DE102019210932A1

DE102019210932A1 - Winderkennungsvorrichtung zur Erkennung von Seitenwinden, Fahrerassistenzsystem und Verfahren

Info

Publication number: DE102019210932A1
Application number: DE102019210932.2A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2021-01-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Winderkennungsvorrichtung zur Erkennung von das Fahrverhalten eines Fahrzeugs beeinflussenden Seitenwinden umfassend ein Sensorempfangssystem, zum Generieren von Sensordaten im Umfeld eines Fahrzeugs, eine Identifikationseinheit, welche zur Identifikation eines Windanzeigers in den Sensordaten und identifizieren der entsprechenden Sensordaten als Windsensordaten, ausgebildet ist,wobeieine Auswerteeinheit, welche die messbaren Auswirkungen der vorhandenen Windgeschwindigkeit und der Windrichtung in Bezug auf den identifizierten Windanzeiger und der vorhandenen Windgeschwindigkeit und der Windrichtung zuordnet, vorgesehen ist und wobei eine Analyseeinheit vorgesehen ist, wobei die Analyseeinheit zur Analyse der Windsensordaten und zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung anhand der analysierten Windsensordaten mit in Verbindung der Auswerteeinheit ausgebildet ist.Ferner betrifft die Erfindung noch ein Fahrerassistenzsystem ein Fahrzeug, ein Verfahren und ein Computerprogramm.

Description

Die Erfindung betrifft eine Winderkennungsvorrichtung zur Erkennung von das Fahrverhalten eines Fahrzeugs beeinflussenden Seitenwinden, umfassend ein Sensorempfangssystem, zum Generieren von Sensordaten im Umfeld eines Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung noch ein Fahrerassistenzsystem, ein Fahrzeug, ein Verfahren und ein Computerprogramm.
An Brücken, in Waldschneisen, an Tunnelausfahrten und in Küstengebieten kommt es oft zu auftretenden Starkwinden und Seitenwindböen. Plötzlich auftretende Seitenwindböen können zu einem starken Spurversatz führen. Vorsicht ist auch beim Überholen von Lastwagen und Bussen geboten, beispielsweise wenn das Fahrzeug während des Überholvorgangs im Windschatten des zu überholenden Fahrzeugs fährt. Nach dem Überholvorgang kann das Fahrzeug wieder vom Seitenwind erfasst werden. Dadurch können Gefahrensituationen auftreten, auf die der Fahrer, das Fahrerassistenzsystem, die Trajektorienausführungssoftware und -ansteuerung, sowie die Aktuatorik etc. schnell mit einem Lenkeingriff reagieren muss. Gerade autonome Fahrzeuge können den Wind nur über V2X (Vehicle-to-everything)-Wetterdaten erhalten. Diese können jedoch signifikant von der aktuellen Situation abweichen oder veraltet sein.
Auf kurvenreichen Straßen kann der Fahrer jedoch schnell den Überblick verlieren, aus welcher Richtung der Wind weht. Auch sind die Auswirkungen der seitlich ansetzenden Windkraft bei hoher Fahrtgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, beispielsweise auf der Autobahn, größer. Ferner hängt die Windanfälligkeit zusätzlich von der Bauart der Fahrzeuge ab. Je größer, desto anfälliger ist ein Fahrzeug. Ab Windgeschwindigkeit 5 bis 6 besteht die konkrete Gefahr, dass sich der Seitenwind negativ auf das Fahrzeug auswirkt. Abgefahrene Reifen, Anhänger etc. können die negativen Auswirkungen eines Seitenwinds auf das Fahrzeug verstärken.
Die DE 10 2007 034 321 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen der Windrichtung und Windgeschwindigkeit an einem Fahrzeug, mit mindestens einem Heizelement, mit mindestens zwei Temperaturfühlern, die an unterschiedlichen Positionen in der Umgebung des Heizelements angeordnet sind, und mit Auswertemitteln zum Auswerten der Messsignale der Temperaturfühler, wobei den Auswertemitteln Informationen über die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit zur Verfügung stehen, die bei der Auswertung der Messsignale der Temperaturfühler berücksichtigt werden.
Die WO 2014 133 424 A1 offenbart ein System zum Verbessern der aerodynamischen Bedingungen eines Fahrzeugs, wobei das System eine Messeinheit umfasst, die zum Messen der aerodynamischen Luftbedingungen konfiguriert ist, und eine Steuereinheit, die zum Empfangen von Eingabedaten von der Messeinheit und mindestens einem einstellbaren Windabweiser konfiguriert ist, und wobei die Messeinheit die aerodynamischen Luftbedingungen durch Messen der Bewegung von in der Luft befindlichen Partikeln misst.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel bereitzustellen, mit welchen solche Gefahrensituationen durch Wind erkannt werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Winderkennungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 15.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig geeignet miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Winderkennungsvorrichtung zur Erkennung von das Fahrverhalten eines Fahrzeugs beeinflussenden Seitenwinden umfassend ein Sensorempfangssystem, zum Generieren von Sensordaten im Umfeld des Fahrzeugs,
wobei
eine Auswerteeinheit, welche die messbaren Auswirkungen der vorhandenen Windgeschwindigkeit und der Windrichtung in Bezug auf einen Windanzeiger und der vorhandenen Windgeschwindigkeit und der Windrichtung zuordnet, vorgesehen ist, und eine Identifikationseinheit vorgesehen ist, wobei die Identifikationseinheit zur Identifikation eines Windanzeigers in den Sensordaten und identifizieren der entsprechenden Sensordaten als Windsensordaten, ausgebildet ist,
und wobei eine Analyseeinheit vorgesehen ist, wobei die Analyseeinheit zur Analyse der Windsensordaten und zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung anhand der analysierten Windsensordaten in Verbindung mit der Auswerteeinheit ausgebildet ist.
Das Sensorempfangssystem kann dabei ein oder mehrere Sensoren, beispielsweise Lidar-/Radarsensoren oder Kameras umfassen, welche beispielsweise zur Aufnahme des Frontbereiches am Fahrzeug vorne oder seitlich am Fahrzeug angeordnet sind. Das Sensorempfangssystem kann auch als Schnittstelle ausgebildet sein, welche zum Empfang von Signalen und zur Generierung von Sensordaten aus den Signalen ausgebildet sein kann. Sensorsysteme können Software oder Firmware oder Hardware oder eine beliebige Kombination davon sein.
Die Auswerteeinheit kann vorzugsweise in Tabellenform oder als eine Datenbank auf einer Speichereinheit der Winderkennungsvorrichtung ausgebildet sein. Messbare Auswirkungen sind vorzugsweise sichtbare Auswirkungen der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung an Land. Dies können beispielsweise sich biegende Bäume oder Äste, aufgeblähte Windsäcke, abdriftender Rauch sein. Die Grundlage einer solchen Auswerteeinheit kann beispielsweise durch die Beaufortskala gegeben sein. Die Beaufort-Skala ist ein Hilfsmittel, mit deren Hilfe die Windgeschwindigkeit anhand der Auswirkungen des Windes geschätzt werden kann. Sie reicht von Windgeschwindigkeit 0 (Windstille) bis Windgeschwindigkeit 12 (Orkan).
Die Identifikationseinheit zum Identifizieren eines Windanzeigers kann dabei Verfahren aus der künstlichen Intelligenz aufweisen.
Die Analyseeinheit kann ebenfalls Verfahren aus der künstlichen Intelligenz aufweisen und als ein Softwaremodul ausgebildet sein. Die Analyseeinheit kann zur Klassifikation der Windsensordaten ein Verfahren aus dem Bereich maschinelles Lernen umfassen. Die Klassifikation kann mithilfe der Auswerteeinheit vorgenommen werden.
Das maschinelle Lernen kann Algorithmen aus dem Bereich überwachtes oder unüberwachtes Lernen umfassen. Unter maschinelles Lernen kann dabei die Generierung von Wissen aus Erfahrung verstanden werden, bei dem Lernalgorithmen aus Trainingsdatensätzen ein komplexes Modell entwickeln. Das trainierte Modell kann anschließend auf unbekannte Daten derselben Art angewendet werden. In weiterer vorzugsweiser Ausgestaltung umfasst die Analyseeinheit zur Klassifikation der Windsensordaten ein künstliches neuronales Netz.
Insbesondere kann dieses als Tiefes Neuronales Netz ausgebildet sein, um ein Tiefenlernen durchzuführen oder anzuwenden. Das von dem künstlichen neuronalen Netz durchgeführte oder angewendete Tiefenlernen kann einen oder mehrere Algorithmen anwenden.
Das künstliche neuronale Netz umfasst Eingangsknoten, ein oder mehrere verdeckte Schichten und Ausgangsknoten. Für Klassifizierungen, die Bilder betreffen, können Pixelwerte eines Eingabebilds, das einen Teil der Klassifizierung bildet, Eingangsknoten zugewiesen werden und dann durch das Netz gespeist werden. Am Ende der Berechnung kann der Ausgangsknoten einen Wert ergeben, der einer Klasse entspricht, die vom neuronalen Netz abgeleitet wurde.
Vorzugsweise ist das trainierte künstliche neuronale Netz als Convolutional Neural Network (CNN oder ConvNet) oder als Generative Adversarial Networks (GANs) ausgebildet. Diese eignen sich besonders gut in Verbindung mit optischen Sensoren und optischen Sensordaten.
Die Identifikationseinheit und die Analyseeinheit können als ein Softwaremodul ausgebildet sein.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Identifikationseinheit und/oder die Analyseeinheit oder eine Kombination davon als ein Random Forest Klassifikator, oder eine Support Vector Machine ausgebildet. Ein Random Forest Klassifikator ist ein Klassifikator mit unkorrelierten Entscheidungsbäumen, die nach einer bestimmten Randomisierung während eines Lernprozesses wachsen. Für eine Klassifikation darf jeder Baum in diesem Wald eine Entscheidung treffen und die Klasse mit den meisten Stimmen entscheidet die endgültige Klassifikation. Die Vorteile des Random Forest Klassifikators sind unter anderem, dass er aufgrund kurzen Trainings- und/oder Aufbauzeiten eines einzelnen Entscheidungsbaums relativ schnell trainierbar ist und dass die Evaluierungen aufgrund mehrerer Bäume parallelisierbar sind.
Durch die erfindungsgemäße Winderkennungsvorrichtung können Seitenwinde erkannt werden, welche beispielsweise an Brücken oder Waldschneisen auftreten. Durch diese kann es zu gefährlichen Situationen kommen, da die Windgeschwindigkeit und Richtung des Windes nicht bekannt sind. Besonders beim Überholvorgang neben LKWs oder anderen Fahrzeugen kann es hier zu kritischen Situationen kommen. Durch die erfindungsgemäße Winderkennungsvorrichtung können Seitenwinde unabhängig von der eigenen Windgeschwindigkeit, welche das Messergebnis stark verfälscht, erkannt werden.
Durch die erfindungsgemäße Winderkennungsvorrichtung kann ein Erkennen und Einschätzen der Seitenwindrichtung und der Windgeschwindigkeit bewerkstelligt werden.
In Abhängigkeit der durch Sensorik erfassenden statischen Umgebung, wie beispielsweise Häuser etc. und dynamischen Umgebung wie beispielsweise Verkehrsteilnehmer können somit Gefahrensituationen durch Wind erkannt werden.
Ferner kann bei einer autonomen Betriebsweise der Betriebsmodus auf die Windstärke angepasst werden. So kann beispielsweise bei einer hochautomatisierten Betriebsweise eine manuelle Steuerung oder assistierte Steuerung notwendig werden. Dies erhöht die Sicherheit von einer autonomen Betriebsweise.
So kann vor dem Befahren einer Brücke der „Windfaktor“, das heißt, die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung erkannt werden und abhängig von Fahrzeuggröße, Gewicht etc. die Gefahrensituation ermittelt werden. So haben Kraftfahrer die Möglichkeit, sich schon vorab den Gegebenheiten auf der Straße anzupassen und werden von starken Seitenwinden nicht mehr überrascht. Insbesondere vorteilhaft ist dies auch für größere Fahrzeuge wie LKWs oder Fahrzeuge mit Anhänger/Wohnwagen, da diese eine größere Angriffsfläche bieten.
Durch die erfindungsgemäße Winderkennungsvorrichtung kann die Verkehrssituation im Zusammenhang mit Wind erkannt und berücksichtigt werden. Bei einem Überholvorgang kann eine Kalkulation des Windeinflusses hinsichtlich des vorausfahrenden Fahrzeugs getroffen werden. So hat ein vorausfahrender LKW deutlich mehr Einfluss bei einem Überholvorgang auf den Wind als ein kleineres Fahrzeug.
Durch die erfindungsgemäße Winderkennungsvorrichtung kann das Fahrzeug bei Seitenwind besser/mittiger in der Spur mit weniger Turbulenzen gehalten werden. Dies führt zu höherem Komfort.
Vorzugsweise ist der Windanzeiger als Windsack ausgestaltet. Ein solcher Windsack ist an jeder großen Brücke angeordnet. So können vor dem Befahren einer großen Brücke Seitenwinde ermittelt werden. Von der Winderkennungsvorrichtung kann die Windrichtung und Windgeschwindigkeit des Windes über die Analyse des Windsacks ausgewertet werden. Diese Daten können für eine Fahrstrategie, beispielsweise dem Überholen von großen Fahrzeugen, verwendet werden. Insbesondere ist dies für große Fahrzeuge wie Trucks etc. wichtig, da für Trucks die Seitenwinde eine besondere Gefahr darstellen. Ein Windsack ist zudem besonders einfach in den aufgenommenen Sensordaten zu erkennen. Alternativ oder optional ergänzend kann der Windanzeiger auch als Windrad ausgebildet sein. Diese sind vor allem in den Gegenden mit viel Wind, beispielsweise in Küstennähe zu finden. Dadurch kann der Fahrer in windreichen Gegenden vor gefährlichen Windeinflüssen gewarnt werden. Ferner ist unter Windrad auch ein Mühlenwindrad zu verstehen, welche vor allem in südländischen Gegenden vorkommen. Dadurch kann der Fahrer beispielsweise auch im Urlaub in unbekannten Gebieten vor gefährlichen Windeinflüssen rechtzeitig gewarnt werden.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Windanzeiger alternativ oder optional ergänzend als Baum und/oder Strauch ausgestaltet. Dadurch ist es möglich, auch an Waldschneisen, an denen kein Windsack angeordnet ist, die Windrichtung und die Windgeschwindigkeit durch die Winderkennungsvorrichtung zu ermitteln. Dabei sind unter Sträuchern auch Gräser zu verstehen.
Vorzugsweise ist der Windanzeiger als Lenkausschlag der Fahrzeuggegenlenkung, welcher für eine Geradeausfahrt notwendig ist, ausgebildet. Durch diese Art des Windanzeigers kann auch bei starkem Regen oder Schneefall die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung ermittelt werden.
Weitere Windanzeiger können beispielsweise Sträucher und Gräser sein, welche Rückschlüsse auf die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung geben.
Durch die Ausbildung als Windsack/Bäume/Sträucher ist eine genaue Windrichtungsbestimmung möglich, im Gegensatz zur Bestimmung einer Windrichtung/ Windgeschwindigkeit mittels herumfliegender Partikeln. Solche Partikel „tanzen“ sozusagen in der Luft, was das Bestimmen der Windrichtung und der Windgeschwindigkeit erschwert.
Bevorzugt weist das Sensorempfangssystem zumindest eine Kamera und/oder einen Lidar-Sensor und/oder einen Radar-Sensor zur optischen Erfassung der Fahrzeugumgebung auf. Vorzugsweise ist der oder die Sensoren zur Aufnahme des Frontbereiches des Fahrzeugs am Fahrzeug angeordnet. Dadurch ist ein einfaches Erfassen der Fahrzeugumgebung durch Sensoren möglich.
Vorzugsweise sind die messbaren Auswirkungen als sichtbare Auswirkungen der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung an Land ausgestaltet. Dies sind beispielsweise sich im Wind biegende Bäume etc. welche im Umfeld leicht zu erfassen sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Winderkennungsvorrichtung dazu ausgebildet, ab einer vorgegebenen Windgeschwindigkeit und/oder Windrichtung eine Warnung zu erzeugen. Die Winderkennungsvorrichtung kann die Warnungen an die Insassen des Fahrzeugs in Bezug auf die gefährliche Windbedingung ausgeben. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Warnung akustisch, haptisch und/oder als eine auf einer Anzeigeeinheit darstellbare optische Warnung ausgebildet.
Vorzugsweise ist eine Schnittstelle, insbesondere eine bidirektionale Schnittstelle zum Empfang von Wetterdaten, die dem aktuellen geografischen Standort des Fahrzeugs zugeordnet sind, vorgesehen. Die Wetterdaten stellen Informationen über Starkwinde und deren Ausbreitung am aktuellen geografischen Standort des Fahrzeugs dar. Andere Daten, welche das Fahrzeug von Umgebungsfahrzeugen über beispielsweise eine V2X (Fahrzeug-zu-Infrastruktur) oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Schnittstelle erhält, können ebenfalls oder stattdessen miteinbezogen werden. Ferner kann die Winderkennungsvorrichtung auch zum Senden der aktuellen Windrichtung und Windgeschwindigkeit an andere Umgebungsfahrzeuge ausgebildet sein. Ferner ist die Analyseeinheit vorzugsweise zur Analyse der Windsensordaten und zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung unter Einbeziehung der aktuellen Wetterdaten ausgebildet.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Fahrerassistenzsystem mit einer wie oben beschriebenen Winderkennungsvorrichtung, wobei das Fahrerassistenzsystem zur Einstellung verschiedener Fahrzeugparameter zum Betreiben der zu den Fahrzeugparameter korrespondierenden Fahrzeugkomponenten ausgebildet ist, wobei das Fahrerassistenzsystem weiterhin zur Adaption zumindest eines Fahrzeugparameters auf der Grundlage der durch die Winderkennungsvorrichtung ermittelten Windrichtung und Windgeschwindigkeit ausgebildet ist.
Das Fahrerassistenzsystem kann ferner zum Steuern des Fahrzeugs in einer autonomen oder automatisierten Betriebsweise ausgebildet sein. Die autonome Betriebsweise eines Fahrzeugs kann in verschiedene Autonomiestufen unterteilt werden. Diese sind in eine erste Autonomiestufe, bei der ein Fahrzeug mit einer Fahrerassistenz ausgestaltet ist, über beispielsweise eine vierte Autonomiestufe, bei der die Führung des Fahrzeugs dauerhaft vom System übernommen wird, bis zu einer fünften Autonomiestufe, der Vollautomatisierung, bei der kein Fahrer mehr erforderlich ist, unterteilt. Bei einer solchen Vollautomatisierung ist außer dem Festlegen des Ziels und dem Starten des Systems kein menschliches Eingreifen mehr erforderlich. Durch die auf die Windrichtung und die Windgeschwindigkeit angepassten Fahrzeugparameter kann eine verbesserte autonome Steuerung erzielt werden.
Auch kann der Fahrer bei einer nicht autonomen Fahrweise unterstützt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Fahrerassistenzsystem einen Fahrzeugbewegungskoordinator mit einstellbaren Fahrzeugbewegungsparametern zum Einstellen des Fahrzeugbewegungskoordinators, wobei das Fahrerassistenzsystem zur Adaption zumindest eines Fahrzeugbewegungsparameters auf der Grundlage der durch die Winderkennungsvorrichtung ermittelten Windrichtung und Windgeschwindigkeit ausgebildet ist.
Der Fahrzeugbewegungskoordinator umfasst vorzugsweise Komponenten, die die Fahrzeugbewegung unter Berücksichtigung der Kopplung der einzelnen Freiheitsgrade überwachen und steuern bzw. regeln. Dies können beispielsweise eine Fahrdynamikregelung (FDR) bzw. eine Antriebsschlupfregelung (ASR) und Teile eines Antiblockiersystems (ABS), die Auswirkungen auf die Fahrzeugbewegung haben, sein. Dies können u. a. die für die Fahrzeugbewegungsregelung und für die Radregelung zuständigen Komponenten sein. Anhand der durch die Winderkennungsvorrichtung bestimmte Windrichtung und Windgeschwindigkeit können die Fahrzeugbewegungsparameter neu angepasst werden, so dass eine sicherere und/oder komfortablere Fahrt ermöglicht wird. Auch können andere Fahrzeugparameter angepasst werden.
Vorzugsweise ist das Fahrerassistenzsystem dazu ausgebildet, auf Grundlage der Windrichtung und Windgeschwindigkeit akustische und/oder optische Fahranweisungen zu erzeugen, um die Windwirkung zu vermeiden oder abzuschwächen. Diese kann beispielsweise sein: Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit, Anhalten in einem windgeschützten Bereich, Entgegensteuern etc.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Fahrzeug mit einem wie oben beschriebenen Fahrerassistenzsystem. Insbesondere ist das Fahrzeug ein LKW (Lastkraftwagen) oder ein Truck. Ferner kann das Fahrzeug als ein mobiles Verkehrsmittel für den Transport von Personen aufgefasst werden. Entsprechend kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Landfahrzeug, wie beispielsweise ein Straßenfahrzeug wie etwa ein Bus, Robotaxi, People Mover, ein Schienenfahrzeug wie etwa ein Zug, ein Wasserfahrzeug wie beispielsweise eine Fähre, oder ein Luftfahrzeug, wie beispielsweise ein Passagierflugzeug, Helikopter, handeln. Bei dem Fahrzeug kann es sich sowohl um ein automatisch fahrendes Fahrzeug als auch um ein teilweise manuell gesteuertes Fahrzeug handeln. Auch Fahrzeuge, die keine Personen transportieren wie z.B. Drohnen oder Lastfahrzeuge sowie beispielsweise Bau- und Landmaschinen sind eingeschlossen.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung von das Fahrverhalten eines Fahrzeugs beeinflussenden Seitenwinden mit einer wie oben beschriebenen Winderkennungsvorrichtung mit den Schritten:

- Generieren von Sensordaten im Umfeld des Fahrzeugs durch ein Sensorempfangssystem,
- Bereitstellen einer Auswerteeinheit, welche die messbaren Auswirkungen der vorhandenen Windgeschwindigkeit und der Windrichtung in Bezug auf einen Windanzeiger und der vorhandenen Windgeschwindigkeit und der Windrichtung zuordnet,
- Identifizieren eines Windanzeigers in den Sensordaten und identifizieren der entsprechenden Sensordaten als Windsensordaten durch eine Identifikationseinheit,
- Analyse der Windsensordaten durch eine Analyseeinheit,
- Bestimmung der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung anhand der analysierten Windsensordaten in Verbindung mit der Auswerteeinheit durch die Analyseeinheit.

Seitenwinde sind für autonome Systeme nicht oder nur sehr schwer zu erkennen. Apps bzw. Wetterdienste stellen meist nur eine grobe Voraussage zur Verfügung.
Durch das Verfahren kann die Windrichtung und Windgeschwindigkeit des Windes über die Analyse der Windsensordaten in Bezug auf den Windanzeiger ausgewertet werden.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die wie oben beschriebene Winderkennungsvorrichtung das wie oben beschriebene Verfahren ausführt. Das erfindungsgemäße Computerprogramm kann beispielsweise über ein Netz wie das Internet, und/oder ein lokales Netz an dafür vorgesehene Fahrzeuge, verteilt werden. Ferner kann es als Update in Werkstätten in Fahrzeuge eingespielt werden. Das erfindungsgemäße Computerprogramm kann beispielsweise auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, z. B. einem berührbaren, magnetischen, elektrischen, elektromagnetischen, optischen und/oder andersartigen Speichermedium oder als Datenträgersignal ausgebildet sein. Ein solches Computerprogramm kann leicht in Fahrzeuge nachinstalliert werden.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:

1: ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem umfassend einer erfindungsgemäßen Winderkennungsvorrichtung,
2: eine Auswerteeinheit,
3: ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer ersten Ausführung,
4: eine erste Ausgestaltung eines Windanzeigers als Windsack bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten,
5: eine weitere Ausgestaltung eines Windanzeigers als Baum,
6: eine weitere Ausgestaltung eines Windanzeigers als Gras,
7: eine weitere Ausgestaltung eines Windanzeigers als Windrad,
8: eine Anzeigeeinheit mit einem erkannten Windsack als Windanzeiger.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen.
1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem 2 umfassend einer erfindungsgemäßen Winderkennungsvorrichtung 3 als Blockschaltdiagramm. Die Winderkennungsvorrichtung 3 umfasst ein Sensorempfangssystem. Dieses ist hier als Kamera 4 ausgebildet, zur Aufnahme des Frontbereiches des Fahrzeugs 1. Das Sensorempfangssystem ist zum Generieren der Sensordaten im Umfeld eines Fahrzeugs ausgebildet. Alternativ können auch mehrere Sensoren zur Aufnahme des Frontbereiches verbaut sein.
Das Sensorempfangssystem kann auch als Schnittstelle (nicht gezeigt), welche zum Empfang von Signalen von vorne am Fahrzeug 1 verbauten Sensoren und zur Generierung von Sensordaten aus den Signalen ausgebildet sein.
Alternativ kann das Sensorempfangssystem auch zur Bestimmung des für eine Geradeausfahrt während des Windes notwendigen Lenkausschlags ausgebildet sein. Hierbei können die für die Bestimmung des Lenkausschlags relevanten Daten von einem Fahrerassistenzsystem 2 erzeugt werden und an das Sensorempfangssystem weitergeleitet werden. In diesem Fall kann das Sensorempfangssystem ebenfalls als Schnittstelle (nicht gezeigt) ausgebildet sein.
Ferner umfasst die Winderkennungsvorrichtung 3 eine Identifikationseinheit 9 zur Identifizierung von Windanzeigern in den Sensordaten. In diesem Fall ist der Windanzeiger ein Windsack 5.
Die meisten Windsäcke sind in leuchtend rote und weiße Ringe unterteilt, also farblich deutlich erkennbar gestreift. Das dient nicht nur der besseren Erkennbarkeit aus der Ferne bzw. aus der Luft, sondern ermöglicht auch eine grobe Einschätzung der Windstärke. Eine verbreitete Faustregel lautet, dass für jeden aufgeblähten Ring etwa fünf Knoten Windstärke gezählt werden.
Solche Windsäcke 5 dienen dazu, die Windrichtung zu bestimmen. Der Windsack 5 gibt außerdem darüber Auskunft, wie stark der Wind weht. Allerdings ist er hierbei eher ein ungenaues Messgerät. Windsäcke 5 kommen im Verkehr vor allem bei Brücken zum Einsatz.
Ferner umfasst die Winderkennungsvorrichtung 3 eine Auswerteeinheit 6. Diese kann in Tabellenform ausgebildet sein.
Die Identifikationseinheit 9 identifiziert den Windsack 5 in den aufgenommenen Sensordaten als Windanzeiger. Dies kann mithilfe von Verfahren aus der künstlichen Intelligenz bewerkstelligt werden. Diejenigen Sensordaten, in denen ein Windanzeiger enthalten ist, werden als Windsensoren identifiziert. Dabei bedeutet identifiziert, dass diese beispielsweise markiert werden, um für eine spätere Analyse leicht auffindbar zu sein.
Weiterhin umfasst die Winderkennungsvorrichtung 3 eine Analyseeinheit 7. Durch die Analyse kann hier die Stellung des Windsacks 5 erkannt werden. Die Analyseeinheit 7 ist zur Analyse der Windsensordaten und zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung anhand der analysierten Windsensordaten in Verbindung mit der Auswerteeinheit 6 ausgebildet. Zur Analyse kann beispielsweise eine Methode der künstlichen Intelligenz herangezogen werden.
Durch die Analyseeinheit 7 wird die erkannte Stellung des Windsacks 5 anhand der Auswerteeinheit 6 analysiert. In diesem Beispiel ist der Windsack aufgerichtet, was einer Windgeschwindigkeit von > 25 Knoten entspricht, und einer Windrichtung „von der in Fahrtrichtung linken Seite kommend“.
Die Identifikationseinheit 9 zum Identifizieren eines Windanzeigers kann dabei Verfahren aus der künstlichen Intelligenz aufweisen. Die Analyseeinheit 7 kann ebenfalls Verfahren aus der künstlichen Intelligenz, insbesondere ein Verfahren zum maschinellen Lernen, aufweisen und als ein Softwaremodul ausgebildet sein. Die Identifikationseinheit 9 und die Analyseeinheit 7 können als ein gemeinsames Softwaremodul ausgebildet sein.
Maschinelles Lernen bezeichnet den Lernprozess eines künstlichen Systems, Muster oder Gesetzmäßigkeiten anhand von Trainingsdaten zu erkennen, um auf neue Informationen zweckgerichtet reagieren zu können. Maschinelles Lernen wird durch Algorithmen, die in Softwarecodeabschnitte implementiert sind, realisiert. Eine quelloffene Plattform zum Programmieren von maschinellem Lernen ist beispielsweise TensorFlow geschrieben, in den Programmiersprachen Python, C++ oder CUDA, das heißt compute unified device architecture. Die Plattform ist beispielsweise eine Linux, macOS, Microsoft Windows, Android oder JavaScript Plattform. Nach der Lernphase können unbekannte Daten vorteilhafterweise beurteilt werden, ohne zunächst auswendig gelernt werden zu müssen. Ein Klassifikator teilt Objekte oder Situationen in Klassen ein und erkennt Muster. Ein Klassifikator ist beispielsweise ein Algorithmus, der Muster erkennt. Der Klassifikator führt eine maschinelle Klassifikation durch.
Der Klassifikator ist vorzugsweise als ein Random Forest Klassifikator, eine Support Vector Machine oder ein künstlich neuronales Netz, umfassend mehrere Schichten, welche vollständig verbundene und/oder konvolutionale Schichten umfassen, ausgebildet.
Der Random Forest Klassifikator umfasst unkorrelierte Entscheidungsbäume, die nach einer bestimmten Randomisierung während eines Lernprozesses wachsen. Für eine Klassifikation darf jeder Baum in diesem Wald eine Entscheidung treffen und die Klasse mit den meisten Stimmen entscheidet die endgültige Klassifikation. Vorteile des Random Forest sind unter anderem, dass er aufgrund kurzen Trainings- und/oder Aufbauzeiten eines einzelnen Entscheidungsbaums relativ schnell trainiert ist und dass Evaluierungen aufgrund mehrerer Bäume parallelisierbar sind.
Das neuronale Netz kann beispielsweise als ein Convolutional Neural Network (CNN oder ConvNet) oder als Generative Adversarial Networks (GANs) ausgebildet sein.
Ferner weist die Winderkennungsvorrichtung 3 bevorzugt eine Schnittstelle auf, um aktuelle Wetterdaten zu erfassen, die dem geografischen Standort des Fahrzeugs 1 zugeordnet sind. Die Wetterdaten können von einer oder mehrerer Wetterstationen kommen, oder von anderen Fahrzeugen, beispielsweise vorausfahrenden Trucks gesendet werden. Die Analyseeinheit 7 bestimmt die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung durch Analyse der analysierten Windsensordaten mit der Auswerteeinheit 6 unter Einbeziehung der aktuellen Wetterdaten. So kann bei einem Empfang von „starken Wind > 20 Knoten“ durch andere Fahrzeuge oder durch eine Wetterstation und bei einer eigenen gleichzeitigen Auswertung von „schwacher Wind < 10 Knoten“, beispielsweise eine erneute Analyse durchgeführt werden oder eine Warnung auf einer Anzeigeeinheit 8 ausgegeben werden. Auch kann somit die eigene Analyse verifiziert werden.
Zusätzlich beinhaltet die Winderkennungsvorrichtung 3 bevorzugt ein Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationsmittel, mit dem es ermöglicht wird, mit anderen Fahrzeugen zu kommunizieren. So kann beispielsweise ein Fahrzeug 1 anderen Fahrzeugen in der Nähe eine gefährliche Windgeschwindigkeit/ Windrichtung kommunizieren.
Auch kann das Fahrzeug ein V2X (Fahrzeug-zu-Infrastruktur)-Kommunikationsmittel aufweisen, mit dem es einer Infrastruktur eine gefährliche Windgeschwindigkeit/ Windrichtung kommuniziert. Auch eine Anzeige über ein Außendisplay ist möglich.
Das Fahrerassistenzsystem 2 weist zudem noch die Anzeigeeinheit 8, beispielsweise ein Head-Up-Display auf. Die Winderkennungsvorrichtung 3 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, ab einer vorgegebenen Windgeschwindigkeit/Windrichtung eine Warnung zu erzeugen. Eine solche Warnung kann beispielsweise ein Symbol und/oder ein Text und/oder eine Anweisung und/oder ein Bild und/oder eine Animation und/oder eine Zeichnung sein, welche auf der Anzeigeeinheit 8, dargestellt wird. Ferner kann die Winderkennungsvorrichtung 3 dazu ausgelegt sein, die Warnung akustisch auszugeben.
Vorzugsweise ist die Winderkennungsvorrichtung 3 in dem Fahrerassistenzsystem 2 integriert.
Vorzugsweise umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 einen Fahrzeugbewegungskoordinator mit einstellbaren Fahrzeugbewegungsparametern. Dabei enthält ein Fahrzeugbewegungskoordinator Komponenten, die die Fahrzeugbewegung unter Berücksichtigung der Kopplung der einzelnen Freiheitsgrade überwachen und steuern bzw. regeln. Dies können beispielsweise eine Fahrdynamikregelung (FDR) bzw. eine Antriebsschlupfregelung (ASR) und Teile eines Antiblockiersystems (ABS), die Auswirkungen auf die Fahrzeugbewegung haben, sein. Dies können ferner u. a. die für die Fahrzeugbewegungsregelung und für die Radregelung zuständigen Komponenten sein. Anhand der durch die Winderkennungsvorrichtung 3 bestimmte Windrichtung und Windgeschwindigkeit können die Fahrzeugbewegungsparameter neu angepasst werden, so dass eine sicherere und/oder komfortablere Fahrt ermöglicht wird. Auch können andere Fahrzeugparameter angepasst werden.
Ferner ist das Fahrerassistenzsystem 2 dazu ausgebildet, auf Grundlage der Windrichtung und Windgeschwindigkeit akustische und/oder optische Fahranweisungen zu erzeugen, um die Windwirkung zu vermeiden oder abzuschwächen. Diese können beispielsweise sein: Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit, Anhalten in einem windgeschützten Bereich, Entgegensteuern etc.
2 zeigt eine Auswerteeinheit 6, welche hier in Tabellenform ausgebildet ist. Die Windgeschwindigkeit wird vorzugsweise in Knoten (kn) oder Beaufort gemessen. Hier sind die Windanzeiger als Rauch, Bäume/ Sträucher sowie Windsack 5 /Windfahne (1) ausgebildet. Ferner umfasst die erste Auswerteeinheit 6 die sichtbaren Auswirkungen der Windrichtung und der Windgeschwindigkeit an Land auf die Windanzeiger.
So kann anhand des Windanzeigers „Rauch“ und der Auswirkung „Rauch steigt gerade empor“ die Windgeschwindigkeit „0 Knoten“ ermittelt werden. Dabei bedeutet „0 Knoten“, dass es windstill ist.
Ab einer Windgeschwindigkeit von „1 Knoten“ treibt der Rauch hingegen ab. Ferner kann anhand des Abtreibens des Rauches noch die Windrichtung ermittelt werden.
Anhand des Windanzeigers „Bäume“ können detaillierte Aussagen über die Windgeschwindigkeit getroffen werden. So ist
bei der sichtbaren Auswirkung „Blätter bewegt“ ein schwacher Wind mit Knoten „7-10“ vorhanden, bei der sichtbaren Auswirkung „Zweige und dünne Äste bewegt“ ein mäßiger Wind mit Knoten „11-16“ vorhanden,
bei der sichtbaren Auswirkung „Laubbäume beginnen zu schwanken“ ein frischer Wind mit Knoten „17-21“ vorhanden,
bei der sichtbaren Auswirkung „Starke Äste in Bewegung“ ein starker Wind mit Knoten „22-27“ vorhanden,
bei der sichtbaren Auswirkung „Bäume bewegen sich“ ein steifer Wind mit Knoten „28-33“ vorhanden,
bei der sichtbaren Auswirkung „kleine und große Zweige werden abgerissen“ ein Sturm mit Knoten „34-47“ vorhanden,
bei der sichtbaren Auswirkung „Bäume entwurzelt,“ ein schwerer Sturm mit Knoten „48-55“ vorhanden.
Solche Tabellen können beispielsweise an die Beaufortskala angelehnt sein, die diese sichtbaren Auswirkungen in Verbindung mit der Windgeschwindigkeit anzeigen. Die Beaufortskala ist eine Skala zur Klassifikation der Windgeschwindigkeit.
Ferner gilt, dass bei einer Bewegung nach links, als Windrichtung ein Seitenwind von rechts, bei einer Bewegung nach rechts, als Windrichtung ein Seitenwind von links, bei einer Bewegung entgegen dem Fahrzeug als Windrichtung ein Gegenwind, bei einer Bewegung von hinten als Windrichtung ein Rückenwind vorhanden ist.
Anhand des Windanzeigers „Windsack/ Windfahne“ können ebenfalls Aussagen über die Windgeschwindigkeit/Windrichtung getroffen werden. Ein solcher Windsack 5 ist häufig an Brücken angeordnet, um Trucks und andere Fahrzeuge auf gefährliche Seitenwinde hinzuweisen. Vorteilhafterweise sind Windsäcke in optischen Sensordaten leicht aufzufinden. Anhand des Windanzeigers „Windsack/ Windfahne“ können schnelle Aussagen über die Windgeschwindigkeit/Windrichtung getroffen werden.
So ist bei der sichtbaren Auswirkung „Windsack/Windfahne bewegt sich nicht“ Windstille vorhanden, bei der sichtbaren Auswirkung „Windsack/Windfahne leicht abgelenkt“ ein Wind mit Knoten „<5“ vorhanden, bei der sichtbaren Auswirkung „Windsack/Windfahne stark abgelenkt“ ein Wind mit Knoten „5 -≤10“ vorhanden, bei der sichtbaren Auswirkung „Windsack/Windfahne fast aufgerichtet“ ein Wind mit Knoten „10-≤20“ vorhanden, bei der sichtbaren Auswirkung „Windsack/Windfahne aufgerichtet“ ein Wind mit Knoten „>25“ vorhanden.
Ferner gilt, dass bei einer Bewegung nach links, als Windrichtung ein Seitenwind von links, bei einer Bewegung nach rechts, als Windrichtung ein Seitenwind von rechts, bei einer Bewegung entgegen dem Fahrzeug als Windrichtung ein Gegenwind, bei einer Bewegung von hinten als Windrichtung ein Rückenwind vorhanden ist.
Ferner können noch weitere Windanzeiger herangezogen werden. Solche können beispielsweise die Fahrzeuggegenlenkung sein. Diese kann aus im Fahrzeug verbauten Sensoren ermittelt werden. So können aus der Stärke der Gegenlenkung Windrichtung und eine grobe Einteilung in Windgeschwindigkeit erkannt werden. Der Vorteil hier ist, dass auch bei Nichtvorhandensein von optischen anderen Windanzeigern, beispielsweise bei Nichterkennen durch Schneefall, eine Windrichtung und eine grobe Einteilung in Windgeschwindigkeit vorgenommen werden kann.
Ein weiterer Windanzeiger kann beispielsweise die Bewegung anderer Fahrzeuge sein.
Es können auch mehrere Windanzeiger identifiziert werden, welche dann beispielsweise gewichtet in die Analyse miteinfließen können.
3 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren in einer ersten Ausführung, welches hier mit einem Windsack 5 als Windanzeiger ausgebildet ist.
Dabei wird in einem ersten Schritt S1 von einer oder mehreren Kameras 4 (1) eines Fahrerassistenzsystems 2 (1) oder einer Winderkennungsvorrichtung 3 ( 1) das Umfeld des Fahrzeugs 1 (1) optisch erfasst.
Die Identifikationseinheit 9 (1) sucht dabei in einem zweiten Schritt S2 in den aufgenommenen optischen Bilddaten einen Windanzeiger. Dazu können Verfahren aus der künstlichen Intelligenz verwendet werden. Die als Windsack 5 (1) identifizierten Sensordaten werden als Windsensordaten identifiziert.
In einem dritten Schritt S3 analysiert die Analyseeinheit 7 (2) die identifizierten Windsensordaten und bestimmt die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung durch Analyse der analysierten Windsensordaten in Verbindung mit der Auswerteeinheit 6 (2). Dabei können über eine Schnittstelle, auf den aktuellen Standort des Fahrzeugs 1 bezogene Wetterdaten von einer oder mehrere Wetterstationen oder umliegenden Fahrzeugen empfangen werden und von der Winderkennungsvorrichtung 3 (1) bei der Analyse berücksichtigt werden.
In einem vierten Schritt S4 erzeugt das Fahrerassistenzsystem 2 (1) für einen Fahrzeugbewegungskoordinator auf der Grundlage der durch die Winderkennungsvorrichtung 3 (1) ermittelten Windrichtung und Windgeschwindigkeit angepasste Fahrzeugbewegungsparameter. Der Fahrzeugbewegungskoordinator enthält Komponenten, die die Fahrzeugbewegung unter Berücksichtigung der Kopplung der einzelnen Freiheitsgrade überwachen und steuern bzw. regeln. Auch können andere Fahrzeugparameter auf der Grundlage der durch die Winderkennungsvorrichtung 3 ( 1) ermittelten Windrichtung und Windgeschwindigkeit angepasst werden.
In einem fünften Schritt S5 wird von der Winderkennungsvorrichtung 3 (1) eine optische und/oder akustische Warnung erzeugt, zur Ausgabe auf der Anzeigeeinheit 8 und/oder einem Mikrofon.
In einem sechsten Schritt S6 werden durch das Fahrerassistenzsystem 2 (1) akustische und/oder optische Fahranweisungen erzeugt, um das Fahrzeug 1 (1) unter Verwendung der durch die Winderkennungsvorrichtung 3 (1) ermittelte Windrichtung und Windgeschwindigkeit und ggf. unter Verwendung von angepassten Fahrzeugbewegungsparametern zu manövrieren.
4 zeigt einen Windsack 5 bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten. Solche Windsäcke 5 sind vor allem da angebracht, wo aufkommende und plötzliche Seitenwinde eine ernsthafte Gefahr darstellen. Dies ist unter anderem an Waldschneisen und vor allen an Brücken der Fall. Insbesondere stellen Seitenwinde eine Gefahr für Fahrzeuge mit großer Angriffsfläche für den Wind, also Trucks und Lastkraftwagen dar.
Windsäcke 5 sind vor allem zum Einschätzen einer groben Windgeschwindigkeit und der Windrichtung relevant. Solche Windsäcke 5 sind in den optischen Sensordaten gut zu identifizieren. 4 zeigt zunächst einen Windsack 5, der wenig gefüllt ist. Dieser weist auf eine Windgeschwindigkeit von kleiner 5 Knoten hin. Die meisten Windsäcke 5 sind in leuchtend rote und weiße Ringe unterteilt, also farblich deutlich erkennbar gestreift. Das dient nicht nur der besseren Erkennbarkeit aus der Ferne bzw. aus der Luft, sondern ermöglicht auch eine grobe Einschätzung der Windstärke. Eine verbreitete Faustregel lautet, dass für jeden aufgeblähten Ring etwa fünf Knoten Windgeschwindigkeit gezählt werden.
4 zeigt ferner einen Windsack 5 der einen 45 Grad Winkel aufweist, welcher eine Windgeschwindigkeit von unter 10 Knoten anzeigt. 4 zeigt ferner einen fast ausgefüllten Windsack, welcher auf eine Windgeschwindigkeit von unter 20 Knoten und einen prall gefüllten Windsack, welcher auf eine Windgeschwindigkeit von über 25 Knoten hinweist.
So haben Kraftfahrer die Möglichkeit, sich schon vorab den Gegebenheiten auf der Straße anzupassen und werden von starken Seitenwinden nicht überrascht.
5 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Windanzeigers als Baum 11 entlang einer Straße. Die in Windrichtung bewegten Bäume 11 werden von der Winderkennungsvorrichtung 3 (1) erkannt und hinsichtlich Windrichtung und Windgeschwindigkeit analysiert. Hier kann die Winderkennungsvorrichtung 3 (1) erkennen, dass sich die Bäume 11 biegen, was wiederum auf einen steifen Wind hindeutet.
6 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Windanzeigers als Feld mit Gräsern 12 entlang einer Straße. Die in Windrichtung bewegten Gräser 12 werden von der Winderkennungsvorrichtung 3 (1) erkannt und hinsichtlich Windrichtung und Windgeschwindigkeit analysiert. Hier kann die Winderkennungsvorrichtung 3 (1) erkennen, dass sich die Gräser 12 biegen, was wiederum auf einen mäßigen Wind hindeutet.
7 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Windanzeigers als Windrad 10 mit Rotorblättern. Zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung ist zunächst eine Bestimmung der Ausrichtung des Windrades 10 notwendig. Zur Bestimmung der Windrichtung kann zunächst die Erkenntnis genutzt werden, dass fast alle Windenergieanlagen mit einer horizontalen Achse immer nach der Windrichtung ausgerichtet werden, um durch eine senkrechte Anströmung auf die Rotorblätter die Windkraft optimal nutzen zu können. Dazu werden die Rotorblätter der Windrichtung nachgeführt. Ferner wird die Erkenntnis genutzt, dass sich in unseren Breiten alle modernen Windräder im Uhrzeigersinn drehen.
Ferner ist zur Bestimmung der Windrichtung ein Erkennen notwendig, ob von Fahrzeugseite eine Vorderseite oder eine Rückseite des Windrades 10 gesehen wird. Dies kann beispielsweise mittels des Sensorempfangssystems erkannt werden.
Zur Bestimmung der Windstärke kann die Erkenntnis genutzt werden, dass für gewöhnlich Windstärken zwischen 3,5 und 24,69 m/s von Windkraftanlagen ausgenutzt werden können. So kann durch ein Windrad 10 die Windstärke zumindest im Groben erkannt werden. Bei einem Windrad 10 wird die Windstärke in Meter pro Sekunde (m/s) angegeben. Bei einem Stillstand der Rotorblätter kann von einer Windstärke im Wesentlichen von kleiner als 3 m/s ausgegangen werden. Ist eine hohe Drehgeschwindigkeit vorhanden, so ist auf eine hohe Windgeschwindigkeit zu schließen.
Eine detailliertere Bestimmung der Windstärke kann bei Bekanntheit des Windradtyps vorgenommen werden. Generell gilt, dass sich kleine Windräder, das heißt Windräder mit kleineren Rotorblättern bei derselben Windstärke schneller drehen als größere Windräder, das heißt Windräder mit größeren Rotorblättern. Der Windradtyp kann ebenfalls durch das Sensorempfangssystem erkannt werden oder ist auf einer Navigationskarte verzeichnet.
Dabei sind hier unter Windrädern 10 auch Windräder (Mühlen) zu verstehen, welche in südländischen Gegenden vorkommen. Durch die Erkennung der Windstärke und Windrichtung bei solchen Windmühlenrädern kann der Fahrer auch in unbekannten Gegenden, beispielsweise im Urlaub vor gefährlichen Windeinflüssen rechtzeitig gewarnt werden.
8 zeigt die Anzeigeeinheit 8 mit erkanntem Windsack 5 als Windanzeiger. Hier wird die Windstärke mit 15- 20 Knoten angegeben, sowie die Windrichtung als Pfeil dargestellt. Ferner wird noch eine optische Warnung ausgegeben: „Achtung starker Seitenwind <20 Knoten von links erkannt“. Zugleich kann beispielsweise ein akustischer Warnton und eine sprachliche Ausgabe erfolgen, damit der Fahrer auf die Anzeigeeinheit 8 aufmerksam gemacht wird.
Ferner kann noch eine Fahranweisung ausgegeben werden: so wird hier bei einem erkannten Überholvorgang eine Fahranweisung zum Abbruch des Überholvorgangs ausgegeben.
Bei einer automatisiert oder autonomen Betriebsweise wird der Überholvorgang automatisch abgebrochen.
Ferner können sowohl bei einer automatisiert/autonomen Betriebsweise als auch bei einer manuellen oder teilmanuellen Betriebsweise die Fahrzeugparameter auf die erkannte Windgeschwindigkeit und Windrichtung angepasst werden, beispielsweise eine Reduzierung der Fahrzeuggeschwindigkeit etc.
Weitere Windanzeiger können beispielsweise Flaggen, Wetterflügel beispielsweise ein Wetterhahn, Windrichtungsgeber oder ein Anemoskop sein.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Fahrerassistenzsystem
3: Winderkennungsvorrichtung
4: Kamera
5: Windsack
6: Auswerteeinheit
7: Analyseeinheit
8: Anzeigeeinheit
9: Identifikationseinheit
10: Windrad
11: Baum
12: Gräser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007034321 A1 [0004]
WO 2014133424 A1 [0005]

Claims

Winderkennungsvorrichtung (3) zur Erkennung von das Fahrverhalten eines Fahrzeugs (1) beeinflussenden Seitenwinden umfassend ein Sensorempfangssystem, zum Generieren von Sensordaten im Umfeld des Fahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit (6), welche die messbaren Auswirkungen der vorhandenen Windgeschwindigkeit und der Windrichtung in Bezug auf einen Windanzeiger und der vorhandenen Windgeschwindigkeit und der Windrichtung zuordnet, vorgesehen ist, und eine Identifikationseinheit (9) vorgesehen ist, wobei die Identifikationseinheit (9) zur Identifikation eines Windanzeigers in den Sensordaten und identifizieren der entsprechenden Sensordaten als Windsensordaten, ausgebildet ist, und wobei eine Analyseeinheit (7) vorgesehen ist, wobei die Analyseeinheit (7) zur Analyse der Windsensordaten und zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung anhand der analysierten Windsensordaten in Verbindung mit der Auswerteeinheit (6) ausgebildet ist.
Winderkennungsvorrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Windanzeiger als Baum (11) und/oder Strauch ausgestaltet ist.
Winderkennungsvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Windanzeiger als Windsack (5) und/oder Windrad (10) ausgestaltet ist.
Winderkennungsvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Windanzeiger als Lenkausschlag der Fahrzeuggegenlenkung, welcher für eine Geradeausfahrt notwendig ist, ausgebildet ist.
Winderkennungsvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorempfangssystem zumindest eine Kamera (4) und/oder einen Lidar-Sensor und/oder einen Radar-Sensor zur optischen Erfassung der Fahrzeugumgebung aufweist.
Winderkennungsvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die messbaren Auswirkungen als sichtbare Auswirkungen der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung an Land ausgestaltet sind.
Winderkennungsvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winderkennungsvorrichtung (3) dazu ausgebildet ist, ab einer vorgegebenen Windgeschwindigkeit und/oder Windrichtung eine Warnung zu erzeugen.
Winderkennungsvorrichtung (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnung akustisch, haptisch und/oder als eine auf einer Anzeigeeinheit (8) darstellbare optische Warnung ausgebildet ist.
Winderkennungsvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittstelle vorgesehen ist, zum Empfangen der Wetterdaten, die dem aktuellen geografischen Standort des Fahrzeugs (1) zugeordnet sind, wobei die Analyseeinheit (7) zur Analyse der Windsensordaten und zum Bestimmen der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung unter Einbeziehung der aktuellen Wetterdaten ausgebildet ist.
Fahrerassistenzsystem (2) mit einer Winderkennungsvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (2) zur Einstellung verschiedener Fahrzeugparameter zum Betreiben der zu den Fahrzeugparameter korrespondierenden Fahrzeugkomponenten ausgebildet ist, wobei das Fahrerassistenzsystem (2) weiterhin zur Adaption zumindest eines Fahrzeugparameters auf der Grundlage der durch die Winderkennungsvorrichtung (3) ermittelten Windrichtung und Windgeschwindigkeit ausgebildet ist.
Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (2) einen Fahrzeugbewegungskoordinator mit einstellbaren Fahrzeugbewegungsparametern zum Einstellen des Fahrzeugbewegungskoordinators umfasst, wobei das Fahrerassistenzsystem (2) zur Adaption zumindest eines Fahrzeugbewegungsparameters auf der Grundlage der durch die Winderkennungsvorrichtung (3) ermittelten Windrichtung und Windgeschwindigkeit ausgebildet ist.
Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (2) dazu ausgebildet ist, auf Grundlage der Windrichtung und Windgeschwindigkeit akustische und/oder optische Fahranweisungen zu erzeugen, um die Windwirkung zu vermeiden oder abzuschwächen.
Fahrzeug (1) mit einem Fahrerassistenzsystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12.
Verfahren zur Erkennung von das Fahrverhalten eines Fahrzeugs (1) beeinflussenden Seitenwinden mit einer Winderkennungsvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Schritte: - Generieren von Sensordaten im Umfeld des Fahrzeugs (1) durch ein Sensorempfangssystem, - Bereitstellen einer Auswerteeinheit (6), welche die messbaren Auswirkungen der vorhandenen Windgeschwindigkeit und der Windrichtung in Bezug auf einen Windanzeiger und der vorhandenen Windgeschwindigkeit und der Windrichtung zuordnet, - Identifizieren eines Windanzeigers in den Sensordaten und identifizieren der entsprechenden Sensordaten als Windsensordaten durch eine Identifikationseinheit (9), - Analyse der Windsensordaten durch eine Analyseeinheit (7), - Bestimmung der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung anhand der analysierten Windsensordaten in Verbindung mit der Auswerteeinheit (6) durch die Analyseeinheit (7).
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Winderkennungsvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 das Verfahren nach Anspruch 14 ausführt.