DE102020201970A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Fahrzustands eines Fahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Fahrzustands eines Fahrzeugs Download PDF

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David Klemm
Michael Mennicken
Sebastian Dick
Laura Beermann
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Fahrzustands eines Fahrzeugs, das mindestens eine Kamera aufweist, wobei die mindestens eine Kamera so angeordnet ist, dass diese in ihrem Erfassungsbereich mindestens ein Rad des Fahrzeugs erfasst, dass mindestens eine Auswerteinrichtung vorgesehen ist, der die Bildinformation der mindestens einen Kamera zugeführt werden und die aus der Bildinformation der mindestens einen Kamera Bewegungsinformation des mindestens einen Rades ermittelt und somit aus der Bewegungsinformation des mindestens einen Rades auf den Fahrzustand des Fahrzeugs geschlossen wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Fahrzustands eines Fahrzeugs, das mindestens eine Kamera aufweist, wobei die mindestens eine Kamera so angeordnet ist, dass diese in ihrem Erfassungsbereich mindestens ein Rad des Fahrzeugs erfasst, dass mindestens eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, der die Bildinformation der mindestens einen Kamera zugeführt werden und die aus der Bildinformation der mindestens einen Kamera Bewegungsinformationen des mindestens einen Rades ermittelt und somit aus der Bewegungsinformation des mindestens einen Rades auf den Fahrzustand des Fahrzeugs geschlossen wird.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2017 220 788 A1 ist ein Verfahren zum überwachten Trainieren eines Künstlichen-Intelligenz-Moduls, KI-Moduls, zum Ermitteln einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs basierend auf von dem Fahrzeug erfassten ersten Sensorsignalen bekannt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Erfassen von ersten Sensorsignalen wenigstens zwei unterschiedlicher Sensoren, wobei diese Sensoren Inertialsensoren, Drucksensoren, Lokalisierungssensoren und/oder Umfeldsensoren des Fahrzeugs sein können; Ermitteln einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand der von Referenzsignalen von Referenzsensoren; Überwachtes Tainieren des KI-Moduls, basierend auf den erfassten ersten Sensorsignalen und der ermittelten Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
  • Kern und Vorteile der Erfindung
  • Der Kern der vorliegenden Erfindung ist es, Raddrehzahlen und Bewegungen eines Rades über Grund noch genauer messen zu können, als mit Raddrehzahlsensoren, die bei niedrigen Geschwindigkeiten aufgrund ihrer Impulse sehr ungenaue Werte angeben, sowie weitere Größen messen zu können. Beispielsweise kann als weitere Größe eine Lateralbewegung des Rades über Grund aufgrund von Querschlupf, eine Schlupfbewegung in Longitutinalrichtung und / oder die Messung des individuellen Lenkwinkels eines gelenkten Rades vorgesehen sein.
  • Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den unteren Ansprüchen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe „Rad“ und „Reifen“ synonym verwendet, da die meisten Fahrzeugräder nicht-spurgebundener Fahrzeuge mit Reifen ausgerüstet sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können jedoch auch Räder ohne Reifen, beispielsweise Metallräder wie diese bei schienengebundenen Bahnen zur Anwendung kommen, verwendet werden ohne dass die Erfindung nennenswert abgewandelt werden muss.
  • Hierzu ist es möglich, den Fahrzustand eines Fahrzeugs mittels mindestens einer Kamera zu ermitteln, wobei die Kamera so angeordnet ist, dass diese in ihren Erfassungsbereich mindestens ein Rad des Fahrzeugs erfasst. Durch Bildauswertung der durch die Kamera aufgenommenen Bildinformation können unterschiedliche Größen erfasst werden, mittels derer auf den Zustand des einzelnen Rades und auch auf den Fahrzustand des gesamten Fahrzeugs geschlossen werden kann.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die mindestens eine Kamera in ihrem Erfassungsbereich zusätzlich die Bewegungsinformation des Untergrundes erfasst und diese in mindestens einer Auswerteeinrichtung ausgewertet wird.
  • Weiterhin ist vorteilhaft, wenn für jedes Rad des Fahrzeugs und/oder jeden Untergrund im Bereich eines jeden Rades eine separate Kamera vorgesehen ist. Durch diese Weiterbildungen ist es möglich, dass neben der Radbewegung auch der Untergrund im Bereich des Radaufstandes erfasst wird und somit nicht nur die Radbewegung in rotatorischer Richtung erfasst werden kann, sondern zusätzlich durch die Erfassung des Untergrundes die Relativbewegung des Rades auf dem Untergrund in Abrollrichtung und orthogonal zur Abrollrichtung erfasst werden kann. Dadurch ist es möglich, dass der Radschlupf in Abrollrichtung des Rades erfasst werden kann, jedoch auch zusätzlich ein Schlupf senkrecht zur Abrollrichtung des Rades erfasst werden kann, wodurch die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs bezüglich des momentan befahrenen Untergrundes ausgewertet werden kann. Hierdurch ist es möglich, noch genauere Auswertungen als mit den Raddrehsensoren zu erfassen, da Fahrzeuge mit Raddrehzahlsensoren lediglich die Radrotation erfassen, jedoch einen Schlupf auf dem Untergrund in Abrollrichtung und/oder orthogonal zur Abrollrichtung nicht erfassen könne. Hierzu wären zusätzliche Sensoren nötig oder es müsste der Fahrzustand des Fahrzeugs mittels eines Fahrzeugmodells und den Signalen weiterer Sensoren geschätzt werden. Die beschriebene Weiterentwicklung ermöglicht es, dass mittels einer Kamera, die insbesondere an jedem Rad des Fahrzeugs angebracht ist, die Rotationsgeschwindigkeit eines jeden Rades erfasst werden kann, der Radschlupf des Rades auf dem Untergrund sowohl in Abrollrichtung als auch orthogonal zu Abrollrichtung erfasst werden kann und damit sehr genau der Fahrzustand des Fahrzeugs und der einzelnen Räder ermittelt werden kann. Zusätzliche Sensoren wie Raddrehzahlsensoren, Beschleunigungsmesser oder Gyrometer sind nicht mehr notwendig, können jedoch zur Plausibilisierung der ermittelten Fahrzustände weiterhin herangezogen werden.
  • Vorteilhafterweise ist weiterhin vorgesehen, in jede Kamera eine separate Auswerteeinrichtung aufweist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass für mehrere Kameras eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, der Bildinformationen der ihr zugeordneten mehreren Kameras zugeführt werden.
  • Die Auswertung des Fahrzustandes des einzelnen Rades macht eine Auswertung in einer Auswerteeinrichtung notwendig. Diese Auswerteeinrichtung kann beispielsweise Bildauswerteverfahren wie einen optischen Fluss aufweisen, mittels dem Bewegungsvektoren des Untergrundes oder Bewegungsvektoren des Rades ermittelt werden können und hieraus die Rotationsgeschwindigkeiten sowie der Schlupf in Rotationsrichtung und orthogonal zur Rotationsrichtung des Rades ermittelt werden kann. Eine derartige Auswerteeinrichtung kann beispielhaft dezentral separat für jedes Rad in einer jeden Kamera vorgesehen sein. Alternativ ist es auch möglich, lediglich eine Auswerteeinrichtung zentral vorzusehen, der Signale mehrerer Kameras oder aller Kameras zugeführt werden und diese Auswerteeinrichtung die Bewegungsinformation der einzelnen Untergründe und / oder der detektierten Räder auswertet.
    Alternativ wäre es auch möglich, separate und doch zentralisierte Auswerteeinrichtungen für die Räder der Vorderachse bzw. für die Räder der Hinterachse vorzusehen. Bei Nutzfahrzeugen mit drei oder mehr Achsen könnte jede Hinterachse eine eigene Auswerteeinrichtung oder alle Hinterachsen eine gemeinsame Auswerteeirnichtung erhalten.
    In einer derartigen Auswerteeinrichtung wird aus den Bildinformationen der Kamera Fahrzustandsinformationen für jedes Rad ermittelt.
    In einer nachgelagerten Auswerteinrichtung werden die
    Fahrzustandsinformationen der einzelnen Räder weiterverarbeitet, und ein Fahrzustand des Fahrzeugs ermittelt, indem aus den Fahrzustandsinformationen in Form von beispielsweise
    Radumfangsgeschwindigkeit,
    Lenkwinkel,
    Relativgeschwindigkeit des Untergrunds in Rotationsrichtung des Rades und/oder
    Relativgeschwindigkeit des Untergrunds senkrecht zur Rotationsrichtung
    des Rades
    die Fahrzustandsgrößen des Fahrzeugs, die beispielsweise aus den Größen
    Fahrzeuglängsgeschwindigkeit,
    Fahrzeugquergeschwindigkeit,
    Gierwinkel,
    Giergeschwindigkeit bestehen, errechnet werden. Ein derartiger Fahrzustand des Fahrzeugs muss Fahrzustandsinformationen mehrerer Räder, vorteilhafterweise aller erfassten Fahrzeugräder, umfassen, so dass der Fahrzustand des Fahrzeugs zwangsweise zentral ermittelt werden muss. Dies kann beispielhaft in einer separaten Auswerteeinrichtung des Fahrzeug oder in einer Einrichtung zur Fahrdynamikregelung des Fahrzeugs implementiert sein.
  • Im Fall einer zentralen bzw. zentralisierten Auswertung der Bewegungsinformation bietet sich dabei der Vorteil, dass die Ermittlung des Fahrzustands der Räder aus den Bildinformationen für jedes Fahrzeugrad und die Ermittlung des Fahrzustands des Fahrzeugs aus den Fahrzustandsinformationen eines jeden erfassten Rades in der gleichen Auswerteeinrichtung erfolgen kann und damit nur eine Auswerteeirnichtung notwendig ist.
  • Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass die mindestens eine Kamera die Radumfangsgeschwindigkeit ermittelt, insbesondere bei lenkbaren Rädern
    den momentanen Radeinschlagswinkel,
    die relative Bewegungsrichtung des erfassten Untergrundes,
    die relative Bewegungsgeschwindigkeit des erfassten Untergrundes,
    und/oder eine Kombination hieraus
    mittels einer Kamera zusätzlich erfasst wird.
  • Weiterhin kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Radumfangsgeschwindigkeit und/oder des momentanen Radeinschlagswinkels auf den Reifen, inbesondere an der Umfangsseite oder der Reifenwand, Markierungen vorhanden sind, die durch die Kamera erfasst werden können und durch die Auswerteeinrichtung ausgewertet werden können. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass auf dem Reifen an der Umfangsfläche oder der Seitenwand Punkte oder Kreuze oder Linien angebracht sind, die eine andere Farbe aufweisen als die Reifenfarbe um einen möglichst starken Kontrast für die Kamera zu erzeugen. Dabei sollte vorgesehen sein, dass diese Markierungen in Form von Punkten, Kreuzen oder Linien nicht nur oberflächlich am Reifen der Umfangsfläche angeordnet sind, sondern diese Markierungen auch in die tieferen Schichten des Reifenumfangs vorhanden sind, so dass diese nach einer gewissen Abnutzung des Reifenumfangs diese Markierungen nach wie vor vorhanden sind. Bei einer Anordnung der Markierungen in Form von Punkten, Kreuzen oder Linien an der Seitenwand ist gegen eine Abnutzung der Reifen keine Massnahme vorzusehen ist. Durch derartige Markierungen ist es möglich, dass die Kamera die Rotationsgeschwindigkeit sowie Rotationsbeschleunigung des Reifens sowie einen möglichen Ein- oder Ausfederweg des Reifens bezüglich der Fahrzeugkarosserie noch besser und genauer erfassen kann und damit die erfassten Messergebnisse noch genauer ermittelt werden können.
  • Zur Ermittlung der relativen Bewegungsrichtung des erfassten Untergrundes und/oder der relativen Bewegungsgeschwindigkeit des erfassten Untergrundes kann weiterhin vorgesehen sein, dass Strukturen auf dem befahrenen Untergrund, Fahrspurmarkierungen, von der Kamera erfasste Randbebauungen oder eine Kombination hieraus, ausgewertet werden. Zur Erfassung der Relativgeschwindigkeit des Untergrundes zum Fahrzeug ist es vorheilhaft, wenn vorhandene Strukturen auf dem Untergrund, wie beispielsweise kleine Steinchen im Asphalt, Kanalisationsdeckel, Randsteine, Schottersteine auf der Fahrbahn, Farbmuster in der Asphaltdecke oder andere Formen des Untergrundes erfasst werden und durch die Bewegungsgeschwindigkeit dieser Formen im Kamerabild die Bewegung des Untergrundes zum Fahrzeug erfasst werden kann.
  • Vorteilhafterweise ist weiterhin vorgesehen, dass von der Auswerteeinrichtung ermittelte Größen, die den Fahrzustand des Fahrzeugs beschreiben, ermittelt werden. Diese Größen können vorteilhafterweise an eine Einrichtung zur Fahrdynamikregelung ausgegeben werden. Die den Fahrzustand des Fahrzeugs beschreibenden Größen sind beispielsweise die Raddrehzahlen, der Radschlupf, die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs, die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung, die Giergeschwindigkeit, die Gierbeschleunigung, der eingestellte Kurvenradius oder eine beliebige Kombination hieraus. Durch die Kenntnis dieser Größen ist es möglich, den Fahrzustand des Fahrzeugs sehr exakt zu erfassen, indem die Bewegungsinformationen der einzelnen Kameras ausgewertet werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine Kamera im Radkasten beziehungsweise im Radhaus des von der Kamera erfassten Fahrzeugrades angeordnet ist. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, da die Kamera geschützt untergebracht werden kann und beispielsweise auch eine aktive Beleuchtung, beispielsweise mittels Infrarotstrahlung, ermöglicht wird, ohne andere Fahrzeuge oder die Umgebung zu beeinflussen. Damit ist es möglich ein System aufzubauen, das es ermöglicht, dass bei Dunkelheit oder bei nicht zur Verfügung stehender, menschlich wahrnehmbaren Lichts, eine Funktionstüchtigkeit gewährleistet ist.
  • Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass Kameras im Bereich der Fahrzeugaußenspiegel so angeordnet sind, dass diese die einzelnen Räder und/oder deren Untergründe erfindungsgemäß aufnehmen. Beispielsweise ist in einem jeden Außenspiegel linksseits und rechtsseits des Fahrzeugs eine oder zwei Kameras angeordnet, die das jeweilige Vorderrad und/oder Hinterrad aufnehmen.
  • Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass die Auswerteeinrichtung weitere fahrzeugrelevante Informationen zur Verfügung stellt, beispielsweise die Fahrzeugmasse aus der Messung des Einfederweges mindestens eines der erfassten Räder, den momentanen Reibwertes des Untergrundes aus der Ermittlung des Fahrzeugschlupfs in Rotationsrichtung und/oder aus der Auswertung des Radschlupfes orthogonal zur Rotationsrichtung, die Position mindestens eines Schlagloches im Untergrund erfasst wird, der Verschleißzustand mindestens eines Reifens erfasst wird, der Verschleißzustand mindestens eines Stoßdämpfers erfasst wird, beispielsweise aus dem zeitlichen Federverhalten bei Durchfahren eines Schlagloches oder einer Querfuge, oder eine Kombination hieraus ausgewertet wird.
  • Derartige Auswertungen können beispielsweise mittels eines Referenzbildabgleichs durchgeführt werden, indem Kamerabilder des Fahrzeugrades und der Fahrzeugkarosserie in unbeladenem Zustand erfasst werden und gespeichert werden und mit Bildern in beladenem Zustand bzw. während des Fahrbetriebs verglichen werden.
  • Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Steuerelements, das beispielsweise in einer Kamera oder einer Fahrdynamikregelung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein kann. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm gespeichert, dass auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor oder Signalprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
  • Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in den Zeichnungen.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
    • 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 2 eine beispielhafte Darstellung eines beispielhaften Kamerabildes,
    • 3 eine beispielhafte Darstellung einer Ausführungsform mit dezentralen Auswerteeinrichtungen und
    • 4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer zentralen Auswerteeinrichtung.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Zu erkennen ist eine Kamera 1, die so angeordnet ist, dass der Erfassungsberiech 2 der Kamera 1 so ausgerichtet ist, dass mindestens ein Rad 3 des Fahrzeugs, an dem die Kamera 1 befestigt ist, erfasst wird. Dabei kann die Kamera 1 so ausgerichtet sein, dass diese neben dem Rad 3 zusätzlich den Untergrund im Bereich der Radaufstandsfläche des Rades 3 miterfasst. Die Kamera 1 erfasst das Rad sowohl im Stillstand als auch bei Fahrt und gibt die aufgenommenen Bildinformationen 4 an eine nachgeordnete Auswerteeinrichtung 5 weiter. Die Auswerteeinrichtung 5 erhält die Bildinformation 4 der Kamera und erzeugt mittels Algorithmen der Bildverarbeitung Ausgangsgrößen, die als Fahrzustandsinformation7 an nachgeordnete Fahrzeugvorrichtungen, beispielsweise eine Fahrdynamikregelung 7 ausgegeben werden können.
  • Dabei kann beispielsweise durch die Kamera 1 die Radumfangsgeschwindigkeit 8 gemessen werden sowie die Reifendrehrichtung 8 festgestellt werden. Weiterhin kann die Geschwindigkeit des Untergrundes 11, 12 mittels Bildverarbeitungsalgorithmen ermittelt werden. Aus der Differenz der Reifenumfangsgeschindigkeit 8 und der Geschwindigkeit 11, 12 des Untergrundes kann kann weiterhin den Schlupf in Rotationsrichtung 8 bestimmen. Durch Erfassung des momentanen Lenkeinschlagwinkels 10 kann man weiterhin die Rotationsrichtung 8 sowie die hierzu orinetierte Otrthogonalrichtugn feststellen. Durch Ermittlung der Geschwindigkeit des Untergrundes in orthogonaler Richtung zur Rotationsrichtung ist es möglich, das laterale Schwimmen des Reifens, beispielsweise bei Kurvenfahrt, zu erfassen.
  • Diese ermittelten Fahrzustandsinformationen 6 werden beispielsweise einer nachgeordneten Fahrdynamikregelung 7 zugeführt, in der aus den Fahrzustandsinformationen 6 der einzelnen Räder ein Fahrzustand des gesamten Fahrzeugs ermittelt wird oder einer zentralen Fahrzustandsermittlungseinrichtung zugeführt werden, die aus den Fahrzustandsinformationen eines jeden einzelnen Rades auf den Fahrzustand des Fahrzeugs schließt.
  • In 2 ist beispielhaft ein Bild des Erfassungsbereichs 2 der Kamera 1 dargestellt. Zu erkennen ist ein Rad 3, das im Radhaus beziehungsweise im Radkasten angeordnet ist. Neben dem Rad 3 wird auch der Untergrund 11, 12 erfasst und gegebenenfalls ausgewertet. Das Rad 3 bewegt sich im Fahrbetrieb des Fahrzeugs mit einer Rotationsbewegung 8, zu der die Raddrehzahl 8 und die Raddrehrichtung 8 erfasst werden. Die Erfassung der Raddrehzahl beziehungsweise der Umfangsgeschwindigkeit des Rades 3 kann dabei erleichtert werden, wenn auf der Radumfangsfläche, an der üblicherweise auch das Profil des Fahrzeugrades 3 angebracht ist, zusätzliche Markierungen 14 aufgebracht sind, beispielsweise in Form von Punkten, Kreuzen oder Linien. Alternativ oder zusätzlich können derartige Markierungen auch an der Seitenwand des Reifens aufgebracht sein, wo diese keine Abnutzung durch den Fahrbetrieb ausgesetzt sind. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung derartiger Markierungen 14 kann dabei so geschehen, dass das Reifenprofil an der Radumfangsfläche so gestaltet ist, dass die Profilvertiefungen als Markierungen 14 dienen und durch die Kamera 1 besonders gut erfasst werden können. Weiterhin wird durch den Erfassungsbereich 2 der Kamera 1 ein Teil der Fahrzeugkarosserie 9 aufgenommen. Die Fahrzeugkarosserie 9 ist nahezu ortsfest bezüglich des Erfassungsbereichs 2 der Kamera, so dass Auswertungen der Bereiche der Fahrzeugkarosserie 9 nicht zwingend notwendig sind, jedoch für zusätzliche Messungen genutzt werden können. Eine optionale Messgröße kann dabei vorsehen sein, indem der Einfederweg des Fahrzeugrades 3 bezüglich der Fahrzeugkarosserie 9 ermittelt wird, insbesondere auch das Schwingungsverhalten des Rades 3 bezüglich der Fahrzeugkarosserie 9 ausgewertet wird. Beispielsweise kann durch den Einfederweg im statischen Einfedern auf die Beladungsmasse des Fahrzeugs geschlossen werden. Durch die Auswertung des Schwingungsverhaltens des radar beim Überfahren von Schlaglöchern oider Querfugen kann zusätzlich aug einen Abnutzungsgrad der Stoßfänger geschlossen werden. Durch Erfassung des Profils an der Radumfangsseite des Rades 3 ist es weiterhin möglich, optional den Abnutzungsgrad des Reifenpprofils zu ermitteln und gegebenenfalls den Fahrer zu warnen.
  • Weiterhin ist es möglich, einen Lenkeinschlagswinkel 10 zu bestimmen, den das Rad 3 bezüglich der Fahrzeugkarosserie 9 einnimmt und damit einen Lenkradwinkel, der beispielsweise mittels eines Lenkradwinkelsensors gemessen wird, entweder zu plausibilisieren oder diesen Lenkwinkelsensor ganz einzusparen.
  • Weiterhin ist es möglich, dass Strukturen auf dem Fahrzeuguntergrund im Bereich der Aufstandsfläche des Fahrzeugrades 3 erfasst und ausgewertet werden, beispielsweise indem Steinchen auf dem Untergrund oder Kieselstrukturen in der Asphaltoberfläche 11 erkannt werden und deren Relativbewegung zum Fahrzeugrad 3 und/oder der Fahrzeugkarosserie 9 ausgewertet werden. Weitere Möglichkeiten, die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit des Untergrundes zu erfassen, ist es, die Relativgeschwindigkeit der Fahrspurmarkierungen 12 im aufgenommenne Kamerabild zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich können Kanaldeckel im Bereich der Fahrbahn oder Objekte der Randbebauung wie beispielsweise Randsteine oder Leitplanken ausgewertet werden. Die aus der Bildinformation der gemäß 2 ermittelten Messwerte werden der Auswerteinrichtung 5 zugeführt, in der diese Werte ermittelt werden, die diese ermittelten Fahrzustandsinformationen 6 an nachgeordnete Einrichtungen weitergibt, wo aus den Fahrzustandsinformationen 6 der einzelnen aufgenommenen Räder 3 der Fahrzustand des Fahrzeugs ermittelt wird.
  • In 3 und 4 sind Ausführungsbeispiele mit dezentraler sowie zentraler Auswertung dargestellt, bei denen beispielhaft Systeme mit zwei Kameras 21 oder vier Kameras 31 dargestellt sind. Die Anzahl der Kameras 21 bzw. 31 kann dabei erfindungsgemäß auch variieren. So kann auch nur eine Kamera 21, 31 vorgesehen sein oder es können mehr als zwei Kameras 21, 31 vorgesehen sein, beispielsweise vier für PKWs oder auch sechs oder acht Kameras für drei- oder vierachsige Nutzfahrzeuge.
  • In Figur ist beispielhaft eine Ausführungsform mit dezentraler Auswertunfg der Fahrzusatndsinformation eines jeden Rades 3 dargestellt. Jede der Kameras 21 nimmt mindestens ein Rad 3, wie in den 1 und 2 dargestellt, auf und leitet Bildinformation 4 an nachgeordnete Auswerteeinrichtungen 25 weiter. Im Rahmen der hier beschriebenen dezentralen Auswertung ist für jede der Kameras 21 eine separate Auswerteeinrichtung 25 vorgesehen, die die Bildinformation 4 einer jeden Kamera 21 auswertet. Dabei kann die Kamera 21 sowie die Auswerteeinrichtung 25 jeweils in einer baulichen Einheit 13, beispielsweise einem gemeinsamen Gehäuse, untergebracht sein. Gemäß dieser dezentralen Ausführungsform ist für jede Kamera 21 und ihre zugeordnete Auswerteeinrichtung 25 eine separate bauliche Einheit 13 vorgesehen. Die Ausgangsgrößen der Auswerteinrichtung 25 werden von der baulichen Einheit 13 jeweils als Fahrzustandsinformation 6 einem nachgeordneten System, beispielsweise einer Fahrdynamikregelung 7 zugeführt. Die Zuführung dieser Fahrzustandsinformation und die Ermittlung eines Fahrzustands des Fahrzeugs aus den Fahrzustandsinformationen 6 der einzelnen Räder und/oder Untergründe kann dabei im Steuergerät der Fahrdynamikregelung 7 erfolgen.
  • In 4 ist alternativ zur Darstellung der 3 eine Anordnung mit zentraler Auswerteeinrichtung dargestellt. Es sind wiederum Kameras 31 dargestellt, die die jeweiligen Räder 3 des Fahrzeugs erfassen und Bildinformationen 4 ausgeben. Diese Bildinformationen 4 werden dabei an eine zentrale Auswerteeinrichtung 35 geleitet, die die Bildinformation 4 einer jeden Kamera erfasst und auswertet. Dabei kann die Auswerteinrichtung 35 beispielsweise in einer separaten baulichen Einheit, zum Beispiel einem Gehäuse untergebracht sein. Diese separate bauliche Einheit 13 kann im Fall der Ausführungsform nach 4 jedoch auch eine Leiterplatte sein, die zusammen mit anderen Einrichtungen in einem gemeinsamen Steuergerät untergebracht sind. Die Steuereinrichtung 35 gibt dabei Fahrzustandsinformation 6 an eine nachgeordnete Vorrichtung 7 ab, die beispielsweise als Fahrdynamikregelung ausgestaltet sein kann oder als ein Vehicle-Motion-Control ausgestaltet sein kann, der zentral die Fahrdynamik des Fahrzeugs hinsichtlich der physikalischen Umsetzung prüft und entsprechende Aktoren ansteuert. Die Auswertung des Fahrzeugzustands des Fahrzeugs, der sich aus einer gemeinsamen Auswertung aller Fahrzustandsinformationen 6 der einzelnen Kameras 31 ergibt kann dabei in der Auswerteeinrichtung 35 untergebracht werden, so dass dieser Teil, abweichend von der Ausführungsform der 3, nicht in der nachgeordneten Vorrichtung 7 vorgesehen sein muss, jedoch optional in der Fahrdynamikregelung 7 untergebracht sein kann und dann in der Auswerteeinrichtung 35 entfallen kann.
  • 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 102017220788 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur Bestimmung des Fahrzustands eines Fahrzeugs, aufweisend mindestens eine Kamera (1), dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kamera (1) so angeordnet ist, dass diese in ihrem Erfassungsbereich (2) mindestens ein Rad (3) des Fahrzeugs erfasst, dass mindestens eine Auswerteinrichtung (5) vorgesehen ist, der die Bildinformation (4) der mindestens einen Kamera (1) zugeführt wird und die aus der Bildinformation (4) der mindestens einen Kamera (1) Bewegungsinformation (8) des mindestens einen Rades (3) ermittelt und aus der Bewegungsinformation (8) des mindestens einen Rades (3) auf den Fahrzustand (6) des Fahrzeugs geschlossen wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kamera (1) in ihrem Erfassungsbereich (2) zusätzlich die Bewegungsinformation des Untergrundes (11, 12) erfasst und diese in mindestens einer Auswerteeinrichtung (5)ausgewertet wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Rad (3) des Fahrzeugs und/oder jeden Untergrund (11, 12) im Bereich eines jeden Rades (3) eine separate Kamera (21, 31) vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kamera (1, 21) eine Auswerteeinrichtung (5, 25) aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere Kameras (1, 31) eine Auswerteinrichtung (5, 25) vorgesehen ist, der Bildinformationen der ihr zugeordneten mehreren Kameras (1, 31) zugeführt werden.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kamera (1) - die Radumfangsgeschwindigkeit (8), - der momentane Radeinschlagswinkel (10), - die relative Bewegungsrichtung des erfassten Untergrunds, - die relative Bewegungsgeschwindigkeit des erfassten Untergrunds - oder eine Kombination hieraus ermittelt.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Radumfangsgeschwindigkeit und/oder des momentanen Radeinschlagswinkels (10) Markierungen (14) auf den Reifen vorhanden sind, die durch die Kamera (1) erfasst und ausgewertet werden.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der relativen Bewegungsrichtung des erfassten Untergrunds und/oder der relativen Bewegungsgeschwindigkeit des erfassten Untergrunds, - Strukturen auf dem befahrenen Untergrund (11), - Fahrspurmarkierungen (12), - von der Kamera erfasste Randbebauung, - oder eine Kombination hieraus ausgewertet wird.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Auswerteeinrichtung (5, 25, 35) ermittelten Größen, die den Fahrzustand (6) des Fahrzeugs beschreiben, an eine Einrichtung zur Fahrdynamikregelung (7) ausgegeben werden.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kamera (1, 21, 31) im Radkasten/Radhaus des von der Kamera (1, 21, 31) erfassten Fahrzeugrades (3), angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (5, 25, 35) weitere fahrzeugrelevante Informationen, insbesondere - die Fahrzeugmasse aus der Einfederung mindestens eines der erfassten Räder (3), - den momentanen Reibwert des Untergrundes, - die Position mindestens eines Schlaglochs, - den Verschleißzustand mindestens eines Reifens (3), - den Verschleißzustand mindestens eines Stoßdämpfers - oder eine Kombination hieraus zur Verfügung stellt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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