DE102022201221A1

DE102022201221A1 - Bestimmung der Beladung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102022201221A1
Application number: DE102022201221.6A
Authority: DE
Inventors: Timm Muntel; Mohammad Alsharif; Ilker Bagci; Istvan Hegedüs-Bite; Hubert Bichelmeier; Bastian Hubracht; Gowtham Perumalsamy
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2023-08-10

Abstract

Ein Verfahren (400) zum Bestimmen einer Beladung eines Fahrzeugs (105), wobei das Fahrzeug (105) mittels elastischer Elemente (130) gegenüber einem Untergrund abgestützt ist, umfasst Schritte des Erkennens eines Umfelds (115) des Fahrzeugs (105) auf der Basis von Sensordaten eines am Fahrzeug (105) angebrachten Sensors (145) zur Abtastung des Umfelds (115); des Bestimmens einer Perspektive (205, 210) des Sensors (145) auf der Basis des erkannten Umfelds (115); und des Bestimmens der Beladung des Fahrzeugs (105) bezüglich der bestimmten Perspektive (205, 210).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bestimmung der Beladung eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung die Bestimmung eines Schwerpunkts eines Kraftfahrzeugs.
Ein Kraftfahrzeug ist mittels Rädern gegenüber einem Untergrund abgestützt. Wird eine Beladung des Kraftfahrzeugs geändert, beispielsweise indem eine Person ein- oder aussteigt oder indem ein Gegenstand ein- oder ausgeladen wird, so kann sich ein Schwerpunkt des Fahrzeugs in Abhängigkeit einer Stelle der Belastung oder Entlastung verschieben. Ein Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs kann dadurch verändert werden. Ist die Beladung zu stark oder an einer ungünstigen Stelle am Kraftfahrzeug, so kann die Gefahr einer Instabilität beispielsweise beim Beschleunigen, Bremsen oder Durchfahren einer Kurve entstehen.
DE 10 2014 001 031 A1 schlägt vor, einen Beladungszustand eines Kraftfahrzeugs mittels Sensoren zu bestimmen, die jeweils eine zwischen der Karosserie und einem Rad wirkende Kraft erfassen. Eine solche Bestimmung kann jedoch schwierig sein, wenn sich das Kraftfahrzeug in Bewegung befindet. Ändert sich dann die Beladung allmählich, beispielsweise indem eine größere Menge Kraftstoff verbraucht wird oder eine Person ihren Sitzplatz wechselt, so kann diese Änderung erst zeitverzögert oder nur ungenau nachvollzogen werden.
WO 2019 110 950 A1 schlägt vor, die Masse eines Objekts zu bestimmen, indem dieses in eine Schwingung gegenüber einem anderen Objekt versetzt wird. So kann beispielsweise die Masse eines Antriebsmotors an Bord eines Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Eine Beladung eines Kraftfahrzeugs ist mit dieser Technik jedoch nur bedingt bestimmbar.
Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht daher in der Angabe einer verbesserten Technik zur Bestimmung einer Beladung eines Fahrzeugs. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Nach einem ersten Aspekt umfasst ein Verfahren zum Bestimmen einer Beladung eines Fahrzeugs, das mittels elastischer Elemente gegenüber einem Untergrund abgestützt ist, Schritte des Erkennens eines Umfelds des Fahrzeugs auf der Basis von Sensordaten eines am Fahrzeug angebrachten Sensors zur Abtastung des Umfelds; des Bestimmens einer Perspektive des Sensors auf der Basis des erkannten Umfelds; und des Bestimmens der Beladung des Fahrzeugs bezüglich der bestimmten Perspektive.
Es wurde erkannt, dass ein am Fahrzeug fest angebrachter Sensor seine Perspektive auf ein Umfeld verändert, wenn die Beladung des Fahrzeugs verändert wird. Können die Sensordaten verwendet werden, um das Umfeld zu erkennen, beispielsweise mittels Methoden des maschinellen Lernens bzw. der künstlichen Intelligenz, so kann der Effekt der Änderung der Perspektive des Sensors isoliert und ausgewertet werden. Die Beladung des Fahrzeugs kann im Stillstand oder während der Fahrt rasch und genau bestimmbar sein. Die bestimmte Beladung kann an Bord des Fahrzeugs angezeigt werden, beispielsweise einem Fahrer des Fahrzeugs.
Erfüllt die Beladung eine vorbestimmte Bedingung, beispielsweise bezüglich einer Position des Schwerpunkts oder einer Gesamtmasse des Fahrzeugs, so kann eine Warnung ausgegeben werden. Die Warnung kann auch in Abhängigkeit eines Fahrzustands ausgegeben werden, wenn das Fahrzeug Gefahr läuft, ohne ausreichende Berücksichtigung seiner Beladung betrieben zu werden und somit instabil oder schwer kontrollierbar sein könnte.
In einer weiteren Ausführungsform kann eine automatisierte Fahrfunktion, beispielsweise eine Quersteuerung des Fahrzeugs, in Abhängigkeit der bestimmten Beladung erfolgen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann der Sensor in seiner Ausrichtung am Fahrzeug verändert werden, sodass er möglichst eine vorbestimmte Perspektive einnimmt. Ein Messfeld oder Abtastbereich des Sensors kann dabei verbessert so auf das Umfeld ausgerichtet werden, dass ein vorbestimmter Ausschnitt des Umfelds abgetastet werden kann.
Die Bestimmung der Beladung kann Positionen und Federkonstanten der elastischen Elemente am Fahrzeug berücksichtigen. Optional kann auch berücksichtigt werden, dass der Untergrund in Längs- und/oder Querrichtung des Fahrzeugs geneigt ist.
Die Beladung kann die Lage eines Schwerpunkts des Fahrzeugs und/oder ein Gesamtgewicht des Fahrzeugs umfassen. Die Lage des Schwerpunkts kann in Längsrichtung, Querrichtung und/oder vertikaler Richtung des Fahrzeugs bestimmt werden. Für das Gesamtgewicht können nur Lasten berücksichtigt werden, die in vertikaler Richtung auf die elastischen Elemente wirken. Beispielsweise kann eine Stützlast eines Anhängers berücksichtigt werden, die für ein Bremsverhalten relevante Masse des Anhängers kann hingegen unberücksichtigt bleiben.
Es ist bevorzugt, dass die Perspektive bezüglich eines bekannten Umfelds bestimmt wird. Das bekannte Umfeld kann beispielsweise einen vorbestimmten Stellplatz umfassen, auf dem das Fahrzeug häufig oder langfristig abgestellt ist. Bezüglich eines vorbestimmten Umfelds kann eine Normalbeladung definiert sein, die als Referenz für weitere Bestimmungen dienen kann. Die Normalbeladung kann beispielsweise das fertig ausgestattete und fahrbereite Fahrzeug ohne zusätzliche Beladung oder Personen umfassen. Die Perspektive des Sensors bei Normalbeladung kann beispielsweise einen vorbestimmten Winkel gegenüber einer horizontalen Ebene einnehmen. Eine der Normalbeladung zugeordnete Perspektive kann auch Normalperspektive genannt werden.
Das bekannte Umfeld kann auch ein typisches Umfeld umfassen, das an verschiedenen geografischen Positionen gefunden werden kann. Ein beispielhaftes typisches Umfeld kann beispielsweise einen Tiefgaragenstellplatz, einen Straßenparkplatz oder einen Autobahnabschnitt umfassen. Umfelder eines Typs können sich in geringem Maß voneinander unterscheiden, auf der Basis der Sensordaten jedoch als einem vorbestimmten Typ von Umfeld zugehörig bestimmt werden.
Die Bestimmung der Perspektive kann erfolgen, während das Fahrzeug stillsteht oder während das Fahrzeug fährt. Am fahrenden Fahrzeug kann ein Fahrzustand des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Beispielsweise kann das Fahrzeug gleichförmig geradeaus fahren, oder einer vorbestimmten Trajektorie folgen, deren Verlauf bekannt ist, während die Perspektive bestimmt wird. Zur Bestimmung der Perspektive kann bereitgestellten Sensordaten jeweils eine geografische Position des Fahrzeugs zugeordnet werden. Es können auch Sensordaten verschiedener Sensoren an der bestimmten Position berücksichtigt werden. Am fahrenden Fahrzeug kann eine Serie von Sensordaten als Grundlage für die Bestimmung der Perspektive genommen werden, wobei geografische Positionen, an denen die Sensordaten aufgezeichnet werden, entlang der Trajektorie des Fahrzeugs versetzt sein können. Geografische Abstände zwischen diesen Positionen können bestimmt werden, indem die jeweiligen geografischen Positionen direkt bestimmt werden oder ein Fahrzustand des Fahrzeugs bezüglich seiner Bewegung und/oder Beschleunigung berücksichtigt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Beladung auf der Basis einer Änderung der bestimmten Perspektive während eines dynamischen Fahrmanövers bestimmt. Ein dynamisches Fahrmanöver zeichnet sich dadurch aus, dass eine Beschleunigung auf das Fahrzeug wirkt. Eine Beschleunigung in Längsrichtung kann beispielsweise beim Anfahren oder Abbremsen wirken. Eine Beschleunigung in Querrichtung wirkt üblicherweise während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs. Beispielsweise kann eine vertikale Höhe des Schwerpunkts des Fahrzeugs über dem Untergrund bestimmt werden, indem erfasst wird, wie stark das Fahrzeug beim Durchfahren einer Kurve wankt. Je höher der Schwerpunkt liegt, desto stärker ist die Wankbewegung. Eine ähnliche dynamische Bestimmung kann auch in Längs- oder Querrichtung durchgeführt werden, um eine horizontale Position des Schwerpunkts zu bestimmen.
Es ist besonders bevorzugt, dass der Sensor bildgebend ist. Beispielsweise kann der Sensor eine Kamera, einen Radarsensor, einen LiDAR-Sensor oder eine Vielzahl von Ultraschallsensoren umfassen. In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Sensoren vorgesehen, die des gleichen oder unterschiedlichen Typs sein können. Die verwendeten Sensoren sind bevorzugt derart am Fahrzeug angebracht, dass das Umfeld in allen horizontalen Richtungen abgetastet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Beladung zusätzlich auf der Basis von Sensordaten eines Inertialsensors bestimmt. Der Inertialsensor kann ein Gyroskop oder einen Beschleunigungsmesser umfassen. Bevorzugt wird die Perspektive des Sensors auf der Basis des Inertialsensors zunächst grob bestimmt, um anschließend eine genauere Bestimmung bezüglich des erkannten Umfelds durchzuführen.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Ausrichtung des Sensors bezüglich des Fahrzeugs derart geändert, dass die Perspektive des Sensors einer bekannten Perspektive entspricht. Anders ausgedrückt kann ein Einfluss einer Beladung auf das Fahrzeug bezüglich der Perspektive des Sensors kompensiert werden. So kann beispielsweise verhindert werden, dass der Sensor einen zu stark nach oben oder unten gerichteten Abschnitt des Umfelds abtastet. In einer anderen Ausführungsform kann der Sensor seine Ausrichtung gegenüber dem Fahrzeug beibehalten und die durch ihn bereitgestellten Sensordaten entsprechend beschnitten werden. Handelt es sich um einen bildgebenden Sensor, so kann beispielsweise aus den bereitgestellten Bilddaten ein Ausschnitt bereitgestellt werden, der unabhängig von einer vorliegenden Beladung des Fahrzeugs immer die gleiche Perspektive repräsentiert.
Nach einem weiteren Aspekt umfasst eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Beladung eines Fahrzeugs, das mittels elastischer Elemente gegenüber einem Untergrund abgestützt ist, einen am Fahrzeug angebrachten Sensor zur Abtastung eines Umfelds des Fahrzeugs und eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, das Umfeld auf der Basis von Sensordaten des Sensors zu erkennen; eine Perspektive des Sensors auf der Basis des erkannten Umfelds zu bestimmen; und die Beladung bezüglich der bestimmten Perspektive zu bestimmen.
Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein hierin beschriebenes Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.
Die Vorrichtung ist bevorzugt an Bord des Fahrzeugs angebracht und kann dazu genutzt werden, um zusätzliche Informationen bereitzustellen, die zur Steuerung des Fahrzeugs durch eine Person oder eine automatische Vorrichtung ausgewertet werden können.
Es ist weiter bevorzugt, dass die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Perspektive in einem vorbestimmten Umfeld zu erkennen. Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein vorbestimmtes Umfeld oder einen vorbestimmten Typ von Umfeldern automatisch zu erkennen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, Informationen bezüglich des Umfelds von außerhalb des Fahrzeugs zu empfangen, beispielsweise von einem entgegenkommenden oder vorausfahrenden Fahrzeug. Die übermittelten Informationen können ausreichen, das Umfeld zu erkennen oder ein Hinweis auf das bereits von dem anderen Fahrzeug erkannte Umfeld kann ausgewertet werden. In beiden Fällen kann die Perspektive des Sensors bezüglich des Umfelds an Bord des Fahrzeugs bestimmt werden.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Verarbeitungseinrichtung eine Einrichtung zum maschinellen Lernen, insbesondere ein künstliches neuronales Netzwerk, umfasst bzw. realisiert. Das Netzwerk ist bevorzugt dazu eingerichtet, das Umfeld zu erkennen und die Perspektive des Sensors zu bestimmen. Anstelle des künstlichen neuronalen Netzwerks kann auch eine andere Technologie verwendet werden, die ein maschinelles Lernen ermöglicht. Auf diese Weise kann nachvollzogen werden, dass ein Fahrer anhand der Art, wie er das Umfeld des Fahrzeugs optisch wahrnimmt, darauf schließen kann, wie das Fahrzeug gegenüber dem Umfeld geneigt ist und abschätzen, welche Beladung des Fahrzeugs vorliegt. Im Gegensatz zu einer analytischen Herangehensweise kann durch Einsatz maschinellen Lernens eine schnellere Bestimmung durchgeführt werden, die weniger sensibel auf Stör- oder Fehlerquellen reagieren kann. Das künstliche neuronale Netzwerk (KNN) kann beispielsweise auf der Basis einer Vielzahl Sensordaten trainiert werden, wobei den Sensordaten jeweils ein Umfeld und eine Perspektive zugeordnet sind. Solche Trainingsdaten können mittels einer Vielzahl Fahrzeuge gesammelt werden, die sich im Umfeld bewegen.
Nach wieder einem weiteren Aspekt umfasst ein Fahrzeug eine hierin beschriebene Vorrichtung. Das Fahrzeug umfasst bevorzugt ein Kraftfahrzeug. Es kann auch dazu verwendet werden, Trainingsdaten bereitzustellen, um ein automatisches Erkennen eines Umfelds und/oder das Bestimmen einer Perspektive auf der Basis eines erkannten Umfelds mittels Methoden des maschinellen Lernens verbessert nachzubilden bzw. zu perfektionieren.
Eine Vorrichtung zum Trainieren eines künstlichen neuronalen Netzwerks zur Erkennung einer Perspektive eines Sensors, der an einem Fahrzeug angebracht und dazu eingerichtet ist, ein Umfeld des Fahrzeugs abzutasten, ist dazu eingerichtet, Sensordaten und jeweils zugeordnete Beladungen und/oder Umfelder einer Vielzahl Fahrzeuge zu empfangen.
Sensordaten, die von unterschiedlichen Fahrzeugen erhoben wurden, können gesammelt bzw. gruppiert werden. Beispielsweise können gleiche oder ähnliche Fahrzeugtypen jeweils einer eigenen Gruppe zugeordnet werden. So kann ein digitaler Zwilling („digital twin“) eines Fahrzeugs erstellt werden, um ein hierin beschriebenes Erkennen eines Umfelds und/oder Bestimmen einer Perspektive eines Sensors verbessert zu trainieren. Empfangene Daten können geografische Positionen umfassen, an denen sie erhoben wurden. Die Sensordaten können bezüglich der Positionen gruppiert werden, um beispielsweise verschiedene Typen von Umfeldern zu reflektieren. Beispielhafte Typen von Umfeldern können beispielsweise eine Kreuzung, eine Fahrstraße, eine Tiefgarage oder ein Wohngebiet umfassen.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 ein System;
2 beispielhafte Perspektiven in Abtastungen eines Umfelds eines Fahrzeugs;
3 ein Fahrzeug beim Durchfahren einer Trajektorie; und
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens

1 zeigt ein System 100 mit einem Fahrzeug 105 und einer externen Stelle 110. Das Fahrzeug 105 befindet sich in einem Umfeld 115, in welchem sich auch ein beispielhaftes Objekt 120 befinden kann.
Das Fahrzeug 105 umfasst beispielhaft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder einen Omnibus. Mittels vier Rädern 125 und jeweils zugeordneten elastischen Elementen 130 ist das Fahrzeug 105 gegenüber einem Untergrund im Umfeld 115 abgestützt. Die Lage eines Schwerpunkts 135 des Fahrzeugs 105 ist abhängig davon, wie das Fahrzeug 105 beladen ist. Beispielsweise kann eine Person, ein zu transportierender Gegenstand oder ein für den Betrieb des Fahrzeugs 105 erforderlicher Stoff wie ein Kraftstoff zugeladen oder entfernt werden, wobei der Schwerpunkt 135 entsprechend verschoben werden kann. Außerdem kann die Beladung eine Gesamtmasse des Fahrzeugs 105 verändern.
Je größer die Beladung ist, desto stärker werden die elastischen Elemente 130 komprimiert, sodass das Fahrzeug 105 tiefer auf dem Untergrund steht. Je nach Lage des Schwerpunkts 135 bezüglich des Fahrzeugs 105 werden die vorderen oder hinteren bzw. linken oder rechten elastischen Elemente 130 stärker komprimiert, sodass das Fahrzeug 105 geneigt und/oder gekippt auf dem Untergrund stehen kann. Ist die Lage des Fahrzeugs 105 gegenüber dem Untergrund bekannt, so kann auf die Beladung geschlossen werden.
Zu diesem Zweck befindet sich eine Vorrichtung 140 an Bord des Fahrzeugs 105. Die Vorrichtung 140 umfasst einen Sensor 145 und eine Verarbeitungseinrichtung 150. Optional ist eine Ausgabevorrichtung 155 für eine Person an Bord des Fahrzeugs 105 vorgesehen. Eine Schnittstelle 160 kann zur Kommunikation mit einem weiteren System oder Subsystem an Bord des Fahrzeugs 105 vorgesehen sein. Außerdem ist bevorzugt eine Kommunikationseinrichtung 165 vorgesehen, um mit der externen Stelle 110 zu kommunizieren.
Der Sensor 145 ist bevorzugt fest am Fahrzeug 105 angebracht, sodass sich seine Ausrichtung zum Umfeld 115 zusammen mit der Ausrichtung des Fahrzeugs 105 verändert. Der Sensor 145 ist dazu eingerichtet, das Umfeld 115 des Fahrzeugs 105 abzutasten. Die Abtastung erfolgt bevorzugt berührungslos und weiter bevorzugt bildgebend. Beispielsweise kann der Sensor 145 einen Radarsensor, eine Kamera, einen LiDAR-Sensor oder eine Anordnung von Ultraschallsensoren umfassen. Es können auch mehrere Sensoren 145 verwendet werden, die das Umfeld 115 in unterschiedlichen Richtungen oder Entfernungen abtasten können.
Die Verarbeitungseinrichtung 150 ist dazu eingerichtet, ein Umfeld 115 auf der Basis von durch den Sensor 145 bereitgestellten Sensordaten zu erkennen und eine Perspektive des Sensors 145 auf das erkannte Umfeld 115 zu bestimmen. Durch den Zusammenhang zwischen der Lage des Fahrzeugs 105 auf dem Untergrund bzw. gegenüber dem Umfeld 115 und der festen oder zumindest bekannten Ausrichtung des Sensors 145 gegenüber dem Fahrzeug 105 kann dann aus einer bestimmten Perspektive des Sensors 145 eine Beladung des Fahrzeugs 105 bestimmt werden.
Die bestimmte Beladung kann über die Ausgabevorrichtung 155 an Bord des Fahrzeugs 105 angezeigt werden, beispielsweise numerisch oder grafisch. Ferner kann eine Warnung bereitgestellt werden, wenn die Beladung eine Stand- oder Fahrsicherheit des Fahrzeugs 105 gefährden könnte. Dazu kann bestimmt werden, ob der durch die Beladung beeinflusste Schwerpunkt 135 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs am Fahrzeug 105 liegt. Eine Grenze dieses Bereichs kann in Abhängigkeit eines Fahrzustands des Fahrzeugs 105 verändert werden. Beispielsweise kann eine Bereichsgrenze eines quer zum Fahrzeug 105 wirkenden Bereichs weiter nach außen versetzt werden, wenn das Fahrzeug 105 langsamer fährt, und weiter nach innen, wenn es schneller fährt. Die Warnung kann beispielsweise optisch, akustisch oder haptisch ausgegeben werden. Ausgaben an eine Person an Bord des Fahrzeugs 105 können auch grafisch dargeboten werden.
Die bestimmte Beladung, die bestimmte Gesamtmasse und/oder die bestimmte Lage des Schwerpunkts 135 können über die Schnittstelle 160 an eine weitere Einrichtung an Bord des Fahrzeugs 105 weitergegeben werden. Diese Einrichtung kann insbesondere ein Fahrerassistenzsystem oder eine Einrichtung zur autonomen Steuerung des Fahrzeugs 105 umfassen.
Die bestimmte Perspektive kann auch dazu verwendet werden, eine Ausrichtung des Sensors 145 gegenüber dem Fahrzeug 105 zu justieren. Dazu kann der Sensor 145 beispielsweise motorisch am Fahrzeug 105 verstellt werden, etwa indem er verschwenkt oder verschoben wird. In einer anderen Ausführungsform können bereitgestellte Sensordaten des Sensors 145 in Abhängigkeit der bestimmten Perspektive beschnitten werden, sodass die verwendeten Sensordaten für das Erkennen des Umfelds 115 unabhängig von der Beladung des Fahrzeugs 105 sind. Die Ausrichtung des Sensors 145 bezüglich des Fahrzeugs 105 kann jedoch für die Bestimmung der Beladung berücksichtig werden.
Optional ist ein Inertialsensor 170 vorgesehen, um eine Lage des Fahrzeugs 105 bezüglich eines Schwerefelds der Erde zu bestimmen. Mittels des Inertialsensors 170 können rotatorische und/oder translatorische Bewegungen des Fahrzeugs 105 bestimmt werden. In einer Ausführungsform ist die Verarbeitungseinrichtung 150 dazu eingerichtet, auf der Basis von Sensorwerten des Inertialsensors 170 zu bestimmen, in welchem Maß und in welcher Richtung der Untergrund des Fahrzeugs 105 geneigt ist. Die Neigung kann bei der Bestimmung der Beladung bezüglich der Perspektive des Sensors 145 auf das Umfeld 115 berücksichtigt werden.
Über die Kommunikationseinrichtung 165 können Daten an die externe Stelle 110 übermittelt werden, die Rückschlüsse auf eine durchgeführte Bestimmung der Beladung bzw. des Schwerpunkts 135 erlauben. Diese Informationen können beispielsweise Sensordaten des Sensors 145 bezüglich einer Abtastung des Umfelds 115, eine geografische Position des Fahrzeugs 105 während der Abtastung, ein Hinweis auf ein erkanntes Umfeld 115 oder einen Typ von Umfeldern, zu denen das Umfeld 115 zählt, eine bestimmte Beladung und/oder eine bestimmte Lage des Schwerpunkts 135 zählen.
Die externe Einrichtung 110 ist dazu eingerichtet, Informationen von einer Vielzahl Fahrzeuge 105 zu empfangen und zu Trainingszwecken für maschinelles Lernen zu verwenden. Insbesondere kann ein künstliches neuronales Netzwerk trainiert werden, ein vorbestimmtes Umfeld 115 oder einen Typ von Umfeldern 115 zu erkennen und/oder eine Perspektive eines aufnehmenden Sensors 145 zu bestimmen. Es können unterschiedliche Objekte trainiert werden, die unterschiedlichen Typen von Fahrzeugen 105 zugeordnet sein können. Fahrzeuge 105 eines Typs können ähnliches Verhalten bezüglich eines Zusammenhangs zwischen Beladung und Änderung der Perspektive aufweisen. Außerdem können die Fahrzeuge 105 eines Typs ähnliche Fahreigenschaften aufweisen. In Abhängigkeit geltender Anforderungen können die Typen von Fahrzeugen enger oder weiter definiert werden, sodass Informationen einer größeren oder kleineren Anzahl von Fahrzeugen 105 zum Trainieren zur Verfügung stehen.
2 zeigt beispielhafte Perspektiven 205, 210 in Abtastungen eines Umfelds 115 eines Fahrzeugs 105. Die Perspektiven 205 und 210 sind als Bilder veranschaulicht, die durch einen Sensor 145 bereitgestellt werden können, der am Fahrzeug 105 angebracht ist. Den Perspektiven 205 und 210 liegt dasselbe Umfeld 115 bei unterschiedlichen Beladungen des Fahrzeugs 105 bzw. unterschiedlichen Lagen seines Schwerpunkts 135 zu Grunde.
Als Objekt 120 des Umfelds 115 sind rein beispielhaft Hügel dargestellt. Je nach Beladung des Fahrzeugs 105 erscheinen die Hügel in der Abtastung des Sensors 145 unterschiedlich geneigt, gekippt oder gedreht.
Das Objekt 120 im Umfeld 115 kann automatisch erkannt werden. Außerdem können Informationen über das Objekt 120 aus einem Kartenspeicher entnommen werden. Im vorliegenden Beispiel kann etwa bestimmt werden, wie weit ein Hügel 120 vom Fahrzeug 105 entfernt ist und wie hoch er ist. Für diese Bestimmung kann eine geografische Position des Fahrzeugs 105 berücksichtigt werden. Eine Entfernung zur einem Hügel 120 kann auch mittels eines LiDAR-Sensors 145 bestimmt werden. In der Folge kann bestimmt werden, wie weit eine Perspektive 210, aus der das Umfeld 115 abgetastet wird, von einer Perspektive 205 abweicht, die sich einstellt, wenn das Fahrzeug 105 eine vorbestimmte Normalbeladung aufweisen würde. Die Abweichung der Perspektiven 205, 210 kann beispielsweise mittels grafischer Methoden anhand der bereitgestellten Sensordaten bestimmt werden. In Abhängigkeit dieser Abweichung kann dann auf die Beladung des Fahrzeugs 105 bzw. die Lage des Schwerpunkts 135 rückgeschlossen werden.
Das Objekt 120 im Umfeld 115 kann ein konkretes, einmaliges Objekt sein, dessen Erkennung an einem vorbestimmten geografischen Ort, beispielsweise einem üblichen Stellplatz des Fahrzeugs 105, maschinell erlernt werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann das Objekt 120 ein generisches Objekt umfassen, beispielsweise ein Verkehrsschild, ein Hinweisschild oder ein Ortsschild. Größen und Abmessungen solcher Objekte 120 können uniform sein, sodass die Perspektive 205, 210 des Sensors 145 bei Abtasten des Objektes 120 bestimmt werden kann. In noch einer weiteren Ausführungsform kann ein erkennbares Umfeld 115 mehrere Objekte 120 umfassen, die gemeinsam charakteristisch für das Umfeld 115 sind. So können beispielsweise verkehrstechnisch relevante Umfelder 115 wie eine Kreuzung, eine Überlandstraße oder ein Parkplatz generisch erkannt werden.
3 zeigt ein Fahrzeug 105 beim Durchfahren einer beispielhaften Trajektorie 305. Das Fahrzeug 105 bewegt sich mit einer symbolisch eingezeichneten Geschwindigkeit 310 entlang der gekrümmten Trajektorie 305, sodass sich eine ebenfalls symbolisch eingezeichnete Fliehkraft 315 ergibt. Durch die Fliehkraft 315 werden kurvenäußere elastische Elemente 130 stärker als kurveninnere Elemente 130 komprimiert und die Perspektive 205, 210 eines Sensors 145 an Bord des Fahrzeugs 105 verändert sich entsprechend. In welcher Weise sich die Perspektive verändert, hängt unter anderem von der Beladung des Fahrzeugs 105 ab.
Die Beladung kann in Kenntnis der Trajektorie 305 und der Fahrgeschwindigkeit 310 des Fahrzeugs 105 anhand einer sich während der Fahrt ergebenden Änderung der Perspektive 205, 210 des Sensors 145 bestimmt werden. Eine ähnliche dynamische Bestimmung der Beladung kann durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug 105 beschleunigt oder verzögert wird. Beispielsweise kann ein Nicken des Fahrzeugs 105 beim Verzögern um so stärker sein, je höher der Schwerpunkt 135 liegt und je größer die Gesamtmasse des Fahrzeugs 105 ist. So kann die Beladung des Fahrzeugs 105 allgemein auf der Basis eines dynamischen Fahrmanövers verbessert bestimmt werden.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400. Das Verfahren 400 kann insbesondere mittels einer Vorrichtung 140 an Bord eines Fahrzeugs 105 durchgeführt werden. In einem Schritt 405 kann ein Umfeld 120 =?115 des Fahrzeugs 105 mittels des Sensors 145 abgetastet werden. In einem Schritt 410 kann auf der Basis von durch den Sensor 145 bereitgestellten Sensordaten das Umfeld 115 erkannt werden. Dazu kann insbesondere ein Objekt 120 im Umfeld 115 erkannt werden. Informationen über das Objekt 120 wie beispielsweise eine Entfernung oder eine Größe können messtechnisch oder auf der Basis von Kartendaten beigesteuert werden.
In einem Schritt 415 kann auf der Basis der gesammelten Informationen eine Perspektive 205, 210 des Sensors 145 bezüglich des Umfelds 115 bestimmt werden. Die Perspektive 210 kann als Perspektivenänderung bezüglich einer Perspektive 205 bestimmt werden, die sich ergibt, wenn das Fahrzeug 105 in einer vergleichbaren Situation auf eine vorbestimmte Weise beladen ist. Die Normalbeladung kann insbesondere ein fahrbereites, aber weder mit Personen noch mit zu transportierenden Gegenständen versehenes Fahrzeug 105 umfassen.
In einem Schritt 420 kann auf der Basis der bestimmten Perspektive 210 eine Ausrichtung des Fahrzeugs 105 bezüglich eines Untergrunds bestimmt werden. Dazu kann eine Änderung der Perspektive 210 gegenüber einer vorbestimmten Perspektive 205 betrachtet werden, der eine bekannte Beladung oder eine bekannte Lage des Schwerpunkts 135 zugeordnet ist. Anschließend kann in einem Schritt 425 die Beladung des Fahrzeugs 105 bestimmt werden. Dazu kann insbesondere eine Lage des Schwerpunkts 135 in einer oder mehreren voneinander unabhängigen Richtungen bezüglich des Fahrzeugs 105 bestimmt werden. Ferner kann eine Gesamtmasse des Fahrzeugs 105, die am Schwerpunkt 135 beteiligt ist, bestimmt werden.
Bezugszeichenliste

100: System
105: Fahrzeug
110: externe Stelle
115: Umfeld
120: Objekt
125: Rad
130: elastisches Element, Federbein
135: Schwerpunkt
140: Vorrichtung
145: Sensor
150: Verarbeitungseinrichtung
155: Ausgabevorrichtung
160: Schnittstelle
165: Kommunikationseinrichtung
170: Inertialsensor
205: erste Perspektive
210: zweite Perspektive
305: Trajektorie
310: Geschwindigkeit
315: Fliehkraft
400: Verfahren
405: Umfeld abtasten
410: Umfeld erkennen
415: Perspektive bestimmen
420: Ausrichtung des Fahrzeugs bestimmen
425: Beladung bestimmen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014001031 A1 [0003]
WO 2019110950 A1 [0004]

Claims

Verfahren (400) zum Bestimmen einer Beladung eines Fahrzeugs (105), wobei das Fahrzeug (105) mittels elastischer Elemente (130) gegenüber einem Untergrund abgestützt ist, wobei das Verfahren (400) folgende Schritte umfasst: Erkennen eines Umfelds (115) des Fahrzeugs (105) auf der Basis von Sensordaten eines am Fahrzeug (105) angebrachten Sensors (145) zur Abtastung des Umfelds (115); Bestimmen einer Perspektive (205, 210) des Sensors (145) auf der Basis des erkannten Umfelds (115); und Bestimmen der Beladung bezüglich der bestimmten Perspektive (205, 210).
Verfahren (400) nach Anspruch 1, wobei die Beladung die Lage einen Schwerpunkt des Fahrzeugs (105) und/oder ein Gesamtgewicht des Fahrzeugs (105) umfasst.
Verfahren (400) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Perspektive (205, 210) bezüglich eines bekannten Umfelds (115) bestimmt wird.
Verfahren (400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Perspektive (205, 210) am fahrenden Fahrzeug (105) bestimmt wird.
Verfahren (400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Beladung auf der Basis einer Änderung der bestimmten Perspektive (205, 210) während eines dynamischen Fahrmanövers bestimmt wird.
Verfahren (400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sensor (145) bildgebend ist.
Verfahren (400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Beladung zusätzlich auf der Basis einer Messung eines Inertialsensors (170) bestimmt wird.
Verfahren (400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Ausrichtung des Sensors (145) bezüglich des Fahrzeugs (105) derart geändert wird, dass die Perspektive (205, 210) des Sensors (145) einer bekannten Perspektive (205, 210) entspricht.
Vorrichtung (140) zur Bestimmung einer Beladung eines Fahrzeugs (105), das mittels elastischer Elemente (130) gegenüber einem Untergrund abgestützt ist, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: einen am Fahrzeug (105) angebrachten Sensor (145) zur Abtastung eines Umfelds (115) des Fahrzeugs (105); und eine Verarbeitungseinrichtung (150), die dazu eingerichtet ist, das Umfeld (115) auf der Basis von Sensordaten des Sensors (145) zu erkennen; eine Perspektive (205, 210) des Sensors (145) auf der Basis des erkannten Umfelds (115) zu bestimmen; und die Beladung bezüglich der bestimmten Perspektive (205, 210) zu bestimmen.
Vorrichtung (140) nach Anspruch 9, wobei die Verarbeitungseinrichtung (150) dazu eingerichtet ist, die Perspektive (205, 210) in einem vorbestimmten Umfeld (115) zu erkennen.
Vorrichtung (140) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Verarbeitungseinrichtung (150) ein künstliches neuronales Netzwerk umfasst.
Fahrzeug (105), umfassend eine Vorrichtung (140) nach einem der Ansprüche 9 bis 11.
Vorrichtung (110) zum Trainieren eines künstlichen neuronalen Netzwerks zur Erkennung einer Perspektive (205, 210) eines Sensors (145), der an einem Fahrzeug (105) angebracht und dazu eingerichtet ist, ein Umfeld (115) des Fahrzeugs (105) abzutasten; wobei die Vorrichtung (110) dazu eingerichtet ist, Sensordaten und jeweils zugeordnete Beladungen einer Vielzahl Fahrzeuge (105) zu empfangen.