DE102022130641B3

DE102022130641B3 - Verfahren zum Ermitteln einer in Fahrtrichtung vorausliegenden Windexposition eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022130641B3
Application number: DE102022130641.0A
Authority: DE
Inventors: Michel Lanz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-11-21
Filing date: 2022-11-21
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2042-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Ermitteln einer in Fahrtrichtung (x) vorausliegenden Windexposition eines Kraftfahrzeugs (1), sowie ein zum Ausführen des Verfahrens konfiguriertes Kraftfahrzeug (1). Eine Bilderfassungssensorik (2) erfasst ein zweidimensionales Bild (20) einer in Fahrtrichtung (x) vorausliegenden Umgebung (21) des Kraftfahrzeugs (1). Eine Computereinrichtung (3) segmentiert das Bild (20) in semantische Bildsegmente (22). Eine Entfernungssensorik (4) ermittelt einen mit den Bildsegmenten (22) korrespondierenden Entfernungsdatensatz (35). Basierend darauf erzeugt die Computereinrichtung (3) ein dreidimensionales Umfeldmodell (36) der vorausliegenden Umgebung (21). Eine Wetterdatenerfassungseinheit (5) erfasst für die Umgebung (21) relevante Wetterdaten (37), und die Computereinrichtung (3) erstellt ein dreidimensionales Wind-Umgebungsmodell (38) der vorausliegenden Umgebung (21). Basierend darauf wird eine Windexposition ermittelt, der das Kraftfahrzeug (1) in einer vorgegebenen Entfernung in der vorausliegenden Umgebung (21) ausgesetzt sein wird. Zudem wird ein Steuersignal (44) zum Auslösen einer dem Steuersignal (44) zugeordneten Aktion (45, 46, 47) an eine Kraftfahrzeugeinrichtung (6) zugestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer in Fahrtrichtung vorausliegenden Windexposition eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das zum Ausführen des Verfahrens eingerichtet ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Computerprogramm das Programmbefehle aufweist, die bewirken, dass das Kraftfahrzeug das Verfahren ausführt. Ferner betrifft die Erfindung ein computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
Durch Wind, insbesondere Seitenwind, wird eine Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs im Fahrbetrieb signifikant beeinflusst. Schon ab etwa 8 m/s Windgeschwindigkeit wird das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs spürbar beeinflusst. Je nach Exposition des Kraftfahrzeugs droht aufgrund einer Seitenwindeinwirkung auf das Kraftfahrzeug ein seitliches Versetzen bis hin zu einem Umkippen des Kraftfahrzeugs. Diese Problematik wird noch verschärft, wenn das Kraftfahrzeug besonders große Windangriffsflächen aufweist, etwa bei großvolumigen Kraftfahrzeugen (SUV, Kleinbus etc.) oder wenn es sich um ein Kraftfahrzeuggespann aus einem Zugfahrzeug und einem Anhängerfahrzeug handelt. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss demnach ständig auf Windeinwirkung auf das von ihm gelenkte Kraftfahrzeug gefasst sein und je nach Art und Stärke der Windeinwirkung das Kraftfahrzeug entsprechend steuern.
Daneben schreitet die Entwicklung von ganz oder teilweise autonom fahr- bzw. lenkbaren Kraftfahrzeugen voran, wobei der Fahrer nur noch ein passiver Passagier im Kraftfahrzeug ist. In einem solchen Fall übernimmt das Kraftfahrzeug bzw. dessen automatisches Fahrbetriebssystem (zum Beispiel bei einer gemäß Level 3 der SAE J3016 autonomen Fahrt) für die Dauer der autonomen Fahrt alle erforderlichen Fahraufgaben; der Fahrer darf sich anderen Tätigkeiten widmen und ist nicht in der Pflicht, die Verkehrssituation zu überwachen. Eine Aktivierbarkeit eines solchen autonomen Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs setzt voraus, dass in einer relevanten Umgebung des Kraftfahrzeugs keine Bedingungen vorliegen, die einem sicheren autonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs entgegenstehen. Bei einer Prüfung, ob dem Fahrer das Aktivieren des autonomen Betriebsmodus zur Verfügung gestellt wird, wird unter anderem eine Witterung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs analysiert; weht zum Beispiel ein zu starker Wind, wird der autonome Betriebsmodus dem Fahrer nicht verfügbar gemacht.
Der Stand der Technik bietet keinen Lösungsansatz, während einer Fahrt mit einem Kraftfahrzeug positionsgenau und kraftfahrzeugindividuell Windverhältnisse zu erfassen. Regionale Wetter- bzw. Windvorhersagen haben nicht die notwendige Auflösung, um genaue positionsbezogene und für das Ego-Kraftfahrzeug relevante Informationen über Windverhältnisse zu geben. Insbesondere werden keine baulichen Strukturen, andere Verkehrsteilnehmer, eine Dichte und ein Zustand einer Vegetation etc. entlang der Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs berücksichtigt. An besonders gefährdeten Stellen, zum Beispiel Brücken, sind Windsäcke installiert, die den Fahrern einen optischen Hinweis auf herrschende Windverhältnisse geben können. Diese sind aber nur vereinzelt aufgestellt und ebenso wenig dazu geeignet, kraftfahrzeugindividuell Windverhältnisse zu erfassen. So bleiben unerwartete Windsituationen, wie Abbruch einer Windströmung oder ein plötzlich auftretender Seitenwindangriff für den Fahrer schwierig beherrschbar.
Mit den derzeit aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen ist es lediglich möglich, nach einem erfassten Windangriff auf das Kraftfahrzeug zu reagieren. Hierzu zeigen die DE 10 2009 003 257 A1 und die DE 10 2010 008 079 A1 zum Beispiel ein Verfahren zum Detektieren von ein auf ein Kraftfahrzeug wirkendem Seitenwind, wobei mittels Ultraschallsensoren des Kraftfahrzeugs Rauschsignale erfasst werden und abhängig von einer Abweichung eines linksseitigen Rauschsignals von einem rechtsseitigen Rauschsignal ein aktuell auf das Kraftfahrzeug einwirkender Seitenwind detektiert wird. Bei Detektion von Seitenwind kann zum Beispiel ein Warnsignal ausgegeben werden. Zudem ist es bekannt, über Gierratensensoren und Querbeschleunigungssensoren eines ESP-Systems auf das Kraftfahrzeug aktuell einwirkende Kräfte zu erfassen, um dann gezielt einzelne Räder abzubremsen. Dies hat einen Gegenlenkeffekt, der die auf das Kraftfahrzeug wirkende Kraft kompensiert.
Aus der DE 10 2012 200 230 A1 ist ein Verfahren zur Erfassung der Umgebung eines Fahrzeugs bekannt, wobei bei der Umgebungserfassung verschiedene Klimaeinflüsse, wie z. B. die Windstärke und/oder Komponenten der Windrichtung, berücksichtigt werden.
Weiter ist aus der DE 10 2017 210 390 A1 ein Verfahren zur Bestimmung eines Windeinflusses auf ein Objekt bekannt. Die US 2017 / 0 113 512 A1 beschreibt ein System zur Ermittlung einer Luftzirkulation durch Beobachtung des Fahrzeugumfelds.
Es besteht aber der Bedarf, nicht nur in einer unmittelbar an das Kraftfahrzeug angrenzenden Umgebung Windverhältnisse zu erfassen, sondern zudem Windverhältnisse in einem vorausliegenden Streckenabschnitt zu prognostizieren und insbesondere, das Kraftfahrzeug bzw. dessen aktuelle Fahrparameter (Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Beschleunigung etc.) proaktiv auf eine zu erwartenden Windangriff einzustellen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung zu schaffen, um während eines Fahrbetriebs eines Kraftfahrzeugs eine in Fahrtrichtung vorausliegende Windexposition eines Kraftfahrzeugs besonders genau zu prognostizieren.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind kategorie- und ausführungsformübergreifend zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.
Gemäß der Erfindung wird ein computerimplementiertes Verfahren zum Ermitteln einer in Fahrtrichtung vorausliegenden Windexposition eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Weiter schlägt die Erfindung ein Kraftfahrzeug vor, das zum Durchführen Verfahrens konfiguriert ist. Das Kraftfahrzeug weist hierzu Mittel auf, um das Verfahren oder eine mögliche Ausführungsform desselben auszuführen. Die Erfindung betrifft weiter ein Computerprogramm, das Programmbefehle umfasst, die das Kraftfahrzeug bzw. dessen zur Verfahrensausführung konfigurierten Mittel zur Durchführung der Schritte des Verfahrens veranlassen. Die Erfindung erstreckt sich darüber hinaus auf ein computerlesbares Speichermedium, also auf einen Datenträger, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
Das Kraftfahrzeug weist als Mittel zur Ausführung des Verfahrens eine Bilderfassungssensorik und eine Computereinrichtung auf. Mittels der Bilderfassungssensorik wird in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs - insbesondere kontinuierlich - ein zweidimensionales Bild einer in Fahrtrichtung, insbesondere Vorwärtsfahrtrichtung, vorausliegenden Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst und der Computereinrichtung, insbesondere einer Segmentierungseinheit der Computereinrichtung, bereitgestellt. Hiernach wird das zweidimensionale Bild mittels der Computereinrichtung, insbesondere mittels einer Segmentierungseinheit der Computereinrichtung, - insbesondere kontinuierlich - semantisch segmentiert. Dabei werden Bildeinheiten, zum Beispiel Pixel, des erfassten zweidimensionalen Bilds - insbesondere mithilfe eines entsprechend trainierten künstlichen neuronalen Netzwerks - semantischen Klassen zugeordnet, sodass jeder Bildeinheit ihr jeweilige Zugehörigkeit zum abgebildeten Objekt zugeordnet wird. Mögliche semantische Klassen sind zum Beispiel (nicht abschließend): anderes Fahrzeug, Fußgänger, Verkehrsschild, Bürgersteig, Terrain, Infrastruktur, Fahrbahnmarkierung, bauliche Fahrbahnbegrenzung, Mauer, Zaun, Himmel, Vegetationsdichte, Belaubung, Vegetationstyp, Brücke, Tunnel etc.
Als weiteres Mittel, mithilfe dessen das Verfahren durchgeführt wird, weist das Kraftfahrzeug eine Entfernungssensorik auf, die beispielsweise einen laser-, LIDAR-, radar-, kamera-, infrarot- und/oder ultraschallbasierten Entfernungssensor umfasst. Es wird mittels der Entfernungssensorik - insbesondere kontinuierlich - ein mit den Bildeinheiten bzw. Pixeln und/oder den semantischen Bildsegmenten des Bilds korrespondierender Entfernungsdatensatz ermittelt und der Computereinrichtung, beispielsweise einer Modellerzeugungseinheit der Computereinrichtung, bereitgestellt. Mittels der Computereinrichtung wird das erfasste zweidimensionale und semantisch segmentierte Bild mit Entfernungsinformationen angereichert, sodass eine jeweilige Entfernung zwischen den Bildeinheiten und/oder den semantischen Bildsegmenten und dem Kraftfahrzeug für das weitere Verfahren bekannt ist. Alternativ oder zusätzlich können zum Ermitteln des Entfernungsdatensatzes die Bilderfassungssensorik und ein weiteres künstliches neuronales Netzwerk, das entsprechend trainiert ist, eingesetzt werden. Dieses künstliche neuronale Netzwerk weist dann den Bildeinheiten und/oder Bildsegmenten die entsprechend zugehörige Entfernung zu. In diesem Fall kann die Entfernungssensorik die Bilderfassungssensorik und/oder das weitere künstliche neuronale Netzwerk aufweisen. Es ist ferner denkbar, dass das weitere künstliche neuronale Netzwerk Teil der Computereinrichtung ist, wobei die Entfernungssensorik durch die Bilderfassungssensorik gebildet ist. Mittels der Computereinrichtung bzw. Modellerzeugungseinheit wird dann basierend auf den Bildsegmenten und dem Entfernungsdatensatz ein dreidimensionales Umfeldmodell der in Fahrtrichtung vorausliegenden Umgebung des Kraftfahrzeugs erzeugt. Anders ausgedrückt wird ein hochauflösendes Umgebungsmodell berechnet, das die Umgebung des Kraftfahrzeugs wiedergibt bzw. charakterisiert. Dies erfolgt insbesondere kontinuierlich, das heißt, aus einer durch eine Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs verursachten Änderung des zweidimensionalen Bilds resultieren eine geänderte semantische Segmentierung, geänderte Entfernungsinformationen und letztendlich ein geändertes dreidimensionales Umfeldmodell der in Fahrtrichtung vorausliegenden Umgebung des Kraftfahrzeugs. Das Erfassen des zweidimensionalen Bilds und das Ermitteln des Entfernungsdatensatzes können nacheinander oder zumindest teilweise gleichzeitig, erfolgen.
Vor, während oder nach dem Erfassen des zweidimensionalen Bilds und dem Ermitteln des Entfernungsdatensatzes werden mittels einer Wetterdatenerfassungseinheit des Kraftfahrzeugs Wetterdaten, die eine Witterung - insbesondere einen Wind - am Kraftfahrzeug und in der vorausliegenden Umgebung charakterisieren, erfasst und der Computereinrichtung (zum Beispiel der ersten Modellerzeugungseinheit oder einer zweiten Modellerzeugungseinheit der Computereinrichtung) bereitgestellt. Hierzu weist die Wetterdatenerfassungseinheit zum Beispiel eine entsprechende Wettersensorik auf, oder der Wetterdatenerfassungseinheit werden Sensordaten einer solchen Wettersensorik bereitgestellt. Die Wettersensorik weist beispielsweise einen Nässesensor, einen Bildsensor, einen Temperatursensor, einen Windsensor, einen Drucksensor etc. auf. Mittels der Computereinrichtung, insbesondere der zweiten Modellerzeugungseinheit, wird dann basierend auf dem dreidimensionalen Umfeldmodell und den Wetterdaten ein dreidimensionales Wind-Umgebungsmodell der in Fahrtrichtung vorausliegenden Umgebung des Kraftfahrzeugs erstellt.
Basierend auf dem Wind-Umgebungsmodell wird mittels der Computereinrichtung, insbesondere einer Auswertungseinheit derselben, ein Windexpositionswert ermittelt, der eine Windexposition charakterisiert, der das Kraftfahrzeug in einer vorgegebenen oder vorgebbaren Entfernung in der vorausliegenden Umgebung ausgesetzt sein wird. Bei dem Windexpositionswert kann es sich zum Beispiel um einen Windstärkewert mit der Einheit Bft (Beaufort) handeln, um einen Windgeschwindigkeitswert mit der Einheit m/s (Meter pro Sekunde) etc. Ferner kann es sich bei dem Windexpositionswert um einen Wert handeln, in dem neben der Windgeschwindigkeit oder -stärke weitere Gegebenheiten, insbesondere Kraftfahrzeugparameter, berücksichtigt sind, etwa (nicht abschließend) eine Windangriffsfläche, eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit, eine Einstellung einer Aerodynamikeinrichtung (Spoiler, Fahrwerkshöhe, Lufteinlassklappen etc.), eine Beladungsart (geschlossener Kasten, Plane/Spriegel, offene Pritsche etc.), eine Masse des Kraftfahrzeugs, eine Seitenfensterscheibenposition, ein aktuelles Fahrmanöver (Hinterherfahrt, Überholen etc.). Insbesondere handelt es sich bei dem Windexpositionswert um einen Wert, in dem - alternativ oder zusätzlich zu den Kraftfahrzeugparametern - egofahrzeugexterne Gegebenheiten berücksichtigt sind, zum Beispiel (nicht abschließend) eine aktuelle Verkehrsdichte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs, Art und/oder Außenabmessungen eines vorausfahrenden, zu überholenden und/oder entgegenkommenden weiteren Fahrzeugs (Gliederzug, Sattelzug, Personenkraftwagen, Omnibus, Trambahn etc.), Art und/oder Außenabmessungen eines überholenden Kraftfahrzeugs, ein Streckenelement voraus des Kraftfahrzeugs, wie Vegetation, ein Waldrand, eine Bebauung, eine Brücke etc.
Mittels der Computereinrichtung, insbesondere einer Ausgabeeinheit der Computereinrichtung, wird basierend auf dem ermittelten Windexpositionswert ein Steuersignal zum Auslösen einer dem Steuersignal zugeordneten Aktion an eine Kraftfahrzeugeinrichtung zugestellt. Ferner ist es denkbar, dass mittels der Computereinrichtung bzw. Ausgabeeinheit zwei oder mehr Steuersignale bereitgestellt werden, die einzeln oder gruppenweise einer oder mehr der Kraftfahrzeugeinrichtungen zugestellt werden. Beispielsweise kann einer ersten der Kraftfahrzeugeinrichtungen ein erstes der Steuersignale bereitgestellt werden, wobei einer zweiten der Kraftfahrzeugeinrichtungen ein zweites der Steuersignale bereitgestellt wird. Bei der jeweiligen Kraftfahrzeugeinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein Fahrerassistenzsystem, ein Insasseninformationsfunktion und/oder um einen Datentransceiver, der zur Fahrzeug-zu-Fahrzeug- und/oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Datenkommunikation (Car2X) eingerichtet ist. Insbesondere ist in der jeweiligen Kraftfahrzeugeinrichtung eine Vielzahl von ausführbaren Aktionen gespeichert, wobei einem der Steuersignale eine oder mehr der Aktionen zugeordnet ist. Das bedeutet, mittels der Kraftfahrzeugeinrichtung wird/werden genau diejenige/diejenigen der gespeicherten Aktionen ausgelöst bzw. gestartet, die dem empfangenen Steuersignal zugeordnet ist/sind.
Durch das Verfahren kann während eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs die in Fahrtrichtung vorausliegende Windexposition besonders genau - und insbesondere in Echtzeit, das heißt fortlaufend für die aktuelle Fahrt mit dem Kraftfahrzeug - prognostiziert werden. Dadurch ist eine Gegenmaßnahme geschaffen, aufgrund derer in einem autonomen Fahrbetrieb, zum Beispiel im eingangs erläuterten Level-3-Betriebsmodus, trotz nachteiliger Witterung, etwa hohen Seitenwindaufkommens, in der Umgebung des Kraftfahrzeugs eine Verkehrssicherheit aufrechterhalten werden kann. So kann der autonome Fahrbetriebsmodus dem Fahrer öfter als aktivierbar zur Verfügung gestellt werden als bisher. Insgesamt können in vorteilhafter Weise proaktiv vorausliegende Windverhältnisse für einen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden. Zudem ist es denkbar, den Fahrer - insbesondere, wenn das Kraftfahrzeug in einem nicht-autonomen Fahrbetriebsmodus durch den Fahrer gefahren wird - durch Ausgeben eines Warnhinweises auf einen vorausliegende Windexposition hinzuweisen, sodass der Fahrer sich früher als bisher auf die Windeinwirkung einstellen kann. So wird er nicht von sich schlagartig ändernden Windbedingungen überrascht, was zu einer deutlich gesteigerten Verkehrssicherheit beiträgt. Auch für ein Sicherheitssystem des Kraftfahrzeugs kann das Verfahren herangezogen werden; wird, beispielsweise mittels einer Fahrstabilitätssensorik, ermittelt, dass die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs bei der zu erwartenden Windexposition unter Berücksichtigung eines aktuellen Fahrzustands nicht länger gegeben wäre, kann als Aktion ein automatischer Quer- und/oder Längsführungseingriff mittels eines Steuerungssystems des Kraftfahrzeug ausgeführt werden, wodurch ein stabiler Fahrzustand gewährleistet bleibt. Zudem kann bei einem Überholen eines großvolumigen Fahrzeugs (zum Beispiel eines Lastkraftwagens) oder einem entgegengesetzten Vorbeifahren eines solchen einer unerwünschten Seitenversetzung des eigenen Kraftfahrzeugs besonders effizient und proaktiv entgegengewirkt werden, da aufgrund des Verfahrens die durch das überholende/zu überholende/entgegenkommende Fahrzeug verursachte Windexposition bzw. Windexpositionsänderung genau bestimmt wird.
In einer möglichen Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels einer Vergleichseinheit des Kraftfahrzeugs der Windexpositionswert mit einem vorgegebenen Windexpositions-Grenzwertbereich verglichen wird. Die Vergleichseinheit kann Teil der Computereinrichtung und/oder Teil der Kraftfahrzeugeinrichtung sein. Der Windexpositions-Grenzwertbereich wird insbesondere unter Berücksichtigung einer Windangriffsfläche des Kraftfahrzeugs vorgebeben, was bedeutet, dass ein kleines Kraftfahrzeug, zum Beispiel ein Kompaktwagen, einen größeren Windexpositions-Grenzwertbereich zugewiesen bekommt als ein vergleichsweise großes Kraftfahrzeug, etwa ein Kleintransporter. Denn die gleiche Windgeschwindigkeit wirkt sich am kleineren Kraftfahrzeug weniger aus als am größeren Kraftfahrzeug. Wenn mittels der Vergleichseinheit festgestellt wird/wurde, dass der ermittelte Windexpositionswert (W) kleiner als der kleinste Wert (W_min) des Windexpositions-Grenzwertbereichs ist, wird mittels der Kraftfahrzeugeinrichtung aufgrund des Steuersignals eine erste vorgegebene Aktion ausgelöst. Sofern der ermittelte Windexpositionswert gleich dem kleinsten Wert (W_min) des Windexpositions-Grenzwertbereichs oder größer ist und dabei gleich dem größten Wert (W_max) des Windexpositions-Grenzwertbereichs oder kleiner ist, wird mittels der Kraftfahrzeugeinrichtung aufgrund des Steuersignals eine zweite vorgegebene Aktion ausgelöst. Wenn der ermittelte Windexpositionswert (W) größer als der größte Wert (W_max) des Windexpositions-Grenzwertbereichs ist, wird mittels der Kraftfahrzeugeinrichtung aufgrund des Steuersignals eine dritte vorgegebene Aktion ausgelöst.
Bei der ersten, zweiten und dritten Aktion handelt es sich insbesondere um unterschiedliche Aktionen der entsprechenden Kraftfahrzeugeinrichtung. Bei der ersten Aktion (also bei W < W_min) handelt es sich zum Beispiel um ein unverändertes Fortsetzen der für den Fahrbetrieb relevanten Funktionen des Kraftfahrzeugs, da in diesem Fall eine die Fahrstabilität beeinträchtigende Windexposition des Kraftfahrzeugs nicht zu erwarten ist. Bei der zweiten Aktion (W_min ≤ W ≤ W_max) kann es sich beispielsweise um ein Ausgeben einer optischen, haptischen und/oder akustischen Warnung im Insassenraum des Kraftfahrzeugs handeln, wobei die für den Fahrbetrieb relevanten Funktionen (insbesondere Längs- und/oder Querführung) weiterhin unverändert bleiben. Denn in diesem Fall ist lediglich ein geringer bzw. unkritischer Einfluss der Windexposition auf die Fahrstabilität zu erwarten. Ferner kann vorgesehen, dass zusätzlich oder alternativ zur Warnung in die für den Fahrbetrieb relevanten Funktionen mit einer ersten, niedrigen Eingriffsstärke eingegriffen wird. Zum Beispiel können/kann ein Lenkwinkel eingestellt und/oder eine selektive Radbremsung erfolgen. Bei der dritten Aktion (bei W > W_max) kann es sich zum Beispiel um einen vergleichsweise starken Eingriff in die für den Fahrbetrieb relevanten Funktionen handeln, insbesondere mit einer zweiten, hohen Eingriffsstärke. Hierbei kommt zum Beispiel ein Verringern der Fahrgeschwindigkeit in Frage. Zudem kann die Ausgabe der Warnung ausgelöst werden. Wenn in diesem Fall das Kraftfahrzeug im autonomen Fahrbetriebsmodus betrieben wird, zum Beispiel im Level-3-Betriebsmodus, kann vor dem Eingriff in die für den Fahrbetrieb relevanten Funktionen dem Passagier eine Übernahmeaufforderung zugestellt werden, damit dieser wieder die Fahrerrolle übernimmt. Es kann vorgesehen sein, dass, wenn eine Übernahme durch den Passagier unterbleibt, das Kraftfahrzeug als Teil der dritten Aktion abgebremst wird, insbesondere bis in den Stillstand, gegebenenfalls unter einem Räumen der Fahrbahn. Weiter ist es denkbar, dass entgegenkommende und/oder nachfolgende Verkehrsteilnehmer als Teil der ersten, zweiten und/oder dritten Aktion vor der Windexposition gewarnt werden, etwa via Car2X-Datenkommunikation, durch ein mittels einer Außenlichtanlage abgegebenes Lichtsignal, durch Ausgabe eines Akustiksignals, etwa mittels Signalhorns und/oder Außenlautsprechers (der zum Beispiel als Fahrgeräuschgenerator bei ganz oder teilweise elektrisch fortbewegbaren Kraftfahrzeugen oder als Klanggenerator in oder an einer Abgasanlage fungiert) etc.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform ist bei dem Verfahren vorgesehen, dass mittels der Computereinrichtung (bzw. der Segmentierungseinheit derselben) den semantischen Bildsegmenten ein Winddurchlässigkeitswert zugewiesen wird. Dieser charakterisiert eine Winddurchlässigkeit des Objekts, das auf dem zweidimensionalen Bild durch das zugehörige semantische Segment repräsentiert wird. Hierzu werden detaillierte Informationen aus der semantischen Segmentierung genutzt, etwa eine Klassifikation der Vegetation (Typ, Dichte, Belaubung), ein Unterschied zwischen winddurchlässigen Zäunen und windfesten bzw. windundurchlässigen Mauern, Brücken, Tunnels, Terrainprofil etc. Das dreidimensionale Wind-Umgebungsmodell wird in dieser Ausführungsform dann basierend auf dem Umfeldmodell, den Wetterdaten und dem Winddurchlässigkeitswert erzeugt. Auf diese Weise wird einer besonders genauen Prognostizierung der Windexposition in besonderem Maße Rechnung getragen, da individuelle und für Wind bzw. Winddurchlässigkeit relevante Eigenschaften von Objekten voraus des Kraftfahrzeugs mit in die Prognostizierung der Windexposition eingehen. Zum Zuweisen des Winddurchlässigkeitswert wird insbesondere - wie eine Weiterbildung des Verfahrens vorsieht - ein entsprechend trainiertes künstliches neuronales Netzwerk eingesetzt. Wird also zum Beispiel ein Maschendrahtzaun seitlich der Fahrbahn des Kraftfahrzeugs erfasst, erhält dieser einen höheren Winddurchlässigkeitswert als eine seitlich der Fahrbahn erfasste Ziegel- oder Betonmauer. In analoger Weise können ein allseitig geschlossener Lastkraftwagen und ein Lastkraftwagen mit einer offenen Pritsche hinsichtlich ihres Winddurchlässigkeitswerts voneinander abgegrenzt werden. Das Zuweisen des Winddurchlässigkeitswerts zu den semantischen Bildsegmenten kann als eine gesteigerte bzw. weiterentwickelte Form des semantischen Segmentierens des zweidimensionalen Bilds angesehen werden. Das Zuweisen des Winddurchlässigkeitswerts kann auf Basis des erfassten und segmentierten zweidimensionalen Bilds, auf Basis des Umgebungsmodells und/oder auf Basis des Wind-Umgebungsmodells ausgeführt werden.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Steuersignal an eine oder mehr der folgenden Kraftfahrzeugeinrichtungen zugestellt wird:

- Zum Auslösen einer Längs- und/oder Querführungsaktion kann das Steuersignal an ein Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs zugestellt werden. Insbesondere stellt das Fahrerassistenzsystem den autonomen Fahrbetriebsmodus bzw. eine autonome Längs- und/oder Querführung und/oder Sicherheitssysteme (ABS, ESP etc.) für einen manuellen Fahrbetriebsmodus bereit. Dabei ist das Fahrerassistenzsystem dazu ausgebildet, basierend auf dem empfangenen Steuersignal bedarfsweise sowie insbesondere mit unterschiedlichen Eingriffsstärken in die für den autonomen oder manuellen Fahrbetrieb relevanten Funktionen einzugreifen.
- Zum Auslösen einer Insasseninformationsfunktion kann das Steuersignal an eine im Insassenraum des Kraftfahrzeugs angeordnete Ausgabeeinrichtung (die zum Beispiel ein Display, ein Kombiinstrument, einen Lautsprecher, ein Vibrationselement und/oder eine Warnleuchte etc. umfasst) zugestellt werden. Mit anderen Worten kann die Ausgabeeinrichtung dazu eingerichtet sein, die Warnung im Insassenraum des Kraftfahrzeugs bereitzustellen bzw. auszugeben.
- Das Steuersignal kann ferner zum Auslösen einer Datenübertragungsaktion, etwa um die entgegenkommenden und/oder nachfolgenden Verkehrsteilnehmer vor der Windexposition zu warnen, an den Datentransceiver des Kraftfahrzeugs zugestellt werden.
- Weiter kann das Steuersignal, um eine kraftfahrzeugexterne optische und/oder akustische Warnung aufgrund der Windexposition auszulösen, an eine Außenlichtanlage des Kraftfahrzeugs und/oder an eine Außenakustikanlage des Kraftfahrzeugs zugestellt werden. Die Außenakustikanlage weist insbesondere das Signalhorn und/oder den Außenlautsprecher auf.

Somit gilt für das Kraftfahrzeug im Zusammenhang mit dieser Ausgestaltung des Verfahrens, dass es das Fahrerassistenzsystem und/oder die Ausgabeeinrichtung und/oder den Datentransceiver und/oder die Außenlichtanlage und/oder die Außenakustikanlage aufweist. Der Datentransceiver ist insbesondere zur Car2X-Datenkommunikation konfiguriert. Hierdurch kann die in Fahrtrichtung vorausliegende Windexposition in vorteilhafter Weise vielfältig berücksichtigt werden. Sofern es erforderlich ist, wird der Fahrer bzw. Insasse des Kraftfahrzeugs über die vorausliegende Windexposition in Kenntnis gesetzt, sodass er sich auf einen sich ändernden Windangriff einstellen kann und nicht davon überrascht wird. Zudem wird der Fahrer/Insasse beim Durchfahren des Winds - selbst wenn sich dieser voraus des Kraftfahrzeugs ändert - effizient unterstützt.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform werden zum Erfassen der Wetterdaten mittels der Wetterdatenerfassungseinheit als ein erster Datentyp Bildsensordaten erfasst, die der Wetterdatenerfassungseinheit mittels der Bilderfassungssensorik des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Das bedeutet, die Wetterdatenerfassungseinheit weist die Bilderfassungssensorik auf oder ist mit dieser zur Datenübertragung gekoppelt bzw. koppelbar. Denn anhand von Bilddaten bzw. durch ein Auswerten der Bildinformation des Bilds, das mittels der Bilderfassungssensorik erstellt wird/wurde, kann, zumindest indirekt, auf Windverhältnisse geschlossen werden. Beispielsweise kann aus einer Flugtrajektorie fliegenden Laubs, Form und Richtung einer Fahne oder dergleichen eine Windrichtung und/oder -stärke erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich zum ersten Datentyp werden zum Erfassen der Wetterdaten mittels der Wetterdatenerfassungseinheit als ein zweiter Datentyp Beschleunigungsdifferenzdaten erfasst, die einen Unterschied zwischen einer Soll-Beschleunigung und einer Ist-Beschleunigung des Kraftfahrzeugs charakterisieren. Hierdurch kann eine Gegenwindkomponente des auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Winds ermittelt werden. Dazu werden die Beschleunigungsdifferenzdaten basierend auf Ist-Beschleunigungsdaten und Soll-Beschleunigungsdaten ermittelt, wobei die Ist-Beschleunigungsdaten mittels einer Beschleunigungssensorik des Kraftfahrzeugs und die Soll-Beschleunigungsdaten mittels einer Steuereinrichtung (etwa eines Antriebsmaschinensteuergeräts) des Kraftfahrzeugs erfasst und der Wetterdatenerfassungseinheit bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich zum ersten und/oder zweiten Datentyp werden zum Erfassen der Wetterdaten mittels der Wetterdatenerfassungseinheit als ein dritter Datentyp Meteorologiedaten erfasst, die von einem meteorologischen Dienstleister extern des Kraftfahrzeugs erhoben und der Wetterdatenerfassungseinheit über ein Datenkommunikationsmittel im Kraftfahrzeug - zum Beispiel mittels des Datentransceivers, via RDS (Radio Data System), mittels einer Mobilfunk-Internetverbindung etc. - bereitgestellt werden. So ist eine besonders zuverlässige Wetterdatenerfassung ermöglicht, wobei zudem in vorteilhafter Weise, wenn zwei oder mehr der Datentypen erfasst werden, eine Redundanz zum Erfassen der Wetterdaten und/oder eine Plausibilisierung der Wetterdaten ermöglicht sind/ist.
Das Grundprinzip dieser Erfindung basiert auf der Erstellung des kraftfahrzeugstandortbezogenen Wind-Umgebungsmodells, welches das Auftreten von gefährlichen Windbedingungen genau, insbesondere fahrspurgenau und kraftfahrzeugindividuell, also mit einer viel höheren bzw. feingliedrigeren Auflösung, prognostizieren kann. Hierzu werden zumindest einige der folgenden Technologien und Eingangsdaten verwendet:

- Wetterprognose eines meteorologischen Dienstleisters, insbesondere unter Nutzung dessen Windmessgeräte,
- kamerabasierte Klassifikation der Umgebung des Kraftfahrzeugs auf Basis der semantischen Segmentierung, insbesondere in Verbindung mit dem Zuweisen des Winddurchlässigkeitswerts,
- kamera- und/oder sensorbasierte dreidimensionale Erfassung der Umgebung zum Erstellen des dreidimensionalen Umfeldmodells,
- lokale, das heißt kraftfahrzeugbezogene Wettererkennung (Regen, Nebel, Wind etc.), insbesondere kamerabasiert,
- Erzeugen des dreidimensionalen Wind-Umfeldmodells.

Ein mögliches Anwendungsbeispiel: Das Kraftfahrzeug wird im Level-3-Fahrbetriebsmodus betrieben und fährt auf einer Autobahn mit 130 km/h. Mittels des Verfahrens wird eine in Fahrtrichtung vorausliegende Windexposition prognostiziert, wobei niedrige Windgeschwindigkeiten, zum Beispiel bis zu 30 km/h, vorliegen. Dies hat keinen Einfluss auf die Fahrsicherheit; eine entsprechende Aktion wird ausgelöst, zum Beispiel das unveränderte Fortsetzen der für den Fahrbetrieb relevanten Funktionen des Kraftfahrzeugs. Nähert sich das Kraftfahrzeug im Level-3-Fahrbetriebsmodus auf einer Landstraße mit 100 km/h einem Waldausgang, und wird mittels des Verfahrens im Bereich des Waldausgangs eine Windexposition mit einer hohen Windgeschwindigkeit, zum Beispiel 70 km/h, prognostiziert, wird eine entsprechend andere Aktion ausgelöst. Beispielsweise wird in die für den Fahrbetrieb relevanten Funktionen des Kraftfahrzeugs eingegriffen, um das Kraftfahrzeug auf eine an die Windexposition am Waldausgang angepasste Geschwindigkeit abzubremsen, zum Beispiel auf 80 km/h.
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs, das Mittel zum Ausführen eines computerimplementierten Verfahrens zum Ermitteln einer in Fahrtrichtung vorausliegenden Windexposition eines Kraftfahrzeugs aufweist und
2 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des Verfahrens.

Im Folgenden werden ein computerimplementiertes Verfahren zum Ermitteln einer in Fahrtrichtung x vorausliegenden Windexposition eines Kraftfahrzeugs 1 und ein zum Ausführen des Verfahrens eingerichtetes Kraftfahrzeug 1 in gemeinsamer Beschreibung erläutert. In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Schritte des Verfahrens repräsentieren dabei Codebestandteile bzw. Programmbefehle eines Computerprogramms, die das Kraftfahrzeug 1 bzw. dessen zur Verfahrensausführung konfigurierten Mittel oder Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens veranlassen. Anders ausgedrückt handelt es sich bei dem Computerprogramm um ein Steuerprogramm für das Kraftfahrzeug 1 bzw. die verfahrensrelevanten Einrichtungen desselben. Aufgrund eines Abarbeitens oder Verarbeitens des Computerprogramms stellen verfahrensrelevanten Einrichtungen des Kraftfahrzeugs 1 Ausgangssteuerbefehle bereit, sodass das Kraftfahrzeug 1 gemäß der Verfahrensschritte bzw. zum Ausführen der Verfahrensschritte gesteuert wird. Das Computerprogramm ist beispielsweise auf einem computerlesbaren Speichermedium (nicht dargestellt) gespeichert.
1 zeigt eine schematische Ansicht des Kraftfahrzeugs 1, das zum Ausführen des computerimplementierten Verfahrens zum Ermitteln einer in Fahrtrichtung bzw. Vorwärtsfahrtrichtung x vorausliegenden Windexposition des Kraftfahrzeugs 1 eingerichtet ist. Das Kraftfahrzeug 1 ist zum Beispiel als ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Kraftrad etc. ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 weist hierzu als Mittel, die zum Ausführen der Schritte Verfahren eingerichtet sind, zumindest eine Bilderfassungssensorik 2, eine Computereinrichtung 3, eine Entfernungssensorik 4, eine Wetterdatenerfassungseinheit 5 sowie eine Kraftfahrzeugeinrichtung 6 oder eine Vielzahl von solchen Kraftfahrzeugeinrichtungen 6 auf. Vorliegend weist die Computereinrichtung 3 mehrere Computereinheiten auf, nämlich eine Segmentierungseinheit 7, eine erste Modellerzeugungseinheit 8, eine zweite Modellerzeugungseinheit 9, eine Auswertungseinheit 10 und eine Ausgabeeinheit 11. Die jeweilige Computereinheit ist als Hardware- und/oder als Softwarebestandteil der Computereinrichtung 3 ausgeführt. Das bedeutet, dass die jeweilige Computereinheit als Teil des Computerprogramms ausgebildet sein kann, sodass die Computereinrichtung 3 die Funktionen der Computereinheiten bereitstellt. Als Kraftfahrzeugeinrichtungen 6 weist das Kraftfahrzeug 1 im vorliegenden Beispiel eine Vergleichseinheit 12, ein Fahrerassistenzsystem 13, eine Ausgabeeinrichtung 14, einen insbesondere zur Car2X-Datenkommunikation konfigurierten Datentransceiver 15, eine Außenlichtanlage 16 und eine Außenakustikanlage 17 auf. Zudem weist das Kraftfahrzeug hier im Beispiel eine Beschleunigungssensorik 18 und eine Antriebsmaschinensteuereinrichtung 19 auf. Das Fahrerassistenzsystem 13 ist insbesondere dazu eingerichtet, einen autonomen Fahrbetriebsmodus für das Kraftfahrzeug 1 bereitzustellen, zum Beispiel einen gemäß SAE J3016 Level 3 autonomen bzw. automatischen Fahrbetriebsmodus.
Im Folgenden wird das Verfahren anhand 1 und anhand dem in 2 gezeigten Flussdiagramm verdeutlicht. Beim Verfahren zum Ermitteln der in Fahrtrichtung vorausliegenden Windexposition des Kraftfahrzeugs 1 wird während einer Fahrt mit dem Kraftfahrzeug 1, das heißt zum Beispiel im Level-3- Fahrbetriebsmodus oder in einem manuellen Fahrbetriebsmodus, mittels der Bilderfassungssensorik 2 ein zweidimensionales Bild 20 einer in Fahrtrichtung x vorausliegenden Umgebung 21 des Kraftfahrzeugs 1 erfasst. Das zweidimensionale Bild 20 wird dann der Computereinrichtung 3, hier im Speziellen der Segmentierungseinheit 7, bereitgestellt, die das Bild 20 bzw. dessen Bildelemente (etwa Pixel) mittels semantischer Segmentierung in Bildsegmente 22 segmentiert. Hierzu kommt im vorliegenden Beispiel ein erstes künstliches neuronales Netzwerk zum Einsatz, das entsprechend trainiert ist. Lediglich beispielhaft und nicht abschließend werden Objekte in der Umgebung 21 den Objektklassen, Ego-Fahrspur 23, Nachbarfahrspur 24, Gegenfahrspur 25, Himmel 26, Vegetation 27, vorausfahrendes Kraftfahrzeug 28, entgegenkommendes Kraftfahrzeug 29, Beschilderung 30, Leitpfosten 31 und Fahrbahnmarkierung 32 zugeordnet. Weitere Objektklassen, insbesondere mit feinerer Untergliederung, sind möglich, zum Beispiel Fußgänger, Bürgersteig, Terrain (Hügel, Felswand), Infrastruktur (Gebäude), bauliche Fahrbahnbegrenzung (Schutzplanke), Mauer, Zaun, Brücke, Tunnel, Wald, Fahrzeugart der anderen Kraftfahrzeuge 28, 29 etc.
Hier im Beispiel wird zudem mittels der Computereinrichtung 3, zum Beispiel deren Segmentierungseinheit 7, den Bildsegmenten 22 ein Winddurchlässigkeitswert 33 zugewiesen, der eine Winddurchlässigkeit des Objekts bzw. der Objektklasse charakterisiert, das/die auf dem zweidimensionalen Bild 20 durch das zugehörige Bildsegment 22 repräsentiert wird. Hierzu ist vorliegend das künstliche neuronale Netzwerk oder ein zweites künstliches neuronales Netzwerk vorgesehen, das entsprechend trainiert ist. Das semantisch segmentierte Bild 34, dessen Bildsegmenten 22 vorliegend individuelle der entsprechende Winddurchlässigkeitswert 33 zugewiesen wurden, wird in/mittels der Computereinrichtung 3, insbesondere deren erster Modellerzeugungseinheit 8, weiterverarbeitet.
Mittels der Entfernungssensorik 4 wird ein mit den Bildsegmenten 22 korrespondierender Entfernungsdatensatz 35 ermittelt und der Computereinrichtung 3 (hier der ersten Modellerzeugungseinheit 8) bereitgestellt. Die Entfernungssensorik 4 weist hierzu zum Beispiel einen Laser-, LIDAR-, Ultraschall-, Radarsensor oder dergleichen auf und misst die jeweilige Entfernung zwischen den Objekten in der Umgebung 21 und dem Kraftfahrzeug 1. Dies wird nach dem Erfassen des Bilds 20 oder zeitlich parallel zum Erfassen des Bilds 20 ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich weist die Entfernungssensorik 4 die Bilderfassungssensorik 2 auf, wobei dann basierend auf dem segmentierten Bild 34 mittels eines dritten künstlichen neuronalen Netzwerks anhand der semantischen Bildsegmente 22 der Entfernungsdatensatz 35 ermittelt wird. Mittels der Computereinrichtung 3, vorliegend mittels der ersten Modellerzeugungseinheit 8, wird basierend auf den Bildsegmenten 22 und dem Entfernungsdatensatz 35 - sowie vorliegend noch den Winddurchlässigkeitswerten 33 - ein dreidimensionales Umfeldmodell 36 der in Fahrtrichtung x vorausliegenden Umgebung 21 des Kraftfahrzeugs 1 erzeugt.
Vor, nach oder gleichzeitig mit dem Erzeugen des Umfeldmodells 36 werden bei dem Verfahren weiter mittels der Wetterdatenerfassungseinheit 5 Wetterdaten 37 erfasst und der Computereinrichtung 3, hier der zweiten Modellerzeugungseinheit 9, bereitgestellt. Die Wetterdaten 37 charakterisieren eine Witterung am Kraftfahrzeug 1 und in der vorausliegenden Umgebung 21. Mittels der Computereinrichtung 3, das heißt hier mittels der zweiten Modellerzeugungseinheit 9, wird basierend auf dem dreidimensionalen Umfeldmodell 36 und den Wetterdaten 37 ein dreidimensionales Wind-Umgebungsmodell 38 der in Fahrtrichtung x vorausliegenden Umgebung 21 des Kraftfahrzeugs 1 erstellt. Die Wetterdatenerfassungseinheit 5 erhält hierzu im vorliegenden Beispiel zum Erfassen der Wetterdaten 37 Bildsensordaten 39 der Bilderfassungssensorik 2. Zudem werden der Wetterdatenerfassungseinheit 5 Beschleunigungsdifferenzdaten 40 sowie Meteorologiedaten 41 bereitgestellt. Die Wetterdatenerfassungseinheit 5 ist dazu konfiguriert, die Bildsensordaten 39 dahingehend auszuwerten, welches Wetter in der Umgebung 21 des Kraftfahrzeugs 1 herrscht. Die Beschleunigungsdifferenzdaten 40 werden ermittelt, indem Ist-Beschleunigungsdaten und Soll-Beschleunigungsdaten des Kraftfahrzeug 1 erfasst und ausgewertet werden. Hierzu werden die Ist-Beschleunigungsdaten mittels der Beschleunigungssensorik 18 und die Soll-Beschleunigungsdaten mittels der Antriebsmaschinensteuereinrichtung 19 erfasst und der Wetterdatenerfassungseinheit 5 bereitgestellt. Diese ist dazu konfiguriert, die Beschleunigungsdaten miteinander zu vergleichen, wodurch indirekt eine Gegenwindeinwirkung erfasst werden kann. Die Meteorologiedaten 41 werden von einem meteorologischen Dienstleister 42, etwa dem Deutschen Wetterdienst oder dergleichen, extern des Kraftfahrzeugs 1, zum Beispiel mittels Wetterstationen, Satellitenmeteorologie etc., erhoben und der Wetterdatenerfassungseinheit 5 über ein Datenkommunikationsmittel des Kraftfahrzeugs 1, vorliegend über den Datentransceiver 15, der Wetterdatenerfassungseinheit 5 bereitgestellt. Das dreidimensionale Wind-Umgebungsmodell 38 wird dann mittels der Computereinrichtung 3 weiterverarbeitet.
Insbesondere wird das dreidimensionale Wind-Umgebungsmodell 38 der Auswertungseinheit der Computereinrichtung 3 bereitgestellt. Mittels der Auswertungseinheit 10 wird basierend auf dem Wind-Umgebungsmodell 38 ein Windexpositionswert 43 ermittelt. Dieser charakterisiert eine Windexposition, der das Kraftfahrzeug 1 in einer vorgegebenen oder vorgebbaren Entfernung in der vorausliegenden Umgebung 21 ausgesetzt sein wird. Mit anderen Worten repräsentiert der Windexpositionswert 43 eine Windgeschwindigkeit (m/s) und/oder eine Windstärke (Bft), die auf das Kraftfahrzeug 1 an einer Prognostizierungsstelle voraus des Kraftfahrzeugs 1, einwirken wird, wenn es die Prognostizierungsstelle erreicht oder erreicht hat. Folglich sind die Prognostizierungsstelle und das Kraftfahrzeug 1 über die vorgegebene oder vorgebbare Entfernung voneinander beabstandet, wobei die Prognostizierungsstelle bei Vorwärtsfahrt dem Kraftfahrzeug 1 mit konstantem Abstand vorauseilt. Der Windexpositionswert 43 wird mittels der Computereinrichtung 3 weiterverarbeitet, wofür der Windexpositionswert 43 beispielsweise der Ausgabeeinheit 11 der Computereinrichtung 3 bereitgestellt wird.
Basierend auf dem ermittelten Windexpositionswert 43 wird mittels der Computereinrichtung 3, insbesondere deren Ausgabeeinheit 11, ein Steuersignal 44 zum Auslösen einer dem Steuersignal 44 zugeordneten Aktion 45, 46, 47 an eine oder mehr der Kraftfahrzeugeinrichtungen 6 zugestellt. Ferner ist es denkbar, dass mittels der Computereinrichtung 3 bzw. Ausgabeeinheit 11 zwei oder mehr Steuersignale 44 bereitgestellt werden, die einzeln oder gruppenweise einer oder mehr der Kraftfahrzeugeinrichtungen 6 zugestellt werden. Beispielsweise kann einer ersten der Kraftfahrzeugeinrichtungen 6 ein erstes der Steuersignale 44 bereitgestellt werden, wobei einer zweiten der Kraftfahrzeugeinrichtungen 6 ein zweites der Steuersignale 44 bereitgestellt wird.
Vorliegend wird mittels der Vergleichseinheit 12 der Windexpositionswert 43 (W) mit einem vorgegebenen Windexpositions-Grenzwertbereich verglichen, der durch einen größten Wert (W_max) und einen kleinsten Wert (W_min) begrenzt ist. Der Windexpositions-Grenzwertbereich wird vorliegend unter Berücksichtigung einer Windangriffsfläche des Kraftfahrzeugs 1 vorgebeben. Mittels der Vergleichseinheit 12 wird untersucht, welcher der folgenden drei Fälle vorliegt: Im Fall 1 (W < W_min), also wenn mittels der Vergleichseinheit 12 erfasst wird, dass der ermittelte Windexpositionswert (W) kleiner als der kleinste Wert (W_min) des Windexpositions-Grenzwertbereichs ist, wird mittels der Kraftfahrzeugeinrichtung 6 aufgrund des Steuersignals 44 eine erste vorgegebene Aktion 45 ausgelöst. Wird mittels der Vergleichseinheit 12 erfasst, dass Fall 2 vorliegt, W_min ≤ W ≤ W_max, der ermittelte Windexpositionswert (W) also gleich dem kleinsten Wert (W_min) des Windexpositions-Grenzwertbereichs oder größer ist und dabei gleich dem größten Wert (W_max) des Windexpositions-Grenzwertbereichs oder kleiner ist, wird mittels der Kraftfahrzeugeinrichtung 6 aufgrund des Steuersignals 44 eine zweite vorgegebene Aktion 46 ausgelöst. Wenn dagegen der Fall 3 (W > W_max) vorliegt, das heißt, wenn mittels der Vergleichseinheit 12 erfasst wird, dass der ermittelte Windexpositionswert (W) größer als der größte Wert (W_max) des Windexpositions-Grenzwertbereichs ist, wird mittels der Kraftfahrzeugeinrichtung 6 aufgrund des Steuersignals 44 eine dritte vorgegebene Aktion 47 ausgelöst. Die Vergleichseinheit kann als Teil bzw. Computereinheit der Computereinrichtung 3 ausgeführt sein. Im vorliegenden Beispiel weist die Kraftfahrzeugeinrichtung 6 die Vergleichseinheit 12 auf.
Bei den Aktionen 45, 46, 47 handelt es sich hier um unterschiedliche Aktionen der entsprechenden Kraftfahrzeugeinrichtung 6, also des Fahrerassistenzsystems 13, der Ausgabeeinrichtung 14, des Datentransceivers 15, der Außenlichtanlage 16 und/oder der Au-ßenakustikanlage 17. Stellt die Vergleichseinheit 12 des Fahrerassistenzsystems 13 fest, dass Fall 1 (W < W_min) vorliegt, wird die erste Aktion 45 des Fahrerassistenzsystems 13 ausgelöst. Dabei werden mittels des Fahrerassistenzsystems 13 hier im Beispiel für den Fahrbetrieb relevante Funktionen (Längs- und/oder Querführung) des Kraftfahrzeugs 1 unverändert, das heißt ohne Eingriff, fortgesetzt. Wird mittels der Vergleichseinheit 12 des Fahrerassistenzsystems 13 festgestellt, dass Fall 2 (W_min ≤ W ≤ W_max) vorliegt, wird die zweite Aktion 46 des Fahrerassistenzsystems 13 ausgelöst. Dabei greift das Fahrerassistenzsystem 13 mit einer ersten, geringen Eingriffsstärke in die für den Fahrbetrieb relevanten Funktionen ein, verringert zum Beispiel eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1, etwa durch Reduzieren einer aktuellen Antriebsleistung, um einen stabilen Fahrzustand beim Angreifen des prognostizierten Winds aufrechtzuerhalten. Die dritte Aktion 47 des Fahrerassistenzsystems 13 wird ausgelöst, wenn die Vergleichseinheit 12 des Fahrerassistenzsystems 13 feststellt, dass Fall 3 vorliegt (W > W_max). Beispielsweise wird dabei mittels des Fahrerassistenzsystems 13 in die für den Fahrbetrieb relevanten Funktionen mit einem zweiten, vergleichsweise starken Eingriff in die für den Fahrbetrieb relevanten Funktionen eingegriffen; zum Beispiel wird eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit an den zu erwartenden Windangriff angepasst, indem die aktuelle Antriebsleistung stärker reduziert wird, insbesondere unter Zuhilfenahme einer Betriebsbremsanlage des Kraftfahrzeugs 1. Wenn das Kraftfahrzeug 1 im autonomen Fahrbetriebsmodus betrieben wird, zum Beispiel im Level-3-Fahrbetriebsmodus, kann vor dem Eingriff in die für den Fahrbetrieb relevanten Funktionen einem Nutzer des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere dessen Fahrer, eine Übernahmeaufforderung zugestellt werden, etwa via Ausgabeeinrichtung 14. Durch die Übernahmeaufforderung wird der Nutzer aufgefordert, die Fahrerrolle wieder zu übernehmen. Es kann vorgesehen sein, dass, wenn eine Übernahme durch den Nutzer unterbleibt, das Kraftfahrzeug 1 abgebremst wird, insbesondere bis in den Stillstand.
Die aufgrund des Steuersignals 44 ausgelösten Aktionen 45, 46, 47, Teile der Aktionen 45, 46, 47 und/oder weitere durch das Steuersignal 44 angestoßene Aktionen können bei den Kraftfahrzeugeinrichtungen 6 andere und/oder weitere Effekte haben. Beispielsweise kann als erste Aktion 45 der Ausgabeeinrichtung 14 die Ausgabe einer ersten Warnstufe ausgelöst werden, etwa eine Warnleuchte aktiviert werden, um den Nutzer auf die vorausliegende Windexposition oder Windexpositionsänderung hinzuweisen. Als zweite Aktion 46 der Ausgabeeinrichtung 14 kann eine zweite Warnstufe ausgelöst werden, zum Beispiel das Aktivieren der Warnleuchte in einer besonders auffälligen Warnfarbe, ein Blinken der Warnleuchte etc. Bei der dritten Aktion 47 der Ausgabeeinrichtung 14 wird mittels derer beispielsweise, alternativ oder zusätzlich zur aktivierten Warnlampe, ein akustisches und/oder haptisches Warnsignal ausgegeben.
Weiter ist es denkbar, dass durch die Aktionen 45, 46, 47 andere Verkehrsteilnehmer, zum Beispiel die weiteren Kraftfahrzeuge 28, 29, vor der Windexposition an der Prognostizierungsstelle gewarnt werden, via Car2X-Datenkommunikation mittels des Datentransceivers 15, durch ein mittels der Außenlichtanlage 16 abgegebenes Lichtsignal (insbesondere blinkende Bremsleuchten, blinkende Fahrtrichtungsanzeiger etc.), durch ein mittels der Außenakustikanlage 17 abgegebenes Akustiksignal etc.
Durch das Verfahren zum Ermitteln der in Fahrtrichtung vorausliegenden Windexposition des Kraftfahrzeugs 1 sowie durch das Kraftfahrzeug 1 ist eine jeweilige Möglichkeit aufgezeigt, um während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere in Echtzeit, die in Fahrtrichtung x vorausliegende Windexposition besonders genau zu prognostizieren.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
x: Vorwärtsfahrtrichtung
2: Bilderfassungssensorik
3: Computereinrichtung
4: Entfernungssensorik
5: Wetterdatenerfassungseinheit
6: Kraftfahrzeugeinrichtung
7: Segmentierungseinheit
8: erste Modellerzeugungseinheit
9: zweite Modellerzeugungseinheit
10: Auswertungseinheit
11: Ausgabeeinheit
12: Vergleichseinheit
13: Fahrerassistenzsystem
14: Ausgabeeinrichtung
15: Datentransceiver
16: Außenlichtanlage
17: Außenakustikanlage
18: Beschleunigungssensorik
19: Antriebsmaschinensteuereinrichtung
20: zweidimensionales Bild
21: vorausliegende Umgebung
22: semantisches Bildsegment
23: Ego-Fahrspur
24: Nachbarfahrspur
25: Gegenfahrspur
26: Himmel
27: Vegetation
28: vorausfahrendes Kraftfahrzeug
29: entgegenkommendes Kraftfahrzeug
30: Beschilderung
31: Leitpfosten
32: Fahrbahnmarkierung
33: Winddurchlässigkeitswert
34: semantisch segmentiertes Bild
35: Entfernungsdatensatz
36: dreidimensionales Umfeldmodell
37: Wetterdaten
38: dreidimensionales Wind-Umgebungsmodell
39: Bildsensordaten
40: Beschleunigungsdifferenzdaten
41: Meteorologiedaten
42: meteorologischer Dienstleister
43: Windexpositionswert
44: Steuersignal
45: erste Aktion
46: zweite Aktion
47: dritte Aktion

Claims

Computerimplementiertes Verfahren zum Ermitteln einer in Fahrtrichtung (x) vorausliegenden Windexposition eines Kraftfahrzeugs (1), wobei - mittels einer Bilderfassungssensorik (2) des Kraftfahrzeugs (1) ein zweidimensionales Bild (20) einer in Fahrtrichtung (x) vorausliegenden Umgebung (21) des Kraftfahrzeugs (1) erfasst und einer Computereinrichtung (3) des Kraftfahrzeugs (1) bereitgestellt wird, mittels derer das erfasste zweidimensionale Bild (20) in semantische Bildsegmente (22) segmentiert wird, - mittels einer Entfernungssensorik (4) des Kraftfahrzeugs (1) ein mit den Bildsegmenten (22) korrespondierender Entfernungsdatensatz (35) ermittelt und der Computereinrichtung (3) bereitgestellt wird, mittels derer basierend auf den Bildsegmenten (22) und dem Entfernungsdatensatz (35) ein dreidimensionales Umfeldmodell (36) der vorausliegenden Umgebung (21) erzeugt wird, - mittels einer Wetterdatenerfassungseinheit (5) des Kraftfahrzeugs (1) Wetterdaten (37), die eine Witterung am Kraftfahrzeug (1) und in der vorausliegenden Umgebung (21) charakterisieren, erfasst und der Computereinrichtung (3) bereitgestellt werden, mittels derer basierend auf dem dreidimensionalen Umfeldmodell (36) und den Wetterdaten (37) ein dreidimensionales Wind-Umgebungsmodell (38) der vorausliegenden Umgebung (21) erstellt wird, - mittels der Computereinrichtung (3) basierend auf dem Wind-Umgebungsmodell (38) ein Windexpositionswert ermittelt wird, der eine Windexposition charakterisiert, der das Kraftfahrzeug (1) in einer vorgegebenen oder vorgebbaren Entfernung in der vorausliegenden Umgebung (21) ausgesetzt sein wird, und mittels der Computereinrichtung (3) basierend auf dem ermittelten Windexpositionswert ein Steuersignal (44) zum Auslösen einer dem Steuersignal (44) zugeordneten Aktion (45, 46, 47) an eine Kraftfahrzeugeinrichtung (6) zugestellt wird.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Vergleichseinheit (12) des Kraftfahrzeugs (1) der Windexpositionswert mit einem vorgegebenen Windexpositions-Grenzwertbereich verglichen wird, und, - wenn der ermittelte Windexpositionswert kleiner als der kleinste Wert des Windexpositions-Grenzwertbereichs ist, mittels der Kraftfahrzeugeinrichtung (6) aufgrund des Steuersignals (44) eine erste vorgegebene Aktion (45) ausgelöst wird, - wenn der ermittelte Windexpositionswert gleich dem kleinsten Wert des Windexpositions-Grenzwertbereichs oder größer ist und dabei gleich dem größten Wert des Windexpositions-Grenzwertbereichs oder kleiner ist, mittels der Kraftfahrzeugeinrichtung (6) aufgrund des Steuersignals (44) eine zweite vorgegebene Aktion (46) ausgelöst wird, - wenn der ermittelte Windexpositionswert größer als der größte Wert des Windexpositions-Grenzwertbereichs ist, mittels der Kraftfahrzeugeinrichtung (6) aufgrund des Steuersignals (44) eine dritte vorgegebene Aktion (47) ausgelöst wird.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Computereinrichtung (3) den semantischen Bildsegmenten (22) ein Winddurchlässigkeitswert (33) zugewiesen wird, der eine Winddurchlässigkeit des Objekts charakterisiert, das auf dem zweidimensionalen Bild (20) durch das zugehörige semantische Segment (22) repräsentiert wird, wobei das Wind-Umgebungsmodell (38) basierend auf dem Winddurchlässigkeitswert (33) erzeugt wird.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuweisen des Winddurchlässigkeitswerts (33) zu den semantischen Bildsegmenten mittels eines künstlichen neuronalen Netzes erfolgt.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal (44) an eine oder mehr der folgenden Kraftfahrzeugeinrichtungen (6) zugestellt wird: - zum Auslösen einer Längsführungsaktion an ein Fahrerassistenzsystem (13) des Kraftfahrzeugs (1) und/oder - zum Auslösen einer Querführungsaktion an das oder ein anderes Fahrerassistenzsystem (13) des Kraftfahrzeugs (1) und/oder - zum Auslösen einer Insasseninformationsfunktion an eine im Insassenraum des Kraftfahrzeugs (1) angeordnete Ausgabeeinrichtung (14) und/oder - zum Auslösen einer Datenübertragungsaktion an einen Datentransceiver (15) des Kraftfahrzeugs (1) und/oder - zum Auslösen einer kraftfahrzeugexternen optischen Warnung an eine Außenlichtanlage (16) des Kraftfahrzeugs (1) und/oder - zum Auslösen einer kraftfahrzeugexternen akustischen Warnung an eine Au-ßenakustikanlage (17) des Kraftfahrzeugs (1).
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen der Wetterdaten (37) die Wetterdatenerfassungseinheit (5) einen oder mehr der folgenden Datentypen erfasst wird/werden: - Bildsensordaten (39), die der Wetterdatenerfassungseinheit (5) mittels der Bilderfassungssensorik (2) bereitgestellt werden, - Beschleunigungsdifferenzdaten (40), die basierend auf Ist-Beschleunigungsdaten und Soll-Beschleunigungsdaten ermittelt werden, wobei die Ist-Beschleunigungsdaten mittels einer Beschleunigungssensorik (18) des Kraftfahrzeugs (1) und die Soll-Beschleunigungsdaten mittels einer Antriebsmaschinensteuereinrichtung (19) des Kraftfahrzeugs (1) erfasst und der Wetterdatenerfassungseinheit (5) bereitgestellt werden, - Meteorologiedaten (41), die von einem meteorologischen Dienstleister (47) extern des Kraftfahrzeugs (1) erhoben und der Wetterdatenerfassungseinheit (5) über ein Datenkommunikationsmittel (15) im Kraftfahrzeug (1) bereitgestellt werden.
Kraftfahrzeug (1), das Mittel aufweist, die zum Ausführen des nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Verfahrens konfiguriert sind.
Computerprogramm, das Programmbefehle aufweist, die bewirken, dass das nach Anspruch 7 ausgeführte Kraftfahrzeug (1) das nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildete Verfahren ausführt.
Computerlesbares Speichermedium, auf dem das nach Anspruch 8 ausgebildete Computerprogramm gespeichert ist.