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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Fahrbahneigenschaft einer Fahrbahn mittels eines Fahrbahnerfassungssystems eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Beleuchtungseinrichtung ein Lichtmuster auf eine Fahrbahn ausgesendet und das von der Fahrbahn reflektierte Lichtmuster mittels einer Erfassungseinrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst wird und in Abhängigkeit eines Vergleichs des ausgesendeten Lichtmusters mit dem erfassten Lichtmuster mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Fahrbahnerfassungssystems die Fahrbahneigenschaft bestimmt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrbahnerfassungssystem.
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Insbesondere für Kraftfahrzeuge, welche in einem zumindest teilweise autonomen beziehungsweise in einem vollautonomen Fahrbetrieb sind, ist die Kenntnis des Zustands der Fahrbahn, also die Kenntnis der Fahrbahneigenschaft, von wesentlicher Bedeutung für die Fahrsicherheit.
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Die
DE 10 2014 212 032 A1 betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer Fahrbahn eines Fahrzeugs mit den Schritten Erzeugen eines Lichtsignals und Aussenden des Lichtsignals auf einen beleuchteten Bereich der Fahrbahn, Empfangen von reflektierter Strahlung des beleuchteten Bereichs und Erzeugen eines Bildsignals sowie die Auswertung des Bildsignals. Es ist hierbei vorgesehen, dass das Lichtsignal mit Lichtstrukturen erzeugt wird, das Bildsignal als zweidimensionales Lichtpattern ausgewertet wird, wobei bei der Auswertung des Bildsignals eine Erkennung von den Lichtstrukturen entsprechender Patternmerkmale in den Lichtpattern durchgeführt wird, wobei eine Signalstärke des Bildpatterns ortsaufgelöst ausgewertet wird und daraus auf reflektierendes Verhalten des beleuchteten Bereichs geschlossen wird und aus dem reflektierenden Verhalten auf einen Fahrbahnbelag geschlossen wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein Fahrbahnerfassungssystem zu schaffen, mittels welchen eine höhere Genauigkeit von der Erfassung von Fahrbahneigenschaften realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch ein Fahrbahnerfassungssystem gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Fahrbahneigenschaft einer Fahrbahn mittels eines Fahrbahnerfassungssystems eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Beleuchtungseinrichtung ein Lichtmuster auf eine Fahrbahn ausgesendet und das von der Fahrbahn reflektierte Lichtmuster mittels einer Erfassungseinrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst wird und in Abhängigkeit eines Vergleichs des ausgesendeten Lichtmusters mit dem erfassten Lichtmuster mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Fahrbahnerfassungssystems die Fahrbahneigenschaft bestimmt wird.
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Es ist vorgesehen, dass das Lichtmuster als wellenförmiges Lichtmuster ausgesendet wird und mittels einer phasengestuften Deflektometrie der Vergleich durchgeführt und die Fahrbahneigenschaft mittels der elektronischen Recheneinrichtung bestimmt wird.
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Dadurch ist es ermöglicht, dass eine höhere Genauigkeit von Messungen beziehungsweise Erfassung der Fahrbahneigenschaft realisiert werden kann. Dies kann insbesondere bei einem zumindest teilweise autonomen, insbesondere bei einem vollautonomen Betrieb, des Kraftfahrzeugs zu einer robusteren Auswahl der Reisegeschwindigkeit in Abhängigkeit der Fahrbahneigenschaft führen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird das wellenförmige Lichtmuster als Sinuswellenlichtmuster oder als Cosinuswellenlichtmuster ausgesendet.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Fahrbahneigenschaft eine Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn bestimmt wird.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn durch Auswerten von Krümmungsfeldern bei der phasengestuften Deflektometrie der Vergleich durchgeführt wird.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Lichtmuster von dem Kraftfahrzeug mittels einer Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs und/oder von einem weiteren Kraftfahrzeug mittels einer Beleuchtungseinrichtung des weiteren Kraftfahrzeugs erzeugt und ausgesendet wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird das Lichtmuster zeitlich unterhalb einer Wahrnehmungsschwelle für einen Menschen ausgesendet.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrbahnerfassungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines durch eine Beleuchtungseinrichtung ausgesendeten und von einer Fahrbahn reflektierten Lichtmusters und mit einer elektronischen Recheneinrichtung, wobei das Fahrbahnerfassungssystem zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des Fahrbahnerfassungssystems durchgeführt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Fahrbahnerfassungssystems anzusehen. Das Fahrbahnerfassungssystem weist dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Perspektivansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines Fahrbahnerfassungssystems.
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In der Figur sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Figur zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Kraftfahrzeug 10 mit einer Ausführungsform eines Fahrbahnerfassungssystems 12. Das Fahrbahnerfassungssystem 12 weist zumindest eine Erfassungseinrichtung 14 auf, welche insbesondere als hochauflösende Kamera ausgebildet ist. Ferner weist das Fahrbahnerfassungssystem 12 eine elektronische Recheneinrichtung 16 auf.
Beim Verfahren zum Bestimmen einer Fahrbahneigenschaft 18 einer Fahrbahn 20 mittels des Fahrbahnerfassungssystem 12 des Kraftfahrzeugs 10, wird mittels einer Beleuchtungseinrichtung 22, 24 ein Lichtmuster 26 auf die Fahrbahn 20 ausgesendet, und das von der Fahrbahn 20 reflektierte Lichtmuster 28 wird mittels der Erfassungseinrichtung 14 des Kraftfahrzeugs 10 erfasst, und in Abhängigkeit eines Vergleichs des ausgesendeten Lichtmusters 26 mit dem erfassten Lichtmuster 28 wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 16 des Fahrbahnerfassungssystems 12 die Fahrbahneigenschaft 18 bestimmt.
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Es ist vorgesehen, dass das ausgesendete Lichtmuster 26 als wellenförmiges Lichtmuster ausgesendet wird und mittels einer phasengestuften Deflektometrie der Vergleich durchgeführt und die Fahrbahneigenschaft 18 mittels der elektronischen Recheneinrichtung 16 bestimmt wird.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Beleuchtungseinrichtung 22 um eine Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs 10. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung 22 als Scheinwerfer, insbesondere als LED-Scheinwerfer, des Kraftfahrzeugs 10 ausgebildet ist. Alternativ zeigt die Figur, dass das Lichtmuster 26 von einer weiteren Beleuchtungseinrichtung 24 eines weiteren Kraftfahrzeugs 30 ausgesendet werden kann. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass das Lichtmuster 26 von dem Kraftfahrzeug 10 mittels der Beleuchtungseinrichtung 22 des Kraftfahrzeugs 10 und/oder des Kraftfahrzeugs 30 mittels der weiteren Beleuchtungseinrichtung 24 des weiteren Kraftfahrzeugs 30 erzeugt und ausgesendet wird.
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Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass das wellenförmige Lichtmuster 26 als Sinuswellenlichtmuster oder als Cosinuswellenlichtmuster ausgesendet wird.
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Des Weiteren ist insbesondere vorgesehen, dass als Fahrbahneigenschaft 18 eine Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn 20 bestimmt wird.
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Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass durch Auswerten von Krümmungsfeldern bei der phasengestuften Deflektometrie der Vergleich durchgeführt wird.
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Des Weiteren ist insbesondere vorgesehen, dass das Lichtmuster 26 zeitlich unterhalb einer Wahrnehmungsschwelle für einen Menschen ausgesendet wird.
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Insbesondere handelt es sich bei der phasengestuften Deflektometrie um eine sogenannte „Phase Step Deflectometry“ (PSD). Diese Deflektometrie wird insbesondere in der Kunststofftechnik verwendet, um Bauteil-Oberflächen zu vermessen. Diese optische Weißlicht-Methode misst mit einer insbesondere sinusförmigen Wellenform das Profil einer Oberfläche. Die Wellenform wird von einem hochaufgelösten Display, im Folgenden der Beleuchtungseinrichtung 22 oder der weiteren Beleuchtungseinrichtung 24, auf die Oberfläche übertragen, das reflektierte Muster wird von einer hochaufgelösten Kamera, insbesondere der Erfassungseinrichtung 14, aufgezeichnet. Die sinusförmige Wellenform verhält sich wie ein Lineal auf der Oberfläche, was eine Kartierung der Ordinate der Lichtquelle erlaubt, da diese proportional zur Raumphase des sinusförmigen Musterprofils ist. Durch die schrittweise Bewegung, dem sogenannten „Stepping“, der Wellenform wird eine exakte Messung jedes Punktes der Oberfläche durch den entsprechenden Bildpunkt der Kamera möglich. Die geometrische Verbindung zwischen Display, Oberfläche und Kamera nutzend, können reflektierte und räumlich modellierte Lichtstrahlen die Richtung der Senkrechten an jedem Punkt der Oberfläche berechnen und damit ein Höhenprofil der Fläche erstellen. Eine orthogonale Anwendung des Sinusmusterprofils auf die Oberfläche ergibt mehrdimensionale Krümmungs- und Neigungsdaten. Eine Ausdifferenzierung dieser Daten ermöglicht die Berechnung des Krümmungsfeldes und damit eine exakte Beschreibung der Oberflächenqualität. Dieses Krümmungsfeld ist hoch empfindlich für durch Fehler verursachte lokale Höhenunterschiede.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass als Display die Beleuchtungseinrichtung 22 oder die weitere Beleuchtungseinrichtung 24 genutzt wird. Insbesondere werden hierzu die LED-Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs 10 beziehungsweise des weiteren Kraftfahrzeugs 30 verwendet, um das Lichtmuster 26 auf die Fahrbahn 20 zu projizieren.
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Insbesondere werden dabei die Projektionen nur kurzzeitig eingeblendet, insbesondere unterhalb der menschlichen Wahrnehmungsschwelle, so dass eventuelle Beeinträchtigungen von Verkehrsteilnehmern vermieden werden. Eine hochauflösende Kamera als Erfassungseinrichtung 14, im Idealfall die bereits installierte Lösung zur Erkennung von Verkehrszeichen, wird zur Erfassung der Fahrbahneigenschaft 18, insbesondere zur Erfassung der Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit, genutzt. Aus den Aufnahmen wird anschließend die Fahrbahntopologie erfasst. Durch die direkte Auswertung oder durch den Vergleich mit älteren Aufnahmen des jeweiligen Streckenabschnitts erfolgt die Beurteilung des Fahrbahnzustands.
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Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass eine Erhöhung der Genauigkeit von Messung der Fahrbahneigenschaft 18, insbesondere der Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit, realisiert werden kann. Hierdurch kann eine sichere und robuste Auswahl der Reisegeschwindigkeit, insbesondere beim zumindest teilweise autonomen, insbesondere vollautonomen Fahrbetrieb, des Kraftfahrzeugs 10 in Abhängigkeit der Fahrbahnbeschaffenheit realisiert werden.
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Insgesamt zeigt die Erfindung eine Nutzung eines LED-Arrays einer Fahrzeug-Leuchteinheit als Messwerkzeug zur Erfassung der Fahrbahnoberflächenbeschaffenheit.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Fahrbahnerfassungssystem
- 14
- Erfassungseinrichtung
- 16
- elektronische Recheneinrichtung
- 18
- Fahrbahneigenschaft
- 20
- Fahrbahn
- 22
- Beleuchtungseinrichtung
- 24
- Weitere Beleuchtungseinrichtung
- 26
- ausgesendetes Lichtmuster
- 28
- reflektiertes Lichtmuster
- 30
- weiteres Kraftfahrzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014212032 A1 [0003]
