DE102020204833A1 - Method and device for fusing a plurality of signals from an ultrasonic sensor system of a means of locomotion - Google Patents

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    • B60W40/06Road conditions

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fusionieren einer Mehrzahl von Signalen einer Ultraschallsensorik (30, 35) eines Fortbewegungsmittels (80). Das Verfahren umfasst die Schritte: Empfangen eines ersten Gewichtungsfaktors für ein erste Signal, welches einen ersten Aquaplaningrisikowert repräsentiert, Empfangen eines zweiten Gewichtungsfaktors für ein zweites Signal, welches einen zweiten Aquaplaningrisikowert repräsentiert, Ermitteln eines dritten Gewichtungsfaktors repräsentierend die reziproke Summe des reziproken ersten Gewichtungsfaktors und des reziproken zweiten Gewichtungsfaktors, Ermitteln eines gewichteten Mittelwertes für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert aus der Summe jeweiliger Quotienten aus dem ersten Aquaplaningrisikowert und dem ersten Gewichtungsfaktor, und dem zweiten Aquaplaningrisikowert und dem zweiten Gewichtungsfaktor, wobei die Summe dieser Quotienten mittels des dritten Gewichtungsfaktors gewichtet wird, Ermitteln einer gewichteten Varianz für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert auf Basis jeweiliger Abweichungen jeweiliger Aquaplaningrisikowerte vom gewichteten Mittelwert unter Berücksichtigung des ersten Gewichtungsfaktors, des zweiten Gewichtungsfaktors und des dritten Gewichtungsfaktors, und Verwenden des gewichteten Mittelwertes und der gewichteten Varianz zum Ermitteln eines resultierenden Aquaplaningrisikozustandes, wobei der gewichtete Mittelwert die Fusionierung des ersten Signals und des zweiten Signals repräsentiert.The present invention relates to a method and a device for fusing a plurality of signals from an ultrasonic sensor system (30, 35) of a means of locomotion (80). The method comprises the steps of: receiving a first weighting factor for a first signal, which represents a first hydroplaning risk value, receiving a second weighting factor for a second signal, which represents a second hydroplaning risk value, determining a third weighting factor representing the reciprocal sum of the reciprocal first weighting factor and the reciprocal second weighting factor, determining a weighted mean value for the first hydroplaning risk value and the second hydroplaning risk value from the sum of respective quotients from the first hydroplaning risk value and the first weighting factor, and the second hydroplaning risk value and the second weighting factor, the sum of these quotients being weighted by means of the third weighting factor Determination of a weighted variance for the first aquaplaning risk value and the second aquaplaning risk value on the basis of respective deviations of the respective aquaplan Ingrisikowerte from the weighted mean value taking into account the first weighting factor, the second weighting factor and the third weighting factor, and using the weighted mean value and the weighted variance to determine a resulting hydroplaning risk state, wherein the weighted mean value represents the merging of the first signal and the second signal.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fusionieren einer Mehrzahl von Signalen einer Ultraschallsensorik eines Fortbewegungsmittels.The present invention relates to a method and a device for fusing a plurality of signals from an ultrasonic sensor system of a means of locomotion.

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

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

DE102016221809A1 beschreibt ein Verfahren zum Analysieren einer Fahrbahnunebenheit einer Fahrbahn für ein Fahrzeug, wobei ein Signal, welches eine Position und/oder Bewegung des Fahrzeugs betrifft, erfasst wird und wobei durch Auswerten des Signals die Fahrbahnunebenheit charakterisiert wird. Das Signal kann u.a. mittels eines Ultraschallsensors erfasst werden. Durch Filtern des Signals mittels eines Bandpassfilters oder mittels mehrerer Bandpassfilter in einen oder mehrere Frequenzbereiche kann auf eine rechenintensive Frequenzanalyse verzichtet werden und die Fahrbahnunebenheit mittels einer geringen Datenmenge beschrieben werden. Zusätzlich können ein Mittelwert und eine Varianz des Signals ermittelt werden und vorteilhaft für das Analysieren der Fahrbahnunebenheit verwendet werden. DE102016221809A1 describes a method for analyzing an unevenness of a roadway for a vehicle, with a signal relating to a position and / or movement of the vehicle being detected and with the unevenness of the roadway being characterized by evaluating the signal. The signal can be recorded using an ultrasonic sensor, among other things. By filtering the signal using a bandpass filter or using several bandpass filters in one or more frequency ranges, a computationally intensive frequency analysis can be dispensed with and the unevenness of the road can be described using a small amount of data. In addition, a mean value and a variance of the signal can be determined and used advantageously for analyzing the unevenness of the road.

DE 10 2018 118 679 A1 beschreibt die Kommunikation und Vermeidung von Gefahren in einer überwachten Fahrumgebung auf Basis einer Anwendung eines Systems zur verbesserten Zielobjekterkennung in einem Fahrzeug, das mit einem Lasererkennungs- und Entfernungs-LIDAR-System ausgestattet ist, durch gleichzeitiges Übertragen mehrerer Laser bei verschiedenen Wellenlängen. Die Laser werden erfasst und nach Wellenlängen getrennt, um die Aufnahmezeit zu verkürzen und/oder die Punktdichte zu erhöhen. Die erfassten Sensordaten werden in geeigneter Weise gewichtet. Typischerweise ergibt sich aus Mittelwert, Varianz und Standardabweichung neu abgetasteter Daten die Wahrscheinlichkeit einer neuen Objektposition. DE 10 2018 118 679 A1 describes the communication and avoidance of hazards in a monitored driving environment on the basis of an application of a system for improved target object recognition in a vehicle, which is equipped with a laser recognition and range LIDAR system, through simultaneous transmission of several lasers at different wavelengths. The lasers are detected and separated according to wavelengths in order to shorten the recording time and / or increase the point density. The recorded sensor data are weighted in a suitable manner. The probability of a new object position typically results from the mean value, variance and standard deviation of newly scanned data.

In der zum Anmeldezeitpunkt unveröffentlichten DE 10 2019 210 767 ist beschrieben, wie mehrere ultraschallbasierter Nässewerte mit Hilfe einer gewichteten Varianz miteinander fusioniert werden können. Diese Art der Fusion ist geeignet um Störungen, die bei benachbart angeordneten Sensoren ähnlich stark wirken, zu erkennen und die jeweilige Gewichtung der Sensorwerte der betroffenen Sensoren bei der Fusion stark zu reduzieren, um so einen besonders störungsfreien Nässewert zu berechnen.In the unpublished at the time of registration DE 10 2019 210 767 describes how several ultrasound-based moisture values can be merged with one another with the help of a weighted variance. This type of fusion is suitable for recognizing disturbances that have a similarly strong effect on sensors arranged next to one another and to greatly reduce the respective weighting of the sensor values of the sensors concerned during the fusion in order to calculate a particularly disturbance-free moisture value.

Ein tatsächliches Aquaplaningrisiko ist grundsätzlich von einem reinen Nässewert der Fahrbahn dahingehend zu unterscheiden, dass die Fahrbahnnässe unabhängig von einem befahrenden Fortbewegungsmittel vorhanden ist, während sich das Aquaplaningrisiko erst dadurch ergibt, dass sich ein Fahrzeug auf der nassen Fahrbahn bewegt. Das Risiko, Aquaplaning zu erfahren, ist dabei von verschiedenen Faktoren abhängig. Die Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels hat beispielsweise einen Einfluss auf das Aquaplaningrisiko und kann von einem Fahrer leicht angepasst werden, um das Risiko zu reduzieren. Darüber hinaus haben die Drainageeigenschaften von Fahrbahn und Reifen einen maßgeblichen Einfluss auf das Aquaplaningrisiko. Darüber hinaus können die statischen und dynamischen Reifenaufstandskräfte bezogen auf die Reifenaufstandsfläche einen Einfluss auf das Aquaplaningrisiko haben.An actual risk of aquaplaning is to be distinguished from a pure wetness value of the road in that the road is wet regardless of the means of transport being used, while the risk of aquaplaning only arises from the fact that a vehicle is moving on the wet road. The risk of aquaplaning depends on various factors. The speed of the means of locomotion has an influence on the risk of aquaplaning, for example, and can easily be adjusted by a driver in order to reduce the risk. In addition, the drainage properties of the road surface and tires have a significant influence on the risk of aquaplaning. In addition, the static and dynamic tire contact forces related to the tire contact area can have an influence on the risk of aquaplaning.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fusionieren einer Mehrzahl von Signalen einer Ultraschallsensorik eines Fortbewegungsmittels bereitzustellen, auf deren Basis insbesondere durch die Ultraschallsensorik erfasste Aquaplaningrisikoinformationen fusioniert werden können. Dies ermöglicht u. a. eine höhere Zuverlässigkeit für ein jeweiliges Aquaplaningrisikoerkennungsverfahren im Fortbewegungsmittel zu erzielen.It is an object of the present invention to provide a method and a device for fusing a plurality of signals from an ultrasonic sensor system of a means of locomotion, on the basis of which, in particular, aquaplaning risk information recorded by the ultrasonic sensor system can be merged. This enables inter alia to achieve a higher reliability for a respective aquaplaning risk detection method in the means of transport.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Zur Bestimmung des situationsbezogenen, für das Fortbewegungsmittel individuelle Aquaplaningrisikos sollen Signale, die beispielsweise durch Reifengeräusche verursacht werden, mit Ultraschallsensoren des Fortbewegungsmittels gemessen werden. Diese Ultraschallsensoren können beispielsweise Teil eines Parkpilotsystems sein. Jeder einzelne Ultraschallsensor kann einen Aquaplaningrisikowert basierend auf einer Geräuschpegelmessung eines oder mehrerer Frequenzbereiche derart berechneten, das basierend auf der Geräuschpegelmessung ein Kennwert für eine Fahrbahnnässe bestimmt wird und mittels dieses Kennwerts für die Fahrbahnnässe unter Berücksichtigung der aktuellen Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels und gegebenenfalls weiterer Bedingungen ein Aquaplaningrisikowert bestimmt wird. Diese ultraschallbasierten Aquaplaningrisikowerte sollen insbesondere so miteinander fusioniert werden, dass der Einfluss von Störungen auf ein Minimum reduziert wird.To determine the situation-related aquaplaning risk that is individual for the means of transport, signals that are caused, for example, by tire noise, are to be measured with ultrasonic sensors of the means of transport will. These ultrasonic sensors can be part of a park pilot system, for example. Each individual ultrasonic sensor can calculate a hydroplaning risk value based on a noise level measurement of one or more frequency ranges in such a way that a characteristic value for road wetness is determined based on the noise level measurement and, by means of this characteristic value, determines an aquaplaning risk value for the roadway wetness, taking into account the current speed of the means of transport and possibly other conditions will. These ultrasound-based aquaplaning risk values are to be merged with one another in such a way that the influence of disturbances is reduced to a minimum.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Fusionieren einer Mehrzahl von Signalen einer Ultraschallsensorik eines Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z. B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug oder ein Luftfahrzeug/Flugzeug und/oder ein Wasserfahrzeug sein.According to a first aspect of the present invention, a method for fusing a plurality of signals from an ultrasonic sensor system of a means of locomotion is proposed. The means of locomotion can be, for example, a road vehicle (e.g. motorcycle, car, van, truck) or a rail vehicle or an aircraft / airplane and / or a watercraft.

In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels einer erfindungsgemäßen Auswerteeinheit ein erster Gewichtungsfaktor für ein erstes Signal empfangen, welches einen ersten Aquaplaningrisikowert repräsentiert. In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der erfindungsgemäßen Auswerteeinheit ein zweiter Gewichtungsfaktor für ein zweites Signal empfangen, welches einen zweiten Aquaplaningrisikowert repräsentiert. Das erste Signal und das zweite Signal können durch unterschiedliche Ultraschallsensoren oder durch ein und denselben Ultraschallsensor des Fortbewegungsmittels erzeugt werden. Darüber hinaus können das erste Signal und das zweite Signal jeweils unterschiedliche oder identische Frequenzbereiche und/oder Messzeitpunkte der Ultraschallsensorik repräsentieren. Bevorzugt können pro Ultraschallsensor 2 bis 8 unterschiedliche Frequenzbereiche und insbesondere bevorzugt 3 bis 4 unterschiedliche Frequenzbereiche erfasst werden. Ferner können das erste Signal und das zweite Signal auf Basis empfangener Rauschpegel eines Ultraschallsensors und/oder diffuser Bodenechos eines zuvor ausgesendeten Ultraschallanregungssignals ermittelt werden. Die durch das erste Signal und das zweite Signal repräsentierten ersten und zweiten Aquaplaningrisikowerte können auf Basis eines geeigneten Algorithmus' ermittelt werden, welcher eingerichtet ist, auf Basis der durch die Ultraschallsensorik erzeugten Messwerte jeweilige Werte für ein aktuell vorliegendes Aquaplaningrisiko zu ermitteln. Hierfür können in den Messwerten vorhandene charakteristische Rauschpegel in mit diesen korrespondierende Nässegrade eingestuft werden. Die Nässegrade zusammen mit weiteren Parametern, wie beispielsweise der aktuellen Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels ergeben Aquaplaningrisikowerte, die das aktuelle Aquaplaningrisiko repräsentieren. Der erste Gewichtungsfaktor und/oder der zweite Gewichtungsfaktor können je nach Anwendungskontext des hier beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens auf unterschiedliche Arten ermittelt werden. Unter Anwendungskontext sollen unterschiedliche Fusionierungsstufen für jeweilige Aquaplaningrisikowerte verstanden werden. Mit anderen Worten kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise dazu verwendet werden, in einer ersten Fusionierungsstufe das erste Signal, das zweite Signal und gegebenenfalls weitere Signale, welche beispielwiese durch ein und denselben Ultraschallsensor erzeugt werden (z. B. in unterschiedlichen Frequenzbereichen des Ultraschallsensors und/oder an aufeinanderfolgenden Messzeitpunkten gemessen) sensorbezogen zu fusionieren, während in einer zweiten Fusionierungsstufe eine Mehrzahl sensorbezogen fusionierter Aquaplaningrisikowerte einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren des Fortbewegungsmittels fusioniert werden können, so dass ein Ergebnis der zweiten Fusionierungsstufe einen Aquaplaningrisikowert für das gesamte Fortbewegungsmittel repräsentieren kann. Alternativ ist es auch denkbar, in der zweiten Fusionierungsstufe eine Fusionierung von Aquaplaningrisikowerten einer Mehrzahl vordefinierter Gruppen von Ultraschallsensoren des Fortbewegungsmittels durchzuführen, welche anschließend in einer zusätzlichen dritten Fusionierungsstufe wiederum zu einem Aquaplaningrisikowert für das gesamte Fortbewegungsmittel fusioniert werden können. Darüber hinaus ist es auch denkbar, weitere geeignete Fusionierungsstufen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzen. Es sei darauf hingewiesen, dass in der ersten Fusionierungsstufe nicht notwendigerweise nur von einem Ultraschallsensor stammende Aquaplaningrisikowerte fusioniert werden können, stattdessen können in der ersten Fusionierungsstufe beispielsweise auch alle Aquaplaningrisikowerte eines jeweiligen Frequenzbereichs einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren (d. h. von sämtlichen Ultraschallsensoren des Fortbewegungsmittels oder von sämtlichen Ultraschallsensoren einer jeweiligen Gruppe) fusioniert werden. Darüber hinaus sind grundsätzlich beliebige weitere Kombinationen von Frequenzbereichen und/oder Ultraschallsensoren und/oder Messzeitpunkten denkbar.In a first step of the method according to the invention, an evaluation unit according to the invention is used to receive a first weighting factor for a first signal which represents a first hydroplaning risk value. In a second step of the method according to the invention, the evaluation unit according to the invention is used to receive a second weighting factor for a second signal which represents a second aquaplaning risk value. The first signal and the second signal can be generated by different ultrasonic sensors or by one and the same ultrasonic sensor of the means of locomotion. In addition, the first signal and the second signal can each represent different or identical frequency ranges and / or measurement times of the ultrasonic sensor system. Preferably, 2 to 8 different frequency ranges and particularly preferably 3 to 4 different frequency ranges can be detected per ultrasonic sensor. Furthermore, the first signal and the second signal can be determined on the basis of the received noise level of an ultrasonic sensor and / or diffuse floor echoes of a previously transmitted ultrasonic excitation signal. The first and second aquaplaning risk values represented by the first signal and the second signal can be determined on the basis of a suitable algorithm which is set up to determine respective values for a current aquaplaning risk on the basis of the measured values generated by the ultrasonic sensors. For this purpose, characteristic noise levels present in the measured values can be classified into degrees of wetness that correspond to them. The degrees of wetness together with other parameters, such as the current speed of the means of transport, result in hydroplaning risk values which represent the current hydroplaning risk. The first weighting factor and / or the second weighting factor can be determined in different ways depending on the application context of the method according to the invention described here. The application context should be understood to mean different levels of fusion for the respective aquaplaning risk values. In other words, the method according to the invention can be used, for example, in a first merging stage, the first signal, the second signal and, if necessary, further signals that are generated, for example, by one and the same ultrasonic sensor (e.g. in different frequency ranges of the ultrasonic sensor and / or measured at successive measurement times) sensor-related, while in a second fusion stage a plurality of sensor-related fused aquaplaning risk values of a plurality of ultrasonic sensors of the means of transport can be merged, so that a result of the second merging stage can represent a hydroplaning risk value for the entire means of transport. Alternatively, it is also conceivable to merge aquaplaning risk values from a plurality of predefined groups of ultrasonic sensors of the means of transport in the second merging stage, which can then be merged in an additional third merging stage to form an aquaplaning risk value for the entire means of transport. In addition, it is also conceivable to use further suitable fusion stages in connection with the method according to the invention. It should be noted that in the first merging stage not necessarily only aquaplaning risk values originating from one ultrasonic sensor can be merged; instead, in the first merging stage, for example, all aquaplaning risk values of a respective frequency range of a plurality of ultrasonic sensors (i.e. from all ultrasonic sensors of the means of transport or from all ultrasonic sensors) can also be merged a respective group) are merged. In addition, any further combinations of frequency ranges and / or ultrasonic sensors and / or measurement times are basically conceivable.

Das Ergebnis, das ein aktuelles Aquaplaningrisiko repräsentiert, kann beispielsweise einem Fahrer angezeigt werden, so dass er bei einem zu hohen Aquaplaningrisiko die Geschwindigkeit und damit auch das Aquaplaningrisiko reduzieren kann. Darüber hinaus kann beispielsweise die Maximalgeschwindigkeit des Geschwindigkeitsreglers einer Fahrassistenzfunktion des Fortbewegungsmittels oder eines autonom fahrenden Fortbewegungsmittels bei zu hohem Aquaplaningrisiko reduziert und der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug erhöht werden. Darüber hinaus können Fahrzeugstabilisierungssysteme wie z.B. ESP auf die erhöhte Wahrscheinlichkeit eines bevorstehenden Stabilisierungseingriffs vorbereitet werden und Sicherheitssysteme wie z.B. Gurtstraffer aktiviert werden um die Folgen eines Unfalls aufgrund von Aquaplaning zu reduzieren.The result, which represents a current risk of aquaplaning, can be displayed to a driver, for example, so that if the risk of aquaplaning is too high, he can reduce the speed and thus also the risk of aquaplaning. In addition, for example, the maximum speed of the speed controller of a driver assistance function of the means of locomotion or of an autonomously driving Means of locomotion can be reduced if the risk of aquaplaning is too high and the distance to the vehicle in front increased. In addition, vehicle stabilization systems such as ESP can be prepared for the increased probability of an imminent stabilization intervention and safety systems such as belt tensioners can be activated to reduce the consequences of an accident due to aquaplaning.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Umsetzung der unterschiedlichen Fusionierungsstufen bevorzugt auf Basis einer mehrfachen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei jeweilige Ergebnisse einer jeweiligen vorangegangenen Fusionierungsstufe als Eingangsgrößen in Form jeweiliger Aquaplaningrisikowerte und jeweiliger Gewichtungsfaktoren in einen nachfolgenden Iterationsdurchlauf (d. h. die nachfolgende Fusionierungsstufe) des erfindungsgemäßen Verfahrens einfließen können. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass jeweilige in die erste Fusionierungsstufe einfließende Gewichtungsfaktoren bevorzugt vordefinierte Gewichtungsfaktoren für jeweilige Ultraschallsensoren und/oder Frequenzbereiche der Ultraschallsensoren sein können, welche beispielsweise während einer Entwicklungsphase des Fortbewegungsmittels ermittelt bzw. angelernt werden können. Die auf diese Weise ermittelten Gewichtungsfaktoren können beispielsweise in einer an die Auswerteeinheit informationstechnisch angebundenen Speichereinheit abgelegt sein und können grundsätzlich einen Wert für eine zu erwartende Qualität bzw. Zuverlässigkeit jeweiliger Signale repräsentieren. Auf diese Weise können für die Aquaplaningrisikobestimmung eher ungeeignete Signale (z. B. aufgrund einer störanfälligen Anordnungsposition jeweiliger mit den ungeeigneten Signalen korrespondierender Ultraschallsensoren) dauerhaft mit einem entsprechend geringeren Gewichtungsfaktor in die Fusionierung einfließen, während geeignetere Signale mittels eines entsprechend höher festgelegten Gewichtungsfaktors einen entsprechend größeren Einfluss auf ein Gesamtergebnis der Aquaplaningrisikobestimmung haben können. In jede der ersten Fusionierungsstufe nachfolgenden Fusionierungsstufe fließen bevorzugt keine vordefinierten Gewichtungsfaktoren in das erfindungsgemäße Verfahren ein, da das Ergebnis der ersten Fusionierungsstufe stets von aktuellen Messwerten bzw. Randbedingungen abhängt und somit dynamisch ist. Im Sinne einer vereinfachten Beschreibung soll nachfolgend in der ersten Fusionierungsstufe von einer Fusionierung sensorbezogener Aquaplaningrisikowerte ausgegangen werden (d. h. eine Fusionierung von Aquaplaningrisikowerten eines einzelnen Ultraschallsensors), ohne das erfindungsgemäße Verfahren damit auf diese Variante zu beschränken. Entsprechend stellen nachfolgend verwendete, sensorbezogene Indizes bzw. Bezeichnungen von Variablen ebenfalls keine Einschränkung auf diese Variante dar, sondern können in geeigneter Weise auch auf oben genannte weitere Kombinationsmöglichkeiten zur Fusionierung von Aquaplaningrisikowerten übertragen und angewendet werden. Die jeweiligen in die erste Fusionierungsstufe einfließenden vordefinierten Gewichtungsfaktoren können bevorzugt auf Basis signalbezogener Varianzen (nachfolgend auch als „individuelle Varianzen“ bezeichnet) σ i 2

Figure DE102020204833A1_0001
bestimmt werden.The method according to the invention enables the different merging stages to be implemented, preferably on the basis of multiple implementation of the method according to the invention, with the respective results of a respective preceding merging stage being able to flow into a subsequent iteration run (i.e. the subsequent merging stage) of the method according to the invention as input variables in the form of respective aquaplaning risk values and respective weighting factors . In this context, it should be noted that the respective weighting factors flowing into the first merging stage can preferably be predefined weighting factors for respective ultrasonic sensors and / or frequency ranges of the ultrasonic sensors, which can be determined or learned, for example, during a development phase of the means of transport. The weighting factors determined in this way can, for example, be stored in a memory unit connected to the evaluation unit for information technology and can in principle represent a value for an expected quality or reliability of the respective signals. In this way, signals that are rather unsuitable for determining the aquaplaning risk (e.g. due to a fault-prone arrangement position of the respective ultrasonic sensors corresponding to the unsuitable signals) can continuously flow into the merger with a correspondingly lower weighting factor, while more suitable signals by means of a correspondingly higher weighting factor a correspondingly larger one Can influence an overall result of the aquaplaning risk assessment. In each merging step following the first merging step, no predefined weighting factors flow into the method according to the invention, since the result of the first merging step always depends on current measured values or boundary conditions and is therefore dynamic. For the sake of a simplified description, a merger of sensor-related aquaplaning risk values will be assumed in the first merging stage (ie a merging of aquaplaning risk values of a single ultrasonic sensor) without restricting the method according to the invention to this variant. Correspondingly, the sensor-related indices or designations of variables used below also do not represent a restriction to this variant, but can also be transferred and applied in a suitable manner to the above-mentioned further combination options for merging aquaplaning risk values. The respective predefined weighting factors flowing into the first merger stage can preferably be based on signal-related variances (hereinafter also referred to as "individual variances") σ i 2
Figure DE102020204833A1_0001
to be determined.

In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Auswerteeinheit ein dritter Gewichtungsfaktor repräsentierend die reziproke Summe des reziproken ersten Gewichtungsfaktors und des reziproken zweiten Gewichtungsfaktors ermittelt. Dies kann bevorzugt auf Basis folgender Formel erfolgen: σ s , r 2 = 1 i 1 σ i 2

Figure DE102020204833A1_0002
wobei σ s , r 2
Figure DE102020204833A1_0003
eine sensorbezogene Varianz und σ i 2
Figure DE102020204833A1_0004
die signalbezogene Varianz repräsentieren. Der Index r kennzeichnet die Berechnung auf Basis der jeweiligen reziproken Werte.In a third step of the method according to the invention, a third weighting factor representing the reciprocal sum of the reciprocal first weighting factor and the reciprocal second weighting factor is determined by means of the evaluation unit. This can preferably be done on the basis of the following formula: σ s , r 2 = 1 i 1 σ i 2
Figure DE102020204833A1_0002
whereby σ s , r 2
Figure DE102020204833A1_0003
a sensor-related variance and σ i 2
Figure DE102020204833A1_0004
represent the signal-related variance. The index r indicates the calculation based on the respective reciprocal values.

In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Auswerteeinheit ein gewichteter Mittelwert für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert aus der Summe jeweiliger Quotienten aus dem ersten Aquaplaningrisikowert und dem ersten Gewichtungsfaktor, und dem zweiten Aquaplaningrisikowert und dem zweiten Gewichtungsfaktor ermittelt, wobei die Summe dieser Quotienten mittels des dritten Gewichtungsfaktors gewichtet wird. Dies kann bevorzugt auf Basis folgender Formel erfolgen: μ s = σ s , r 2 i μ i σ i 2

Figure DE102020204833A1_0005
wobei µs den gewichteten Mittelwert und µi die jeweiligen Aquaplaningrisikowerte repräsentieren.In a fourth step of the method according to the invention, a weighted mean value for the first aquaplaning risk value and the second aquaplaning risk value from the sum of the respective quotients from the first aquaplaning risk value and the first weighting factor, and the second aquaplaning risk value and the second weighting factor is determined by means of the evaluation unit, the sum of these being determined Quotient is weighted by means of the third weighting factor. This can preferably be done on the basis of the following formula: μ s = σ s , r 2 i μ i σ i 2
Figure DE102020204833A1_0005
where µ s represents the weighted mean and µ i the respective aquaplaning risk values.

In einem fünften Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Auswerteeinheit eine gewichtete Varianz für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert auf Basis jeweiliger Abweichungen jeweiliger Aquaplaningrisikowerte vom gewichteten Mittelwert unter Berücksichtigung des ersten Gewichtungsfaktors, des zweiten Gewichtungsfaktors und des dritten Gewichtungsfaktors ermittelt. Dies kann bevorzugt auf Basis folgender Formel erfolgen: σ s , w 2 = σ s , r 2 i ( μ i μ s ) 2 σ i 2

Figure DE102020204833A1_0006
wobei σ s , π 2
Figure DE102020204833A1_0007
die gewichtete Varianz bezogen auf den jeweiligen Ultraschallsensor repräsentiert.In a fifth step of the method according to the invention, a weighted variance for the first aquaplaning risk value and the second aquaplaning risk value is determined by means of the evaluation unit on the basis of respective deviations of the respective aquaplaning risk values from the weighted mean, taking into account the first weighting factor, the second weighting factor and the third weighting factor. This can preferably be done on the basis of the following formula: σ s , w 2 = σ s , r 2 i ( μ i - μ s ) 2 σ i 2
Figure DE102020204833A1_0006
whereby σ s , π 2
Figure DE102020204833A1_0007
represents the weighted variance related to the respective ultrasonic sensor.

In einem sechsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der gewichtete Mittelwert und die gewichtete Varianz zum Ermitteln eines resultierenden Aquaplaningrisiko-Zustandes verwendet, wobei der gewichtete Mittelwert die Fusionierung des ersten Signals und des zweiten Signals repräsentiert. Wie oben beschrieben, kann das Verwenden der Ergebnisse des sechsten Verfahrensschrittes auch ein erneutes Durchführen des beschriebenen Verfahrens unter Verwendung der Ergebnisse des Verfahrens als Eingangsgrößen für die nachfolgende Iteration des Verfahrens bedeuten. Alternativ kann auf Basis der Ergebnisse der ersten Fusionierungsstufe bereits eine verbesserte Aquaplaningrisikobestimmung erreicht werden.In a sixth step of the method according to the invention, the weighted mean value and the weighted variance are used to determine a resulting hydroplaning risk condition, the weighted mean value representing the merging of the first signal and the second signal. As described above, using the results of the sixth method step can also mean carrying out the described method again using the results of the method as input variables for the subsequent iteration of the method. Alternatively, an improved aquaplaning risk determination can already be achieved on the basis of the results of the first merger stage.

Es sei darauf hingewiesen, dass die vorstehend genannten bevorzugten Berechnungsvorschriften keine Einschränkung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf deren konkrete Ausgestaltung darstellen sollen. Stattdessen ist es auch denkbar, von vorstehend genannten Berechnungsvorschriften abweichende Berechnungsvorschriften einzusetzen, solange auf deren Basis das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten bleibt. Darüber hinaus ist es auch denkbar, anstelle der vorstehend verwendeten Varianzen (bzw. der davon abgeleiteten Standardabweichungen) auch davon abweichende Streuungsparameter im Zusammengang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzen.It should be pointed out that the aforementioned preferred calculation rules are not intended to represent any restriction of the method according to the invention to their specific design. Instead, it is also conceivable to use calculation rules that differ from the calculation rules mentioned above, as long as the basic principle of the method according to the invention is retained on their basis. In addition, instead of the variances used above (or the standard deviations derived therefrom), it is also conceivable to use scatter parameters which deviate therefrom in conjunction with the method according to the invention.

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

In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird mittels der Auswerteeinheit in einem zusätzlichen Verfahrensschritt eine Gesamtvarianz für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert auf Basis des dritten Gewichtungsfaktors und der gewichteten Varianz ermittelt. In einem weiteren zusätzlichen Verfahrensschritt wird diese Gesamtvarianz nachfolgend als gewichtete Varianz im Fortbewegungsmittel verwendet. Diese Verfahrensschritte werden bevorzugt zwischen den jeweiligen Fusionierungsstufen durchgeführt, um u. a. potentielle Divisionen durch Null zu vermeiden. Das Berechnen der Gesamtvarianz kann bevorzugt auf Basis folgender Formel erfolgen: σ 2 = σ s , r 2 + σ s , w 2

Figure DE102020204833A1_0008
wobei σ2 die Gesamtvarianz repräsentiert. Die Gesamtvarianz σ2 wird dann groß, wenn alle individuellen Varianzen σ i 2
Figure DE102020204833A1_0009
σ2 aufgrund eines Messrauschens groß sind. Sie wird aber auch dann groß, wenn die individuellen Varianzen σ i 2
Figure DE102020204833A1_0010
σ2 aufgrund des Messrauschens klein sind, während sich die Aquaplaningrisikowerte µi stark unterscheiden. Allerdings kann die Gesamtvarianz σ2 auch klein werden, wenn einer der Messwerte stark von anderen Messwerten abweichen sollte, während für diesen Messwert eine hohe Varianz aufgrund des Messrauschens bestimmt wurde.In a preferred embodiment of the present invention, the evaluation unit is used in an additional method step to determine a total variance for the first aquaplaning risk value and the second aquaplaning risk value on the basis of the third weighting factor and the weighted variance. In a further additional method step, this total variance is subsequently used as a weighted variance in the means of transport. These process steps are preferably carried out between the respective merging stages in order, among other things, to avoid potential divisions by zero. The calculation of the total variance can preferably be based on the following formula: σ 2 = σ s , r 2 + σ s , w 2
Figure DE102020204833A1_0008
where σ 2 represents the total variance. The total variance σ 2 becomes large if all individual variances σ i 2
Figure DE102020204833A1_0009
σ 2 are large due to measurement noise. But it will also be great if the individual variances σ i 2
Figure DE102020204833A1_0010
σ 2 are small due to the measurement noise, while the aquaplaning risk values µ i differ greatly. However, the total variance σ 2 can also become small if one of the measured values should deviate significantly from other measured values, while a high variance was determined for this measured value due to the measurement noise.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die gewichtete Varianz vor dem Ermitteln der Gesamtvarianz mittels der Auswerteeinheit mit einem vierten Gewichtungsfaktor gewichtet. Dies kann bevorzugt auf Basis folgender Formel erfolgen: σ 2 = σ s , r 2 + α σ s , π 2

Figure DE102020204833A1_0011
wobei α den vierten Gewichtungsfaktor repräsentiert. Wird der Faktor a groß gewählt, dann bewirken potentiell einwirkende Störungen eine starke Erhöhung der Gesamtvarianz σ2. Dadurch kann bei einer anschließenden Fusion mehrerer Aquaplaningrisikowerte der Einfluss der jeweils gestörten Ultraschallsensoren besonders gut reduziert werden. Wird der Faktor a hingegen klein gewählt, dann bewirken zufällige Unterschiede zwischen Signalen aufgrund des Messrauschens nur eine geringe Erhöhung der Gesamtvarianz σ2. Dadurch kann bei einer anschließenden Fusion mehrerer Aquaplaningrisikowerte entsprechend der Einfluss des Messrauschens reduziert werden. Um einen geeigneten Kompromiss zwischen einer guten Erkennung von Störungen und einer guten Reduzierung des Messrauschens zu erreichen, kann der Faktor a bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,2 und 10 und insbesondere bevorzugt in einem Bereich zwischen 1 und 2 gewählt werden. Die Wahl des Faktors α kann darüber hinaus bevorzugt für jeden Ultraschallsensor individuell festgelegt werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, the weighted variance is weighted with a fourth weighting factor before determining the total variance by means of the evaluation unit. This can preferably be done on the basis of the following formula: σ 2 = σ s , r 2 + α σ s , π 2
Figure DE102020204833A1_0011
where α represents the fourth weighting factor. If the factor a is chosen to be large, then potentially influencing disturbances cause a strong increase in the total variance σ 2 . As a result, when several aquaplaning risk values are subsequently merged, the influence of the ultrasonic sensors that are disturbed in each case can be reduced particularly well. If, on the other hand, the factor a is chosen to be small, then random differences between signals due to the measurement noise only cause a slight increase in the total variance σ 2 . As a result, the influence of the measurement noise can be reduced accordingly in the event of a subsequent merger of several aquaplaning risk values. In order to achieve a suitable compromise between a good detection of disturbances and a good reduction of the measurement noise, the factor a can preferably be selected in a range between 0.2 and 10 and particularly preferably in a range between 1 and 2. In addition, the choice of the factor α can preferably be set individually for each ultrasonic sensor.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden das erste Signal und das zweite Signal von einer vordefinierten Gruppe von Ultraschallsensoren erzeugt und ein der Gruppe zugeordneter gewichteter Mittelwert und eine der Gruppe zugeordnete gewichtete Varianz über alle Ultraschallsensoren der vordefinierten Gruppe ermittelt. Wie oben beschrieben, können die Ultraschallsensoren des Fortbewegungsmittels einer Mehrzahl von Gruppen zugeordnet werden, wobei jeder Ultraschallsensor des Fortbewegungsmittels einer, mehreren oder keiner der Gruppen zugeordnet sein kann. Für die Zuordnung jeweiliger Ultraschallsensoren zu jeweiligen Gruppen können bevorzugt örtlich nebeneinanderliegende Ultraschallsensoren für eine jeweilige Gruppenzuordnung gewählt werden. Dies kann von besonderem Vorteil sein, da sich auf die Ultraschallsensoren einwirkende Störungen häufig lokal begrenzt auf nebeneinanderliegende Ultraschallsensoren und/oder auf einzelne nebeneinanderliegende und/oder überlappende Gruppen auswirken. Sämtliche Aquaplaningrisikowerte von durch Störungen beeinflusster Gruppen sollten bevorzugt ein geringes Gewicht bei der Berechnung des fusionierten Aquaplaningrisikowertes über mehrere Gruppen hinweg erhalten. Messungen, für die bekannt ist, dass aufgrund von Messrauschen oder Störungen eine hohe Varianz zu erwarten ist, sollten dementsprechend bei der Berechnung der Varianz des fusionierten Aquaplaningrisikowertes schwächer gewichtet werden. Störungen, die hingegen nicht zu einem erhöhten Wert für die Varianz führen, sich aber unterschiedlich stark auf unterschiedliche Ultraschallsensoren auswirken können, sollten aber vorteilhaft zu einer Berechnung eines großen Werts für die Varianz führen. Aus diesem Grund können die Berechnungen für die gruppenbezogenen Aquaplaningrisikowerte und die gruppenbezogenen Varianzen analog zu den oben beschriebenen Berechnungsschritten für die einzelnen Ultraschallsensoren durchgeführt werden. Bevorzugt können zwischen 2 und 4 nebeneinanderliegende Ultraschallsensoren einer gemeinsamen Gruppe zugeordnet werden, ohne die Anzahl im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch einzuschränken. Es kann außerdem, wie bereits erwähnt, günstig sein, einen oder mehrere Ultraschallsensoren mehr als einer Gruppe zuzuordnen. Dadurch kann eine Überlappung von Gruppen erreicht werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht werden kann, dass während auftretender Störungen eine oder mehrere Gruppen des Fortbewegungsmittels ungestört bleiben und dadurch einen Aquaplaningrisikowert mit einer niedrigen Varianz erzeugen können. Alternativ können beispielsweise auch 5 oder 6 Ultraschallsensoren (oder mehr) einer jeweiligen Gruppe zugordnet werden, wobei in diesem Fall jeder Ultraschallsensor bevorzugt drei Gruppen zugeordnet werden kann, damit Auswirkungen von Störungen weiterhin klar abgegrenzt werden können.In a further advantageous embodiment of the present invention, the first signal and the second signal are generated by a predefined group of ultrasonic sensors and a weighted mean value assigned to the group and a weighted variance assigned to the group are determined over all ultrasonic sensors of the predefined group. As described above, the ultrasonic sensors of the means of locomotion can be assigned to a plurality of groups, wherein each ultrasonic sensor of the means of locomotion can be assigned to one, several or none of the groups. For the assignment of respective ultrasonic sensors to respective groups, ultrasonic sensors that are locally adjacent to one another can preferably be selected for a respective group assignment. This can be of particular advantage since disturbances acting on the ultrasonic sensors often have a locally limited effect on adjacent ultrasonic sensors and / or on individual adjacent and / or overlapping groups. All aquaplaning risk values of groups influenced by disturbances should preferably be given a low weight when calculating the merged aquaplaning risk value across several groups. Measurements for which it is known that a high variance is to be expected due to measurement noise or interference should accordingly be weighted less when calculating the variance of the merged aquaplaning risk value. Disturbances which, on the other hand, do not lead to an increased value for the variance, but can have different effects on different ultrasonic sensors, should, however, advantageously lead to a calculation of a large value for the variance. For this reason, the calculations for the group-related aquaplaning risk values and the group-related variances can be carried out analogously to the calculation steps described above for the individual ultrasonic sensors. Preferably between 2 and 4 adjacent ultrasonic sensors can be assigned to a common group without thereby limiting the number in the sense of the method according to the invention. As already mentioned, it can also be advantageous to assign one or more ultrasonic sensors to more than one group. As a result, groups can overlap, which can increase the probability that one or more groups of the means of locomotion will remain undisturbed during disruptions that occur and thereby generate a hydroplaning risk value with a low variance. Alternatively, for example, 5 or 6 ultrasonic sensors (or more) can be assigned to a respective group, in which case each ultrasonic sensor can preferably be assigned to three groups so that the effects of disturbances can continue to be clearly delimited.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird mittels der Auswerteeinheit ein dem Fortbewegungsmittel zugeordneter gewichteter Mittelwert und eine dem Fortbewegungsmittel zugeordnete gewichtete Varianz für den ersten Aquaplaningrisikowert und für den zweiten Aquaplaningrisikowert ermittelt, wobei der erste Aquaplaningrisikowert und der zweite Aquaplaningrisikowert einen gewichteten Mittelwert und eine gewichtete Varianz für einen jeweiligen Ultraschallsensor oder einen gewichteten Mittelwert und eine gewichtete Varianz für eine jeweilige Gruppe von Ultraschallsensoren des Fortbewegungsmittels repräsentieren. Wie oben beschrieben, kann eine Berechnung der auf das Fortbewegungsmittel bezogenen Werte analog zum oben beschrieben erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden. Die für das Fortbewegungsmittel berechnete Varianz kann insbesondere als Indikator für eine Zuverlässigkeit der Aquaplaningrisikobestimmung für das gesamte Fortbewegungsmittel herangezogen werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, the evaluation unit determines a weighted mean value assigned to the means of transport and a weighted variance assigned to the means of transport for the first hydroplaning risk value and for the second hydroplaning risk value, the first hydroplaning risk value and the second hydroplaning risk value having a weighted mean value and a weighted mean value Represent variance for a respective ultrasonic sensor or a weighted mean value and a weighted variance for a respective group of ultrasonic sensors of the means of locomotion. As described above, the values relating to the means of locomotion can be calculated in a manner analogous to the method according to the invention described above. The variance calculated for the means of transport can in particular be used as an indicator for the reliability of the aquaplaning risk determination for the entire means of transport.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden der dem Fortbewegungsmittel zugeordnete gewichtete Mittelwert und die dem Fortbewegungsmittel zugeordnete gewichtete Varianz zusätzlich auf Basis eines Aquaplaningrisikowertes einer von der Ultraschallsensorik des Fortbewegungsmittels abweichenden Sensorik ermittelt. Diese abweichende Sensorik kann beispielsweise eine Kamera und/oder ein Lidar-Sensor und/oder ein satellitengestütztes Ortungssystem (aufgrund einer veränderten Mehrwegeausbreitung bei unterschiedlichen Nässegraden) sein, deren Ausgangssignale bevorzugt derart vorverarbeitet werden, dass diese entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren mit jeweiligen gewichteten Mittelwerten und gewichteten Varianzen für jeweilige Aquaplaningrisikowerte der Ultraschallsensorik fusioniert werden können.In a further advantageous embodiment of the present invention, the weighted mean value assigned to the means of transportation and the weighted variance assigned to the means of transportation are additionally determined on the basis of a hydroplaning risk value of a sensor system that deviates from the ultrasonic sensor system of the means of transportation. This deviating sensor system can be, for example, a camera and / or a lidar sensor and / or a satellite-supported location system (due to a changed multipath propagation at different degrees of wetness), the output signals of which are preferably preprocessed in such a way that they are weighted and weighted according to the method according to the invention Variances for the respective aquaplaning risk values of the ultrasonic sensors can be merged.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden der gewichtete Mittelwert und die gewichtete Varianz zusätzlich auf Basis dritter Aquaplaningrisikowerte und/oder auf Basis eines gewichteten Mittelwertes der dritten Aquaplaningrisikowerte und einer gewichteten Varianz der dritten Aquaplaningrisikowerte ermittelt. Die dritten Aquaplaningrisikowerte und/oder die darauf basierenden gewichteten Mittelwerte und gewichteten Varianzen können auf Basis eines weiteren Ultraschallsensors des Fortbewegungsmittels ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können diese auch auf Basis eines von einem weiteren Fortbewegungsmittel („Crowd-Sourcing“) und/oder eines von einem externen Server bereitgestellten Nässewert ermittelt werden. Mit anderen Worten können auch Aquaplaningrisikowerte, die mithilfe von außerhalb des Fortbewegungsmittels ermittelten Nässewerten bestimmt wurden, mit einem jeweiligen Ergebnis einer jeweils korrespondierenden Fusionierungsstufe des Fortbewegungsmittels fusioniert werden, wodurch ggf. eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit der Aquaplaningrisikobestimmung erreicht werden kann.In a further advantageous embodiment of the present invention, the weighted mean value and the weighted variance are additionally determined on the basis of third aquaplaning risk values and / or on the basis of a weighted mean value of the third aquaplaning risk values and a weighted variance of the third aquaplaning risk values. The third aquaplaning risk values and / or the weighted mean values and weighted variances based thereon can be determined on the basis of a further ultrasonic sensor of the means of transport. Alternatively or additionally, these can also be determined on the basis of a moisture value provided by another means of transport (“crowd sourcing”) and / or a moisture value provided by an external server. In other words, aquaplaning risk values, which were determined with the help of moisture values determined outside the means of transport, can be merged with a respective result of a respective corresponding merging stage of the means of transport, whereby a further improvement in the reliability of the aquaplaning risk determination can be achieved if necessary.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung repräsentieren der erste Gewichtungsfaktor und/oder der zweite Gewichtungsfaktor geschwindigkeitsabhängige und/oder nässegradabhängige und/oder von einem thermischen Messrauschen abhängige Werte, welche insbesondere aus einem vordefinierten Kennfeld ermittelt werden können. Durch dieses zusätzliche Berücksichtigen oben genannter Einflussgrößen auf die Aquaplaningrisikobestimmung, kann eine Zuverlässigkeit der Aquaplaningrisikobestimmung entsprechend weiter erhöht werden. Oben genannte Einflussgrößen können bevorzugt während einer Entwicklungsphase und/oder einer Trainingsphase für das Fortbewegungsmittel ermittelt und beispielweise in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, the first weighting factor and / or the second weighting factor represent speed-dependent and / or moisture-dependent and / or dependent on thermal measurement noise values, which in particular can be determined from a predefined map. By additionally taking into account the above-mentioned influencing variables on the aquaplaning risk determination, the reliability of the aquaplaning risk determination can be further increased accordingly. The above-mentioned influencing variables can preferably be determined during a development phase and / or a training phase for the means of locomotion and, for example, stored in the memory unit connected to the evaluation unit.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden Ultraschallsensoren, die in Fahrtrichtung des Fortbewegungsmittels gesehen vorne an dem Fortbewegungsmittel angeordnet sind separat von Ultraschallsensoren, die in Fahrtrichtung des Fortbewegungsmittels gesehen hinten an dem Fortbewegungsmittel angeordnet sind, jeweils separat betrachtet. Es wird also mittels der vorderen Ultraschallsensoren ein vorderer fusionierter Aquaplaningrisikowert bestimmt und mit mittels der hinteren Ultraschallsensoren wird ein hinterer fusionierter Aquaplaningrisikowert bestimmt. Der vordere fusionierte Aquaplaningrisikowert kann insbesondere einer Vorderachse des Fortbewegungsmittels zugeordnet sein, der hintere fusionierte Aquaplaningrisikowert kann insbesondere einer Hinterachse des Fortbewegungsmittels zugeordnet sein. Diese Ausführung der Erfindung weist den Vorteil auf, dass insbesondere auf eine sprunghafte Nässeänderung der Fahrbahn rechtzeitig reagiert werden kann. In einem solchen Fall, beispielsweise bei einer großen Wasserlache auf der Fahrbahn, kann der vordere fusionierte Aquaplaningrisikowert bereits zu einem Zeitpunkt eine erhöhte Aquaplaninggefahr ausweisen, wenn die Räder der Hinterachse sich noch auf trockener Fahrbahn befinden, also der hintere Aquaplaningrisikowert deutlich kleiner bestimmt wird als der erste Aquaplaningrisikowert.According to a further advantageous embodiment of the present invention, ultrasonic sensors that are arranged at the front of the means of transport, viewed in the direction of travel of the means of transport, are each considered separately from ultrasound sensors that are arranged at the rear of the means of transport, viewed in the direction of travel of the means of transport. A front fused aquaplaning risk value is thus determined by means of the front ultrasonic sensors and a rear fused aquaplaning risk value is determined by means of the rear ultrasonic sensors. The front fused aquaplaning risk value can in particular be assigned to a front axle of the means of locomotion, the rear fused aquaplaning risk value can in particular be allocated to a rear axle of the means of locomotion. This embodiment of the invention has the advantage that, in particular, a sudden change in the wetness of the roadway can be responded to in good time. In such a case, for example if there is a large puddle of water on the roadway, the front merged aquaplaning risk value can already indicate an increased risk of aquaplaning at a point in time when the wheels of the rear axle are still on a dry road, i.e. the rear aquaplaning risk value is determined to be significantly lower than the first aquaplaning risk value.

Die Reifengeräusche der Vorderachse können für die gemessenen Geräusche der Ultraschallsensoren dominant sein. Abhängig vom Achsabstand und der Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels wirkt eine solche Aquaplaninggefahränderung verzögert auf die Reifengeräusche, die von der Hinterachse erzeugt werden und mit den hinteren Ultraschallsensoren gemessen werden. Damit diese Verzögerung bei der Fusion der ersten und zweiten Aquaplaningrisikowerte der vorderen und hinteren Ultraschallsensoren nicht fälschlicherweise für eine Störung gehalten wird, können die Sensorwerte der vorderen Ultraschallsensoren durch ein Totzeitglied verzögert werden, wobei die Totzeit bzw. die Verzögerung insbesondere abhängig von der aktuellen Geschwindigkeit gewählt wird. Durch diese Verzögerung wirkt eine sprunghafte Aquaplaninggefahränderung synchron auf die hinteren und vorderen verzögerten Ultraschallsensorwerte, wodurch während einer solchen Aquaplaninggefahränderung Störungen einen geringeren Einfluss auf die Fusionierung haben.The tire noise of the front axle can dominate the noise measured by the ultrasonic sensors. Depending on the center distance and the speed of the means of locomotion, such a change in the risk of aquaplaning has a delayed effect on the tire noises that are generated by the rear axle and measured with the rear ultrasonic sensors. So that this delay in the merger of the first and second aquaplaning risk values of the front and rear ultrasonic sensors is not mistakenly considered to be a malfunction, the sensor values of the front ultrasonic sensors can be delayed by a dead time element, the dead time or the delay being selected in particular as a function of the current speed will. As a result of this delay, a sudden change in the risk of aquaplaning acts synchronously on the rear and front delayed ultrasonic sensor values, so that during such a change in the risk of aquaplaning, disturbances have less of an influence on the fusion.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung werden bei einem Fortbewegungsmittel mit mindestens vier Rädern, für jedes Rad individuelle fusionierte Aquaplaningwerte bestimmt. Diese Information kann beispielsweise von einer ESP-Regelung des Fortbewegungsmittels genutzt werden, so dass die Fahrdynamikregelung den Reibwert der einzelnen Räder und damit die sich entwickelnde Fahrzeugdynamik besser abschätzen kann. In a particularly advantageous embodiment of the present invention, for a means of locomotion with at least four wheels, individual fused aquaplaning values are determined for each wheel. This information can be used, for example, by an ESP control of the means of transport, so that the driving dynamics control can better estimate the coefficient of friction of the individual wheels and thus the developing vehicle dynamics.

Um ein Aquaplaningrisiko für einen Fahrer oder für den Tempomaten geeignet auszugeben, können die fusionierten Aquaplaningrisikowerte über eine längere Zeit gefiltert werden. So kann die Reaktionszeit eines Fahrers auf eine Aquaplaningrisikoinformation z.B. 0,2 bis 1 Sekunde betragen. Um Fehlinformationen aufgrund von Messrauschen zu verhindern, kann es darum günstig sein, die Aquaplaningrisikowerte z.B. über 0,2 bis 1 Sekunde zu filtern. Für die Filterung mehrerer zeitlich aufeinander folgend bestimmter Aquaplaningrisikowerte können die zuvor beschriebenen Fusionsgleichungen verwendet werden. Es kann z.B. ein Fusionsfilter mit unendlicher Impulsantwort (IIR-Filter) realisiert werden, indem der Ausgang des Fusionsfilters gewichtet oder mit einem Offset versehen als Eingang zurückgeführt wird. Alternativ ein Fusionsfilter mit endlicher Impulsantwort (FIR-Filter) realisiert werden, indem eine bestimmte Anzahl der zuletzt berechneten Eingangswerte miteinander fusioniert werden.In order to appropriately output a hydroplaning risk for a driver or for the cruise control, the merged hydroplaning risk values can be filtered over a longer period of time. The reaction time of a driver to information about the risk of aquaplaning can be, for example, 0.2 to 1 second. In order to prevent incorrect information due to measurement noise, it can therefore be beneficial to filter the aquaplaning risk values, e.g. over 0.2 to 1 second. The fusion equations described above can be used to filter a plurality of aquaplaning risk values determined in succession in time. For example, a fusion filter with an infinite impulse response (IIR filter) can be implemented by weighting the output of the fusion filter or providing it with an offset and returning it as an input. Alternatively, a fusion filter with a finite impulse response (FIR filter) can be implemented by fusing a certain number of the most recently calculated input values with one another.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Fusionieren einer Mehrzahl von Signalen einer Ultraschallsensorik eines Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst eine Auswerteeinheit mit einem Dateneingang und einem Datenausgang, wobei die Auswerteeinheit mittels das Dateneingangs und mittels des Datenausgangs insbesondere mit einem Bordnetz des Fortbewegungsmittels verbunden sein kann. Ferner kann die Auswerteeinheit mit einer intern und/oder externen Speichereinheit informationstechnisch verbunden sein, in welcher durch die Auswerteeinheit empfangene und/oder berechnete Daten für eine nachgelagerte Verarbeitung abgelegt werden können. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o. ä., ausgestaltet sein und in Verbindung mit einem Computerprogramm eingerichtet sein, oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahrensschritte auszuführen.According to a second aspect of the present invention, a device for fusing a plurality of signals from an ultrasonic sensor system of a means of locomotion is proposed. The device comprises an evaluation unit with a data input and a data output, wherein the evaluation unit can be connected by means of the data input and by means of the data output in particular to an on-board network of the means of locomotion. Furthermore, the evaluation unit can be connected in terms of information technology to an internal and / or external storage unit in which data received and / or calculated by the evaluation unit can be stored for subsequent processing. The evaluation unit can be designed, for example, as an ASIC, FPGA, processor, digital signal processor, microcontroller, or the like, and can be set up in conjunction with a computer program to carry out method steps according to the invention described above.

In Verbindung mit dem Dateneingang ist die Auswerteinheit eingerichtet, einen ersten Gewichtungsfaktor für ein erstes Signal zu empfangen, welches einen ersten Aquaplaningrisikowert repräsentiert und einen zweiten Gewichtungsfaktor für ein zweites Signal zu empfangen, welches einen zweiten Aquaplaningrisikowert repräsentiert. Ferner ist die Auswerteeinheit eingerichtet, einen dritten Gewichtungsfaktor repräsentierend die reziproke Summe des reziproken ersten Gewichtungsfaktors und des reziproken zweiten Gewichtungsfaktors zu ermitteln, einen gewichteten Mittelwert für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert aus der Summe jeweiliger Quotienten aus dem ersten Aquaplaningrisikowert und dem ersten Gewichtungsfaktor, und dem zweiten Aquaplaningrisikowert und dem zweiten Gewichtungsfaktor zu ermitteln, wobei die Summe dieser Quotienten mittels des dritten Gewichtungsfaktors gewichtet wird und eine gewichtete Varianz für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert auf Basis jeweiliger Abweichungen jeweiliger Aquaplaningrisikowerte vom gewichteten Mittelwert unter Berücksichtigung des ersten Gewichtungsfaktors, des zweiten Gewichtungsfaktors und des dritten Gewichtungsfaktors zu ermitteln. In Verbindung mit dem Datenausgang ist die Auswerteeinheit eingerichtet, den gewichteten Mittelwert und die gewichtete Varianz zum Ermitteln eines resultierenden Aquaplaningrisikozustandes zu verwenden, wobei der gewichtete Mittelwert die Fusionierung des ersten Signals und des zweiten Signals repräsentiert. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie oben beschrieben, in Form einer weiteren Iteration des erfindungsgemäßen Verfahrens einer oder mehreren weiteren Fusionierungsstufen zugeführt werden kann, wodurch das am Datenausgang ausgegebene Ergebnis über den Dateneingang der Auswerteeinheit innerhalb der Auswerteeinheit selbst weiterverarbeitet werden kann. Der Datenausgang und der Dateneingang können in einem solchen Fall beispielsweise als schreibender und lesender Speicherzugriff innerhalb der Auswerteeinheit selbst verstanden werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein jeweiliges Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens auch mittels des Datenausgangs über das Bordnetz des Fortbewegungsmittels an ein oder mehrere Empfänger des Ergebnisses übertragen werden.The evaluation unit is set up in connection with the data input, a first one To receive a weighting factor for a first signal which represents a first hydroplaning risk value and to receive a second weighting factor for a second signal which represents a second hydroplaning risk value. Furthermore, the evaluation unit is set up to determine a third weighting factor representing the reciprocal sum of the reciprocal first weighting factor and the reciprocal second weighting factor, a weighted mean value for the first aquaplaning risk value and the second aquaplaning risk value from the sum of the respective quotients of the first aquaplaning risk value and the first weighting factor, and to determine the second hydroplaning risk value and the second weighting factor, the sum of these quotients being weighted by means of the third weighting factor and a weighted variance for the first hydroplaning risk value and the second hydroplaning risk value based on respective deviations of the respective hydroplaning risk values from the weighted mean value, taking into account the first weighting factor to determine the second weighting factor and the third weighting factor. In connection with the data output, the evaluation unit is set up to use the weighted mean value and the weighted variance to determine a resulting hydroplaning risk state, the weighted mean value representing the merging of the first signal and the second signal. In this context, it should be noted that the result of the method according to the invention, as described above, can be fed to one or more further merging stages in the form of a further iteration of the method according to the invention, whereby the result output at the data output via the data input of the evaluation unit within the evaluation unit itself can be further processed. In such a case, the data output and the data input can be understood as writing and reading memory access within the evaluation unit itself. Alternatively or additionally, a respective result of the method according to the invention can also be transmitted to one or more recipients of the result by means of the data output via the on-board network of the means of locomotion.

FigurenlisteFigure list

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

  • 1 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2 eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel;
  • 3 eine grafische Darstellung eines Rechenbeispiels für die Fusion mehrerer Aquaplaningrisikowerte ohne äußere Störung, und
  • 4 eine grafische Darstellung eines Rechenbeispiels für die Fusion mehrerer Aquaplaningrisikowerte mit äußerer Störung.
Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. Show:
  • 1 a flow chart illustrating steps of an exemplary embodiment of a method according to the invention;
  • 2 a schematic overview of a device according to the invention in connection with a means of locomotion;
  • 3 a graphic representation of a calculation example for the fusion of several hydroplaning risk values without external disturbance, and
  • 4th a graphic representation of a calculation example for the fusion of several hydroplaning risk values with external disturbance.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Fusionieren einer Mehrzahl von Signalen einer Ultraschallsensorik eines Fortbewegungsmittels. Im Schritt 100 wird mittels einer erfindungsgemäßen Auswerteeinheit, welche hier ein Mikrocontroller ist, ein erster Gewichtungsfaktor für ein erstes Signal empfangen, welches einen ersten Aquaplaningrisikowert repräsentiert. Das erste Signal wird auf Basis einer Messung in einem ersten Frequenzbereich eines Ultraschallsensors des Fortbewegungsmittels erzeugt. Im Schritt 200 wird mittels der erfindungsgemäßen Auswerteeinheit ein zweiter Gewichtungsfaktor für ein zweites Signal empfangen, welches einen zweiten Aquaplaningrisikowert repräsentiert. Das zweite Signal wird auf Basis einer Messung in einem vom ersten Frequenzbereich abweichenden zweiten Frequenzbereich des Ultraschallsensors des Fortbewegungsmittels erzeugt. Im Schritt 300 wird ein dritter Gewichtungsfaktor repräsentierend die reziproke Summe des reziproken ersten Gewichtungsfaktors und des reziproken zweiten Gewichtungsfaktors ermittelt. Im Schritt 400 wird ein auf den Ultraschallsensor bezogener gewichteter Mittelwert für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert aus der Summe jeweiliger Quotienten aus dem ersten Aquaplaningrisikowert und dem ersten Gewichtungsfaktor, und dem zweiten Aquaplaningrisikowert und dem zweiten Gewichtungsfaktor ermittelt, wobei die Summe dieser Quotienten mittels des dritten Gewichtungsfaktors gewichtet wird. Im Schritt 500 wird eine auf den Ultraschallsensor bezogene gewichtete Varianz für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert auf Basis jeweiliger Abweichungen jeweiliger Aquaplaningrisikowerte vom gewichteten Mittelwert unter Berücksichtigung des ersten Gewichtungsfaktors, des zweiten Gewichtungsfaktors und des dritten Gewichtungsfaktors ermittelt. Im Schritt 600 werden der sensorbezogene gewichtete Mittelwert und die sensorbezogene gewichtete Varianz zum Ermitteln eines resultierenden Aquaplaningrisikozustandes verwendet. Hierfür wird auf Basis der sensorbezogenen gewichteten Varianz, auf Basis des dritten Gewichtungsfaktors und auf Basis eines vierten Gewichtungsfaktors eine gewichtete sensorbezogene Gesamtvarianz ermittelt. Der sensorbezogene gewichtete Mittelwert und die sensorbezogene Gesamtvarianz werden anschließend verwendet, um eine Mehrzahl gewichteter Mittelwerte und gewichteter Gesamtvarianzen einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren analog zu vorstehend beschriebenem Verfahren zu jeweiligen, auf das Fortbewegungsmittel bezogenen Werten zu fusionieren. 1 FIG. 11 shows a flowchart illustrating steps of an exemplary embodiment of a method according to the invention for fusing a plurality of signals from an ultrasonic sensor system of a means of locomotion. In step 100 a first weighting factor for a first signal, which represents a first hydroplaning risk value, is received by means of an evaluation unit according to the invention, which is a microcontroller here. The first signal is generated on the basis of a measurement in a first frequency range of an ultrasonic sensor of the means of locomotion. In step 200 a second weighting factor for a second signal, which represents a second hydroplaning risk value, is received by means of the evaluation unit according to the invention. The second signal is generated on the basis of a measurement in a second frequency range of the ultrasonic sensor of the means of locomotion, which differs from the first frequency range. In step 300 a third weighting factor representing the reciprocal sum of the reciprocal first weighting factor and the reciprocal second weighting factor is determined. In step 400 a weighted average for the first hydroplaning risk value and the second hydroplaning risk value based on the ultrasonic sensor is determined from the sum of the respective quotients from the first hydroplaning risk value and the first weighting factor, and the second hydroplaning risk value and the second weighting factor, the sum of these quotients being weighted by means of the third weighting factor will. In step 500 a weighted variance related to the ultrasound sensor for the first hydroplaning risk value and the second hydroplaning risk value is determined on the basis of respective deviations of the respective hydroplaning risk values from the weighted mean, taking into account the first weighting factor, the second weighting factor and the third weighting factor. In step 600 the sensor-related weighted mean value and the sensor-related weighted variance are used to determine a resulting aquaplaning risk state. For this purpose, a weighted sensor-related total variance is determined on the basis of the sensor-related weighted variance, on the basis of the third weighting factor and on the basis of a fourth weighting factor. The sensor-related weighted mean and the sensor-related total variance are then used to calculate a plurality of weighted mean values and weighted total variances of a plurality of To fuse ultrasonic sensors analogously to the method described above to form respective values related to the means of locomotion.

2 zeigt eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel 80. Das Fortbewegungsmittel 80 umfasst eine erfindungsgemäße Auswerteinheit 10, welche hier ein Mikrocontroller ist und welche mittels eines Dateneingangs 12 und mittels eines Datenausgangs 14 mit einem Bordnetz des Fortbewegungsmittels 80 informationstechnisch verbunden ist. Das Fortbewegungsmittel 80 umfasst darüber hinaus einen ersten Ultraschallsensor 30, einen zweiten Ultraschallsensor 35 und eine Mehrzahl weiterer Ultraschallsensoren 50, welche jeweils über das Bordnetz des Fortbewegungsmittels 80 informationstechnisch mit der Auswerteeinheit 10 verbunden sind. Eine erste Teilmenge der Ultraschallsensoren 30, 35 und 50 ist einer ersten Ultraschallsensorgruppe 40 und eine zweite Teilmenge der Ultraschallsensoren 30, 35 und 50 ist einer zweiten Ultraschallsensorgruppe 45 zugeordnet. Die Auswerteeinheit 10 ist zusätzlich informationstechnisch mit einer externen Speichereinheit 20 verbunden, in welcher durch die Auswerteeinheit 10 empfangen und verarbeitete Daten abgelegt werden. Darüber hinaus ist in der Speichereinheit 20 ein Computerprogramm abgelegt, welches eingerichtet ist, oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahrensschritte auszuführen. Die Auswerteeinheit 10 ist darüber hinaus informationstechnisch mit einer Kamera 70 des Fortbewegungsmittels 80 informationstechnisch verbunden und eingerichtet, ein Ausgangssignal der Kamera 70 mit jeweiligen Messsignalen der Ultraschallsensoren 30, 35 und 50 für eine Aquaplaningrisikobestimmung im Fortbewegungsmittel 80 unter Verwendung des Computerprogramms in geeigneter Weise zu fusionieren. Ferner ist die Auswerteeinheit 10 mittels des Datenausgangs 14 mit einem Steuergerät 60 des Fortbewegungsmittels 80 informationstechnisch verbunden, welches eingerichtet ist, ein durch die Auswerteeinheit 10 an das Steuergerät 60 übertragenes Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens im Fortbewegungsmittel 80 zu verwenden. 2 shows a schematic overview of a device according to the invention in connection with a means of locomotion 80 . The means of transportation 80 comprises an evaluation unit according to the invention 10 which here is a microcontroller and which by means of a data input 12th and by means of a data output 14th with an on-board network of the means of locomotion 80 is information technology connected. The means of transportation 80 also includes a first ultrasonic sensor 30th , a second ultrasonic sensor 35 and a plurality of other ultrasonic sensors 50 , which in each case via the vehicle electrical system of the means of transport 80 information technology with the evaluation unit 10 are connected. A first subset of the ultrasonic sensors 30th , 35 and 50 is a first ultrasonic sensor group 40 and a second subset of the ultrasonic sensors 30th , 35 and 50 is a second ultrasonic sensor group 45 assigned. The evaluation unit 10 is also IT with an external storage unit 20th connected, in which by the evaluation unit 10 received and processed data are stored. It is also in the storage unit 20th a computer program is stored which is set up to carry out method steps according to the invention described above. The evaluation unit 10 is also information technology with a camera 70 of the means of transport 80 Information technology connected and set up, an output signal from the camera 70 with the respective measurement signals from the ultrasonic sensors 30th , 35 and 50 for determining the risk of aquaplaning in the vehicle 80 to merge in a suitable manner using the computer program. The evaluation unit is also 10 by means of the data output 14th with a control unit 60 of the means of transport 80 information technology connected, which is set up by the evaluation unit 10 to the control unit 60 transferred result of the method according to the invention in the means of transport 80 to use.

3 zeigt ein Diagramm 700 mehrerer Messungen 1-4 eines Aquaplaningrisikowertes, sowie einen daraus resultierenden fusionierten Aquaplaningrisikowert 5 ohne äußere Störung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Aufgetragen ist auf der x-Achse der Aquaplaningrisikowert und auf der y-Achse die zugehörige Wahrscheinlichkeitsdichte. Die Aquaplaningrisikowerte sind in diesem Beispiel als Prozentwerte angegeben. 3 shows a diagram 700 multiple measurements 1-4 an aquaplaning risk value, as well as a resulting merged aquaplaning risk value 5 without external interference according to an embodiment of the invention. The aquaplaning risk value is plotted on the x-axis and the associated probability density on the y-axis. The aquaplaning risk values are given as percentages in this example.

Bei dem dargestellten Rechenbeispiel ist der fusionierte Aquaplaningrisikowert 5 zu 25% bestimmt worden, die Standardabweichungen, die durch das Messrauschen verursacht sind für das erste Signal 1 zu 17,5%, die Werte für das zweite Signal 2 und das dritte Signal 3 zu jeweils 25% und der Wert des vierten Signals 4 zu 37,5% gewählt. Der Mittelwert des fusionierten Aquaplaningrisikowertes ohne Störung (entspricht dem Maximalwert der Wahrscheinlichkeitsdichte) entspricht ca. 25%. Die Standardabweichung α (Abstand zwischen Wendepunkt und Hochpunkt) entspricht ca. 10%.In the calculation example shown, the merged aquaplaning risk value is 5 the standard deviations caused by the measurement noise for the first signal have been determined to be 25% 1 17.5%, the values for the second signal 2 and the third signal 3 at 25% each and the value of the fourth signal 4th elected to 37.5%. The mean value of the fused aquaplaning risk value without disturbance (corresponds to the maximum value of the probability density) corresponds to approx. 25%. The standard deviation α (distance between the point of inflection and the high point) corresponds to approx. 10%.

4 zeigt ein Diagramm 800 mehrerer Messungen 1'-4' eines Aquaplaningrisikowertes, sowie einen daraus resultierenden fusionierten Aquaplaningrisikowert 5' mit äußerer Störung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Aufgetragen ist wiederrum auf der x-Achse der Aquaplaningrisikowert und auf der y-Achse die zugehörige Wahrscheinlichkeitsdichte. Die Aquaplaningrisikowerte sind in diesem Beispiel ebenfalls als Prozentwerte angegeben. 4th shows a diagram 800 multiple measurements 1'-4 ' an aquaplaning risk value, as well as a resulting merged aquaplaning risk value 5 ' with external disturbance according to a further embodiment of the invention. The aquaplaning risk value is plotted on the x-axis and the associated probability density on the y-axis. The aquaplaning risk values are also given as percentages in this example.

Die Störung ist so gewählt, dass sie für das erste Signal 1' eine Erhöhung um 75%-Punkte, die Signale 2' und 3' Erhöhungen um 50%-Punkte gegenüber der ungestörten Messung (3) und für den Wert 4' eine Erhöhung um 25%-Punkte bewirkt. Der Mittelwert des fusionierten Aquaplaningrisikowertes 5' ohne Berücksichtigung der Störung (dieser entspricht dem Maximalwert der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion) beträgt ca. 60%. Die Abweichung zum tatsächlich gewählten Aquaplaningrisikowert von 25% ist sehr groß, allerdings ist auch die berechnete Standardabweichung mit ca. 20% deutlich größer als beim fusionierten Wert 5 ohne Störung. Bei einer anschließenden Fusion des gestörten Aquaplaningrisikowerts mit einem Aquaplaningrisikowert eines ungestörten Ultraschallsensors wird der Wert des ungestörten Ultraschallsensors aufgrund seiner niedrigeren Standardabweichung deutlich stärker gewichtet, wodurch der Einfluss des gestörten Ultraschallsensors deutlich reduziert werden kann.The disturbance is chosen so that it is for the first signal 1' an increase of 75 percentage points, the signals 2 ' and 3 ' Increase of 50% -points compared to the undisturbed measurement ( 3 ) and for the value 4 ' causes an increase of 25 percentage points. The mean of the fused aquaplaning risk value 5 ' without taking the disturbance into account (this corresponds to the maximum value of the probability density function) is approx. 60%. The deviation from the actually selected aquaplaning risk value of 25% is very large, but the calculated standard deviation of approx. 20% is also significantly larger than for the merged value 5 without interference. In the event of a subsequent fusion of the disturbed aquaplaning risk value with an aquaplaning risk value of an undisturbed ultrasonic sensor, the value of the undisturbed ultrasonic sensor is weighted significantly more strongly due to its lower standard deviation, whereby the influence of the disturbed ultrasonic sensor can be significantly reduced.

Durch die Erfindung werden insbesondere die folgenden Vorteile erzielt:

  • Die Fusion mehrerer Werte eines Ultraschallsensors mit Hilfe der gewichteten Varianz hat den Vorteil, dass Störungen, die sich unterschiedlich stark auf die Aquaplaningrisikowerte auswirken zu einer hohen berechneten Varianz für den fusionierten Wert führen und dadurch der fusionierte Wert des Ultraschallsensors bei der weiteren Fusion mit Werten von weiteren Ultraschallsensoren, die nicht gestört sind, weniger stark gewichtet werden. Dadurch wird die Fusion unempfindlich gegenüber Störungen.
The invention achieves the following advantages in particular:
  • The merger of several values of an ultrasonic sensor with the help of the weighted variance has the advantage that disturbances which have different effects on the aquaplaning risk values lead to a high calculated variance for the merged value and thus the merged value of the ultrasonic sensor when further merging with values of other ultrasonic sensors that are not disturbed are weighted less heavily. This makes the fusion insensitive to disturbances.

Die Fusion zunächst innerhalb eines Ultraschallsensors und die anschließende Fusion von einigen benachbarten Ultraschallsensoren innerhalb einer Gruppe und die anschließende Fusion mehrerer Gruppen hat den Vorteil, dass Störungen, die sich zwar nicht unterschiedlich stark auf die Aquaplaningrisikowerte einzelner Ultraschallsensoren auswirken, sich stattdessen aber unter-schiedlich stark auf benachbarte Ultraschallsensoren auswirken zu einer hohen berechneten Varianz für den fusionierten Wert der Zone führen und dadurch der fusionierte Wert der Zone bei der weiteren Fusion mit Werten von Zonen, die nicht gestört sind weniger stark gewichtet werden. Dadurch wird die Fusion unempfindlich gegenüber Störungen, die nicht oder nicht ausreichend von den betroffenen Ultraschallsensoren selbst erkannt werden konnten.The fusion initially within an ultrasonic sensor and the subsequent fusion of several neighboring ultrasonic sensors within a group and the subsequent fusion several groups has the advantage that disturbances that do not have different effects on the aquaplaning risk values of individual ultrasonic sensors, but instead have different effects on neighboring ultrasonic sensors, lead to a high calculated variance for the merged value of the zone and thus the merged value the zone is weighted less heavily in the further fusion with values of zones that are not disturbed. As a result, the fusion becomes insensitive to disturbances which could not or not sufficiently be recognized by the affected ultrasonic sensors themselves.

Die Qualität des fusionierten Aquaplaningrisikowert kann anhand der berechneten Varianz abgelesen werden.The quality of the fused aquaplaning risk value can be read from the calculated variance.

Die Kalibrierung der Funktion ist hochgradig automatisierbar. So können die Parameter des Aquaplaningrisikowerts und der Varianzkennfelder aus Messungen weniger Fahrversuche berechnet werden. sehr unterschiedliche und große Störungen haben einen geringen Einfluss auf den berechneten Aquaplaningrisikowert und die Aquaplaninggefahr kann trotzdem dynamisch und genau berechnet werden.The calibration of the function can be automated to a high degree. In this way, the parameters of the aquaplaning risk value and the variance maps can be calculated from measurements of a few driving tests. Very different and large disturbances have a small influence on the calculated hydroplaning risk value and the hydroplaning risk can nevertheless be calculated dynamically and precisely.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (13)

Verfahren zum Fusionieren einer Mehrzahl von Signalen einer Ultraschallsensorik (30, 35) eines Fortbewegungsmittels (80) umfassend die Schritte: • Empfangen (100) eines ersten Gewichtungsfaktors für ein erstes Signal, welches einen ersten Aquaplaningrisikowert repräsentiert, • Empfangen (200) eines zweiten Gewichtungsfaktors für ein zweites Signal, welches einen zweiten Aquaplaningrisikowert repräsentiert, • Ermitteln (300) eines dritten Gewichtungsfaktors repräsentierend die reziproke Summe des reziproken ersten Gewichtungsfaktors und des reziproken zweiten Gewichtungsfaktors, • Ermitteln (400) eines gewichteten Mittelwertes für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert aus der Summe jeweiliger Quotienten aus dem ersten Aquaplaningrisikowert und dem ersten Gewichtungsfaktor, und dem zweiten Aquaplaningrisikowert und dem zweiten Gewichtungsfaktor, wobei die Summe dieser Quotienten mittels des dritten Gewichtungsfaktors gewichtet wird, • Ermitteln (500) einer gewichteten Varianz für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert auf Basis jeweiliger Abweichungen jeweiliger Aquaplaningrisikowerte vom gewichteten Mittelwert unter Berücksichtigung des ersten Gewichtungsfaktors, des zweiten Gewichtungsfaktors und des dritten Gewichtungsfaktors, und • Verwenden (600) des gewichteten Mittelwertes und der gewichteten Varianz zum Ermitteln eines resultierenden Aquaplaningrisikozustandes, wobei der gewichtete Mittelwert die Fusionierung des ersten Signals und des zweiten Signals repräsentiert.A method for fusing a plurality of signals from an ultrasonic sensor system (30, 35) of a means of locomotion (80), comprising the steps: • receiving (100) a first weighting factor for a first signal which represents a first hydroplaning risk value, • receiving (200) a second weighting factor for a second signal, which represents a second hydroplaning risk value, • Determination (300) of a third weighting factor representing the reciprocal sum of the reciprocal first weighting factor and the reciprocal second weighting factor, • Determination (400) of a weighted mean value for the first hydroplaning risk value and the second hydroplaning risk value from the sum of the respective quotients from the first hydroplaning risk value and the first weighting factor, and the second hydroplaning risk value and the second weighting factor, the sum of these quotients being weighted by means of the third weighting factor , • determining (500) a weighted variance for the first hydroplaning risk value and the second hydroplaning risk value on the basis of respective deviations of the respective hydroplaning risk values from the weighted mean value, taking into account the first weighting factor, the second weighting factor and the third weighting factor, and Using (600) the weighted mean value and the weighted variance to determine a resulting hydroplaning risk condition, the weighted mean value representing the merging of the first signal and the second signal. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Signal und das zweite Signal • durch unterschiedliche Ultraschallsensoren (30, 35), oder • durch ein und denselben Ultraschallsensor (30), der Ultraschallsensorik (30, 35) des Fortbewegungsmittels (80) erzeugt werden.Procedure according to Claim 1 , wherein the first signal and the second signal • by different ultrasonic sensors (30, 35), or • by one and the same ultrasonic sensor (30), the ultrasonic sensors (30, 35) of the means of locomotion (80) are generated. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Signal und das zweite Signal jeweils unterschiedliche oder identische • Frequenzbereiche, und/oder • Messzeitpunkte der Ultraschallsensorik (30, 35) repräsentieren, und/oder auf Basis von • Rauschpegeln, und/oder • diffusen Bodenechos eines zuvor ausgesendeten Ultraschallanregungssignals ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the first signal and the second signal are each different or identical • Frequency ranges, and / or • represent measurement times of the ultrasonic sensors (30, 35), and / or on the basis of • Noise levels, and / or • Diffuse ground echoes of a previously transmitted ultrasonic excitation signal are determined. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche weiter umfassend • Ermitteln einer Gesamtvarianz für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert auf Basis des dritten Gewichtungsfaktors und der gewichteten Varianz, • nachfolgendes Verwenden der Gesamtvarianz als gewichtete Varianz.A method according to any preceding claim further comprising • Determination of a total variance for the first aquaplaning risk value and the second aquaplaning risk value on the basis of the third weighting factor and the weighted variance, • then using the total variance as a weighted variance. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die gewichtete Varianz vor dem Ermitteln der Gesamtvarianz mit einem vierten Gewichtungsfaktor gewichtet wird.Procedure according to Claim 4 , the weighted variance being weighted with a fourth weighting factor before the total variance is determined. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei • das erste Signal und das zweite Signal von einer vordefinierten Gruppe (40) von Ultraschallsensoren (30, 35) erzeugt werden, und • ein der Gruppe (40) zugeordneter gewichteter Mittelwert und eine der Gruppe (40) zugeordnete gewichtete Varianz über alle Ultraschallsensoren (30, 35) der vordefinierten Gruppe (40) ermittelt werden.The method according to any one of the preceding claims, wherein • the first signal and the second signal are generated by a predefined group (40) of ultrasonic sensors (30, 35), and • a weighted mean value assigned to the group (40) and a weighted variance assigned to the group (40) are determined over all ultrasonic sensors (30, 35) of the predefined group (40). Verfahren nach Anspruch 6, wobei mittels Ultraschallsensoren, die in Fahrtrichtung des Fortbewegungsmittels (80) gesehen vorne an dem Fortbewegungsmittel (80) angeordnet sind ein vorderer fusionierter Aquaplaningrisikowert bestimmt wird und mit mittels Ultraschallsensoren, die in Fahrtrichtung des Fortbewegungsmittels (80) gesehen hinten an dem Fortbewegungsmittel (80) angeordnet sind ein hinterer fusionierter Aquaplaningrisikowert bestimmt wird, wobei der vordere fusionierte Aquaplaningrisikowert insbesondere einer Vorderachse des Fortbewegungsmittels (80) zugeordnet ist und der hintere fusionierte Aquaplaningrisikowert insbesondere einer Hinterachse des Fortbewegungsmittels (80) zugeordnet ist.Procedure according to Claim 6 wherein a front fused aquaplaning risk value is determined by means of ultrasonic sensors which are arranged at the front of the means of transport (80) as seen in the direction of travel of the means of transport (80), and by means of ultrasound sensors which, as seen in the direction of travel of the means of transport (80) are at the rear of the means of transport (80) a rear fused aquaplaning risk value is determined, the front fused aquaplaning risk value being assigned in particular to a front axle of the means of locomotion (80) and the rear fused aquaplaning risk value in particular being allocated to a rear axle of the means of locomotion (80). Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein vorderer Aquaplaningrisikowert mit einem hinteren Aquaplaningrisikowert fusioniert wird, wobei die Signale, die mittels Ultraschallsensoren, die in Fahrtrichtung des Fortbewegungsmittels (80) gesehen vorne an dem Fortbewegungsmittel angeordnet sind erzeugt werden vor der Fusion, insbesondere durch ein Totzeitglied, gegenüber Signalen, die mittels Ultraschallsensoren, die in Fahrtrichtung des Fortbewegungsmittels (80) gesehen hinten an dem Fortbewegungsmittel angeordnet sind erzeugt werden, verzögert werden, wobei die Verzögerung insbesondere abhängig von der aktuellen Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels (80) gewählt wird.Procedure according to Claim 6 or 7th , wherein a front hydroplaning risk value is fused with a rear hydroplaning risk value, the signals that are generated by means of ultrasonic sensors that are arranged in the direction of travel of the means of locomotion (80) at the front of the means of locomotion before the fusion, in particular by a dead time element, with respect to signals that are generated by means of ultrasonic sensors which are arranged at the rear of the means of transport as seen in the direction of travel of the means of transport (80), the delay being selected in particular as a function of the current speed of the means of transport (80). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei • ein dem Fortbewegungsmittel (80) zugeordneter gewichteter Mittelwert und eine dem Fortbewegungsmittel (80) zugeordnete gewichtete Varianz für den ersten Aquaplaningrisikowert und für den zweiten Aquaplaningrisikowert ermittelt werden, und • der erste Aquaplaningrisikowert und der zweite Aquaplaningrisikowert ◯ einen gewichteten Mittelwert und eine gewichtete Varianz für einen jeweiligen Ultraschallsensor (30, 35), oder ◯ einen gewichteten Mittelwert und eine gewichtete Varianz für eine jeweilige Gruppe (40) von Ultraschallsensoren (30, 35) des Fortbewegungsmittels (80) repräsentieren.Method according to one of the preceding claims, wherein • a weighted mean value assigned to the means of transport (80) and a weighted variance assigned to the means of transport (80) are determined for the first hydroplaning risk value and for the second hydroplaning risk value, and • the first hydroplaning risk value and the second hydroplaning risk value ◯ represent a weighted mean value and a weighted variance for a respective ultrasonic sensor (30, 35), or ◯ represent a weighted mean value and a weighted variance for a respective group (40) of ultrasonic sensors (30, 35) of the means of locomotion (80). Verfahren nach Anspruch 7, wobei der dem Fortbewegungsmittel (80) zugeordnete gewichtete Mittelwert und die dem Fortbewegungsmittel (80) zugeordnete gewichtete Varianz zusätzlich auf Basis eines Aquaplaningrisikowertes einer von der Ultraschallsensorik (30, 35) des Fortbewegungsmittels (80) abweichenden Sensorik (70) ermittelt wird.Procedure according to Claim 7 , wherein the weighted mean value assigned to the means of transportation (80) and the weighted variance assigned to the means of transportation (80) are additionally determined on the basis of a hydroplaning risk value of a sensor system (70) that deviates from the ultrasonic sensor system (30, 35) of the means of transportation (80). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der gewichtete Mittelwert und die gewichtete Varianz zusätzlich auf Basis • dritter Aquaplaningrisikowerte, und/oder • eines gewichteten Mittelwertes der dritten Aquaplaningrisikowerte und einer gewichteten Varianz der dritten Aquaplaningrisikowerte ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the weighted mean and the weighted variance are additionally based on • third hydroplaning risk values, and / or • a weighted mean of the third aquaplaning risk values and a weighted variance of the third aquaplaning risk values are determined. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Gewichtungsfaktor und/oder der zweite Gewichtungsfaktor • geschwindigkeitsabhängige, und/oder • nässegradabhängige, und/oder • von einem thermischen Messrauschen abhängige Werte repräsentieren, und/oder • aus einem vordefinierten Kennfeld ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the first weighting factor and / or the second weighting factor • speed-dependent, and / or • Depending on the degree of moisture, and / or • represent values dependent on a thermal measurement noise, and / or • be determined from a predefined map. Vorrichtung zum Fusionieren einer Mehrzahl von Signalen einer Ultraschallsensorik eines Fortbewegungsmittels umfassend: • eine Auswerteeinheit (10), • einen Dateneingang (12), und • einen Datenausgang (14), wobei die Auswerteeinheit (10) eingerichtet ist, • in Verbindung mit dem Dateneingang (12) ◯ einen ersten Gewichtungsfaktor für ein erstes Signal zu empfangen welches einen ersten Aquaplaningrisikowert repräsentiert, und ◯ einen zweiten Gewichtungsfaktor für ein zweites Signal zu empfangen, welches einen zweiten Aquaplaningrisikowert repräsentiert, • einen dritten Gewichtungsfaktor repräsentierend die reziproke Summe des reziproken ersten Gewichtungsfaktors und des reziproken zweiten Gewichtungsfaktors zu ermitteln, • einen gewichteten Mittelwert für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert aus der Summe jeweiliger Quotienten aus dem ersten Aquaplaningrisikowert und dem ersten Gewichtungsfaktor, und dem zweiten Aquaplaningrisikowert und dem zweiten Gewichtungsfaktor zu ermitteln, wobei die Summe dieser Quotienten mittels des dritten Gewichtungsfaktors gewichtet wird, • eine gewichtete Varianz für den ersten Aquaplaningrisikowert und den zweiten Aquaplaningrisikowert auf Basis jeweiliger Abweichungen jeweiliger Aquaplaningrisikowerte vom gewichteten Mittelwert unter Berücksichtigung des ersten Gewichtungsfaktors, des zweiten Gewichtungsfaktors und des dritten Gewichtungsfaktors zu ermitteln, und • in Verbindung mit dem Datenausgang (14) den gewichteten Mittelwert und die gewichtete Varianz zum Ermitteln eines resultierenden Aquaplaningrisikozustandes zu verwenden, wobei der gewichtete Mittelwert die Fusionierung des ersten Signals und des zweiten Signals repräsentiert.Device for fusing a plurality of signals from an ultrasonic sensor system of a means of locomotion, comprising: • an evaluation unit (10), • a data input (12), and • a data output (14), the evaluation unit (10) being set up, • in connection with the data input (12) ◯ to receive a first weighting factor for a first signal which represents a first hydroplaning risk value, and ◯ to receive a second weighting factor for a second signal, which represents a second hydroplaning risk value, • to determine a third weighting factor representing the reciprocal sum of the reciprocal first weighting factor and the reciprocal second weighting factor, • to determine a weighted mean value for the first hydroplaning risk value and the second hydroplaning risk value from the sum of the respective quotients from the first hydroplaning risk value and the first weighting factor, and the second hydroplaning risk value and the second weighting factor, the sum of these quotients being weighted using the third weighting factor, • to determine a weighted variance for the first aquaplaning risk value and the second aquaplaning risk value on the basis of respective deviations of the respective aquaplaning risk values from the weighted mean, taking into account the first weighting factor, the second weighting factor and the third weighting factor, and • to use the weighted mean value and the weighted variance in connection with the data output (14) to determine a resulting hydroplaning risk condition, the weighted mean value representing the merging of the first signal and the second signal.
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