DE102019208913A1 - Method and device for determining a condition of a road surface by means of a first sensor of a means of locomotion - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Beschaffenheit einer Fahrbahnoberfläche (60) mittels eines ersten Sensors (30) eines Fortbewegungsmittels (80). Das Verfahren umfasst die Schritte: Empfangen eines ersten Messsignals des ersten Sensors (30) repräsentierend Bodenechos eines durch den ersten Sensor (30) ausgesendeten ersten Anregungssignals, wobei der erste Sensor (30) ein Ultraschallsensor und/oder ein Radarsensor ist und wobei das erste Anregungssignal ein Ultraschallsignal und/oder ein Radarsignal ist, Ermitteln der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) in Abhängigkeit einer Höhe eines Rauschpegels innerhalb des ersten Messsignals, und Verwenden einer Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) in einem Straßennässeerkennungssystem (70) des Fortbewegungsmittels (80).

Figure DE102019208913A1_0000
The present invention relates to a method and a device for determining a condition of a road surface (60) by means of a first sensor (30) of a means of locomotion (80). The method comprises the steps of: receiving a first measurement signal from the first sensor (30) representing ground echoes of a first excitation signal transmitted by the first sensor (30), wherein the first sensor (30) is an ultrasonic sensor and / or a radar sensor and wherein the first excitation signal is an ultrasonic signal and / or a radar signal, determining the condition of the road surface (60) as a function of a level of a noise level within the first measurement signal, and using information about the condition of the road surface (60) in a wet road detection system (70) of the means of locomotion (80) ).
Figure DE102019208913A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Beschaffenheit einer Fahrbahnoberfläche mittels eines ersten Sensors eines Fortbewegungsmittels.The present invention relates to a method and a device for determining a condition of a road surface by means of a first sensor of a means of locomotion.

Aus dem Stand der Technik sind Fortbewegungsmittel bekannt, welche mit einem oder mehreren Ultraschallsensoren für eine Umfelderfassung der Fortbewegungsmittel versehen sind. Zu diesem Zweck werden mittels der Ultraschallsensoren zunächst Ultraschallwellen in einen vordefinierten Bereich eines Umfeldes der Fortbewegungsmittel ausgesendet. Anhand der durch das Umfeld zu den Ultraschallsensoren reflektierten bzw. gestreuten Ultraschallwellen wird anschließend eine Laufzeit der Ultraschallwellen bestimmt. Auf Basis der Laufzeit der Ultraschallwellen kann schließlich ein Abstand der Fortbewegungsmittel zu Objekten im Umfeld der Fortbewegungsmittel ermittelt werden. Eine auf diese Weise ermittelte Abstandsinformation zu Objekten im Umfeld der Fortbewegungsmittel wird im Stand der Technik beispielsweise von Manövrierassistenzsystemen der Fortbewegungsmittel (z. B. Spurwechselassistent, Einparkassistent, usw.) empfangen und verwendet.Means of transport are known from the prior art which are provided with one or more ultrasonic sensors for detecting the surroundings of the means of transport. For this purpose, the ultrasonic sensors are used to first emit ultrasonic waves into a predefined area of an area surrounding the means of transport. A transit time of the ultrasonic waves is then determined on the basis of the ultrasonic waves reflected or scattered by the environment to the ultrasonic sensors. On the basis of the transit time of the ultrasonic waves, a distance between the means of transport and objects in the vicinity of the means of transport can finally be determined. Distance information determined in this way to objects in the vicinity of the means of locomotion is received and used in the prior art, for example by maneuvering assistance systems of the means of locomotion (e.g. lane change assistant, parking assistant, etc.).

Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik teilautonom und/oder autonom fahrende Fortbewegungsmittel bekannt, welche zur Gewährleistung eines sicheren Fahrbetriebs, zusätzliche Informationen über Zustände aktuell befahrener Straßen (z. B. Nässe, Fahrbahnunebenheiten) bei der Steuerung der Fortbewegungsmittel berücksichtigen.Furthermore, semi-autonomous and / or autonomously driving means of transport are known from the prior art, which take into account additional information about the states of currently used roads (e.g. wetness, uneven road surfaces) when controlling the means of transport in order to ensure safe driving.

DE102016218238B3 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung einer nassen oder feuchten Fahrbahn und zur Objektdetektion. Es werden Abstandssignale ermittelt und einem externen Objekt zugeordnet, falls diese einem Abstand oberhalb eines hinterlegten ersten Abstands entsprechen, anderenfalls erfolgt auf der Grundlage eines hinterlegten zweiten Abstandssignals eine Analyse hinsichtlich der Fahrbahnbeschaffenheit. Es erfolgt eine aktive Messung unter Aussendung eines Ultraschallsignals. DE102016218238B3 describes a method and a device for detecting a wet or damp road surface and for object detection. Distance signals are determined and assigned to an external object if they correspond to a distance above a stored first distance; otherwise, an analysis of the condition of the road surface takes place on the basis of a stored second distance signal. An active measurement takes place with the emission of an ultrasonic signal.

WO2017211532A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schätzung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung des maximalen Reibwerts an einem aktuellen und/oder zumindest einem zukünftigen Wegpunkt eines fahrenden Fahrzeugs. Die Erfassung oder Bestimmung des zwischen Reifen und Fahrbahn verfügbaren maximalen Reibwerts bzw. die Erfassung eines Fahrbahnzustands, aus dem sich eine Reibwertgruppe ableiten lässt, dient der Unterstützung eines Fahrers in seiner Fahraufgabe und zur Vermeidung schwerer Unfälle. WO2017211532A1 describes a method and a device for estimating a probability distribution of the maximum coefficient of friction at a current and / or at least one future waypoint of a moving vehicle. The detection or determination of the maximum coefficient of friction available between the tire and the road surface or the detection of a road surface condition from which a coefficient of friction group can be derived serves to support a driver in his driving task and to avoid serious accidents.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einem ultraschallbasierten Straßennässeerkennungssystem eines Fortbewegungsmittels durch ein Ermitteln unterschiedlicher Fahrbahnoberflächen eine höhere Robustheit des Straßennässeerkennungssystems gegenüber Fehlklassifizierungen zu erreichen.It is an object of the present invention in connection with an ultrasound-based road wetness recognition system of a means of locomotion to achieve a greater robustness of the road wetness recognition system with respect to incorrect classifications by determining different roadway surfaces.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Beschaffenheit einer Fahrbahnoberfläche mittels eines ersten Sensors eines Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z. B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug oder ein Luftfahrzeug/Flugzeug und/oder ein Wasserfahrzeug sein.According to a first aspect of the present invention, a method for determining a condition of a road surface by means of a first sensor of a means of locomotion is proposed. The means of locomotion can be, for example, a road vehicle (e.g. motorcycle, car, van, truck) or a rail vehicle or an aircraft / airplane and / or a watercraft.

In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit ein erstes Messsignal des ersten Sensors repräsentierend Bodenechos eines durch den ersten Sensor ausgesendeten ersten Anregungssignals empfangen, wobei der erste Sensor ein Ultraschallsensor und/oder ein Radarsensor ist und wobei das erste Anregungssignal ein Ultraschallsignal und/oder ein Radarsignal ist. Zu diesem Zweck kann die erfindungsgemäße Auswerteeinheit beispielsweise über ein Bordnetz des Fortbewegungsmittels informationstechnisch mit dem ersten Sensor verbunden sein. Darüber hinaus kann die Auswerteeinheit informationstechnisch mit einer internen und/oder externen Speichereinheit verbunden sein, in welcher durch die Auswerteeinheit empfangene und/oder durch die Auswerteeinheit berechnete Daten für eine nachgelagerte Verarbeitung abgelegt werden können. Die Auswerteeinheit kann ein Bestandteil eines bestehenden Steuergerätes oder ein eigenständiges Steuergerät des Fortbewegungsmittels sein. Der erste Sensor kann beispielsweise ein Sensor eines bestehenden Umfelderfassungssystems oder ein für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehener, eigenständiger Sensor des Fortbewegungsmittels sein. Eine Anordnungsposition und/oder eine Ausrichtung des ersten Sensors ist hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens grundsätzlich nicht eingeschränkt, eine vorteilhafte Anordnungsposition und/oder Ausrichtung des ersten Sensors kann jedoch derart gewählt werden, dass die durch den ersten Sensor empfangenen Bodenechos mit einem möglichst hohen Pegel bzw. einem möglichst hohen Signal-Rauschverhältnis empfangen werden können. Eine solche vorteilhafte Anordnungsposition und/oder Ausrichtung des ersten Sensors kann eine Anordnung des Sensors in bzw. an einer Frontschürze des Fortbewegungsmittels sein, wobei der Sensor mit einem geeigneten vordefinierten Neigungswinkel in Richtung einer durch das Fortbewegungsmittel befahrenen Fahrbahnoberfläche ausgerichtet sein kann.In a first step of the method according to the invention, an evaluation unit according to the invention receives a first measurement signal of the first sensor representing ground echoes of a first excitation signal transmitted by the first sensor, the first sensor being an ultrasonic sensor and / or a radar sensor and the first excitation signal being an ultrasonic signal and / or a radar signal. For this purpose, the evaluation unit according to the invention can be connected to the first sensor in terms of information technology, for example via an on-board network of the means of locomotion. In addition, the evaluation unit can be connected to an internal and / or external storage unit in terms of information technology, in which data received by the evaluation unit and / or data calculated by the evaluation unit can be stored for subsequent processing. The evaluation unit can be a component of an existing control device or an independent control device of the means of locomotion. The first sensor can be, for example, a sensor of an existing environment detection system or an independent sensor of the means of locomotion provided for the method according to the invention. An arrangement position and / or an alignment of the first sensor is fundamentally not restricted with regard to the method according to the invention; however, an advantageous arrangement position and / or alignment of the first sensor can be selected such that the ground echoes received by the first sensor have the highest possible level or level. the highest possible signal-to-noise ratio can be received. Such an advantageous arrangement position and / or alignment of the first sensor can be an arrangement of the sensor in or on a Be the front apron of the means of transport, wherein the sensor can be aligned with a suitable predefined angle of inclination in the direction of a road surface traveled by the means of transport.

In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Auswerteeinheit die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche in Abhängigkeit einer Höhe eines Rauschpegels innerhalb des ersten Messsignals ermittelt. Hierfür können in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit beispielsweise geeignete vordefinierte Schwellenwerte für jeweilige Rauschpegel zur Unterscheidung unterschiedlicher Beschaffenheiten von Fahrbahnoberflächen abgelegt sein, welche durch die Auswerteeinheit mit dem Rauschpegel des ersten Messsignals abgeglichen werden können. Auf diese Weise lassen sich z. B. offenporige Fahrbahnoberflächen von glatten Fahrbahnoberflächen unterscheiden, wobei offenporige Fahrbahnoberflächen insbesondere in Form eines sogenannten Flüsterasphalts ausgebildet sein können, während glatte bzw. im Wesentlichen glatte Fahrbahnoberflächen in Form eines Standardasphalts ausgebildet sein können.In a second step of the method according to the invention, the condition of the road surface is determined by means of the evaluation unit as a function of the level of a noise level within the first measurement signal. For this purpose, suitable predefined threshold values for the respective noise level for differentiating different textures of road surfaces can be stored in the memory unit connected to the evaluation unit, which threshold values can be compared by the evaluation unit with the noise level of the first measurement signal. In this way, z. B. distinguish open-pored road surfaces from smooth road surfaces, with open-pored road surfaces in particular in the form of a so-called whispered asphalt, while smooth or essentially smooth road surfaces can be in the form of a standard asphalt.

In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche in einem Straßennässeerkennungssystem des Fortbewegungsmittels verwendet. Zu diesem Zweck kann die erfindungsgemäße Auswerteeinheit über das Bordnetz des Fortbewegungsmittels mit dem Straßennässeerkennungssystem informationstechnisch verbunden sein. Das Straßennässeerkennungssystem kann bevorzugt ein System sein, welches eine im Umfeld des Fortbewegungsmittels vorliegende Straßennässe auf Basis eines Messsignals eines Ultraschallsensors des Fortbewegungsmittels und insbesondere auf Basis des ersten Messsignals des ersten Ultraschallsensors ermittelt. Weiter bevorzugt kann das Straßennässeerkennungssystem des Fortbewegungsmittels eine vorliegende Straßennässe auf Basis von Rauschpegeln innerhalb des ersten Messsignals ermitteln, welche Laufgeräusche von Reifen des Fortbewegungsmittels repräsentieren. Da offenporiger Asphalt die Laufgeräusche der Reifen deutlich reduzieren kann, kann es vorkommen, dass bei gleicher Fahrzeuggeschwindigkeit ein die Laufgeräusche der Reifen repräsentierender Rauschpegel im ersten Messsignal auf einer trockenen Betonfahrbahn ähnlich hoch ist, wie auf einem nassen, offenporigen Asphalt. Ohne eine Erkennung einer jeweiligen Asphaltart ist daher eine Unterscheidung zwischen einer nassen oder einer trockenen Straße auf Basis vorstehend genannter Ultraschallrauschpegel nur schwer bzw. nur unzuverlässig möglich. Aus diesem Grund sieht das erfindungsgemäße Verfahren das oben beschriebene Ermitteln der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche vor.In a third step of the method according to the invention, information about the condition of the road surface is used in a wet road detection system of the means of locomotion. For this purpose, the evaluation unit according to the invention can be connected in terms of information technology to the wet road detection system via the vehicle electrical system of the means of locomotion. The road wetness detection system can preferably be a system which determines road wetness in the vicinity of the means of locomotion on the basis of a measurement signal from an ultrasonic sensor of the means of locomotion and in particular on the basis of the first measurement signal from the first ultrasonic sensor. The wet road detection system of the means of locomotion can furthermore preferably determine the wetness of the road on the basis of noise levels within the first measurement signal, which represent running noises from tires of the means of locomotion. Since open-pored asphalt can significantly reduce the running noise of the tires, it can happen that at the same vehicle speed a noise level representing the running noise of the tires in the first measurement signal on a dry concrete road surface is similar to that on a wet, open-pored asphalt. Without recognizing a respective type of asphalt, a differentiation between a wet or a dry road on the basis of the above-mentioned ultrasonic noise levels is therefore only possible with difficulty or only unreliably. For this reason, the method according to the invention provides the above-described determination of the condition of the road surface.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden beim Ermitteln der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche zusätzlich eine Außentemperatur im Umfeld des Fortbewegungsmittels und/oder eine Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels berücksichtigt. Das Berücksichtigen der Außentemperatur hat den Hintergrund, dass beispielsweise auch lockerer Schnee auf einer Fahrbahnoberfläche zu einer ähnlich starken oder noch stärkeren Reduzierung der Bodenechos führen kann, als dies im Zusammenhang mit offenporigem Asphalt der Fall ist. Festgedrückter oder aufgetauter Schnee in Reifenspuren des Fortbewegungsmittels bewirkt dagegen meist eine geringere Reduzierung der Bodenechos. In einem Fall, in dem sich eine Stärke der Bodenechos örtlich (d. h. an verschiedenen Positionen gemessen) und/oder zeitlich (d. h. zu unterschiedlichen Zeitpunkten gemessen) stark unterscheidet, kann dies im Zusammenhang mit einer Außentemperatur von unter 4 °C ein Indikator dafür sein, dass die Fahrbahnoberfläche mit lockerem Schnee bedeckt ist und dass Reifenspuren auf der Fahrbahnoberfläche vorhanden sind. Alternativ oder zusätzlich kann beim Ermitteln der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche zusätzlich eine Änderungsgeschwindigkeit und/oder eine Anzahl von Änderung des Rauschpegels pro Zeiteinheit innerhalb des ersten Messsignals berücksichtigt werden. Da auf der Fahrbahnoberfläche vorhandener Schnee in der Regel mit einer geringen Änderungsgeschwindigkeit und/oder mit einer geringen Anzahl von Änderung pro Zeiteinheit des Rauschpegels einhergeht, kann vorhandener Schnee auf diese Weise von schnellen Änderungsgeschwindigkeiten des Rauschpegels unterschieden werden, welche aufgrund eines abrupt wechselnden Fahrbahnbelags (z. B. ein Wechsel von Flüsterasphalt zu Standardasphalt zu Flüsterasphalt im Bereich von Brücken usw.) hervorgerufen werden können. D. h., dass sich die Bodenechos und die damit korrespondierenden Rauschpegel im ersten Messsignal beim Überfahren eines Übergangs zwischen einem offenporigen Asphalt und einem Standardasphalt abrupt ändern können, was bei einer verschneiten Fahrbahn in der Regel nur sehr selten vorkommt. Alternativ oder zusätzlich kann beim Ermitteln der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche zusätzlich ein Reibwert von Reifen des Fortbewegungsmittels berücksichtigt werden, um vorliegenden Schnee und/oder vorliegendes Eis als Störgrößen bei der Ermittlung der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche identifizieren zu können. Der Reibwert kann beispielsweise auf Basis von Informationen über die Geschwindigkeit, über jeweilige Raddrehzahlen und auf Basis einer Inertialsensorik des Fortbewegungsmittels ermittelt werden. Liegt ein auf diese Weise ermittelter Reibwert in einem für Schnee oder Eis typischen Bereich von z. B. kleiner 0,2, kann durch die Auswerteeinheit ein Flüsterasphalt als aktuell vorliegende Fahrbahnoberfläche ausgeschlossen werden, da dessen Reibwert auch bei einer vorliegenden Straßennässe in der Regel größer als 0,2 ist.In an advantageous embodiment of the present invention, when determining the nature of the road surface, an outside temperature in the vicinity of the means of transport and / or a speed of the means of transport are also taken into account. Taking into account the outside temperature has the background that, for example, even loose snow on a road surface can lead to a similarly strong or even stronger reduction in the ground echoes than is the case with porous asphalt. On the other hand, compressed or thawed snow in the tire tracks of the means of transport usually causes a smaller reduction in ground echoes. In a case in which the strength of the ground echoes differs greatly in terms of location (i.e. measured at different positions) and / or time (i.e. measured at different times), this can be an indicator in connection with an outside temperature of below 4 ° C, that the road surface is covered with loose snow and that there are tire tracks on the road surface. Alternatively or additionally, a rate of change and / or a number of changes in the noise level per unit of time within the first measurement signal can also be taken into account when determining the condition of the road surface. Since snow that is present on the road surface is generally associated with a low rate of change and / or with a small number of changes per unit time in the noise level, existing snow can be distinguished in this way from rapid rates of change in the noise level, which are due to an abruptly changing road surface (e.g. B. a change from whispered asphalt to standard asphalt to whispered asphalt in the area of bridges, etc.). This means that the ground echoes and the corresponding noise level in the first measurement signal can change abruptly when driving over a transition between open-pored asphalt and standard asphalt, which usually only occurs very rarely on a snow-covered road. Alternatively or additionally, when determining the condition of the road surface, a coefficient of friction of the tires of the means of locomotion can also be taken into account in order to be able to identify existing snow and / or existing ice as disturbance variables when determining the condition of the road surface. The coefficient of friction can be determined, for example, on the basis of information about the speed, about respective wheel speeds and on the basis of an inertial sensor system of the means of locomotion. If a coefficient of friction determined in this way is in a typical range for snow or ice, e.g. B. less than 0.2, whispered asphalt can be used by the evaluation unit can be excluded as the currently existing road surface, since its coefficient of friction is usually greater than 0.2 even when the road is wet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Ergebnis des Straßennässeerkennungssystems des Fortbewegungsmittels zusätzlich zur Plausibilisierung der ermittelten Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche verwendet. Mit anderen Worten kann mit einer hohen Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass weder eine eisbedeckte noch eine schneebedeckte Fahrbahnoberfläche vorliegt, wenn durch das Straßennässeerkennungssystem keine Nasszischgeräusche innerhalb des ersten Messsignals ermittelt werden können.In a further advantageous embodiment of the present invention, a result of the wet road detection system of the means of locomotion is additionally used to check the plausibility of the information determined about the condition of the road surface. In other words, it can be assumed with a high degree of probability that neither an ice-covered nor a snow-covered road surface is present if the wet road detection system cannot determine any wet hissing noises within the first measurement signal.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Höhe des Rauschpegels innerhalb des ersten Messsignals in Abhängigkeit der Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche angepasst. Dieser Schritt kann als ein Kompensationsschritt verstanden werden, welcher das erste Messsignal in geeigneter Weise derart verstärkt oder dämpft, dass das auf diese Weise angepasste erste Messsignal im Wesentlichen keine Abhängigkeiten mehr zu unterschiedlichen Fahrbahnoberflächen aufweist. Dies bietet den Vorteil, dass eine Verwendung des angepassten ersten Messsignals im beschriebenen Straßennässeerkennungssystem eine deutlich verbesserte Erkennungsleistung für dieses System mit sich bringen kann. Für den Fall, dass durch vorstehend beschriebene Verfahrensschritte eine eisbedeckte und/oder schneebedeckte Fahrbahnoberfläche ermittelt wurde, kann die Verstärkung oder Dämpfung des ersten Messsignals bevorzugt entfallen. Stattdessen kann die ermittelte Information über die eisbedeckte und/oder schneebedeckte Fahrbahnoberfläche direkt in das Straßennässeerkennungssystem eingespeist werden, in welchem sie anschließend in vorteilhafter Weise berücksichtigt werden kann.In a further advantageous embodiment of the present invention, an amount of the noise level within the first measurement signal is adapted as a function of the information about the condition of the road surface. This step can be understood as a compensation step which appropriately amplifies or attenuates the first measurement signal in such a way that the first measurement signal adapted in this way essentially no longer has any dependencies on different road surfaces. This offers the advantage that using the adapted first measurement signal in the described road wetness detection system can result in a significantly improved detection performance for this system. In the event that an ice-covered and / or snow-covered road surface was determined by the method steps described above, the amplification or attenuation of the first measurement signal can preferably be omitted. Instead, the ascertained information about the ice-covered and / or snow-covered road surface can be fed directly into the road wetness detection system, in which it can then advantageously be taken into account.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Anpassen der Höhe des Rauschpegels in Abhängigkeit von Pegelveränderungen innerhalb des ersten Messsignals durchgeführt. Hierbei kann insbesondere die oben beschriebene Änderungsgeschwindigkeit des Rauschpegels als Randbedingung für das Anpassen der Höhe des Rauschpegels verwendet werden. D. h., dass die Höhe des Rauschpegels bevorzugt nur dann angepasst wird, wenn eine ermittelte Änderungsgeschwindigkeit des Rauschpegels (z. B. aufgrund eines abrupten Übergangs von einer Standardasphaltoberfläche zu einer Flüsterasphaltoberfläche) oberhalb eines vordefinierten Schwellenwertes für die Änderungsgeschwindigkeit liegt. Darüber hinaus kann eine ermittelte Differenz zwischen den sich ändernden Rauschpegeln dazu verwendet werden, jeweilige niedrige Rauschpegel innerhalb des ersten Messsignals im um einen Betrag der ermittelten Differenz zu erhöhen.In a further advantageous embodiment of the present invention, the level of the noise level is adapted as a function of level changes within the first measurement signal. In particular, the above-described rate of change of the noise level can be used as a boundary condition for adapting the height of the noise level. This means that the height of the noise level is preferably only adjusted if a determined rate of change of the noise level (e.g. due to an abrupt transition from a standard asphalt surface to a whispered asphalt surface) is above a predefined threshold value for the rate of change. In addition, a determined difference between the changing noise levels can be used to increase the respective low noise level within the first measurement signal by an amount of the determined difference.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt das Ermitteln der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche zusätzlich auf Basis eines zweiten Messsignals eines zweiten Sensors des Fortbewegungsmittels, wobei das zweite Messsignal Bodenechos des ersten Anregungssignals (auch Kreuzechos genannt) und/oder Bodenechos eines durch den zweiten Sensor ausgesendeten zweiten Anregungssignals repräsentiert. Das zweite Messsignal kann bevorzugt analog zum ersten Messsignal gemäß oben beschriebener erfindungsgemäße Verfahrensschritte und deren vorteilhaften Ausgestaltungen verarbeitet werden und anschließend mit dem ersten Messsignal verrechnet und/oder zur Plausibilisierung des ersten Messsignals verwendet werden. Durch das zusätzliche Verwenden des zweiten Sensors kann insbesondere die oben beschriebene Erkennung von lockerem Schnee und/oder die Erkennung von Reifenspuren im Schnee verbessert werden, indem starke Abweichungen zwischen den Bodenechos und/oder Kreuzechos zwischen den jeweiligen Sensoren in Verbindung mit einer vorliegenden Außentemperatur von unter 4°C als starke Indikatoren für vorliegenden Schnee und/oder vorliegendes Eis angesehen werden können.In a further advantageous embodiment of the present invention, the condition of the road surface is additionally determined on the basis of a second measurement signal from a second sensor of the means of locomotion, the second measurement signal being ground echoes of the first excitation signal (also called cross echoes) and / or ground echoes of one emitted by the second sensor second excitation signal represented. The second measurement signal can preferably be processed analogously to the first measurement signal in accordance with the method steps according to the invention described above and their advantageous configurations and then offset against the first measurement signal and / or used to check the plausibility of the first measurement signal. Through the additional use of the second sensor, in particular the above-described detection of loose snow and / or the detection of tire tracks in the snow can be improved by strong deviations between the ground echoes and / or cross echoes between the respective sensors in connection with an existing outside temperature of below 4 ° C can be seen as strong indicators of the presence of snow and / or ice.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Ermitteln der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche zusätzlich auf Basis eines dritten Sensors des Fortbewegungsmittels durchgeführt, welcher einer vom ersten Sensor und zweiten Sensor abweichenden Sensorgattung angehört. Der dritte Sensor kann beispielsweise eine 2-D- oder 3-D-Kamera des Fortbewegungsmittels sein, welche derart am Fortbewegungsmittel angeordnet sein kann, dass sie die Fahrbahnoberfläche im Umfeld des Fortbewegungsmittels zumindest teilweise erfassen kann. Mittels einer informationstechnischen Anbindung der Kamera an die erfindungsgemäße Auswerteeinheit kann die Auswerteeinheit in die Lage versetzt werden, die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche auf Basis eines Messsignals des dritten Sensors in geeigneter Weise zu plausibilisieren. Hierdurch kann eine Robustheit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter verbessert werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, the determination of the condition of the road surface is additionally carried out on the basis of a third sensor of the means of locomotion, which belongs to a sensor type different from the first sensor and the second sensor. The third sensor can for example be a 2D or 3-D camera of the means of transport, which can be arranged on the means of transport in such a way that it can at least partially capture the road surface in the vicinity of the means of transport. By means of an IT connection of the camera to the evaluation unit according to the invention, the evaluation unit can be put in a position to suitably check the plausibility of the condition of the road surface on the basis of a measurement signal from the third sensor. This can further improve the robustness of the method according to the invention.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Beschaffenheit einer Fahrbahnoberfläche mittels eines ersten Sensors eines Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst eine Auswerteeinheit mit einem Dateneingang und einem Datenausgang, welche informationstechnisch mit einer internen und/oder externen Speichereinheit verbunden sein kann. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o. ä., ausgestaltet sein und in Verbindung mit einem Computerprogramm eingerichtet sein, oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahrensschritte auszuführen. In Verbindung mit dem Dateneingang ist die Auswerteeinheit eingerichtet, ein erstes Messsignal des ersten Sensors repräsentierend Bodenechos eines durch den ersten Sensor ausgesendeten ersten Anregungssignals zu empfangen, wobei der erste Sensor ein Ultraschallsensor und/oder ein Radarsensor ist und wobei das erste Anregungssignal ein Ultraschallsignal und/oder ein Radarsignal ist. Die Auswerteeinheit ist weiter eingerichtet, die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche in Abhängigkeit einer Höhe eines Rauschpegels innerhalb des ersten Messsignals zu ermitteln. Die Auswerteeinheit ist ferner eingerichtet, in Verbindung mit dem Datenausgang eine Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche in einem Straßennässeerkennungssystem des Fortbewegungsmittels zu verwenden.According to a second aspect of the present invention, a device for determining a condition of a road surface by means of a first sensor of a means of locomotion is proposed. The device comprises an evaluation unit with a data input and a data output, which in terms of information technology is connected to an internal and / or external storage unit can be connected. The evaluation unit can be designed, for example, as an ASIC, FPGA, processor, digital signal processor, microcontroller, or the like, and can be set up in conjunction with a computer program to carry out method steps according to the invention described above. In connection with the data input, the evaluation unit is set up to receive a first measurement signal from the first sensor representing ground echoes of a first excitation signal emitted by the first sensor, the first sensor being an ultrasonic sensor and / or a radar sensor and the first excitation signal being an ultrasonic signal and / or a radar signal. The evaluation unit is also set up to determine the nature of the road surface as a function of a noise level within the first measurement signal. The evaluation unit is also set up to use information about the condition of the road surface in connection with the data output in a wet road detection system of the means of transport.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:

  • 1 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln einer Beschaffenheit einer Fahrbahnoberfläche mittels eines ersten Sensors eines Fortbewegungsmittels; und
  • 2 eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel.
Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. Show:
  • 1 a flowchart illustrating steps of an exemplary embodiment of a method according to the invention for determining a condition of a road surface by means of a first sensor of a means of locomotion; and
  • 2 a schematic overview of a device according to the invention in connection with a means of locomotion.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichen Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln einer Beschaffenheit einer Fahrbahnoberfläche mittels eines ersten Sensors eines Fortbewegungsmittels. Im Schritt 100 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit, welche ein Mikrocontroller ist, ein erstes Messsignal eines ersten Ultraschallsensors repräsentierend Bodenechos eines durch den ersten Ultraschallsensor ausgesendeten ersten Ultraschallsignals empfangen. Im Schritt 200 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein im ersten Messsignal enthaltener Rauschpegel mit einer Mehrzahl vordefinierter Schwellenwerte, welche in einer informationstechnisch an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt sind, abgeglichen, wobei hier aufgrund einer aktuellen Höhe des Rauschpegels ein Flüsterasphalt als vorliegende Straßenoberfläche ermittelt wird. Aufgrund einer durch den Flüsterasphalt hervorgerufenen relativ starken Dämpfung der im ersten Ultraschallsensor empfangenen Bodenechos, wird das erste Messsignal vor einer weiteren Verwendung im Fortbewegungsmittel auf geeignete Weise verstärkt. Im Schritt 300 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das auf diese Weise angepasste erste Messsignal von der Auswerteeinheit über ein Bordnetz des Fortbewegungsmittels an ein Straßennässeerkennungssystem des Fortbewegungsmittels übertragen. Dort wird das angepasste erste Messsignal hinsichtlich einer im Umfeld des Fortbewegungsmittels vorhandenen Straßennässe analysiert. Aufgrund eines hier nicht vorhandenen Nasszischgeräusches innerhalb des ersten Messsignals, wird durch das Straßennässeerkennungssystem eine trockene Fahrbahnoberfläche festgestellt. 1 FIG. 11 shows a flowchart illustrating steps of an exemplary embodiment of a method according to the invention for determining a condition of a road surface by means of a first sensor of a means of locomotion. In step 100 of the method according to the invention is received by an evaluation unit according to the invention, which is a microcontroller, a first measurement signal of a first ultrasonic sensor representing floor echoes of a first ultrasonic signal transmitted by the first ultrasonic sensor. In step 200 In the method according to the invention, a noise level contained in the first measurement signal is compared with a plurality of predefined threshold values which are stored in a storage unit connected to the evaluation unit for information technology, with whispered asphalt being determined as the present road surface based on a current level of the noise level. Due to the relatively strong attenuation of the ground echoes received in the first ultrasonic sensor caused by the whispered asphalt, the first measurement signal is amplified in a suitable manner before further use in the means of transport. In step 300 of the method according to the invention, the first measurement signal adapted in this way is transmitted from the evaluation unit via an on-board network of the means of transport to a wet road detection system of the means of transport. There, the adapted first measurement signal is analyzed with regard to the wetness of the road in the vicinity of the means of transport. Due to a non-existent wet hissing noise within the first measurement signal, the road wetness detection system detects a dry road surface.

2 zeigt eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel 80. Das Fortbewegungsmittel 80 befindet sich auf einer Fahrbahnoberfläche 60, welche mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewertet wird. Das Fortbewegungsmittel umfasst eine Auswerteeinheit 10, welche hier ein Mikrocontroller ist und welche informationstechnisch mit einer externen Speichereinheit 20 verbunden ist, in welcher durch die Auswerteeinheit 10 empfangene und/oder berechnete Daten abgelegt werden können. Über einen Dateneingang 12 ist die Auswerteeinheit 10 mit einem ersten Ultraschallsensor 30, einem zweiten Ultraschallsensor 40 und einer 2D-Kamera 50 informationstechnisch über ein Bordnetz des Fortbewegungsmittels 80 verbunden. Des Weiteren ist die Auswerteeinheit 10 mittels des Dateneingangs 12 informationstechnisch mit einem Außentemperatursensor 90 des Fortbewegungsmittels 80 verbunden. Mittels eines Datenausgangs 14 der Auswerteeinheit 10 ist die Auswerteeinheit 10 über das Bordnetz des Fortbewegungsmittels zusätzlich informationstechnisch mit einem Straßennässeerkennungssystem 70 des Fortbewegungsmittels 80 verbunden. Auf Basis dieser Konfiguration und auf Basis eines Computerprogramms ist die Auswerteeinheit 10 eingerichtet, oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahrensschritte und deren vorteilhafter Ausgestaltungen auszuführen und ein Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens an das Straßennässeerkennungssystem 70 zu übertragen. 2 shows a schematic overview of a device according to the invention in connection with a means of locomotion 80 . The means of transportation 80 is located on a road surface 60 which is evaluated by means of the device according to the invention. The means of transport includes an evaluation unit 10 which here is a microcontroller and which in terms of information technology with an external memory unit 20th is connected, in which by the evaluation unit 10 received and / or calculated data can be stored. Via a data input 12th is the evaluation unit 10 with a first ultrasonic sensor 30th , a second ultrasonic sensor 40 and a 2D camera 50 in terms of information technology via an on-board network of the means of locomotion 80 connected. Furthermore, the evaluation unit is 10 by means of the data input 12th information technology with an outside temperature sensor 90 of the means of transport 80 connected. By means of a data output 14th the evaluation unit 10 is the evaluation unit 10 Via the on-board network of the means of transport, additionally with information technology with a road wetness detection system 70 of the means of transport 80 connected. The evaluation unit is based on this configuration and based on a computer program 10 set up to carry out method steps according to the invention described above and their advantageous embodiments and a result of the method according to the invention to the road wetness detection system 70 transferred to.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Verfahren zum Ermitteln einer Beschaffenheit einer Fahrbahnoberfläche (60) mittels eines ersten Sensors (30) eines Fortbewegungsmittels (80) umfassend die Schritte: • Empfangen (100) eines ersten Messsignals des ersten Sensors (30) repräsentierend Bodenechos eines durch den ersten Sensor (30) ausgesendeten ersten Anregungssignals, wobei der erste Sensor (30) ein Ultraschallsensor und/oder ein Radarsensor ist und wobei das erste Anregungssignal ein Ultraschallsignal und/oder ein Radarsignal ist, • Ermitteln (200) der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) in Abhängigkeit einer Höhe eines Rauschpegels innerhalb des ersten Messsignals, und • Verwenden (300) einer Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) in einem Straßennässeerkennungssystem (70) des Fortbewegungsmittels (80).A method for determining a condition of a road surface (60) by means of a first sensor (30) of a means of locomotion (80) comprising the steps: • Receiving (100) a first measurement signal from the first sensor (30) representing ground echoes of a first excitation signal emitted by the first sensor (30), the first sensor (30) being an ultrasonic sensor and / or a radar sensor and the first excitation signal being an ultrasonic signal and / or is a radar signal, • determining (200) the nature of the road surface (60) as a function of a level of a noise level within the first measurement signal, and • Use (300) of information about the condition of the road surface (60) in a wet road detection system (70) of the means of transport (80). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei beim Ermitteln der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) zusätzlich • eine Außentemperatur im Umfeld des Fortbewegungsmittels (80), und/oder • eine Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels (80), und/oder • eine Änderungsgeschwindigkeit und/oder eine Anzahl von Änderungen des Rauschpegels pro Zeiteinheit innerhalb des ersten Messsignals, und/oder • ein Reibwert von Reifen des Fortbewegungsmittels (80) berücksichtigt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein when determining the condition of the road surface (60) additionally • an outside temperature in the vicinity of the means of transport (80), and / or • a speed of the means of locomotion (80), and / or A rate of change and / or a number of changes in the noise level per unit of time within the first measurement signal, and / or • a coefficient of friction of tires of the means of transport (80) are taken into account. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) ein Ermitteln • einer offenporigen, und/oder • einer glatten, und/oder • einer eisbedeckten, und/oder • einer schneebedeckten Fahrbahnoberfläche (60) umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the determining of the condition of the road surface (60) is determining • an open-pore, and / or • a smooth, and / or • an ice-covered, and / or • comprises a snow-covered road surface (60). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Ergebnis des Straßennässeerkennungssystems (70) zusätzlich zur Plausibilisierung der ermittelten Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a result of the road wetness detection system (70) is additionally used to check the plausibility of the information determined about the condition of the road surface (60). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei • eine Höhe des Rauschpegels innerhalb des ersten Messsignals in Abhängigkeit der Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) angepasst wird, und/oder • das erste Messsignal als Eingangssignal in das Straßennässeerkennungssystem (70) des Fortbewegungsmittels (80) eingespeist wird.Method according to one of the preceding claims, wherein • an amount of the noise level within the first measurement signal is adapted as a function of the information about the condition of the road surface (60), and / or • the first measurement signal is fed as an input signal into the wet road detection system (70) of the means of locomotion (80). Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Anpassen der Höhe des Rauschpegels in Abhängigkeit von Pegelveränderungen innerhalb des ersten Messsignals erfolgt.Procedure according to Claim 5 , the adjustment of the level of noise taking place as a function of level changes within the first measurement signal. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei • das Ermitteln der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) zusätzlich auf Basis eines zweiten Messsignals eines zweiten Sensors (40) des Fortbewegungsmittels (80) erfolgt, und • das zweite Messsignal o Bodenechos des ersten Anregungssignals, und/oder o Bodenechos eines durch den zweiten Sensor (40) ausgesendeten zweiten Anregungssignals repräsentiert.Method according to one of the preceding claims, wherein • the condition of the road surface (60) is additionally determined on the basis of a second measurement signal from a second sensor (40) of the means of locomotion (80), and • the second measurement signal o Ground echoes of the first excitation signal, and / or o represents ground echoes of a second excitation signal emitted by the second sensor (40). Verfahren nach Anspruch 7, wobei beim Ermitteln und/oder bei einem Plausibilisieren der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) zusätzlich eine Abweichung zwischen dem Rauschpegel des ersten Messsignals und dem Rauschpegel des zweiten Messsignals berücksichtigt wird.Procedure according to Claim 7 , wherein when determining and / or checking the plausibility of the condition of the road surface (60), a deviation between the noise level of the first measurement signal and the noise level of the second measurement signal is additionally taken into account. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) zusätzlich auf Basis eines dritten Sensors (50) des Fortbewegungsmittels (80) erfolgt, welcher einer vom ersten Sensor (30) abweichenden Sensorgattung angehört.Method according to one of the preceding claims, wherein the determination of the condition of the road surface (60) also takes place on the basis of a third sensor (50) of the means of locomotion (80) which belongs to a sensor type different from the first sensor (30). Vorrichtung zum Ermitteln einer Beschaffenheit einer Fahrbahnoberfläche (60) mittels eines ersten Sensors (30) eines Fortbewegungsmittels (80) umfassend: • eine Auswerteeinheit (10), • einen Dateneingang (12), und • einen Datenausgang (14), wobei die Auswerteeinheit (10) eingerichtet ist, • in Verbindung mit dem Dateneingang (12) ein erstes Messsignal des ersten Sensors (30) repräsentierend Bodenechos eines durch den ersten Sensor (30) ausgesendeten ersten Anregungssignals zu empfangen, wobei der erste Sensor (30) ein Ultraschallsensor und/oder ein Radarsensor ist und wobei das erste Anregungssignal ein Ultraschallsignal und/oder ein Radarsignal ist, • die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) in Abhängigkeit einer Höhe eines Rauschpegels innerhalb des ersten Messsignals zu ermitteln, und • in Verbindung mit dem Datenausgang (14) eine Information über die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche (60) in einem Straßennässeerkennungssystem (70) des Fortbewegungsmittels (80) zu verwenden.Device for determining a condition of a road surface (60) by means of a first sensor (30) of a means of locomotion (80) comprising: • an evaluation unit (10), • a data input (12), and • a data output (14), the evaluation unit (10) being set up, • in connection with the data input (12) to receive a first measurement signal of the first sensor (30) representing ground echoes of a first excitation signal transmitted by the first sensor (30), the first sensor (30) being an ultrasonic sensor and / or a radar sensor and wherein the first excitation signal is an ultrasonic signal and / or a radar signal, • to determine the nature of the road surface (60) as a function of a level of a noise level within the first measurement signal, and • to use information about the condition of the road surface (60) in connection with the data output (14) in a wet road detection system (70) of the means of transport (80).
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