arbeiten.
Während vorstehend verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese lediglich als Beispiele dienen und nicht als Einschränkung. Der einschlägige Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Änderungen bezüglich Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Daher sollen die Breite und der Umfang der vorliegenden Offenbarung durch keines der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt werden, sondern lediglich gemäß den folgenden Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert sein. Die vorstehende Beschreibung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt. Sie erhebt keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit und soll die vorliegende Offenbarung nicht auf die genaue offenbarte Form beschränken. In Anbetracht der vorstehenden Lehren sind viele Modifikationen und Variationen möglich. Ferner ist zu beachten, dass eine beliebige oder alle der vorangehend genannten alternativen Umsetzungen in einer beliebigen gewünschten Kombination genutzt werden können, um zusätzliche Mischumsetzungen der vorliegenden Offenbarung zu bilden.

Claims

Verfahren, umfassend: Bestimmen, durch einen Prozessor, eines oder mehrerer Aspekte eines Gewässers; Kalkulieren, durch den Prozessor, einer oder mehrerer kritischer Bahnen eines das Gewässer durchwatenden Fahrzeugs zumindest teilweise auf Grundlage des einen oder der mehreren Aspekte; und Bestimmen, durch den Prozessor, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, auf Grundlage der einen oder mehreren kritischen Bahnen und des einen oder der mehreren Aspekte.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des einen oder der mehreren Aspekte des Gewässers umfasst: Empfangen, von einem oder mehreren Überwassersensoren, die an dem Fahrzeug angeordnet sind, von Daten, welche einen oder mehrere Ränder des Gewässers repräsentieren; und Bestimmen einer oder mehrerer Tiefen und eines Bodenprofils des Gewässers auf Grundlage der Ränder und einer topographischen Information zu einer Stelle bezüglich des Gewässers.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der eine oder die mehreren Überwassersensoren eine Kamera für sichtbares Licht, eine Infrarotkamera, eine Stereokamera, eine Laufzeit(TOF)-Kamera, einen Light-Detection-and-Ranging(LIDAR)-Sender/Empfänger, einen Radio-Detection-and-Ranging(RADAR)-Sender/Empfänger, einen Ultraschall-Sender/Empfänger oder eine Kombination daraus umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des einen oder der mehreren Aspekte des Gewässers umfasst: Empfangen, von einem oder mehreren Überwassersensoren, die an dem Fahrzeug angeordnet sind, eines ersten reflektierten Signals und eines zweiten reflektierten Signals, wobei das erste reflektierte Signal ein erster Teil eines Erfassungssignals ist, der von einer Oberfläche des Gewässers reflektiert wird, das zweite reflektierte Signal ein zweiter Teil des Erfassungssignals ist, der von einer Grundfläche unterhalb des Gewässers reflektiert wird; und Kalkulieren, durch den Prozessor, einer oder mehrerer Tiefen und eines Bodenprofils des Gewässers zumindest teilweise auf Grundlage des ersten reflektierten Signals und des zweiten reflektierten Signals.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der eine oder die mehreren Überwassersensoren eine Laufzeit(TOF)-Kamera, einen Light-Detection-and-Ranging(LIDAR)-Sender/Empfänger, einen Radio-Detection-and-Ranging(RADAR)-Sender/Empfänger, einen Ultraschall-Sender/Empfänger oder eine Kombination daraus umfassen.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend: Analysieren des ersten reflektierten Signals und des zweiten reflektierten Signals unter Verwendung eines oder mehrerer statistischer Filter, bevor die eine oder mehreren Tiefen und das Bodenprofil des Gewässers kalkuliert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des einen oder der mehreren Aspekte des Gewässers umfasst: Einsetzen eines oder mehrerer Unterwassersensoren in das Gewässer; Steuern des einen oder der mehreren Unterwassersensoren, damit sie ein Erfassungssignal auf eine Oberfläche des Gewässers und eine Grundfläche unterhalb des Gewässers senden; Steuern des einen oder der mehreren Unterwassersensoren, damit sie ein erstes reflektiertes Signal und ein zweites reflektiertes Signal empfangen, wobei das erste reflektierte Signal ein erster Teil des Erfassungssignals ist, der von der Oberfläche des Gewässers reflektiert wird, das zweite reflektierte Signal ein zweiter Teil des Erfassungssignals ist, der von der Grundfläche unterhalb des Gewässers reflektiert wird; und Kalkulieren einer oder mehrerer Tiefen und eines Bodenprofils des Gewässers zumindest teilweise auf Grundlage des ersten reflektierten Signals und des zweiten reflektierten Signals.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der eine oder die mehreren Aspekte des Gewässers ein Bodenprofil des Gewässers umfassen, das Kalkulieren der einen oder mehreren kritischen Bahnen auf dem Bodenprofil und einem räumlichen Modell des Fahrzeugs beruht, das räumliche Modell des Fahrzeugs eine räumliche Beziehung jeder der einen oder mehreren kritischen Komponenten des Fahrzeugs bezüglich eines festen Referenzpunkts des Fahrzeugs umfasst, wobei jede von der einen oder den mehreren kritischen Komponenten anfällig für Wasserschäden ist, und jede von der einen oder den mehreren kritischen Bahnen eine Bewegungsbahn einer entsprechenden von der einen oder den mehreren kritischen Komponenten umfasst, während das Fahrzeug das Bodenprofil des Gewässers überquert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Aspekte des Gewässers eine oder mehrere Tiefen des Gewässers umfassen, die zusammen eine Oberfläche des Gewässers definieren, und wobei das Bestimmen, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, umfasst: Bestimmen, dass es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, falls jede der kritischen Bahnen oberhalb der Oberfläche des Gewässers liegt; und Bestimmen, dass es unsicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, falls zumindest ein Teil einer der kritischen Bahnen unterhalb der Oberfläche des Gewässers liegt.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Bestimmen, durch den Prozessor, einer Watstrecke, über die das Fahrzeug in der Lage ist, das Gewässer sicher zu durchwaten, als Reaktion auf das Bestimmen, dass es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet; und Bestimmen, durch den Prozessor, einer alternativen Strecke, über die das Fahrzeug in der Lage ist, das Gewässer zu umfahren, als Reaktion auf das Bestimmen, dass es unsicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: Steuern, durch den Prozessor, des Fahrzeugs, sodass es das Gewässer über die Watstrecke autonom durchwatet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Einsetzen, durch den Prozessor, eines oder mehrerer Unterwassersensoren in das Gewässer, um eine Geschwindigkeit eines Stroms des Gewässers zu messen, wobei das Bestimmen, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, ferner auf der Geschwindigkeit des Stroms und einem Auftriebsmodell des Fahrzeugs beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Schätzen, durch den Prozessor, einer Geschwindigkeit eines Stroms des Gewässers auf Grundlage von Eingaben von einem oder mehreren Überwassersensoren, die an dem Fahrzeug angeordnet sind, wobei der eine oder die mehreren Sensoren dazu ausgelegt sind, ein schwimmendes Objekt, das von dem Strom getragen wird, zu verfolgen, wobei das Bestimmen, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, ferner auf der Geschwindigkeit des Stroms und einem Auftriebsmodell des Fahrzeugs beruht.
Vorrichtung, umfassend: einen Speicher, der in der Lage ist, einen oder mehrere Sätze Anweisungen und ein räumliches Modell eines Fahrzeugs zu speichern; und einen Prozessor, der zum Ausführen des einen oder der mehreren Sätze Anweisungen, die im Speicher gespeichert sind, gekoppelt ist, sodass der Prozessor, wenn er den einen oder die mehreren Sätze Anweisungen ausführt, Operationen durchführt, umfassend: Bestimmen der einen oder mehreren Tiefen und eines Bodenprofils eines Gewässers; Kalkulieren der einen oder mehreren kritischen Bahnen des Fahrzeugs auf Grundlage des Bodenprofils des Gewässers und des räumlichen Modells des Fahrzeugs; und Durchführen eines oder mehrerer von: Bestimmen, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, auf Grundlage der einen oder mehreren Tiefen des Gewässers und der einen oder mehreren kritischen Bahnen; Bestimmen einer Watstrecke, über welche das Fahrzeug in der Lage ist, das Gewässer sicher zu durchwaten, und einer Watgeschwindigkeit, mit der das Fahrzeug in der Lage ist, das Gewässer über die Watstrecke sicher zu durchwaten; und Bestimmen einer alternativen Strecke, über die das Fahrzeug in der Lage ist, das Gewässer zu umfahren.
Vorrichtung nach Anspruch 14, die ferner eines oder mehrere der Folgenden umfasst: einen ersten Überwassersensor, der an dem Fahrzeug angeordnet ist, wobei der erste Überwassersensor in der Lage ist, einen oder mehrere Ränder des Gewässers zu erfassen; wobei der Speicher auch dazu in der Lage ist, eine topographische Information zu einer Stelle bezüglich des Gewässers zu speichern; und wobei der Prozessor die eine oder mehreren Tiefen und das Bodenprofil des Gewässers auf Grundlage der Ränder und der topographischen Information bestimmt; einen zweiten Überwassersensor, der an dem Fahrzeug angeordnet ist, zum Senden eines Erfassungssignals auf das Gewässer und Empfangen eines ersten reflektierten Signals und eines zweiten reflektierten Signals von dem Gewässer; wobei das erste reflektierte Signal einen ersten Teil des Erfassungssignals umfasst, der von einer Oberfläche des Gewässers reflektiert wird, wobei das zweite reflektierte Signal einen zweiten Teil des Erfassungssignals umfasst, der von einer Grundfläche unterhalb des Gewässers reflektiert wird, und wobei der Prozessor die eine oder mehreren Tiefen und das Bodenprofil des Gewässers zumindest teilweise auf Grundlage des ersten reflektierten Signals und des zweiten reflektierten Signals bestimmt; einen dritten Überwassersensor, der an dem Fahrzeug angeordnet ist, zum Schätzen einer Fließgeschwindigkeit des Gewässers durch Verfolgen eines schwimmenden Objekts, das von dem Gewässer getragen wird; wobei der Speicher auch dazu in der Lage ist, ein Auftriebsmodell des Fahrzeugs zu speichern, und wobei das Bestimmen, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, ferner auf der Fließgeschwindigkeit des Gewässers und dem Auftriebsmodell des Fahrzeugs beruht; einen ersten Unterwassersensor, der an dem Fahrzeug angeordnet ist, zum Senden eines Erfassungssignals, wenn er in dem Gewässer eingetaucht ist, und zum Empfangen eines ersten reflektierten Signals und eines zweiten reflektierten Signals von dem Gewässer; wobei das erste reflektierte Signal einen ersten Teil des Erfassungssignals umfasst, der von einer Oberfläche des Gewässers reflektiert wird, wobei das zweite reflektierte Signal einen zweiten Teil des Erfassungssignals umfasst, der von einer Grundfläche unterhalb des Gewässers reflektiert wird, und wobei der Prozessor die eine oder mehreren Tiefen und das Bodenprofil des Gewässers zumindest teilweise auf Grundlage des ersten reflektierten Signals und des zweiten reflektierten Signals bestimmt; und einen zweiten Unterwassersensor, der an dem Fahrzeug angeordnet ist, zum Messen einer Fließgeschwindigkeit des Gewässers, wenn er in dem Gewässer eingetaucht ist, wobei der Speicher auch dazu in der Lage ist, ein Auftriebsmodell des Fahrzeugs zu speichern, und wobei das Bestimmen, ob es sicher ist, dass das Fahrzeug das Gewässer durchwatet, ferner auf der Fließgeschwindigkeit des Gewässers und dem Auftriebsmodell des Fahrzeugs beruht.