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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Fahrbahnzustands, wobei mit einem Ultraschallsensor durch das Abrollen eines Rads eines Fahrzeugs auf der Fahrbahn verursachte Abrollgeräusche und/oder Bodenechos eines zuvor gesendeten Ultraschallpulses gemessen werden und aus den empfangenen Geräuschen auf einen witterungsbedingten Zustand der Fahrbahn geschlossen wird. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem welches zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist.
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Stand der Technik
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Bei der Fahrt eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn entstehen Abrollgeräusche, welche durch das Abrollen eines Rads des Fahrzeugs auf der Fahrbahn verursacht werden. Diese Abrollgeräusche sind abhängig vom witterungsbedingten Zustand der Fahrbahn, sodass die Abrollgeräusche variieren für eine trockene Fahrbahn, eine feuchte Fahrbahn, eine verschneite Fahrbahn, eine vereiste Fahrbahn und eine nasse Fahrbahn, wobei bei einer nassen Fahrbahn die Abrollgeräusche auch noch davon abhängig sind, wie hoch der Wasserstand auf der Fahrbahn ist. Die Abrollgeräusche ähneln einem Rauschen und werden im Fall einer nassen Fahrbahn auch als Nasszischen bezeichnet.
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Um einen witterungsbedingten Zustand der Fahrbahn zu erkennen, ist es wünschenswert, ohnehin am Fahrzeug vorhandene Sensoren zu verwenden, wie beispielsweise einen Ultraschallsensor. Ein solcher Ultraschallsensor umfasst einen Schallwandler, der eingerichtet ist, Ultraschallpulse auszusenden und von Objekten in der Umgebung reflektierte Echos wieder zu empfangen. Ein solcher Schallwandler eines Ultraschallsensors kann auch die Abrollgeräusche messen. Hierbei ist jedoch problematisch, dass der Pegel sowohl des Abrollgeräuschs als auch der Bodenechos von der Umgebungstemperatur und der Sensortemperatur abhängen können.
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Bei der Verwendung von Schwellenwerten zur Einstufung des Fahrbahnzustands anhand des durch einen Ultraschallsensor bestimmten Rauschpegels kann es somit zu Fehlern kommen. Beispielsweise kann bei hohen Umgebungstemperaturen der Fall auftreten, dass eine Straße fälschlicherweise als trocken erkannt wird, obwohl diese feucht ist.
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Aus
DE 10 2006 037 591 A1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung eines bewegten Objekts bekannt. Die Vorrichtung weist mehrere Ultraschallsensoren mit verschiedenen Erfassungsbereichen auf. Die Ultraschallsensoren sind in ihrer Empfindlichkeit einstellbar. Zum Einstellen der Empfindlichkeit wird eine Messung der aktuellen Umfeldbedingungen durchgeführt. Die Umfeldbedingungen umfassen insbesondere eine Dämpfung der Amplitude des Ultraschalls und ein aufgrund einer nassen Straße erhöhtes Grundrauschen. Für die Schätzung des Umfeldrauschens werden weitere Sensoren der Vorrichtung in einen Passiv-Modus geschaltet, in dem diese keine Schallwellen aussenden, sondern nur das Fremdrauschen aus der Umwelt empfangen.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren können nicht zwischen einem Fremdrauschen aus der Umwelt und dem Grundrauschen der Ultraschallsensoren unterscheiden.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Verfahren zum Erkennen eines Fahrbahnzustands vorgeschlagen, wobei mit einem Ultraschallsensor Geräusche empfangen werden, und aus der Intensität der empfangenen Geräusche auf einen witterungsbedingten Zustand der Fahrbahn geschlossen wird. Bei den Geräuschen, welche mit dem Verfahren empfangen und ausgewertet werden, handelt es sich bevorzugt um durch das Abrollen eines Rads eines Fahrzeugs auf der Fahrbahn und/oder durch ein diffuses Bodenecho verursachte Geräusche.
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Bei dem witterungsbedingten Zustand der Fahrbahn handelt es sich insbesondere um eine Dicke eines Wasserfilms auf der Fahrbahn, wobei in diesem Fall beim Abrollen eines Rads eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn ein Nasszischen als Abrollgeräusch auftritt. Dieses Nasszischen ist dabei abhängig von der Dicke des Wasserfilms auf der Fahrbahn. Des Weiteren kann es sich bei dem witterungsbedingten Fahrbahnzustand um eine Vereisung der Fahrbahn handeln, bei dem sich eine Eisschicht auf der Fahrbahn befindet. Ein weiterer möglicher witterungsbedingter Zustand ist eine verschneite Fahrbahn, bei der sich Schnee auf der Fahrbahn befindet. Auch Sand oder Schmutz, der auf die Fahrbahn geweht oder gespült werden sind mögliche witterungsbedingte Zustände einer Fahrbahn.
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Bei dem im Rahmen des Verfahrens verwendeten Ultraschallsensors handelt es sich bevorzugt um einen Ultraschallsensor, der neben dem Erkennen eines Fahrbahnzustands auch zum Erkennen von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs verwendet wird. Dabei wird das vorgeschlagene Verfahren insbesondere dann durchlaufen, wenn dieser Ultraschallsensor gerade nicht zur Erfassung von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs benötigt wird. Daher ist es bevorzugt, wenn ein Ultraschallsensor verwendet wird, welcher beispielsweise Teil eines Einparkassistenten ist, sodass dieser bei einer normalen Fahrt des Fahrzeugs nicht für das Erfassen von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs benötigt wird.
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Die Intensität bzw. ein Pegel der Geräusche aus den Messwerten des Ultraschallsensors kann erhalten werden, indem ein Rauschwert bzw. ein Signalpegel des gemessenen Umgebungsgeräuschs bestimmt wird. Das kann besonders bevorzugt in einem Messfenster geschehen, wenn Echos von Ultraschallpulsen der Sensoren abgeklungen sind, damit der Rauschwert bzw. der Signalpegel möglichst störungsfrei gemessen werden kann. Von dem ermittelten Rauschwert bzw. Signalpegel kann bevorzugt weiterhin ein Grundrauschpegel subtrahiert werden, welcher dem Grundrauschen des Ultraschallsensors zugeordnet ist und insbesondere aus der aktuellen Sensortemperatur des Ultraschallsensors und der bekannten Temperaturabhängigkeit des Ultraschallsensors berechnet wird. Im Zusammenhang mit dem vorliegenden Verfahren wird insbesondere die Intensität bzw. der Pegel von Geräuschen ausgewertet, welche durch das Abrollen eines Reifens und/oder durch diffuse Bodenechos entstehen.
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Um aus der unter Verwendung des Ultraschallsensors bestimmten Intensität von Abrollgeräuschen auf den witterungsbedingten Zustand der Fahrbahn zu schließen, wird bevorzugt aus empfangenen Abrollgeräuschen ein Pegel bestimmt. Der Pegel wird dann mit vorgegebenen Grenzwerten oder mit vorgegebenen Pegelbereichen verglichen. Dabei ist beispielsweise ein geringer ermittelter Pegel der Abrollgeräusche ein Indikator für eine trockene Fahrbahn, ein Pegel oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts ist ein Indikator für eine nasse Fahrbahn, wobei aus der Stärke des Pegels die Wasserfilmdicke auf der Straße abgeleitet werden kann. Dabei deuten höhere Pegel auf dickere Wasserfilme auf der Fahrbahn hin. Die Pegel bzw. Pegelbereiche können dabei insbesondere abhängig von der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs vorgegeben sein.
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Beim Abrollen wird ein Teil des Reifens so verformt, dass die sich von der Straße ablösenden Profilblöcke entweder verbogen oder verschoben werden. Ein sehr niedriger Reibwert der Fahrbahn durch Schnee oder Eis bewirkt, dass sich die Reifenprofilblöcke beim Abrollen verschieben, während ein hoher Reibwert eine Verbiegung bewirkt. In der Regel sind die Abrollgeräusche bei hohem Reibwert größer, wenn sich die Reifenprofilblöcke verbiegen, und schlagartig in die ursprüngliche Form zurückschnalzen. Lockerer Schnee dämpft darüber hinaus den Schall sehr gut, weshalb auch hier ein Unterschied gegenüber trockener Straße gemessen werden kann.
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Unter einem Bodenecho wird ein Geräusch verstanden, welches durch die Reflexion von ausgesendeten Ultraschallpulsen durch den Boden, also durch die Fahrbahn, verursacht wird. Diese Bodenechos sind in der Regel diffus. Im Unterschied zu Abrollgeräuschen tritt ein Bodenecho nicht unabhängig von dem Betrieb des Ultraschallsensors oder der Ultraschallsensoren des Fahrzeugs auf, sondern in einem zeitlichen Zusammenhang mit dem Aussenden von Ultraschallpulsen durch einen der Ultraschallsensoren.
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Um aus der unter Verwendung des Ultraschallsensors bestimmten Intensität von Bodenechos auf den witterungsbedingten Zustand der Fahrbahn zu schließen, wird bevorzugt aus dem Bodenecho ein Pegel bestimmt, der mit vorgegebenen Grenzwerten oder mit vorgegebenen Pegelbereichen verglichen wird. Dabei ist beispielsweise ein hoher ermittelter Pegel der Bodenechos ein Indikator für eine trockene Fahrbahn, ein Pegel unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts ist ein Indikator für eine nasse oder vereiste Fahrbahn, wobei aus der Stärke des Pegels die Wasserfilmdicke auf der Straße abgeleitet werden kann. Dabei deuten niedrigere Pegel auf dickere Wasserfilme auf der Fahrbahn hin. Lockerer Schnee dämpft darüber hinaus die Bodenechos noch stärker als Wasser, weshalb auch hier ein Unterschied gegenüber trockener und nasser Straße gemessen werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Intensität bzw. der Pegel eines empfangenen Geräusches aus Messwerten des Ultraschallsensors unter Berücksichtigung einer Temperatur erhalten, wobei als Temperatur bevorzugt eine aktuelle Umgebungstemperatur direkt gemessen werden kann und/oder eine Umgebungstemperatur und eine Sensortemperatur gemessen werden kann und auf deren Grundlage ein Modell der aktuellen Umgebungstemperatur gebildet werden kann. Eine aktuelle Umgebungstemperatur wird demnach bestimmt und eine zuvor bestimmte Temperaturabhängigkeit des Übertragungswegs eines empfangenen Geräusches und/oder eine zuvor bestimmte Temperaturabhängigkeit der Schallquelle eines empfangenen Geräusches wird bei der Bestimmung der Intensität berücksichtigt.
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Bei der Umgebungstemperatur handelt es sich um die Temperatur in der Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere um eine Temperatur der Umgebungsluft. Diese kann beispielsweise mit einem an dem Fahrzeug vorgesehenen Temperatursensor gemessen werden.
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Die Messwerte des Ultraschallsensors können dazu wie folgt mit Hilfe der Umgebungstemperatur korrigiert werden, bevor sie zur Erkennung eines Fahrbahnzustands weiterverwendet werden:
- Es kann als erster Wirkpfad die Wassertemperatur des Wassers auf der nassen Fahrbahn berücksichtigt werden. Die Intensität des durch das Abrollen eines Rads des Fahrzeugs auf der Fahrbahn verursachten Geräusches (Nasszischen) ist abhängig von der Temperatur des Wassers. Für die Kompensation des Temperatureinflusses kann angenommen werden, dass die Wassertemperatur der gemessenen Umgebungstemperatur entspricht. Beispielsweise anhand einer im Messsystem hinterlegten Temperaturkennlinie des Nasszisch-Pegels kann der gemessene Pegel auf eine Normaltemperatur, z.B. +20°C, zurückgerechnet werden.
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Es kann als zweiter Wirkpfad die Lufttemperatur in der Umgebung des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Die Dämpfung des Schalls auf dem Weg von der Schallquelle zu dem Ultraschallsensor ist abhängig von der Umgebungstemperatur und kann bis zu 2dB/m und mehr betragen. Die Dämpfung ist bei einer Umgebungstemperatur von ca. 20°C bis 25°C am größten. Die Dämpfung des Schalls über den Weg ist außerdem von der Luftfeuchtigkeit abhängig. Aus diesem Grund kann insbesondere durch eine zusätzliche Messung der Luftfeuchtigkeit, z.B. mittels eines am Fahrzeug vorhandenen Luftfeuchtigkeitssensor, die Dämpfung des Schalls berechnet werden. Wenn kein Luftfeuchtigkeitssensor vorhanden ist, kann alternativ eine Annahme für einen Luftfeuchtigkeitsbereich getroffen werden: Wenn anhand einer erhöhten Intensität der empfangenen Geräusche auf eine feuchte oder nasse Straße geschlossen werden kann, dann ist auch die Luftfeuchtigkeit als hoch anzunehmen (z.B. größer als 70 %). Für einen Luftfeuchtigkeitsbereich zwischen 70% und 100% kann ersatzweise von einer Luftfeuchtigkeit von beispielsweise 85% ausgegangen werden.
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Für die Korrektur der Messwerte des Ultraschallsensors basierend auf durch das Abrollen eines Rads des Fahrzeugs auf der Fahrbahn verursachten Geräusches aufgrund der temperaturabhängigen Luftschalldämpfung kann von der Annahme ausgegangen werden, dass das Geräusch überwiegend von dem Reifen stammt, der dem messenden Ultraschallsensor am nächsten ist. Für die Schalllaufstrecke wird der Abstand des Kontaktpunkts des Reifens auf der Fahrbahn zum Ultraschallsensor angenommen.
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Für die Kompensation des diffusen Bodenechos aufgrund der temperaturabhängigen Luftschalldämpfung wird bevorzugt der Weg vom Ultraschallsensor zum Boden und zurück zum Ultraschallsensor zugrunde gelegt.
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Aus der gemessenen aktuellen Umgebungstemperatur und einer angenommenen mittleren Luftfeuchte von z.B. 85% kann der Absorptionskoeffizient bei der Arbeitsfrequenz des Ultraschallsensors (z.B. 48 kHz) berechnet werden. Unter Berücksichtigung der Schalllaufstrecke kann dann die absolute Dämpfung berechnet werden und ins Verhältnis zur Dämpfung bei definierten Normbedingungen (z.B. +20°C, 85%, 48 kHz) gesetzt werden. Mit diesem Verhältnis können nun die Intensitäten der empfangenen Geräusche aus den Messwerten des Ultraschallsensors korrigiert werden.
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Eine geringe Lufttemperatur bewirkt bei der Messung der Rauigkeit der Straßenoberfläche anhand eines diffusen Bodenechos eine geringere Dämpfung und damit eine stärkere Intensität des diffusen Bodenechos. Eine anhand des diffusen Bodenechos berechnete Rauigkeit der Straßenoberfläche kann daher bei einer höheren Umgebungstemperatur nach oben korrigiert werden. Anhand der Berechnung der Rauigkeit der Bodenoberfläche kann darauf zurückgeschlossen werden, ob die Poren des Asphalts mit Wasser oder Eis gefüllt sind. Außerdem kann erkannt werden, ob die Fahrbahnoberfläche verschneit oder verschmutzt ist.
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Als ein weiterer Wirkpfad kann in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung die Membrantemperatur des Ultraschallsensors berücksichtigt werden: Die Membrantemperatur wird von der Umgebungstemperatur beeinflusst und lässt sich beispielsweise mit Hilfe einer Interpolation aus der Umgebungstemperatur und einer gemessenen Temperatur im Inneren des Ultraschallsensors berechnen. Die Temperatur der Membran hat Einfluss auf die Eigenfrequenz und die akustische Dämpfung der Membran und damit auf den Frequenzgang des Ultraschallsensors. Der Wirkungsgrad für das Senden und Empfangen in Frequenzbereichen im Bereich der spezifizierten Eigenfrequenz bei Normbedingungen (z.B. 48 kHz) ist üblicherweise bei einer Membrantemperatur von beispielsweise ca. +20°C am höchsten und nimmt zu höheren und zu tieferen Temperaturen hin ab. Wird allerdings in einem Frequenzbereich gemessen, dessen Mittenfrequenzen höher ist, als die Eigenfrequenz unter Normbedingungen, dann kann eine Verringerung der Temperatur zu einer Erhöhung der Eigenfrequenz und damit zu einem höheren Wirkungsgrad führen. Das Gegenteil ist der Fall, wenn in einem Frequenzbereich gemessen wird, dessen Mittenfrequenz niedriger ist, als die Eigenfrequenz unter Normbedingungen. Hier kann eine Verringerung der Temperatur zu einem höheren Wirkungsgrad führen.
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Der Einfluss den dieser Effekt über einen Temperaturbereich von z.B. 0°C bis +85°C ausübt, kann z.B. bis zu 4,5 dB für die Kombination aus Senden und Empfangen betragen und ca. 2,25 dB für das ausschließliche Empfangen von Signalen. Der Einfluss kann sowohl dazu führen, dass der Schall besser in die Membran eingekoppelt werden kann kann und damit bei gleicher Lautstärke höhere Spannungen erzeugt werden, als auch, dass der Schall schlechter eingekoppelt wird und dadurch niedrigere Spannungen im Ultraschallsensor erzeugt werden. Die Abhängigkeit der Spannung im Empfangskreis für das diffuse Bodenecho des Ultraschallsensors kann bevorzugt als Temperaturkennlinie hinterlegt sein und ebenfalls zur Korrektur des Geräuschpegels bzw. der Intensität herangezogen werden.
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Im Gegensatz zur Erfassung von Reifengeräuschen werden beim Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen zur Erfassung eines diffusen Bodenechos die Signale sowohl auf dem Weg vom Boden zum Ultraschallsensor und der Wandlung im Ultraschallsensor beeinflusst, als auch bei der Wandlung in ein akustisches Signal und der Übertragung bis zum Boden. Aus diesem Grund kann bevorzugt, wenn sowohl Abrollgeräusche eines Reifens als auch ein diffuses Bodenecho empfangen und zur Erkennung des Fahrbahnzustandes ausgewertet werden, die Temperaturkompensation bevorzugt für beide Fälle mit Hilfe eines Kennlinienpaars erfolgen, wobei eine erste Kennlinie für das Abrollgeräusch und eine zweite Kennlinie für das diffuse Bodenecho ein Kennlinienpaar bilden. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung können zur Vereinfachung der Geräuschpegelkompensation alle drei genannten Wirkpfade zusammengefasst werden und je ein resultierendes Temperaturkennlinienpaar basierend auf der Temperatur der Membran des Ultraschallsensors und der Umgebungstemperatur für die Korrektur des Pegels bzw. der Intensität des Nasszischens und die Korrektur des Pegels bzw. der Intensität des diffusen Bodenechos hinterlegt werden. Weiterhin kann zur weiteren Vereinfachung zum Beispiel mit einem konstanten Offset zwischen Umgebungstemperatur und Membrantemperatur des Sensors aufgrund Eigenerwärmung gerechnet werden und so die beiden Kennlinienpaare durch zwei Kennlinien ersetzt werden. Die gemessenen Geräuschpegel müssen dann nur noch mit diesen resultierenden Kennlinien korrigiert werden.
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Bevorzugt erfolgt zusätzlich eine von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängige Korrektur der gemessenen Intensität eines empfangenen Geräuschs.
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Die beim Abrollen eines Rads des Fahrzeugs auf der Fahrbahn verursachten Abrollgeräusche sind unter anderem auch von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig. Daher wird bevorzugt eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemessen und unter Berücksichtigung der gemessenen Geschwindigkeit eine Korrektur der Abrollgeräusche bzw. der den Abrollgeräuschen zugeordneten Intensität durchgeführt, bevor auf den Zustand der Fahrbahn geschlossen wird.
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Die Intensität eines empfangenen Bodenechos ist unter anderem auch von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig. Das ist vor allem der Dopplerverschiebung aufgrund der Relativgeschwindigkeit und der frequenzabhängigen Empfindlichkeit der Sensoren geschuldet. Wird durch die Dopplerverschiebung das Bodenecho weit von der Eigenfrequenz des Sensors weggeschoben, sinkt die gemessene Intensität des Bodenechos. Darum wird bevorzugt eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemessen und unter Berücksichtigung der gemessenen Geschwindigkeit eine Korrektur der Bodenechos bzw. der dem Bodenecho zugeordneten Intensität durchgeführt, bevor auf den Zustand der Fahrbahn geschlossen wird.
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Bevorzugt ist bei dem Verfahren vorgesehen, dass die Messwerte des Ultraschallsensors auf Fremdgeräusche überprüft werden, weil nur dann auf den witterungsbedingten Zustand der Fahrbahn geschlossen wird, wenn die Messwerte des Ultraschallsensors frei von Fremdgeräuschen sind. Derartige Fremdgeräusche sind beispielsweise Ultraschallpulse von Ultraschallsensoren, beispielsweise vom eigenen Fahrzeug oder von weiteren Fahrzeugen in der Umgebung. Des Weiteren können Fremdgeräusche von anderen Verkehrsteilnehmern verursacht werden. Derartige Fremdgeräusche können beispielsweise über einen hohen Signalpegel oder bestimmte Frequenzcharakteristika erkannt werden. So tritt beispielsweise ein Ultraschallpuls in einem bestimmten Frequenzbereich auf. Des Weiteren kann zusätzlich oder alternativ eine Varianz der Messwerte des Ultraschallsensors analysiert werden. Bei einer Varianz unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts wird dann auf die Abwesenheit von Fremdgeräuschen geschlossen.
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Sofern ein Fahrzeug über mehrere Ultraschallsensoren verfügt, welche im Zusammenhang mit dem vorgeschlagen Verfahren verwendet werden sollen, so wird die temperaturabhängige Kennlinie entsprechend für jeden einzelnen der Ultraschallsensoren bestimmt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem welches einen Ultraschallsensor, einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Umgebung und ein Steuergerät umfasst. Das Fahrerassistenzsystem ist bevorzugt eingerichtet, eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Dementsprechend gelten im Rahmen eines der Verfahren beschriebene Merkmale für das Fahrerassistenzsystem und umgekehrt gelten die im Rahmen des Fahrerassistenzsystems beschriebene Merkmale auch für die Verfahren. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das Fahrerassistenzsystem außerdem einen Luftfeuchtigkeitssensor.
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann empfangene Geräusche im Rahmen des Erkennens eines Fahrbahnzustands unter Verwendung eines Ultraschallsensors berücksichtigen. Bei dem Verfahren wird ausgenutzt, dass beim Abrollen eines Rads eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn Abrollgeräusche entstehen, welche abhängig vom Witterungszustand der Fahrbahn sind. Abhängig vom Abrollgeräusch wird dann bestimmt, ob sich ein Wasserfilm auf der Fahrbahn befindet und wie dick der Wasserfilm ist. Des Weiteren kann aus dem Abrollgeräusch auf das Vorhandensein von Eis und gegebenenfalls Schnee geschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich können auch diffuse Bodenechos empfangen werden und für das Bestimmen des Witterungszustands eingesetzt werden. Durch die Berücksichtigung der Umgebungstemperatur bei der Bestimmung der Intensität des empfangenen Geräusches aus Messwerten des Ultraschallsensors kann eine verbesserte Genauigkeit der bei der Erkennung eines Fahrbahnzustands erzielt werden. Außerdem kann der Fahrbahnzustand (Wasser, Eis, Schnee, Verschmutzung, ...) durch das beschriebene Verfahren und System zuverlässiger bestimmt werden. Eine Unterscheidung, ob eine Fahrbahn nass oder trocken ist, ist zuverlässiger möglich, außerdem kann im Fall einer nassen Fahrbahn der Nässegrad Straße genauer bestimmt werden.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- Die 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem.
- Die 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt des Fahrzeugs in Seitenansicht.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Fahrerassistenzsystem 10. Das Fahrerassistenzsystem 10 weist einen Ultraschallsensor 12 auf sowie ein Steuergerät 16. Des Weiteren ist ein Temperatursensor 14 vorgesehen, welcher eingerichtet ist, die Umgebungstemperatur des Fahrzeugs 1 zu messen. Sowohl der Ultraschallsensor 12 als auch der Temperatursensor 14 sind mit dem Steuergerät 16 verbunden.
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Das Fahrerassistenzsystem 10 ist eingerichtet, einen witterungsbedingten Fahrbahnzustand zu bestimmen. Hierbei wird ausgenutzt, dass die Räder 18 des Fahrzeugs 1 beim Abrollen auf einer Fahrbahn Geräusche verursachen. Abrollgeräusche beziehungsweise die dabei entstehenden Schallwellen 20 werden durch den Ultraschallsensor 12 gemessen. Der Pegel des so erfassten Abrollgeräuschs kann dann mit einem vorgegeben Schwellenwert verglichen werden oder kann mit vorgegebenen Wertebereichen verglichen werden. Beispielsweise kann ein Schwellenwert vorgegeben werden, wobei bei Überschreitung des Schwellenwerts auf eine nasse Fahrbahn geschlossen wird und bei Unterschreiten des Schwellenwert eine trockene Fahrbahn geschlossen wird. Außerdem kann der Ultraschallsensor 12 Ultraschallpulse 22 in den Bereich vor dem Fahrzeug 1 aussenden. Ein geringer Anteil des so ausgesendeten Schalls wird von der Fahrbahn zurückgeworfen und kann als diffuses Bodenecho von dem Ultraschallsensor 12 empfangen werden. Der Pegel des so erfassten Bodenechos kann ebenfalls mit einem vorgegeben Schwellenwert verglichen werden oder kann mit vorgegebenen Wertebereichen verglichen werden. Beispielsweise kann ein Schwellenwert vorgegeben werden, wobei bei Überschreitung des Schwellenwerts auf eine nasse Fahrbahn geschlossen wird und bei Unterschreiten des Schwellenwert eine trockene Fahrbahn geschlossen wird. Das Steuergerät 16 ist eingerichtet, die Intensität eines empfangenen Geräusches aus Messwerten des Ultraschallsensors 12 unter Berücksichtigung der von dem Temperatursensor 14 gemessenen Umgebungstemperatur T zu bestimmen. Dazu sind beispielsweise eine oder mehrere Kennlinien in dem Steuergerät 16 gespeichert, die eine Temperaturabhängigkeit des Übertragungswegs eines empfangenen Geräusches und/oder eine Temperaturabhängigkeit der Schallquelle eines empfangenen Geräusches darstellen und bei der Bestimmung der Intensität verwendet werden, so dass sich beispielsweise eine auf definierte Normalbedingungen (z.B. T = 20°C) korrigierte Intensität der empfangenen Geräusche ergibt. Eine Unterscheidung zwischen Geräuschen, die durch das Abrollen eines Rads 18 eines Fahrzeugs 1 auf der Fahrbahn oder durch ein diffuses Bodenecho verursacht werden ist beispielsweise möglich, indem unterschiedliche Laufzeiten und/oder Frequenzbereiche der empfangenen Geräusche betrachtet werden.
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In 2 sind die unterschiedlichen Übertragungswege und Wirkpfade dargestellt, die beim Erkennen eines Fahrbahnzustands nach einer möglichen Ausführung der Erfindung berücksichtigt werden können. Die 2 zeigt einen Ausschnitt eines Fahrzeugs 1, das ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem 10 aufweist, in Seitenansicht. Das Fahrzeug 1 bewegt sich auf einer Fahrbahn 17, die in diesem Beispiel nass ist, also auf ihrer Überfläche einen Wasserfilm einer gewissen Dicke aufweist. Der Ultraschallsensor 12 schickt Ultraschallpulse 22 in den Bereich vor dem Fahrzeug 1 aus. Die Ultraschallpulse 22 treffen im Bereich 37 auf die Fahrbahn und werden von dieser reflektiert. Ein Teil des reflektierten Schalls wird als diffuses Bodenecho von dem Ultraschallsensor 12 wieder empfangen.
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Als erster Wirkpfad wird die Wassertemperatur des Wassers 19 auf der nassen Fahrbahn 17 berücksichtigt werden. Die Intensität des durch das Abrollen eines Rads 18 des Fahrzeugs auf der Fahrbahn 17 verursachten Geräusches ist abhängig von der Temperatur des Wassers 19. Für die Kompensation des Temperatureinflusses kann angenommen werden, dass die Wassertemperatur der gemessenen Umgebungstemperatur entspricht. Beispielsweise anhand einer im Steuergerät 16 hinterlegten Temperaturkennlinie des Nasszisch-Pegels kann ein von dem Ultraschallsensor 12 gemessener Pegel auf eine Normaltemperatur, z.B. +20°C, zurückgerechnet werden.
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Als zweiter Wirkpfad kann die Lufttemperatur in der Umgebung des Fahrzeugs 1 berücksichtigt werden. Die Dämpfung des Schalls auf dem Weg von der Schallquelle zu dem Ultraschallsensor ist abhängig von der Umgebungstemperatur und kann bis zu 2dB/m und mehr betragen. Die Dämpfung ist bei einer Umgebungstemperatur von ca. 20°C bis 25°C am größten. Hier können zum einen der Übertragungsweg 30 des Schalls 20 von der Schallquelle 31 zum Ultraschallsensor 12 berücksichtigt werden und/oder der Übertragungsweg 32, den das diffuse Bodenecho vom Ultraschallsensor 12 zum Bereich 37 der Fahrbahn 17 und zurück zum Ultraschallsensor 12 nimmt. Die Weglängen sind bekannt, da der Abstand von dem Punkt 31, an dem das Rad 18 die Fahrbahn 17 berührt zum Einbauort des Ultraschallsensors 12 am Fahrzeug 1 bekannt ist und auch der Bereich 37 aus dem das diffuse Bodenecho zum Ultraschallsensor 12 zurückreflektiert wird durch die Einbauposition der Ultraschallsensors 12, die Neigung und Abstrahlcharakteristik des Ultraschallsensors 12 bekannt ist.
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Die Dämpfung des Schalls über den Übertragungsweg 30 bzw. 32 ist außerdem von der Luftfeuchtigkeit abhängig. Aus diesem Grund kann insbesondere durch eine zusätzliche Messung der Luftfeuchtigkeit, z.B. mittels eines am Fahrzeug vorhandenen Luftfeuchtigkeitssensor 13, die Dämpfung des Schalls berechnet werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006037591 A1 [0005]
