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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Umgebungssensoren eines Fahrzeuges.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Reinigung von Umgebungssensoren des Fahrzeuges.
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Aus der
DE 10 2016 006 039 A1 ist eine Reinigungseinrichtung eines Sensormoduls eines autonom gesteuerten Kraftwagens bekannt. Das Sensormodul umfasst zumindest zwei Sensoren, welche mittels einer jeweils zugeordneten Schutzvorrichtung vor Umwelteinflüssen geschützt sind. Den Schutzvorrichtungen ist eine jeweilige Reinigungseinheit zum Reinigen der jeweiligen Schutzvorrichtung zugeordnet, wobei das Sensormodul eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche die jeweilige Reinigungseinheit steuert, und ein Reinigungsmodul, welches Reinigungsmittel für die jeweilige Reinigungseinheit bereitstellt, aufweist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Reinigung von Umgebungssensoren eines Fahrzeuges anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die in Anspruch 2 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Verfahren zur Reinigung von Umgebungssensoren eines Fahrzeuges sieht erfindungsgemäß vor, dass die Umgebungssensoren mittels fahrzeugseitiger Reinigungseinheiten in Abhängigkeit einer jeweils vorliegenden Fahrsituation gereinigt werden, wobei Gruppen von Umgebungssensoren vorgegeben sind, welche bestimmten Fahrsituationen zugeordnet sowie fahrzeugseitig in Form einer Tabelle hinterlegt sind, und jeweils die Gruppe von Umgebungssensoren gereinigt wird, deren Signalerfassung für die vorliegende Fahrsituation nicht erforderlich ist.
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Durch Anwendung des Verfahrens kann die Verfügbarkeit der Umgebungssensoren des Fahrzeuges erhöht und weitestgehend sichergestellt werden. Dadurch, dass die Umgebungssensoren fahrsituationsabhängig regelmäßig gereinigt werden, kann eine Vermessungsgenauigkeit des jeweiligen Umgebungssensors verbessert werden und das Auftreten eines sogenannten Messdaten-, also Signalrauschens, kann verringert werden.
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Zudem kann durch die fahrsituationsabhängige regelmäßige Reinigung der Umgebungssensoren weitestgehend ausgeschlossen werden, dass sich Schmutz an einer Sensorfläche des jeweiligen Umgebungssensors festsetzt und dadurch ein Entfernen des Schmutzes erschwert wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Anzahl von Umgebungssensoren,
- 2 schematisch eine Reinigungseinheit für einen lidarbasierten Umgebungssensor,
- 3 schematisch eine Reinigungseinheit für eine Kamera als Umgebungssensor,
- 4 schematisch eine Reinigungseinheit für einen radarbasierten Umgebungssensor,
- 5 schematisch eine Steuereinheit mit einem Reinigungs-Managementmodul
- 6 schematisch das Fahrzeug in einer Fahrsituation,
- 7 schematisch das Fahrzeug in einer weiteren Fahrsituation und
- 8 schematisch das Fahrzeug in einem Parkmodus.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt stark vereinfacht ein Fahrzeug 1 mit einer Anzahl von Umgebungssensoren S, die datentechnisch mit einer Steuereinheit 2 des Fahrzeuges 1 verbunden sind. Das Fahrzeug 1 ist als Personenkraftwagen ausgeführt, wobei es sich auch um einen Bus oder einen Lastkraftwagen handeln kann.
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Das Fahrzeug 1 umfasst eine vor das Fahrzeug 1 gerichtete Kamera K1, eine hinter das Fahrzeug 1 gerichtete Kamera K2, einen dachseitig angeordneten lidarbasierten Umgebungssensor L1, einen frontseitig angeordneten lidarbasierten Umgebungssensor L2, einen frontseitig angeordneten radarbasierten Umgebungssensor R1, einen heckseitig angeordneten radarbasierten Umgebungssensor R2, je Fahrzeugseite einen frontseitig angeordneten ultraschallbasierten Umgebungssensor U1, einen fahrzeugseitig mittig angeordneten ultraschallbasierten Umgebungssensor U2 und einen heckseitig angeordneten ultraschallbasierten Umgebungssensor U3 als fahrzeugseitige Umgebungssensoren S.
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Die Verfügbarkeit und Funktionstüchtigkeit der Umgebungssensoren S sind sowohl für einen autonomen Fahrbetrieb als auch für einen manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 von großer Bedeutung.
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Die Umgebungssensoren S sind zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung vorgesehen, wobei die Umgebungssensoren S der Umgebung ausgesetzt sind und somit eine in den 2 bis 4 gezeigte Sensorfläche F durch Feuchtigkeit und Staub verschmutzt. Durch die Feuchtigkeit und den Schmutz kann sich eine Schmutzschicht auf der Sensorfläche F festsetzen, wodurch sich eine Leistungsfähigkeit des jeweiligen Umgebungssensors S verringern kann.
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Beispielsweise kann sich durch die Schmutzschicht eine Reichweite ausgesendeter Signale verringern, ein Signalrauschen kann sich erhöhen und/oder ein Mess- und Sichtbereich des jeweiligen Umgebungssensors S kann durch die Verschmutzung eingeschränkt sein.
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Um weitestgehend sicherstellen zu können, dass die Umgebungssensoren S, insbesondere deren Sensorflächen F, frei von Verschmutzungen sind, um die Verfügbarkeit der Umgebungssensoren S im Wesentlichen sicherstellen zu können, sind ein im Folgenden beschriebenes Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung der Umgebungssensoren S vorgesehen.
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Die 2 bis 4 zeigen jeweils eine Reinigungseinheit 3, wobei in 2 eine Reinigungseinheit 3 für lidarbasierte Umgebungssensoren L1, L2, in 3 eine Reinigungseinheit 3 für Kameras K1, K2 und in 4 eine Reinigungseinheit 3 für radarbasierte Umgebungssensoren R1, R2 dargestellt ist.
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Jede der Reinigungseinheiten 3 weist eine Druckluft-/Wasserdüse 3.1 und ein Wischelement 3.2 zum Reinigen der jeweiligen Sensorfläche F auf.
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In Abhängigkeit der Ausführungsform der Umgebungssensoren S bewegt sich das jeweilige Wischelement 3.2 in horizontaler oder vertikaler Richtung.
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In einer möglichen Ausführungsform weisen die Reinigungseinheiten 3 zudem jeweils ein nicht näher dargestelltes Wärmemodul auf, um die Sensorfläche F des jeweiligen Umgebungssensors S von Eis und/oder Schnee zu befreien.
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Das Verfahren sieht vor, dass die Umgebungssensoren S Gruppen zugeordnet sind, wobei jeder Gruppe eine Nummer zugeordnet ist.
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Nachfolgend ist eine beispielhafte Zuordnung der Umgebungssensoren S zu einer jeweiligen Gruppe beschrieben. Dabei umfasst eine Gruppe mit der Nummer 1 alle Umgebungssensoren S, wobei die Gruppe mit der Nummer 2 alle als Fernbereichssensoren und rückwärtsschauende Umgebungssensoren S, wie z. B. die Kameras K1, K2 und die lidarbasierten Umgebungssensoren L1, L2 umfasst.
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Der Gruppe mit der Nummer 3 sind alle rückwärtsschauenden Umgebungssensoren S, d. h. die hinter das Fahrzeug 1 gerichtete Kamera K2, der heckseitig angeordnete radarbasierte Umgebungssensor R2 und der heckseitig angeordnete ultraschallbasierte Umgebungssensor U3 zugeordnet.
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Die Gruppe mit der Nummer 4 umfasst Nahbereichssensoren, zu denen zumindest die ultraschallbasierten Umgebungssensoren U1 bis U3 und nicht näher dargestellte radarbasierte Sensoren zur Erfassung eines Nahbereiches zählen.
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Die Gruppe mit der Nummer 5 umfasst alle an der rechten Fahrzeugseite angeordneten Umgebungssensoren S, insbesondere die ultraschallbasierten Sensoren U1 bis U3, wohingegen der Gruppe mit der Nummer 6 alle optischen Umgebungssensoren S, wie insbesondere die Kameras K1, K2 und die lidarbasierten Umgebungssensoren L1, L2, zugeordnet sind.
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Die einzelnen Gruppen mit den entsprechend zugeordneten Umgebungssensoren S sind spezifischen Fahrsituationen im Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 zugeordnet, in denen die Gruppen der Umgebungssensoren S zur Umgebungserfassung nicht erforderlich sind, wobei diese Zuordnung tabellarisch in der in 5 näher gezeigten Steuereinheit 2 hinterlegt ist.
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Insbesondere ist mittels der Tabelle vorgegeben, welche Gruppe von Umgebungssensoren S in welcher Fahrsituation des Fahrzeuges 1 gereinigt werden kann, wobei die jeweilige Gruppe von Umgebungssensoren S gereinigt wird, deren Signalerfassung für die vorliegende momentane Fahrsituation des Fahrzeuges 1 nicht erforderlich ist. Es werden also die Umgebungssensoren S fahrsituationsabhängig routinemäßig gereinigt, welche einen autonomen oder manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 nicht beeinträchtigen.
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Fährt das Fahrzeug 1 beispielsweise auf einer Autobahn und es ist kein Fahrspurwechsel beabsichtigt, so ist es möglich, die Umgebungssensoren S der Gruppe 3 zu reinigen, die rückwärts, d. h. hinter das Fahrzeug 1 gerichtet sind.
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Befindet sich das Fahrzeug 1 in einer in 6 gezeigten Staufahrt, können die Umgebungssensoren S der Gruppe 2, nämlich die Fernbereichssensoren und rückwärtsschauenden, wie z. B. die Kameras K1, K2 und die lidarbasierten Umgebungssensoren L1, L2, gereinigt werden, ohne den Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 einzuschränken.
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Parkt das Fahrzeug 1, so werden die Umgebungssensoren S der Gruppe 1 gereinigt, wobei der Gruppe 1 alle Umgebungssensoren S zugeordnet sind.
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Wird ermittelt, dass das Fahrzeug 1 mit einer vergleichsweise hohen Fahrgeschwindigkeit fährt, so können die Umgebungssensoren S der Gruppe 4, d. h. die ultraschallbasierten Umgebungssensoren U1 bis U3 und die nicht näher dargestellten radarbasierten Sensoren zur Erfassung eines Nahbereiches, gereinigt werden.
5 zeigt beispielhaft eine Steuereinheit 2 zur fahrsituationsabhängigen Reinigung der Umgebungssensoren S des Fahrzeuges 1.
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Die Steuereinheit 2 weist ein Fusions- und Lokalisierungsmodul 4 auf, dem erfasste Signale der Umgebungssensoren S zur Fusion und Lokalisierung zugeführt werden.
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Weiterhin umfasst die Steuereinheit 2 ein Fahrverhalten- und Planungsmodul 5 mit einem Modul 6 zur Situationsanalyse und Planung sowie einen Trajektoriengenerator 7, wobei das Modul 6 zur Situationsanalyse und Planung datentechnisch mit einem Reinigungs-Managementmodul 8 verbunden ist. Das Reinigungs-Managementmodul 8 ist wiederum mit den Reinigungseinheiten 3 der jeweiligen Umgebungssensoren S verbunden. Der Trajektoriengenerator 7 plant und gibt eine Trajektorie vor, welche an eine Aktuatorik 9 des Fahrzeuges 1 übermittelt wird, die entsprechend der Trajektorie eine Lenkung, einen Antriebsstrang oder eine Bremsanlage des Fahrzeuges 1 steuert.
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Mittels des Moduls 6 zur Situationsanalyse und Planung wird eine vorliegende Fahrsituation des Fahrzeuges 1 ermittelt und an das Reinigungs-Managementmodul 8 übermittelt.
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Gemäß der vorliegenden Fahrsituation wird in dem Reinigungs-Managementmodul 8 ermittelt, ob es in der vorliegenden Fahrsituation des Fahrzeuges 1 möglich ist, eine der Gruppe von Umgebungssensoren S zu reinigen.
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Ist es nicht möglich, erfolgt dementsprechend keine Reinigung, wohingegen bei Ermittlung, dass Umgebungssensoren S gereinigt werden können, ermittelt wird, ob deren Reinigung erforderlich ist.
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Insbesondere wird in Bezug auf ein Zeitintervall, in Bezug auf vorliegende Umgebungsverhältnisse, in Bezug auf vorliegende Verschmutzungsmeldungen einzelner Umgebungssensoren S und/oder in Bezug auf einen Reinigungsflüssigkeitsstand ermittelt, ob die Reinigung nötig und möglich ist. Mit anderen Worten wird ermittelt, wie lange der jeweilige Umgebungssensor S nicht gereinigt wurde; ob es erforderlich ist, eine Reinigungsflüssigkeit-Knappheit zu berücksichtigen und wie die Umgebungsbedingungen in Bezug auf Wetter, Temperatur, Staub/Sand in der Atmosphäre sind.
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Hat sich das Fahrzeug 1 vergleichsweise lang im Stillstand befunden, insbesondere im Parkmodus, wird eine Reinigung, gegebenenfalls eine Enteisung, aller Umgebungssensoren S im Stillstand des Fahrzeuges 1 vor Fahrtantritt durchgeführt, wie in 8 gezeigt ist.
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Die Reinigung eines Umgebungssensors S kann mittels einer Direktauslösung durch eine sogenannte Sensornachverarbeitung, d. h. einer Detektion einer Verschmutzung o. ä. entlang eines Mess- oder Sehstrahles, erfolgen.
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Eine mögliche Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass nicht notwendigerweise alle Umgebungssensoren S einer Gruppe gleichzeitig gereinigt werden. Aus Redundanzgründen ist ein Reinigen nacheinander sinnvoll.
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Wird ermittelt, dass die Reinigung nötig und möglich ist, wird auf die Tabelle zurückgegriffen, und entsprechend der vorliegenden Fahrsituation die Gruppe der Umgebungssensoren S ermittelt, deren Signalerfassung in Bezug auf die vorliegende Fahrsituation nicht erforderlich ist.
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6 zeigt das Fahrzeug 1 mit seinen Umgebungssensoren S im Stau, wobei es bei einer solchen ermittelten Fahrsituation möglich ist, wie weiter oben beschrieben, die rückwärtsgerichteten Umgebungssensoren S, nämlich die hinter das Fahrzeug 1 gerichtete Kamera K2, den heckseitig angeordneten radarbasierten Umgebungssensor R2 und den heckseitig angeordneten ultraschallbasierten Umgebungssensor U3 zu reinigen, ohne dass der Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 dadurch erheblich eingeschränkt ist.
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In 7 ist das Fahrzeug 1 bei einer Autobahnfahrt als vorliegende Fahrsituation dargestellt, wobei in einem solchen Fall die an den Fahrzeugseiten angeordneten Ultraschallsensoren U1 bis U3 gereinigt werden können, ohne dass der Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 beeinträchtigt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Steuereinheit
- 3
- Reinigungseinheit
- 3.1
- Druckluft-/Wasserdüse
- 3.2
- Wischelement
- 4
- Fusions- und Lokalisierungsmodul
- 5
- Fahrverhalten- und Planungsmodul
- 6
- Modul Situationsanalyse und Planung
- 7
- Trajektoriengenerator
- 8
- Reinigungs-Managementmodul
- 9
- Aktuatorik
- F
- Sensorfläche
- K1, K2
- Kamera
- L1, L2
- lidarbasierter Umgebungssensor
- R1, R2
- radarbasierter Umgebungssensor
- S
- Umgebungssensoren
- U1 bis U3
- ultraschallbasierter Umgebungssensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016006039 A1 [0003]
