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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Höhe eines Trailers eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine elektronische Recheneinrichtung.
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Insbesondere bei Nutzfahrzeugen ändert sich die Höhe beziehungsweise eine Gesamtfahrzeughöhe durch wechselnde Beladung oder wechselnde Anhänger/Auflieger häufig, teilweise mehrmals an einem Tag. Dies kann, insbesondere wenn eine Ladung höher ist als das Grundfahrzeug/Fahrerhaus und der Fahrer unaufmerksam ist, beispielsweise bei Brücken, die niedriger sind als die Standardhöhe von 4m, zu schweren Unfällen führen. Es ist also hilfreich, dass der Fahrer in einem solchen Falle gewarnt und ein Unfall vermieden wird. Hierzu ist es allerdings notwendig, dass die Fahrzeughöhe bekannt ist.
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So ist bereits aus der
DE 10 2004 028 763 A1 ein Verfahren zur bilddaten-basierten Unterstützung einer Fahrzeugführung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für die Rangierfahrt von Lastkraftwagen zur Andockstationen, offenbart, bei welchem mittels eines bildgegebenen Sensors Bilddaten aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs gewonnen werden. Aus den gewonnenen Bilddaten werden die in Bezug auf das Kraftfahrzeug relativen Positionsparameter wenigstens eines potentiellen Fahrziels extrahiert, und infolgedessen wird zur Unterstützung einer nachfolgenden Fahrzeugführung für wenigstens eines der potenziellen Fahrziele eine einen optimierten Fahrweg beschreibende Trajektorie berechnet. Hierbei werden zur Extraktion der relativen Positionsparameter des wenigstens einen potentiellen Fahrziels die Bilddaten einer Kantendetektion und Kantensegmentierung unterzogen, um die Bilddaten in einzelne Kantensegmente zu zerlegen, deren Beziehungen zueinander in einer mathematischen Baumstruktur abgelegt werden. Weiterhin offenbart dieses Verfahren weitere Schritte zur Unterstützung der Fahrzeugführung.
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Ebenso ist in der
DE 10 2012 003 992 A1 ein Zielführungssystem für ein Kraftfahrzeug für ein zielgenaues Heranfahren an ein stationäres Objekt offenbart, beispielsweise für Nutzfahrzeuge beim Rückwärtsandocken an eine Laderampe, einen Sattelauflieger, einen Anhänger oder dergleichen. Das Zielführungssystem umfasst wenigstens eine Kamera am Heck des Fahrzeugs zum Erfassen der rückwärtigen Fahrzeugumgebung und eine charakteristische, positionsbestimmende Markierung am anzufahrenden stationären Objekt sowie eine elektronische Bildverarbeitungseinrichtung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine elektronische Recheneinrichtung bereitzustellen, mittels welchen eine Höhe eines Trailers eines Kraftwagens bestimmbar ist.
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Diese Aufgabe wird mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mittels einer erfindungsgemäßen elektronischen Recheneinrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der elektronischen Recheneinrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens anzusehen und umgekehrt. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Höhe eines Trailers eines Kraftwagens, insbesondere eines Lastkraftwagens zum Transport verschiedener hoher Trailer, bei welchem mittels einer optischen Erfassungseinrichtung, insbesondere mittels einer Kamera, insbesondere mittels einer Spiegelkamera, wenigstens eine Aufnahme beziehungsweise wenigstens ein Bild eines Bodenbereichs des Kraftwagens aufgenommen wird. Die Aufnahme wird mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Kraftwagens, insbesondere mittels eines Bordcomputers ausgewertet, wobei Bildverarbeitungsprogramme auf der elektronischen Recheneinrichtung installiert und zur Bearbeitung und Auswertung der Aufnahme mittels Algorithmen, Modellen und weiteren Methoden ausgebildet sind.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein seitlicher Bodenbereich des Kraftwagens aufgenommen wird. Hierbei soll ein Schatten des Trailers zur Bestimmung der Höhe angewendet werden, wobei der Schatten aufgrund einer Sonneneinstrahlung in einem Lichteinfallswinkel der Sonneneinstrahlung erzeugt wird. Das heißt, dass nur der den Schatten aufweisende vorgegebene seitliche Bodenbereich des Kraftwagens zur Ermittlung der Höhe anwendbar ist, wodurch größere Bereiche, insbesondere gesamte Aufnahmebereiche der optischen Erfassungseinrichtung nicht notwendig sind und somit das Aufnehmen von Aufnahmen mit geringer Weite für das Verfahren vorteilhaft sind, da weniger Speicher- und Rechenkapazitäten und weitere elektronische Komponenten notwendig sind. In der Aufnahme wird hierbei eine Schattengrenze eines Schattens des Trailers auf dem seitlichen Bodenbereich ermittelt, welche durch eine starke Farbänderung schnell und einfach erkennbar ist. Ein sich an der Schattengrenze ergebende Kontrast der Farben führt dazu, dass die Schattengrenze von einem Bildverarbeitungsprogramm schnell erkennbar ist. Insbesondere ist somit eine lineare Grenze durch die Schattengrenze dargestellt, welche eine obere Kante beziehungsweise eine Oberkante des Trailers darstellt und wodurch mittels einer Relation von Kraftwagen zu Schattengrenze, eine Höhe unter Anwendung von mathematischen Modellen berechnet werden kann. Hierbei soll in Abhängigkeit von einer Schattenlänge des Schattens relativ zum Kraftwagen, die Höhe mittels der elektronischen Recheneinrichtung und dem Bildverarbeitungsprogramm berechnet und somit bestimmt werden, wobei hierfür einfach geometrische Modelle anwendbar sind. Hierfür wird der Lichteinfallswinkel des Schattenwurfs rechtwinklig zum Kraftwagen unter Zuhilfenahme vorhergehend erfassten Daten über Sonnenstand und Fahrzeugposition bestimmt. Anschließend kann die gewünschte Höhe als Gegenkathete nach der Formel Höhe = tan(α) * Schattenlänge bestimmt werden. Die so ermittelte Höhe kann unmittelbar als gewünschte maximale Fahrzeughöhe betrachtet werden.
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In anderen Worten wird der Kontrast zwischen Licht und Schatten, nämlich die Schattengrenze ermittelt, der Abstand des Kraftwagens zur Schattengrenze über Pixelanzahl oder vorgegebene Relationsgrößen oder ein gemessener Lichteinfall ermittelt. Darauf aufbauend kann über eine einfache Geometrie, die Höhe des Trailers ermittelt werden. Insbesondere ergeben der Lichteinfallswinkel und die Schattenlänge die benötigten Daten zur Ermittlung der Höhe. Ebenfalls kann bei der Aufnahme eine Anzahl an Pixeln gezählt werden, welche notwendig sind, um von der oberen Kante des Kraftwagens bis zur Schattengrenze zu gelangen, welche wiederum in eine Messeinheit umgewandelt wird und somit die Anzahl der Pixel zu einer Schattenlänge des Schattens umrechnet, wodurch auch hier die Ermittlung beziehungsweise die Bestimmung der Höhe ermöglicht wird. Schließlich wird die Anzahl an Pixel oder ein daraus resultierender Pixelabstand in SI-Einheiten umgerechnet und in einem letzten Schritt der Abstand von der elektronischen Recheneinrichtung an das Kraftfahrzeug übermittelt.
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In nochmal anderen Worten wird mittels der Erfassungseinrichtung beziehungsweise mittels der Kamera eine Aufnahme des seitlichen Bereichs aufgenommen und die Kontrastgrenze zwischen dunkel und hell, entsprechend Schatten des Trailers und belichtete Restfläche analysiert, um die Schattengrenze zu ermitteln. Diese Grenze wird als lineare Grenze aufgenommen und ein Abstand der Schattengrenze relativ zum Kraftwagen ermittelt, welche aufgrund der Pixelanzahl einen Abstand darstellt, welcher wiederum in SI-Einheiten an das Kraftfahrzeug übermittelt wird, um wenigstens ein Signal für weitere Vorgehensweisen zu erzeugen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Vielzahl von Aufnahmen erzeugt und ausgewertet wird. Durch die Vielzahl an Aufnahmen werden eine Vielzahl an Abständen zwischen Schattengrenze und Kraftwagen erzeugt, mittels welchen ein Meridian berechnet wird und somit ein genauerer Abstand und somit ebenfalls eine genauere Höhe bestimmt wird. Dadurch können äußere Einflüsse besser korrigiert werden, insbesondere bei diffusen Schatten, oder bei Böden mit verschiedenen Kontrasten, die sowohl Wetterbedingt als auch Bodenbedingt von der Erfassungseinrichtung ebenfalls aufnehmbar sind, wodurch der Abstand und somit die Höhe genauer berechnet wird. Dies bedeutet, dass die Aufnahmen auch kontinuierlich durchgeführt werden, so dass die Berechnung des Abstands durchgehend durchgeführt wird und somit eine genauere Bestimmung der Höhe ermöglicht wird. Bei der zuvor genannten Berechnung mittels der zuvor genannten Formel Höhe = tan(α) * Schattenlänge empfiehlt es sich jedoch eine Mittelung mehrere Messungen über einen gewissen Zeitraum durchzuführen, um zufällige Ausreißer aufgrund von Fehleinflüssen wie einer fehlerhaften optischen Erkennung der Schattenlinie auszuschließen. Dementsprechend ist die Vielzahl von Aufnahmen darin vorteilhaft, dass sich die Höhe genauer berechnen lässt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine dem Kraftfahrzeug angeordnete Beleuchtungsvorrichtung während des Verfahrens angewendet wird. Die Qualität der Aufnahmen ist ausschlaggebend für die Berechnung des Abstands, wodurch eine Beleuchtung des Bodenbereichs eine Verbesserung der Qualität der Aufnahmen nach sich zieht. Durch eine bereits vorhandene Beleuchtungsvorrichtung oder einer zusätzlich an das Kraftfahrzeug angeordneten Beleuchtungsvorrichtung, ist es möglich, den Kontrast zu verbessern oder einen Lichteinfallswinkel zu ermitteln. Insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung derart verstellt werden, dass der Schatten des Trailers in den seitlichen Bodenbereich fällt. Beispielsweise kann auch die Beleuchtungsvorrichtung mittels einer Teleskopstange oder einer weiteren Vorrichtung zur Änderung der Höhe in Fahrzeughochrichtung nach oben und/oder nach unten verstellt werden, wodurch der Schatten des Trailers einstellbar ist. Abhängig von dem Lichteinfallswinkel und dem Abstand ist nun die Höhe bestimmbar.
Weiterhin vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung der Erfindung erwiesen, in welcher mittels einer zweiten Erfassungseinrichtung, welche an einer zur ersten Erfassungseinrichtung gegenüberliegenden Seite des Kraftwagens angeordnet ist und ebenfalls als Spiegelkamera ausgebildet ist und an einem beifahrerseitigen Außenspiegel des Kraftwagens angeordnet ist, weitere Aufnahmen erzeugt werden. Die Aufnahme mittels einer zweiten Spiegelkamera führen dazu, dass Aufnahmen sowohl auf der fahrerseitigen als auch auf der beifahrerseitigen Seite des Kraftwagens erzeugt werden, wodurch der Schatten auf beiden Seiten des Kraftwagens ermittelbar ist. Je nach Stellung der Sonne ist somit eine Ermittlung der Höhe einfacher dargestellt.
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Schließlich ist es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die elektronische Recheneinrichtung mit einem Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs elektronisch verbunden wird. Das Fahrerassistenzsystem kann mittels der Höhe dem Fahrer des Kraftwagens bei einer Fahrt, während eines Rangiermanövers oder bei einer Rückwärtsfahrt aushelfen. Insbesondere wird ein Signal durch die elektronische Recheneinrichtung erzeugt und an eine Alarmeinrichtung weitergeleitet, wodurch die Alarmeinrichtung einen Alarm erzeugt, der beispielsweise den Fahrer und/oder Personen in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs davor warnt, wenn der Kraftwagen zu hoch für einen Tunnel oder einer Unterführung oder weitere ist, wodurch auch der Kraftwagen auch wenigstens teilwiese autonom bremsen kann. Beispielsweise kann nun mittels des Signals eine Warnung gestartet werden, welche den Fahrer vor einem zu hohen Trailer warnt, beispielsweise über 4 Meter, alternativ wird mittels des Signals ein Fahrerassistenzsystem an die neu ermittelte Höhe angepasst, insbesondere werden die Daten bis zum nächsten Wechsel des Trailers abgespeichert und für Rangiermanöver oder für Fahrten angewendet.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Recheneinrichtung mit Prozessoren und Schaltungskreise sowie einer Software zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Höhe eines Trailers eines Kraftwagens, mittels welcher wenigstens eine mittels einer optischen Erfassungseinrichtung aufgenommenen Aufnahme eines seitlichen Bodenbereichs des Kraftwagens zur Ermittlung der Höhe auswertbar ist.
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In anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Fahrzeughöhe und/oder eine Fahrzeuglänge über den Schattenwurf ermittelbar ist, welche durch eine Erfassungseinrichtung beziehungsweise Spiegelkamera beziehungsweise (engl.) „Mirror Cam“ in Kombination mit Wissen über eine Fahrzeugposition relativ zum Sonnenstand und dadurch Kenntnis des Lichteinfallswinkels sowohl Azimut als auch Elevation der Sonne bestimmt werden. Mit Hilfe einer Vermessung des Schattens durch die Erfassungseinrichtung und den vorstehend genannten Daten kann dann rechnerisch bestimmt werden, wie hoch die Ladung beziehungsweise der Auflieger oder Trailer des Fahrzeugs ist. Ist das Fahrzeug nun noch dazu ausgestattet, mit einem System die Durchfahrtshöhe unter Höhenhindernissen zu bestimmen, zum Beispiel mittels einer Frontkamera, so kann ein Fahrerassistenzsystem ein wenigstens teilautonomes Fahren des Kraftwagens verbessern und sicherer gestalten. Es kann ein Vergleich der beiden Größen Fahrzeughöhe und Durchfahrtshöhe genutzt werden, um den Fahrer bei möglicher Überschreitung der Fahrzeughöhe zu warnen oder sogar einen Notbremsvorgang einzuleiten. Weiterhin ist es möglich, dass sobald eine geänderte Fahrzeughöhe festgestellt wurde, dem Fahrer die grundsätzlich in einer Anzeigevorrichtung im Display als Information bereitzustellen, zum Beispiel: „Achtung: Fahrzeughöhenänderung erkannt. Fahrzeug ist mindestens X m hoch. Achten sie auf Höhenhindernisse.“
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Um die Qualität der Ergebnisse weiter zu verbessern, ist das System dazu ausgebildet, weiterhin systematische Fehlereinflüsse auszuschließen. So ist zu vermeiden, dass der Schatten einer unbekannten anderen Lichtquelle als Schattenwurf der Sonne fehlinterpretiert wird. Dies ist beispielsweise durch eine Aktivierung des Systems nur unter freiem Himmel und zu Uhrzeiten mit ausreichend hohem Sonnenstand möglich. Weiterhin kann vermieden werden, dass andere externe Einflüsse die Messung verfälschen. Hierzu können die vorhandenen Daten der Überwachung des umliegenden Verkehrs beispielsweise durch die Radarsensoren dazu verwendet werden, auszuschließen, dass umliegender Verkehr das Messergebnis verfälscht. Unrealistische Fahrzeughöhen, die deutlich außerhalb des üblichen Fahrzeugprofils minimaler und maximaler Höhe liegen, sollten als Fehlmessung interpretiert und von der Weiterverarbeitung ausgeschlossen werden.
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Zur Validierung der ermittelten maximalen Höhe kann bei günstigem Sonnenstand zusätzlich der Schattenwurf des Führerhauses verwendet werden, da diese feste Größe dem System bekannt ist. Zusätzlich wäre es ebenfalls möglich, die Führerhaushöhe auch zur Bestimmung der Trailerhöhe heranzuziehen. Ein günstiger Sonnenstand meint an dieser Stelle eine Konstellation bei der der Schatten des Führerhauses ebenfalls in den Aufzeichnungsbereich der optischen Erfassungseinrichtung und von dem Schatten des restlichen Kraftwagens unterscheidbar ist.
Ebenfalls kann eine Messung bei Geradeausfahrt aufgrund der damit ausgeschlossenen zusätzlichen Einflüsse einer verstärkten Fahrzeugneigung mit einem Neigungswinkel in einer Nickrichtung des Fahrzeugs und dem in einem Winkel zum Kraftwagen stehenden Anhänger, als aussagekräftiger bewertet werden. Dies kann das System zusätzlich berücksichtigen indem die aus dem Lenkeinschlag vorliegenden Daten bei der Auswahl günstiger Messzeitpunkte einfließen.
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Die ermittelte Höhe lässt sich als optionale Information für den Fahrer an einer Anzeigevorrichtung einblenden. Um die Qualität der angezeigten Messdaten ebenfalls zu kommunizieren, kann zusätzlich die Uhrzeit der letzten validen Ermittlung der Höhen eingeblendet werden, woraus der Fahrer die Aktualität für den von ihm verwendeten Fahrzeugaufbau entnehmen kann.
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In einer weiteren Ausprägungsart kann eine neue Fahrzeughöhenbestimmung auch durch erkanntes Ankuppeln eines neuen Aufliegers oder Anhängers beziehungsweise Trailers ausgelöst werden. Hierbei könnten zum Beispiel der Zustand einer Sattelkupplung oder das Erkennen einer zunächst unterbrochenen und danach wieder hergestellten elektrischen Verbindung vom Kraftwagen zu einem Anhänger beziehungsweise Auflieger herangezogen werden.
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Des Weiteren können vorliegende valide Informationen über die Höhe unmittelbar als Input weiterer Assistenzsysteme dienen. So kann die Höhe mit der jeweils vor dem Kraftwagen befindlichen Durchfahrtshöhe abgeglichen werden. Bei Bedarf wird gegenüber dem Fahrer eine zusätzliche Warnung „Höhe überschreitet vorausliegende Durchfahrtshöhe!“ optisch sowie akustisch eingeleitet. Besteht akute Gefahr eines Unfalls aufgrund der überragenden Höhe kann zusätzlich eine automatisierte Bremsung bis hin zur Notbremsung des Fahrzeugs eingeleitet werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine 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.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht eines Kraftwagens mit einem Trailer, an welchem mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Höhe unter Anwendung eines Trailerschattens ermittelt wird; und
- 2 eine schematische Frontansicht des Kraftwagens zur Darstellung einer zur Bestimmung der Höhe angewendeten Geometrie durch das erfindungsgemäße Verfahren.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Kraftwagens 10, insbesondere eines Lastkraftwagens (LKW) mit einem Trailer 12, welche zusammen einen Aufbau des Kraftwagens 10 darstellen. Der Kraftwagens 10 umfasst eine wenigstens optische Erfassungseinrichtung 14a, insbesondere zwei optische Erfassungseinrichtungen 14a, 14b, eine fahrerseitige in Fahrzeuglängsrichtung x links und die andere beifahrerseitig und somit in Fahrzeuglängsrichtung x rechts von dem Kraftwagen 10, sowie einen fahrerseitigen ersten Außenspiegel 16a und einen vom ersten Außenspiegel 16a unterschiedlichen beifahrerseitigen zweiten Außenspiegel 16b, an welchen die optischen Erfassungseinrichtungen 14a, 14b angeordnet sind, wobei die optischen Erfassungseinrichtungen 14a, 14b als Spiegelkameras ausgebildet sind. Insbesondere sind die optischen Erfassungseinrichtungen 14a, 14b sowie eine Beleuchtungsvorrichtung 18 mit einer elektronischen Recheneinrichtung 20 elektronisch gekoppelt, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Höhe H des Trailers 12.
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Bei dem Verfahren zur Ermittlung der Höhe H des Trailers 12 des Kraftwagens 10 wird mittels wenigstens einer der optischen Erfassungseinrichtungen 14a, 14b wenigstens eine Aufnahme eines Bodenbereichs 22a, 22b des Kraftwagens 10 aufgenommen wird und bei welchem die Aufnahme mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 ausgewertet wird, insbesondere wird eine Vielzahl von Aufnahmen erzeugt und ausgewertet, wodurch eine Vielzahl von Werten und Informationen aufgenommen werden können. Hierbei soll ein Schatten 24 des Trailers 12 zur Bestimmung der Höhe H angewendet werden, wobei der Schatten 24 aufgrund einer Sonneneinstrahlung 25 in einem Lichteinfallswinkel α der Sonneneinstrahlung 25 erzeugt wird. Die angewendete optische Erfassungseinrichtung 14a, 14b nimmt hierbei den seitlichen Bodenbereich 22a, 22b des Kraftwagens 10 auf, wobei in Flg.1 der Schatten 24 des Trailer 12 auf den beifahrerseitigen Bodenbereich 22b fällt und wobei in der Aufnahme eine Schattengrenze G des Schattens 24 auf dem einen seitlichen Bodenbereich 22b ermittelt wird, insbesondere durch Farbkontraste zwischen Hell und Dunkel beziehungsweise Schatten und Licht, wodurch die Schattengrenze G als eine lineare Grenze erkannt wird. In der 1 ist hierbei der Fokus auf den beifahrerseitigen Bodenbereich 22b, der fahrerseitige Bodenbereich 22a ist aufgrund der Sonneneinstrahlung 25 in diesem Beispiel nicht dargestellt, eine spiegelsymmetrische Ausgestaltung wäre jedoch in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung 25 ebenfalls möglich. In Abhängigkeit von einer Schattenlänge L des Schattens 22 relativ zum Kraftwagen 10 wird die Höhe H über eine vorgegebene Geometrie beziehungsweise über geometrische Modelle mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 bestimmt. Insbesondere sollen durch die Vielzahl von Aufnahmen verschiedene Abstände zwischen Schattengrenze G und Kraftwagen 10 und somit eine Vielzahl von Schattenlängen L erzeugt werden, mittels welchen ein Meridian berechnet wird und somit eine genauere Schattenlänge L und somit ebenfalls eine genauere Höhe H bestimmt wird. Dadurch können äußere Einflüsse besser korrigiert werden, insbesondere bei diffusen Schatten 24, oder bei Böden mit verschiedenen Kontrasten, die sowohl wetterbedingt als auch bodenbedingt von der Erfassungseinrichtung ebenfalls aufnehmbar sind, wodurch der Abstand und somit die Höhe H genauer berechnet wird.
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In anderen Worten wirft der Kraftwagen 10 einen Schatten 24 auf den Bodenbereich 22 des Kraftwagens 10, wobei durch einen Lichteinfallswinkel α der Sonne ein vom Kraftwagen 10 Schatten 24 auf einen seitlichen Bodenbereich 22a, 22b fällt und von der jeweiligen optischen Erfassungseinrichtung 14a, 14b aufgenommen wird. Durch Ermittlung der Schattenlänge L wird über eine Geometrie die Höhe H mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20 bestimmt und für den Kraftwagen 10 zur Verfügung gestellt. Der Kontrast zwischen Licht und Schatten, nämlich die Schattengrenze G, stellt den Abstand des Kraftwagens 10 zur Schattengrenze G dar, auf der Aufnahme kann über eine Pixelanzahl oder vorgegebene Relationsgrößen oder über einen gemessenen Lichteinfall die Schattenlänge L ermittelt werden. Darauf aufbauend kann über eine einfache Geometrie die Höhe des Trailers ermittelt werden.
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Insbesondere ergeben der Lichteinfallswinkel und die Schattenlänge L die benötigten Daten zur Ermittlung der Höhe H. Ebenfalls über kann die Aufnahme die Pixelanzahl überprüft werden, welche notwendig sind, um von dem Kraftwagen 10 bis zur Schattengrenze G zu gelangen, und somit die Schattenlänge L darstellt und welche wiederum in eine SI-Einheit umgewandelt wird, wodurch nun die Höhe H in SI-Einheiten bestimmt wird.
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2 zeigt eine schematische Frontansicht des Kraftwagens 10 zur Darstellung der zur Bestimmung der Höhe H angewendeten Geometrie durch das erfindungsgemäße Verfahren. Kern der Erfindung ist die Möglichkeit, Aufnahmen der bereits im Kraftwagen 10 serienmäßig verbauten und in Position und Winkel festen sowie bekannten und als Spiegelkameras ausgebildeten optischen Erfassungseinrichtungen 14a, 14b zu verwenden. Zwar deckt die jeweilige optische Erfassungseinrichtung 14a, 14b nicht unmittelbar eine Oberkante 26 des Trailers 12 ab, zeichnet jedoch sehr gut eine Unterkante 28 und einen Straßenbereich beziehungsweise den Bodenbereich 22, insbesondere den beifahrerseitigen seitlichen Bodenbereich 22b neben dem Kraftwagen 10 auf. In genau diesen seitlichen Bodenbereich 22b fällt der Schattenwurf aufgrund der Sonneneinstrahlung 25 bei einer Tagfahrt und ausreichend hohem Sonnenstand. Da eine genaue Position der Sonne am Himmel relativ zum Kraftwagen 10 aufgrund der Kenntnis über Datum, Uhrzeit sowie GPS-Position des Kraftwagens exakt bestimmbar ist, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung 20, kann unter Zuhilfenahme einer genauen Fahrzeugposition und Ausrichtung, welche mittels eines Kompasses und/oder auch mittels eines GPS und/oder mittels weiterer Ortungsmöglichkeiten ermittelbar ist, relativ zur Sonnenposition eine erwartete Schattenrichtung bestimmt werden. In anderen Worten kann in dieser erwarteten Schattenrichtung durch eine automatisierte Auswertung der wenigstens einen Aufnahmen der entsprechenden Fahrzeugseite, die Schattenlänge L des Schattenwurfs rechtwinklig ausgehend von einer durch die Oberkante 26 dargestellte Außenkante eines Fahrzeugsaufbaus des Kraftwagens 10 auf einem Straßenniveau bestimmt werden. Unter Zuhilfenahme der trigonometrischen Gesetzmäßigkeiten ist aus diesem Wert und dem Lichteinfallswinkel α der Sonne bei der in 2 dargestellten Frontansicht des Kraftwagens 10 die gesuchte Höhe H bestimmbar.
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Hierfür wird der Lichteinfallswinkel α des Schattenwurfs rechtwinklig zum Kraftwagen 10 unter Zuhilfenahme vorhergehend genannter bekannter Daten über Sonnenstand und Fahrzeugposition bestimmt. Anschließend kann die gewünschte Höhe H als Gegenkathete nach der Formel H = tan(α) * D bestimmt werden. Die so ermittelte Höhe H kann unmittelbar als gewünschte maximale Fahrzeughöhe betrachtet werden. Es empfiehlt sich jedoch eine Mittelung mehrere Messungen über einen gewissen Zeitraum um zufällige Ausreißer aufgrund von Fehleinflüssen wie einer fehlerhaften optischen Erkennung der Schattenlinie auszuschließen.
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Insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung 18 während des Verfahrens als weitere Lichtquelle angewendet werden. Die Qualität der Aufnahmen ist ausschlaggebend für die Berechnung des Abstands, wodurch eine Beleuchtung der seitlichen Bodenbereiche 22a, 22b eine Verbesserung der Qualität der Aufnahmen nach sich zieht. Durch eine bereits vorhandene Beleuchtungsvorrichtung 18 oder einer zusätzlich an den Kraftwagen 10 angeordneten Beleuchtungsvorrichtung 18, ist es möglich, den Kontrast zu verbessern oder einen Lichteinfallswinkel α zu ermitteln. Insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung 18 derart verstellt werden, dass der Schatten 24 des Trailers 12 in den seitlichen Bodenbereich 22a, 22b fällt. Beispielsweise kann auch die Beleuchtungsvorrichtung 18 mittels einer Teleskopstange oder einer weiteren Vorrichtung zur Änderung der Höhe in Fahrzeughochrichtung z nach oben und/oder nach unten verstellt werden, wodurch der Schatten 24 des Trailers 12 einstellbar ist. Abhängig von dem Lichteinfallswinkel α und dem Abstand ist nun die Höhe bestimmbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftwagen
- 12
- Trailer
- 14a, 14b
- optische Erfassungseinrichtung
- 16a, 16b
- Außenspiegel
- 18
- Beleuchtungsvorrichtung
- 20
- elektronische Recheneinrichtung
- 22
- Bodenbereich
- 22a, 22b
- seitlicher Bodenbereich
- 24
- Schatten
- 25
- Sonneneinstrahlung
- 26
- Oberkante
- 28
- Unterkante
- H
- Trailerhöhe
- G
- Schattengrenze
- L
- Schattenlänge
- α
- Lichteinfallswinkel
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeughochrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004028763 A1 [0003]
- DE 102012003992 A1 [0004]
