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Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Vorhersage eines Straßenzustands eines vorausliegenden Straßenabschnitts anhand von Referenzwegabschnitten. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln solcher Referenzwegabschnitte.
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Stand der Technik
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Verfahren zum Bestimmen einer Feuchtigkeit auf der Straße mittels Ultraschallsensoren und des sich daraus ergebenden Straßenreibwerts sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt.
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Aus der
DE 10 2016 205 430 A1 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Reibwertbestimmung eines befahrbaren Untergrunds mittels eines Ego-Fahrzeugs bekannt. Dazu werden Datenwerte erfasst, welche eine Feuchtigkeit der Umgebung des Ego-Fahrzeugs repräsentieren. Diese Datenwerte können dabei in Form einer Gischt eines vorausfahrenden Fahrzeugs gemessen werden. Diese Datenwerte werden zusätzlich durch beispielsweise eine Intensität eines Regenniederschlags plausibilisiert. Anhand der plausibilisierten Feuchtigkeit wird in einer Datenbank ein Reibwert dieser Feuchtigkeit zugeordnet.
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Mit einem solchen Verfahren können jedoch lediglich Aussagen zu direkt vor dem Fahrzeug vorliegenden Reibwerten getätigt werden. Eine Vorwarnzeit ist dadurch relativ kurz, so dass eine rechtzeitige Reaktion des Fahrzeugs oder des Fahrers nicht immer gewährleistet werden kann.
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Die Aufgabe liegt somit darin, ein Verfahren anzugeben, mit welchem Reibwerte und Straßenzustände eines vorausliegenden Streckenabschnitts noch frühzeitiger vorhersagbar sind.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Vorhersage eines Straßenzustandes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Eine Verfahren zum Ermitteln von Referenzwegabschnitten ist in Anspruch 8 spezifiziert. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung gibt ein Verfahren zur Vorhersage eines Straßenzustands eines vorausliegenden Straßenabschnitts anhand von Referenzwegabschnitten an. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des Messens eines Straßenzustands an einem definierten Referenzwegabschnitt mittels wenigstens eines Fahrzeugsensors und des Auslesens von gespeicherten Straßenzustandswerten des vorausliegenden Straßenabschnitts, welche dem gemessenen Straßenzustandswert am Referenzwegabschnitt zugeordneten sind.
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Unter einem Straßenzustand wird dabei der Feuchtegrad - beziehungsweise auch ob die Straße trocken ist - und der Reibwert verstanden. Dieser Straßenzustand wird an einem Referenzwegabschnitt gemessen, welcher eine definierte Länge aufweist. Diese Länge kann beispielsweise 25 m sein. Ausgehend von dem Straßenzustand an diesem Referenzwegabschnitt können die gespeicherten Straßenzustandswerte des auf den Referenzwegabschnitt folgenden Straßenabschnitts ausgelesen werden. Der vorausliegende Straßenabschnitt ist dabei vorzugsweise zwischen 1 km bis 6 km lang. Mit anderen Worten sind die Straßenzustandswerte des vorausliegenden Straßenabschnitts abhängig von dem Straßenzustandswert am Referenzwegabschnitt. Diese Abhängigkeit ist abgespeichert und kann ausgelesen werden. Die abgespeicherten Straßenzustandswerte können dabei eine Mindestmenge und/oder eine Maximalmenge an Wasser auf der Fahrbahn und einen geschwindigkeitsabhängigen Mindestreibwert und/oder Maximalreibwert umfassen.
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Dadurch können Reibwerte und Straßenzustände für den vorausliegenden Streckenabschnitt prognostiziert werden. Die Prognose ist dabei ohne Daten von vorausfahrenden Fahrzeugen möglich. Dadurch können insbesondere bei wenig befahrenen Strecken die Straßenzustände vorhergesagt werden. Trotz alledem kann der Fahrer rechtzeitig vor Aquaplaning-Stellen gewarnt werden, so dass die Fahrsicherheit erhöht wird. Die Fahrsicherheit wird zusätzlich dadurch erhöht, dass bei überhöhter Kurvengeschwindigkeit in einer Kurve, in der der Reibwert niedrig ist, frühzeitig gewarnt wird oder über ein Fahrerassistenzsystem automatisch gebremst werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die Straßenzustandswerte des vorausliegenden Straßenabschnitts aus dem Fahrzeugspeicher ausgelesen, wo sie zuvor abgespeichert wurden. Dadurch können die Straßenzustandswerte auch ohne stabile Internetverbindung abgerufen werden. Die Verfügbarkeit der Straßenzustandswerte des vorausliegenden Straßenabschnitts wird dadurch gewährleistet, so dass die Sicherheit erhöht wird. Ebenso kann das Fahrzeug dadurch sicher in einem autonomen Fahrmodus betrieben werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die zu dem Straßenzustandswert der Referenzwegabschnitte zugeordneten aktualisierten Straßenzustandswerte vor dem Erreichen des vorausliegenden Straßenabschnitts heruntergeladen. Aufgrund einer Routenplanung können somit die Referenzwegabschnitte und die Straßenzustandswerte frühzeitig heruntergeladen werden. Dadurch können insbesondere Daten zu bisher unbekannten Routen im Fahrzeugspeicher gespeichert werden. Ebenfalls können die im Fahrzeugspeicher hinterlegten Daten aktualisiert werden, um die Straßenzustandswerte an die aktuell vorliegenden Straßenzustände anzupassen. Dadurch können die Straßenzustände genauer vorhergesagt werden. Durch ein herunterladen der Straßenzustandswerte vor Erreichen des vorausliegenden Straßenabschnitts wird ebenfalls sichergestellt, dass die Straßenzustände ohne stabile Internetverbindung ermittelbar sind.
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Vorzugsweise werden die im Fahrzeugspeicher gespeicherten Straßenzustandswerte erst gelöscht werden, wenn aktualisierte Daten für den Straßenabschnitt vorhanden sind. Zur Bestimmung des Straßenzustands werden somit diese Straßenzustandswerte verwendet. Dadurch wird auch bei Fahrten mit über längere Zeit instabiler Internetverbindung eine Ermittlung des Straßenzustands ermöglicht. Da die dem Referenzwegabschnitt zugeordneten Daten sich aufgrund der strukturellen Beschaffenheit der Straßen nur sehr langsam ändern, kann trotz alledem der Straßenzustand eines vorausliegenden Straßenabschnitts ermittelt werden. Vorzugsweise werden die abgespeicherten Straßenzustandswerte erst nach vordefinierten Zeitabständen aktualisiert. Dadurch kann das Volumen der zu übertragenden Daten wesentlich reduziert werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung werden zur Bestimmung des Straßenzustands Werte zur Straßenfeuchtigkeit und/oder des Reibwerts ermittelt. Solche Werte sind hinsichtlich der Verkehrssicherheit relevant, so dass es bei nicht angepasster Fahrzeuggeschwindigkeit zu Unfällen führen kann. Durch die Bestimmung dieser Werte kann somit die Verkehrssicherheit erhöht werden.
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Vorteilhafterweise werden die Straßenzustandswerte mittels wenigstens eines Ultraschallsensors und/oder Radarsensors gemessen. Solche Sensoren werden üblicherweise für Fahrzeuge verwendet. Vorzugsweise sind diese Sensoren bereits im Fahrzeug angeordnet und werden auch für andere Funktionen, wie beispielsweise Abstandsassistent oder Parkassistent, verwendet. Dadurch müssten keine zusätzlichen Sensoren im Fahrzeug angeordnet werden, wodurch ein solches Verfahren wirtschaftlich durchführbar ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung werden die Straßenzustandswerte des vorausliegenden Straßenabschnitts für ein Fahrerassistenzsystem genutzt. Ein Fahrerassistenzsystem kann dadurch rechtzeitig die Geschwindigkeit reduzieren und die Sicherheit erhöhen. Ebenso kann durch ein solches Fahrerassistenzsystem vorausschauend gefahren werden, so dass nicht unnötig gebremst werden muss und dadurch Antriebsenergie eingespart werden kann.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird zusätzlich gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln von Referenzwegabschnitten zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Vorhersage eines Straßenzustands. Das Verfahren umfasst dabei den Schritt des Bestimmens der Straßenzustände einer Mehrzahl an Wegabschnitten innerhalb einer definierten Streckenlänge mit einer Vielzahl an Kraftfahrzeugen bei verschiedenen tatsächlichen Straßenzuständen der Wegabschnitte. Ein Wegabschnitt weist dabei ebenfalls - wie der Referenzwegabschnitt - eine bestimmte Länge auf, welche beispielsweise 25 m lang sein kann. Der Wegabschnitt unterscheidet sich von dem Referenzwegabschnitt lediglich darin, dass dieser Abschnitt nicht als Referenz herangezogen wird. Der vorausliegende Straßenabschnitt ist dabei durch eine Vielzahl an Wegabschnitten gebildet.
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Die definierte Streckenlänge ist dabei eine Strecke für welche die Referenzwegabschnitte ermittelt werden sollen. Diese Streckenlänge wird dabei in eine Mehrzahl an Wegabschnitten gegliedert. Für diese definierte Streckenlänge wird der Straßenzustand durch eine Vielzahl an Messungen bei verschiedenen Straßenzuständen, wie beispielweise trocken oder unterschiedliche Feuchtegrade, gemessen. Diese Messungen werden dabei durch die auf dieser Strecken fahrenden Kraftfahrzeuge durchgeführt.
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In einem nächsten Verfahrensschritt übermittelt jedes Kraftfahrzeug diese Daten an eine externe Recheneinheit, in der diese Daten gesammelt werden.
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Anschließend wird jeweils eine Varianz zu jedem tatsächlichen Straßenzustand aus der Vielzahl gemessenen Straßenzustände für jeden Wegabschnitt der definierten Streckenlänge ermittelt. Die Varianz beschreibt dabei die Abweichung der an einem Wegabschnitt durch die Kraftfahrzeuge bei gleichem tatsächlichen Straßenzustand gemessenen Straßenzustandswerte. Die Varianz wird dabei für alle Wegabschnitte berechnet. Dies wird zusätzlich für jeden tatsächlichen Straßenzustand durchgeführt, so dass für jeden tatsächlichen Straßenzustand die Varianzen der Wegabschnitte berechnet sind.
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In einem nächsten Schritt wird der innerhalb der definierten Streckenlänge angeordneten Wegabschnitts mit der geringsten Varianz ermittelt. Trotz der gleichen Straßenzustände kann an demselben Wegabschnitt ein unterschiedlicher Straßenzustand durch verschiedene Kraftfahrzeuge ermittelt werden. Ein solcher variierender Straßenzustand kann durch eine unebene Fahrbahn, durch Spurrillen oder unterschiedliche Beschleunigungen der messenden Kraftfahrzeuge an diesem Wegabschnitt hervorgerufen werden. Durch eine Ermittlung des Wegabschnitts mit der geringsten Varianz, wird sichergestellt, dass unterschiedliche Fahrzeuge bei gleichem Straßenzustand annähernd gleiche Straßenzustandswerte ermitteln. Dadurch können die Straßenzustandswerte des vorausliegenden Straßenabschnitts dem Referenzwegabschnitt korrekt zugeordnet werden, wodurch die Genauigkeit verbessert wird.
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Anschließend wird dieser Wegabschnitt als Referenzwegabschnitts definiert und Straßenzustandswerte der Wegabschnitte in Abhängigkeit zum Straßenzustand am Referenzwegabschnitt gespeichert. Es werden somit jedem am Referenzwegabschnitt gemessenen Straßenzustand die Straßenzustände des vorausliegenden Straßenabschnitts zugeordnet. Dadurch kann anhand des am Referenzwegabschnitts gemessenen Straßenzustands die Straßenzustände des vorausliegenden Straßenabschnitts vorhergesagt werden, was die Sicherheit erhöht.
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Eine Vergleichbarkeit der von den Kraftfahrzeugen gemessenen Straßenzuständen ist aufgrund einer zeitlichen Änderung des Straßenzustands, bedingt durch beispielsweise Verdunstung von Feuchtigkeit, nur innerhalb bestimmter zeitlicher Grenzen möglich. Vorzugsweise werden daher die von den Kraftfahrzeugen innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls gemessen Straßenzustände dem gleichen tatsächlichen Straßenzustand zugeordnet. Solche Zeitintervalle können dabei im Bereich von 5 bis 30 Minuten liegen. Dadurch wird eine Vergleichbarkeit der gemessenen gleichen Straßenzustände verbessert.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung werden die Straßenzustandswerte an den Wegabschnitten in Abhängigkeit zum Straßenzustandswert am Referenzwegabschnitts in vorbestimmten Zeitintervallen aktualisiert. Mit der Zeit verändert sich die Straßenbeschaffenheit, so dass beispielsweise Spurrillen vergrößert werden oder der Reibwert abnimmt. Damit diese Veränderungen bei der Vorhersage des Straßenzustands berücksichtigt werden, werden die Daten in bestimmten definierten Zeitintervallen aktualisiert. Dadurch wird sichergestellt, dass stets eine hohe Genauigkeit bei der Vorhersage der Straßenzustände erzielt wird.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung werden als Straßenzustandswerte die Maximal- und Minimalstraßenzustandswerte gespeichert. Da eine Straße in Abhängigkeit der befahrenen Position unterschiedliche Straßenzustandswerte aufweisen kann, wird für die Auswertung beispielweise von dem ungünstigsten Straßenzustandswert, wie eine Maximalwassermenge und einem Minimalreibwert, ausgegangen, was eine hohe Sicherheit gewährleistet.
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Vorteilhafterweise werden die Referenzwegabschnitte in einer Cloud ermittelt. Die von den Kraftfahrzeugen gemessenen Straßenzustandswerte können dadurch an eine zentrale Stelle geschickt werden. In einer solchen Cloud kann eine ausreichende Rechenkapazität zur Verfügung gestellt werden, um die Referenzwegabschnitte für ein ganzes Straßennetz zu berechnen und die dazu gehörigen Straßenzustandswerte des vorausliegenden Straßenabschnitts zu speichern.
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Das zuvor beschriebene Verfahren kann insbesondere computerimplementiert und somit in einer Software verkörpert sein. Die Erfindung bezieht sich daher auch auf ein Computerprogramm mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie auf einem oder mehreren Computern ausgeführt werden, den oder die Computer dazu veranlassen, das beschriebene Verfahren auszuführen.
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Ebenso bezieht sich die Erfindung auch auf einen maschinenlesbaren Datenträger und/oder auf ein Downloadprodukt mit dem Computerprogramm. Ein Downloadprodukt ist ein über ein Datennetzwerk übertragbares, d.h. von einem Benutzer des Datennetzwerks downloadbares, digitales Produkt, das beispielsweise in einem Online-Shop zum sofortigen Download feilgeboten werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 Darstellung einer Straße mit Referenzwegabschnitt und Wegabschnitten,
- 2 Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Vorhersage eines Straßenzustands, und
- 3 Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Ermitteln von Referenzwegabschnitten.
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In 1 ist eine Darstellung einer Straße 14 mit Referenzwegabschnitt 18 und Wegabschnitten 22 gezeigt. Auf der Straße 14 fährt dabei ein Kraftfahrzeug 26, welches sich vor einem Referenzwegabschnitt 18 befindet. Der Straßenzustand des Referenzwegabschnitt 18 wird dabei mittels Ultraschallsensoren 30 gemessen. Anhand des für den Referenzwegabschnitt 18 gemessenen Straßenzustands, wird aus einem Fahrzeugspeicher 34 ein Straßenzustand der Wegabschnitte 22 eines vorausliegenden Straßenabschnitts 38 bestimmt. Dadurch kann der Straßenzustand eines vorausliegenden Straßenabschnitts 38 ohne ein vorausfahrendes Fahrzeug vorhergesagt werden.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Vorhersage eines Straßenzustands. Die Vorhersage des Straßenzustands wird dabei anhand des Referenzwegabschnitts 18 durchgeführt. In einem ersten Schritt A werden vor Erreichen des Referenzwegabschnitts 18 die zu dem Referenzwegabschnitt 18 zugeordneten Straßenzustandswerte des vorausliegenden Straßenabschnitts 38 heruntergeladen. Dieser Schritt A kann bereits vor Fahrtantritt durchgeführt werden. In einem nächsten Schritt B wird der Straßenzustand des definierten Referenzwegabschnitts 18 mit dem in 1 gezeigten Ultraschallsensor 30 bestimmt. In einem daran anschließenden Schritt C werden gespeicherte Straßenzustandswerte des vorausliegenden Straßenabschnitts 38 aus dem Fahrzeugspeicher 34 ausgelesen, welche dem gemessenen Straßenzustandswert am Referenzwegabschnitts 18 zugeordnet sind. Durch dieses Verfahren ist somit der Straßenzustand eines vorausliegenden Straßenabschnitts 38 bestimmbar.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Ermitteln von Referenzwegabschnitten 18 ist in 3 gezeigt. Um das Verfahren nach 2 durchführen zu können, müssen zuerst die Referenzwegabschnitte 18 ermittelt werden. Dazu werden in einem ersten Schritt M Straßenzustände einer Mehrzahl an Wegabschnitten 22, innerhalb einer definierten Streckenlänge, gemessen. Um eine ausreichende Datenmenge zu erzielen, wird die mit einer Vielzahl an Kraftfahrzeugen 26 bei verschiedenen tatsächlichen Straßenzuständen der Wegabschnitte 22 durchgeführt. Zu dem gleichen tatsächlichen Straßenzustand werden dabei mehr als zwei Straßenzustandsmessungen durchgeführt.
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In einem anschließendem Schritt N, werden diese Daten von den Kraftfahrzeugen 26 an eine externe Recheneinheit, wie eine Cloud übermittelt. Bei einer ausreichenden Datenmenge ermittelt die Recheneinheit anhand dieser Daten für die jeweils gleichen tatsächlichen Straßenzustände und an jedem Wegabschnitt eine Varianz. Damit die über die Kraftfahrzeuge 26 ermittelten Daten dem gleichen tatsächlichen Straßenzustand zugeordnet werden können, werden Daten, die von Kraftfahrzeugen 26 an dem gleichen Wegabschnitt 22 innerhalb eines definierten Zeitintervalls gemessen werden, dem gleichen tatsächlichen Straßenzustand zugeordnet. In dem nächsten Schritt O wird aus den Wegabschnitten 22 der Wegabschnitt 22 ausgewählt, welcher die kleinste Varianz und damit die kleinste Abweichung von gemessenen Straßenzuständen des gleichen tatsächlichen Straßenzustands aufweist. Dadurch messen alle Kraftfahrzeuge 26 bei diesem Wegabschnitt 22 vergleichbare Straßenzustände. Der Wegabschnitt 22 mit der kleinsten Varianz wird in Schritt Q als Referenzwegabschnitt 18 ausgewählt.
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In einem darauffolgenden Schritt R werden die Straßenzustandswerte der Wegabschnitte 22 in Abhängigkeit zum Straßenzustand am Referenzwegabschnitt 18 gespeichert. Die gespeicherten Straßenzustandswerte umfassen dabei insbesondere die Maximal- und Minimalstraßenzustandswerte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016205430 A1 [0003]
