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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Simulation vorgebbarer Witterungsverhältnisse in einer Umgebung eines Fahrzeuges.
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Aus der
DE 10 2021 004 659 A1 ist eine Regensimulationsvorrichtung bekannt. Die Regensimulationsvorrichtung umfasst eine Sprüheinheit mit einer Pumpe, einem mit einer Ansaugöffnung der Pumpe fluidisch gekoppelten Flüssigkeitstank, einem mit einer Auslassöffnung der Pumpe fluidisch gekoppelten Verteiler, und mehreren jeweils mit dem Verteiler fluidisch gekoppelten Rohrverzweigungen, an welchen die Düsen angeordnet sind. Dabei sind die Düsen an der jeweiligen Rohrverzweigung voneinander beabstandet angeordnet. Zudem umfasst die Regensimulationsvorrichtung ein um eine horizontale Achse in mehrere Schwenkpositionen schwenkbares und in der jeweiligen Schwenkposition feststellbares Gestell, auf dem die Rohrverzweigungen angeordnet sind.
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Die
CN 2 06 410 864 U offenbart ein Allwetter-Umweltsimulationssystem für Fahrzeugtests in einer Testkammer in der Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Sonnenschein, Regen usw. simuliert werden können.
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Die
CN 1 10 987 464 A offenbart eine Sensortestumgebungskabine für Fahrzeug-In-Loop-Tests mit Straßenlastsimulation und Beleuchtungs-Wettersimulationssystem.
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Aus der
DE 10 2005 006 081 B4 ist eine Testanlage für Bekleidung, Schutzausrüstungen und Zweiradzubehör mit einem Gebläse und einem Gebläseaustritt in einem mobilen Container bekannt.
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Die
DE 10 2019 131 642 A1 offenbart ein Wassersprühsystem zur Erzeugung eines Sprühnebels für die Erprobung von Fahrerassistenzsystemen, wobei das Wassersprühsystem an einem Prüfkörper angebracht ist und von den Fahrerassistenzsystemen erfasst wird.
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Die
DE 100 45 034 A1 offenbart eine Anlage für die Simulation der Sonneneinstrahlung, wobei unterschiedliche Beleuchtungsstärken auf der Objektoberfläche erzielbar sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Simulation vorgebbarer Witterungsverhältnisse in einer Umgebung eines Fahrzeuges anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Vorrichtung zur Simulation vorgebbarer Witterungsverhältnisse in einer Umgebung eines Fahrzeuges weist erfindungsgemäß ein transportierbares plattenförmiges Trägerelement mit jeweils einem in jedem Eckbereich angeordneten Standfuß auf. Auf dem Trägerelement ist eine Bewässerungseinheit mit einem Flüssigkeitsbehälter, einem Schlauchsystem und einem Leitungselement zur Erzeugung einer nassen Fahrbahn sowie einem oberen Leitungselement zur Erzeugung einer Gischtfahne angeordnet. Zudem ist auf dem Trägerelement eine Beleuchtungseinheit mit zumindest einer an einem freien Ende eines teleskopierbaren Standfußes angeordneten Lichtquelle zur Simulation einer Sonnenstrahlung angeordnet.
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Mittels einer derart ausgebildeten Vorrichtung kann eine für einen Fahrer oder ein Sensorsystem eines zu testenden Fahrzeuges blendende Sonne bei nasser Fahrbahn und/oder eine sogenannte Gischtfahne vorausfahrender Fahrzeuge ortsunabhängig für das zu testende Fahrzeug simuliert werden.
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Für einen statischen Versuch weist die Vorrichtung einen lokalen Stromanschluss auf, wobei ein Betrieb der Vorrichtung im Fahrversuch auch mittels zumindest eines elektrischen Energiespeichers, beispielsweise einer Batterie, und/oder mittels einer mobilen Stromquelle, zum Beispiel mittels eines Generators, möglich ist. Eine Betriebsdauer der Bewässerungseinheit und der Beleuchtungseinheit sind dann von einer jeweiligen Kapazität zur Verfügung stehender elektrischer Energie abhängig.
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Insbesondere ist die Vorrichtung, welche beispielsweise auf einem Pritschenwagen zur Ausführung einer Simulation transportiert werden kann, auf einer befestigten Fahrbahn, beispielsweise Beton oder Asphalt, einsetzbar. Derartige Voraussetzungen können insbesondere auf Fahrzeugprüfgeländen erfüllt werden.
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Eine ohnehin für eine Positionierung der Vorrichtung zu befahrende Teststrecke kann mittels der Bewässerungseinheit bewässert werden, so dass der Einsatz eines separaten in und/oder an der Testrecke verbauten Bewässerungssystems und/oder einer Handbewässerung nicht erforderlich ist.
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Durch Kommunikation einer relativen Distanz zwischen der zumindest einen Lichtquelle und des auf die Lichtquelle zufahrenden Fahrzeuges kann ein Winkel einer Abstrahlrichtung der zumindest einen Lichtquelle derart angepasst werden, dass ein Einfallswinkel emittierten Lichtes der zumindest einen Lichtquelle für das Fahrzeug, das heißt aus dessen Sicht, weitestgehend gleich bleibt. Dadurch sind Fahrversuche durchführbar, ohne dass sich ein simulierter Sonnenstand unrealistisch verändert.
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Darüber hinaus ermöglicht die Vorrichtung, insbesondere die Beleuchtungseinheit, eine Erzeugung sogenannter Blendenflecke oder Linsenreflexionen, auch bezeichnet als Lens-Flare-Effekte, wie beispielsweise Lichtschwerter und/oder eine Kontrastabnahme, durch eine allgemeine Überblendung. Durch eine zusätzliche Positionierung von Objekten, wie beispielsweise einer Lichtsignalanlage in Richtung des zu testenden Fahrzeuges, kann somit eine Leistungsfähigkeit einer Objektdetektion eines Fahrsystems validiert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Simulation vorgebbarer Witterungsverhältnisse in einer Umgebung eines zu testenden Fahrzeuges und
- 2 schematisch einen Fahrbahnabschnitt einer Teststrecke mit einem zu testenden Fahrzeug und einem Transportfahrzeug mit der Vorrichtung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung V zur Simulation vorgebbarer Witterungsverhältnisse in einer Umgebung eines zu testenden Fahrzeuges 1, welches in 2 näher dargestellt ist.
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In 2 ist ein Fahrbahnabschnitt F einer Teststrecke mit einem zu testenden Fahrzeug 1 und einem Transportfahrzeug 2, auf dessen Ladefläche die Vorrichtung V angeordnet ist, gezeigt.
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Mittels der Vorrichtung V ist es insbesondere möglich, ortsunabhängig eine vergleichsweise tiefstehende Sonne bei nassem Fahrbahnabschnitt F zu simulieren, so dass ein Testen von Fahrzeugen 1, Fahr- und/oder Sensorsystemen bei stehendem und bewegtem Fahrzeug 1 bei widrigen Witterungsverhältnissen realisiert werden kann.
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Die Vorrichtung V umfasst ein Trägerelement 3, welches als rechteckförmige Platte ausgebildet und in deren jeweiligem Eckbereich ein Fuß 3.1 angeordnet oder ausgebildet ist. Das Trägerelement 3 kann auch als Holzfundament bezeichnet werden. Hierzu ist das Trägerelement 3 insbesondere aus Holz gebildet.
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In einer alternativen Ausführungsform können anstelle der Füße 3.1 auch Rollen angeordnet sein, so dass die Vorrichtung V mobil ausgeführt ist.
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Auf einer Oberflächenseite des Trägerelementes 3 sind eine Bewässerungseinheit B1 und eine Beleuchtungseinheit B2 angeordnet.
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Die Bewässerungseinheit B1 ist zur Erzeugung eines nassen Fahrbahnabschnittes F ausgebildet, wobei die Bewässerungseinheit B1 hierzu einen Flüssigkeitsbehälter 4, insbesondere für Wasser, aufweist, welcher beispielsweise als sogenannter standardisierter 1.000 I Intermediate Bulk Container ausgebildet ist. Dieser Flüssigkeitsbehälter 4 ist über eine nicht näher dargestellte Schlauchkupplung mit einem Gummischlauch 5 verbunden, welcher mit einer selbstansaugenden, drucksteuerbaren Pumpe 6 gekoppelt ist. Beispielsweise ist die Pumpe 6 kraftstoffbetrieben ausgebildet.
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An einem Auslass der Pumpe 6 ist ein weiterer Abschnitt des Gummischlauches 5 mittels einer weiteren, nicht näher dargestellten Schlauchkupplung befestigt. Der Gummischlauch 5 ist mit einem sogenannten Y-Verteiler 7 mit integrierter Ventilabsperrung gekoppelt, wobei eine jeweilige Abzweigung 7.1 des Y-Verteilers 7 mit einem Gummischlauch 5 gekoppelt ist.
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Der jeweilige Gummischlauch 5 ist mit jeweils einem Leitungselement L1, L2 verbunden, welche in 90° zur Fahrtrichtung des Transportfahrzeuges 2 der Vorrichtung V angeordnet sind. Die beiden Leitungselemente L1, L2 sind parallel zueinander angeordnet und an dem Trägerelement 3 befestigt.
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Beide Leitungselemente L1, L2 können beispielsweise eine Länge von 20 cm aufweisen. Ein unteres Leitungselement L1 weist Bohrungen auf, die in regelmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei dieses untere Leitungselement L1 zur Bewässerung des Fahrbahnabschnittes F dient.
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Ein oberes Leitungselement L2 umfasst beispielsweise vier Düsenmodule, welche jeweils ein Kugelgelenk und eine Quadratvollkegeldüse aufweisen. Das obere Leitungselement L2 dient zur Erzeugung von Gischtfahnen vorausfahrender Fahrzeuge.
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Darüber hinaus ist auf dem Trägerelement 3, also dem sogenannten Holzfundament, eine Beleuchtungseinheit B2 zur Simulation von Sonnenstrahlung angeordnet.
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Die Beleuchtungseinheit B2 weist zumindest eine Lichtquelle 8 auf, beispielsweise eine Halogenglühlampe, eine Xenongasentladungslampe und/oder eine Leuchtdiode, wobei die zumindest eine Lichtquelle 8 mittels eines positionierten, nicht näher gezeigten Parabolspiegels einen Lichtkegel K erzeugt. Dabei sind die Lichtquelle 8 und der Parabolspiegel in einem Gehäuse 9 angeordnet.
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Das Gehäuse 9 mit der Lichtquelle 8 und dem Parabolspiegel ist über zwei elektrisch motorisierte Drehgelenke D1 mit einer gabelförmigen Halterung 10 verbunden, welche über ein weiteres Drehgelenk D2 mit einem teleskopierbaren Standfuß 11 der Beleuchtungseinheit B2 verbunden.
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Mittels der Drehgelenke D1, D2 ist das Gehäuse 9 mit der Lichtquelle 8 und dem Parabolspiegel um eine horizontale und eine vertikale Achse schwenkbar gelagert.
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Der Standfuß 11 umfasst ein Hydraulikzylindersystem, mittels dessen der Standfuß 11 teleskobierbar ausgefahren und wieder eingefahren werden kann, so dass das Gehäuse 9 in Bezug auf die vertikale Achse, also eine Hochachse, positioniert werden kann. insbesondere ist das Hydraulikzylindersystem mit einem elektrischen Aktor gekoppelt.
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Der Aktuator und die elektrischen Antriebseinheiten der Drehgelenke D1, D2 sind mittels einer nicht näher dargestellten Steuereinheit der Vorrichtung V gekoppelt. Die Steuereinheit ermöglicht ein manuelles Ansteuern einzelner Aktoren und elektrischer Antriebseinheiten oder auch ein automatischen Ansteuern basierend auf Eingangssignalen.
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Das Gehäuse 9 mit der Lichtquelle 8 und dem Parabolspiegel weist eine nicht näher dargestellte inertiale Messeinheit auf, so dass ein Einstellwinkel α, insbesondere eine Abstrahlrichtung, und eine Beschleunigung einer Winkeländerung gemessen werden können.
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Die Beleuchtungseinheit B2 weist zudem eine nicht gezeigte Funkantenne und ein satellitengestütztes Navigationsmodul auf.
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Wenn ein Fahrversuch mit der Vorrichtung V durchgeführt wird, ist das zu testende Fahrzeug 1 ebenfalls mit einem solchen satellitengestützten Navigationsmodul ausgestattet. Das Navigationsmodul des Fahrzeuges 1 sendet über einen Funksender eine geografische Position des Fahrzeuges 1 an die Vorrichtung V, welche die Position über die Funkantenne empfängt.
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In der Steuereinheit der Beleuchtungseinheit B2 wird eine relative Distanz d und eine Rate einer Distanzveränderung zwischen dem Fahrzeug 1 und der Vorrichtung V auf dem Transportfahrzeug 2 ermittelt.
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Fährt das Fahrzeug 1 auf die Vorrichtung V und insbesondere auf die Beleuchtungseinheit B2 zu, werden eine Höhe h der Lichtquelle 8 und der Einstellwinkel α derart eingestellt, dass die Abstrahlrichtung der Beleuchtungseinheit B2 in Bezug auf das Fahrzeug 1 für eine Versuchsdauer gleichbleibt.
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Alternativ zur Einstellung der Höhe h und des Einstellwinkels α dazu kann das Transportfahrzeug 2 mit der Vorrichtung V mit konstanter Fahrgeschwindigkeit fahren, während das Fahrzeug 1 dem Transportfahrzeug 2 mit der Vorrichtung V mit gleichbleibender Distanz d und somit mit derselben Fahrgeschwindigkeit folgt.
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Diese Alternative ist insbesondere relevant für eine Kombination von Umgebungsbedingungen wie Gischt und blendende Sonnenstrahlung.
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Die Distanz d des Fahrzeuges 1 zu dem Transportfahrzeug 2 mit der Vorrichtung V kann automatisch, zum Beispiel mittels Trajektoriensteuerung und/oder einer Abstandsregelung, oder manuell mittels einer entsprechenden Fahrweise eines Fahrers des Fahrzeuges 1 eingehalten werden.
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Fährt ein Fahrer das Fahrzeug 1, so wird mittels einer Anzahl von Leuchtdioden, welche als LED-Leiste 12 an einer Stirnseite des Transportelementes 3, das heißt an einer dem Fahrzeug 1 zugewandten Seite, an welcher auch die Leitungselemente L1, L2 befestigt sind, angeordnet sind, eine optische Rückmeldung an den Fahrer des Fahrzeuges 1 ausgegeben. Insbesondere wird dem Fahrer über ein Head-up-Display und/oder ein Visier mit Horizontlinien und Distanzlinien die Distanz d zwischen Fahrzeug 1 und Transportfahrzeug 2 angezeigt, wodurch dem Fahrer ein Einhalten der Distanz d erleichtert wird. Die Distanz d zwischen Fahrzeug 1 und Transportfahrzeug 2 wird also fortlaufend überwacht und der Fahrer hat die Möglichkeit, falls sich die Distanz d ändert, diese erneut einzustellen.
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Bei Einhaltung eines konstanten Abstandes des Fahrzeuges 1 zu der vorausfahrenden Lichtquelle 8 auf einem ebenen Fahrbahnabschnitt F ist eine Anpassung des Einstellwinkels α nicht erforderlich. Ein solcher Anwendungsfall ist realistischer, als wenn sich ein realistisch wahrgenommener Durchmesser der Lichtquelle 8 verändert. Dies ist bei einem Zufahren auf die Lichtquelle 8 der Fall.
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Weiterhin weist die Beleuchtungseinheit B2 einen nicht näher gezeigten Transformator auf, um eine elektrische Ausgangsspannung eines Stromanschlusses in eine benötigte Eingangsspannung der Lichtquelle 8 umzuwandeln und um eine Lichtintensität einstellen zu können.
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Vor eine Abstrahlöffnung des Gehäuses 9 kann mittels einer nicht gezeigten weiteren Halterung ein Lichtfilter positioniert werden, so dass eine Farbtemperatur emittierten Lichtes geändert werden kann.
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In einer möglichen Ausbildung der Vorrichtung V sind die Bewässerungseinheit B1 und die Beleuchtungseinheit B2 mittels Gewindeschrauben, Unterlegscheiben und Muttern an Holzprofilen des Trägerelementes 3 befestigt.
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Der Flüssigkeitsbehälter 4 ist mittels weiterer Holzprofile 13 in Bezug auf die Oberflächenseite des Trägerelementes 3 positioniert.
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Des Weiteren sind an dem Trägerelement 3 nicht näher gezeigte Anschlaghaken befestigt, so dass die Vorrichtung V, insbesondere mittels Spanngurten, auf der Ladefläche des Transportfahrzeuges 2 sicher gehalten werden kann.
