DE10322617A1

DE10322617A1 - Verfahren und Vorrichtungen zum Erkennen von einem Gegenstand auf einer Fahrbahnoberfläche

Info

Publication number: DE10322617A1
Application number: DE2003122617
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Schliep; Szabolcs Dr.-Ing. Törgyekes; Walter Dipl.-Ing. Zipp (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Erkennen von mindestens einem Gegenstand auf einer Fahrbahnoberfläche im Bereich eines auf der Fahrbahnoberfläche fahrenden Fahrzeugs. Aus dem Stand der Technik sind solche Verfahren und Vorrichtungen grundsätzlich bekannt; sie basieren darauf, dass der Gegenstand aufgrund einer von ihm hervorgerufenen Störung ein aktiv durch einen Ultraschallsensor im bodennahen Bereich des Fahrzeugs generiertes Luftschallfeld erkannt wird. Alternativ dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, Gegenstände auf der Fahrbahnoberfläche in Form einer Störung eines Körperschallfeldes eines bodennahen Teils des Fahrzeugs oder in Form einer Störung eines passiven, durch den Betrieb des Motors bedingten Luftschallfeldes im bodennahen Bereich des Fahrzeugs zu erkennen.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren, Computerprogramme und Vorrichtungen zum Erkennen von mindestens einem Gegenstand auf einer Fahrbahnoberfläche im Bereich eines auf der Fahrbahnoberfläche fahrenden Fahrzeugs. Der Gegenstand wird dadurch erkannt, dass er eine Störung bei einem aktuell im bodennahen Bereich des Fahrzeugs vorhandenen Schallfeld hervorruft.

Aus der DE 100 64 754 A1 ist ein Verfahren und eine Anordnung für eine Identifizierung von Geräuschquellen, insbesondere von Motoren in Kraftfahrzeugen, bekannt. Für die Identifizierung werden die von der Geräuschquelle aktuell abgegebenen Geräusch- oder Schallsignale zunächst vorzugsweise mit Hilfe einer Fourier-Transformation in ein entsprechendes aktuelles Geräusch- oder Schallmuster umgewandelt. Das auf diese Weise gewonnene aktuelle Geräusch- oder Schallmuster wird nachfolgend mit verschiedenen, bekannten Geräusch- oder Schallmustern, die jeweils unterschiedliche Geräuschquellen in ein und derselben Schallkulisse oder eine bestimmte Geräusch- oder Schallquelle in verschiedenen Schallkulissen repräsentieren, verglichen. Aufgrund dieser Vergleiche lässt sich dann auf die Geräuschquelle rückschließen, welche das aktuell erfasste Geräuschmuster erzeugt hat.

Weiterhin ist aus der DE 42 42 635 A1 ein Verfahren zum Erkennen von Hindernissen, insbesondere Gegenständen im Bereich einer Fahrbahn, die von einem Fahrzeug befahren wird, be kannt. Für die Erkennung der Hindernisse wird vorgeschlagen, insbesondere im Unterbodenbereich des Fahrzeugs, einen Sender, vorzugsweise einen Schallsender, zu installieren, der ein von ihm erzeugtes Schallfeld im Wesentlichen in Fahrtrichtung aussendet. Sobald der Gegenstand auf der Fahrbahnoberfläche in dieses künstlich/aktiv erzeugte Schallfeld eintritt, erzeugt er eine Störung dieses Schallfeldes und Reflexionen, die von einem ebenfalls im bodennahen Bereich des Fahrzeugs angeordneten Empfänger empfangen werden. Aufgrund dieser Reflexionen kann auf das Vorhandensein des Gegenstandes auf der Fahrbahn rückgeschlossen werden. Es wird vorgeschlagen, dass beim Erkennen des Gegenstandes in das Fahrverhalten des Fahrzeugs automatisch eingegriffen wird, zum Beispiel indem ein Bremsvorgang ausgelöst wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, alternative Verfahren, Computerprogramme und Vorrichtungen zum Erkennen eines Gegenstands auf einer Fahrbahnoberfläche aufgrund einer durch den Gegenstand hervorgerufen Störung eines aktuellen Schallfeldes bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Demnach wird als Alternative zu dem bekannten Verfahren vorgeschlagen, dass anstelle des aktiv generierten Luftschallfeldes ein Körperschallfeld von insbesondere einem bodennahen Teil des Fahrzeugs verwendet wird, bei dem dann die Störung dadurch hervorgerufen wird, dass der Gegenstand, insbesondere ein Kleinteil, auf das Teil aufschlägt.

Bei dem Körperschallfeld handelt es sich um ein Schallfeld, welches durch Vibrationen des Teils des Fahrzeugs verursacht wird.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht vorteilhafterweise die Detektion von gefährlichen Kleinteilen, wie zum Beispiel Split, Glassplitter, Nägel, Schrauben, verlorengegangene Teile eines Fahrzeugs, verlorengegangene Ladung eines Fahrzeugs oder verlorengegangene Teile einer Ladung oder Asphaltpartikel.

Gegenüber dem Stand der Technik bietet die Verwendung eines Körperschallfeldes anstelle eines Luftschallfeldes den Vorteil, dass das Körperschallfeld wesentlich weniger anfällig gegenüber Störgeräuschen aus der Umgebung des Fahrzeugs ist. So haben beispielsweise hupende Fahrzeuge oder Baustellenlärm in der Umgebung des Fahrzeugs keinen störenden Einfluss auf das Körperschalfeld; insofern ist das Körperschallfeld im Hinblick auf Gegenstände auf der Fahrbahn, nachdem sie gegen Teile der Karosserie des Fahrzeugs geschlagen sind, wesentlich einfacher auswertbar.

Gemäß einer ersten Variante der Erfindung wird die Störung, und damit der Gegenstand auf der Fahrbahnoberfläche, vorteilhafterweise durch einen Vergleich eines aktuellen Körperschallmusters, welches das aktuelle Körperschallfeld repräsentiert, mit einem ausgewählten bekannten Körperschallmuster erkannt. Das ausgewählte bekannte Körperschallmuster repräsentiert dabei vorzugsweise das Aufschlagen eines bestimmten Gegenstandes auf das Teil des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug auf einer der aktuellen Fahrbahnoberfläche vergleichbaren Fahrbahnoberfläche fährt. Der Gegenstand wird dann erkannt, wenn die beiden Muster hinreichend genau übereinstimmen. Vorteilhafterweise wird die Art des eingeschlagenen Gegenstandes gespeichert.

Alternativ oder zusätzlich zu der ersten Variante kann gemäß einer zweiten Variante das Vorhandensein von Gegenständen auf der Fahrbahnoberfläche vorteilhafterweise auch durch direktes Auswerten von Messsignalen, welche das aktuelle Körperschallfeld repräsentieren, erfolgen.

Es ist von Vorteil, wenn beide Varianten nicht lediglich zur Erkennung des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche, sondern auch zur Lokalisation seines Aufschlags und damit zur Identifikation desjenigen Teils des Fahrzeugs, wo beziehungsweise in welches der Gegenstand aufgeschlagen ist, verwendet werden.

Es ist von Vorteil, dass das Erkennen des Gegenstandes und die Lokalisierung seines Aufschlags mit Hilfe eines aktiv generierten oder passiv, das heißt automatisch durch den Fahrbetrieb des Fahrzeugs generierten Plausibilisierungsluftschallfeldes auf Plausibilität hin überprüft werden kann. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Plausibilitätsüberprüfung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Vorteilhafterweise wird das Körperschallfeld des Teils des Fahrzeugs passiv generiert, das heißt, es sind vorteilhafterweise keine künstlichen Schallquellen vorzusehen; vielmehr wird das Körperschallfeld dadurch generiert, dass sich die ohnehin vorhandenen Vibrationen des Motors auf das Teil des Fahrzeugs übertragen.

Alternativ dazu kann das Körperschallfeld des Teils des Fahrzeugs auch aktiv zum Beispiel dadurch generiert werden, dass das Teil mit Hilfe eines Körperschallaktuators als künstlicher Schallquelle mit einer vorbestimmten Frequenz gezielt angeregt wird. Eine derartige künstliche Erzeugung des Körperschallfeldes bietet den Vorteil, dass es aufgrund seiner bekannten Hauptfrequenz einfacher im Hinblick auf Störungen ausgewertet werden kann.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch das in Patentanspruch 13 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses sieht vor, dass als Schallfeld ein passives, durch den Betrieb des Fahrzeugs verursachtes Luftschallfeld im bodennahen Bereich des Fahrzeugs verwendet wird.

Gegenüber dem Stand der Technik bietet dieses Schallfeld den Vorteil, dass es nicht durch kostenaufwändige Schallquellen künstlich generiert werden muss; vielmehr ist es beim Betrieb des Fahrzeugs aufgrund der Schallemissionen des Motors und der Windgeräusche ohnehin vorhanden.

Gemäß einer ersten Variante erfolgt auch bei dieser Lösung das Erkennen der Störung und damit des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche durch einen Vergleich eines aktuellen Luftschallmusters, welches das aktuelle passiv generierte Luftschallfeld im bodennahen Bereich des Fahrzeugs repräsentiert, mit einem ausgewählten, bekannten Luftschallmuster. Dieses ausgewählte, bekannte Luftschallmuster repräsentiert vorzugsweise ein gestörtes Luftschallfeld im bodennahen Bereich des Fahrzeugs, welches dann entsteht, wenn das Fahrzeug auf einer der aktuellen Fahrbahnoberfläche vergleichbaren Fahrbahnoberfläche fährt und ein bestimmter Gegenstand in das Luftschallfeld eintritt. Der Gegenstand auf der Fahrbahn wird dann erkannt, wenn eine hinreichend große Übereinstimmung zwischen den beiden Mustern gegeben ist.

Alternativ oder zusätzlich zu der ersten Variante kann auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel das Vorhandensein von Gegenständen auf der Fahrbahnoberfläche vorteilhafterweise gemäß einer zweiten Variante durch direktes Auswerten von Messsignalen, welche das aktuelle Körperschallfeld repräsentieren, erfolgen.

Vorteilhafterweise ermöglichen beide Varianten nicht lediglich einen Rückschluss auf das Vorhandensein des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche, sondern darüber hinaus auch Rückschlüsse über mindestens eine Eigenschaft des Gegenstandes, über einen Zustand des Gegenstandes oder über die Anzahl der Gegenstände.

Darüber hinaus sind in den abhängigen Ansprüchen vorteilhafterweise verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, wie die oben beschriebenen, aus dem Vergleich der Körperschallmuster, dem Vergleich der Luftschallmuster oder der Messdatenauswertung resultierenden Informationen über den Gegenstand auf der Fahrbahn im Hinblick auf Plausibilität hin überprüft werden können.

Verschiedene Daten, die vorteilhafterweise zur Auswahl von bekannten Körperschallmustern, Plausibilisierungsluftschallmustern, Luftschallmustern oder Plausibilisierungskörperschallmustern herangezogen werden, sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn zu Dokumentationszwecken das Datum und die Uhrzeit, wann die Störung aufgetreten ist, und die geografische Position des Fahrzeugs zu diesem Zeitpunkt gespeichert werden. Diese Daten können später zum Nachweis einer bestimmten Situation, zum Beispiel gegenüber Versicherungen, dienen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn auch die Position, wo der Gegenstand auf das Fahrzeug aufgeschlagen ist, mit Hilfe der Erfindung lokalisiert und gespeichert werden kann. Die Kenntnis der Aufschlagposition ermöglicht eine schnelle und zielgerichtete Reparatur des Fahrzeugs. Zu beachten ist, dass ein Aufschlag des Gegenstandes gegen das Fahrzeug nicht nur bei Verwendung eines Körperschallfeldes zur Detektion des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche erfolgen kann, wobei erst dieser Aufschlag auf das entsprechende Fahrzeugteil zu einer Störung von dessen Körperschallfeld führt. Bei Verwendung eines Luftschallfeldes zur Detektion des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche genügt ein Eintritt des Gegenstandes in das Luftschallfeld; ein Aufschlagen des Gegenstandes auf ein Teil des Fahrzeugs ist nicht erforderlich. Allerdings kann natürlich auch bei Verwendung eines Luftschallfeldes ein Aufschlag erfolgen; er ist dann allerdings für diese Lösungsvariante unbeachtlich.

Vorteilhafterweise werden aktuell erfasste Körperschall-, Plausibilisierungsluftschall-, Luftschall- oder Plausibilisierungskörperschallmuster für zukünftige Vergleichszwecke als bekannte Muster abrufbar gespeichert, wenn sie z. B. einen neuen Gegenstand in einer bekannten Schallkulisse oder einen bekannten Gegenstand in einer neuen Schallkulisse repräsentieren.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die aus dem Mustervergleich oder der Messdatenerfassung gewonnenen Informationen über den Gegenstand auf der Fahrbahnoberfläche – vorzugsweise in aufbereiteter Form – zum Beispiel an fahrzeuginterne oder externe Systeme übertragen werden. Der Fahrer des Fahrzeugs und/oder die Fahrer nachfolgender Fahrzeuge kann / können auf diese Weise auf die durch den Gegenstand gegebene Gefahrensituationen hingewiesen werden.

Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit Programmcode für eine Vorrichtung für ein Fahrzeug sowie durch eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zur Erkennung des Gegenstandes mit Hilfe des Körperschallfeldes und eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zur Erkennung des Gegenstandes mit Hilfe eines durch den Betrieb des Fahrzeugs verursachten Luftschallfeldes gelöst. Die Vorteile dieser Lösungen entsprechen den oben, unter Bezugnahme auf die beanspruchten Verfahren, beschriebenen Vorteilen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren, des Computerprogramms und der Vorrichtungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

In der Zeichnung zeigen:
1 eine Anordnung von erfindungsgemäßen Vorrichtungen an einem Fahrzeug;
2 eine Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Verfahren; und
3 das Zusammenwirken der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit anderen im Fahrzeug, zumindest teilweise ohnehin vorhandenen Einrichtungen.
Die Erfindung umfasst zwei Ausführungsbeispiele, wobei das erste Ausführungsbeispiel die Erkennung eines Gegenstandes auf einer Fahrbahnoberfläche mit Hilfe eines Körperschallfeldes und das zweite Ausführungsbeispiel die Erkennung des Gegenstandes mit Hilfe eines durch den Betrieb des Fahrzeugs verursachten Luftschallfeldes vorsieht. Im Folgenden wird zunächst das erste Ausführungsbeispiel detailliert beschrieben.
In 1 ist die zur Realisierung des ersten Ausführungsbeispiels erforderliche Vorrichtung und deren Anordnung an einem Fahrzeug 200 gezeigt. Sie umfasst eine Sensoreinrichtung mit einer Vielzahl von Körperschallsensoren 110 zum Erfassen eines aktuellen Körperschallfeldes von mindestens einem Teil des Fahrzeugs 200 in dessen bodennahem Bereich. Wie in 1 zu erkennen ist, sind diese Körperschallsensoren 110, in 1 durch ein schwarzes Rechteck dargestellt, vorzugsweise im Unterbodenbereich 210 des Fahrzeugs 200 sowie im Bereich von dessen Radkästen 220 angeordnet. Die Räder des Fahrzeugs 200 sind durch das Bezugszeichen 230 bezeichnet. Neben der Sensoreinrichtung umfasst die Vorrichtung eine Auswerteeinrichtung 120, welche die von der Sensoreinrichtung erfassten Messsignale, beim ersten Ausführungsbeispiel in Form von Körperschallsignalen empfängt und auswertet. Die Auswerteeinrichtung 120 ist ausgebildet, den Gegenstand, insbesondere ein Kleinteil, auf der Fahrbahn zu erkennen, wenn der Gegenstand auf ein Teil der Karosserie des Fahrzeugs aufschlägt, weil dieser Aufschlag dann eine Störung des Körperschallfeldes dieses Teiles verursacht.
Wenn als Körperschallfeld nicht ein passives, durch den Betrieb des Motors und/oder der Reifen etc. bedingtes Körperschallfeld, sondern ein künstlich generiertes, d.h. aktives Körperschallfeld einzelner Teile des Fahrzeugs 200 ausgewertet werden soll, so sind an den gewünschten Teilen Körperschallaktuatoren 112 vorzusehen. Diese Körperschallaktuatoren 112 ermöglichen eine Anregung des jeweiligen Teils des Fahrzeugs 200, an welchem sie befestigt sind, mit einer gewünschten Frequenz, die vorzugsweise ein Vielfaches einer Eigenfrequenz des jeweiligen Teiles ist.
Die Auswertung der von den Körperschallsensoren 110 bereitgestellten Messsignale durch die Auswerteeinrichtung 120 erfolgt zum einen im Hinblick auf die Existenz von Gegenständen auf der Fahrbahnoberfläche, auf welcher sich das Fahrzeug 200 bewegt, und zum anderen im Hinblick auf zusätzliche Informationen über diese Gegenstände. Bei diesen zusätzlichen Informationen kann es sich um Informationen über den Ort des Aufschlags, die Uhrzeit des Aufschlags, Eigenschaften des aufgeschlagenen Gegenstandes, wie zum Beispiel sein Gewicht, seine Geschwindigkeit, seine Härte et cetera, über das von dem Aufschlag betroffene Teil des Fahrzeugs und/oder über die Anzahl der Gegenstände, handeln.
Für die Generierung dieser Informationen kann die Auswerteeinrichtung 120 in verschiedenen Varianten ausgebildet sein, wobei diese Varianten auch in Kombination miteinander verwendet werden können.
Die erste Variante ist in 2 gezeigt. Dort ist zu erkennen, dass die von den Körperschallsensoren 110 erfassten Körperschallsignale zunächst einer Signalanalyseeinrichtung 122 der Auswerteeinrichtung 120 zugeführt werden. Die Signalanalyseeinrichtung 122 führt insbesondere eine Fourier-Transformation der empfangenen Messsignale durch, um daraus deren Frequenzspektrum in Form eines das aktuelle Körperschallfeld eines Teiles der Karosserie des Fahrzeugs 200 rep räsentierende Körperschallmuster zu generieren. Dieses aktuelle Körperschallmuster wird nachfolgend in einer Mustervergleichseinrichtung 124 mit aus einer Musterbibliothek 300 ausgewählten bekannten Körperschallmustern verglichen. Die Auswahl der bekannten Körperschallmuster erfolgt vorzugsweise in enger Anlehnung an eine aktuelle Umgebungssituation und den aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs.
So sollte das zum Vergleich herangezogene bekannte Körperschallmuster vorzugsweise eine Situation repräsentieren, bei welcher ein Fahrzeug gleichen Typs auf einer mit der aktuellen Fahrbahnoberfläche vergleichbaren Fahrbahnoberfläche in einem gleichen oder zumindest ähnlichen Betriebszustand fährt. Alle diese und gegebenenfalls auch noch weitere Kriterien können demnach zur Auswahl des bekannten Vergleichsmusters aus der Bibliothek herangezogen werden.
Wie bereits gesagt, spiegeln dieses Kriterien im Wesentlichen die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs 200 wieder. Zur Bestimmung der aktuellen Fahrsituation und damit der Auswahlkriterien für das bekannte Vergleichsmuster wird vorzugsweise auf in der Regel ohnehin in dem Fahrzeug 200 vorhandene Einrichtungen zugegriffen.
Bei den von derartigen Einrichtungen bereitgestellten Daten wird gemäß den 2 und 3 zwischen internen Daten, optischen Daten und Fahrzeugbetriebsdaten unterschieden.
Bei den internen Daten kann es sich zum Beispiel um Daten handeln, welche Informationen über das Wetter in der Umgebung des Fahrzeugs bereitstellen. So kann ein Regensensor 401 der Auswerteeinrichtung 120, beziehungsweise genauer gesagt, der Mustervergleichseinrichtung 124 eine Information darüber bereitstellen, ob die Fahrbahnoberfläche aktuell trocken oder nass ist. Ein Außenthermometer 402 kann Informationen über die Außentemperatur in der Umgebung des Fahrzeugs an die Auswerteeinrichtung 122 liefern. Weiterhin kann ein Tachometer 403 eine Information über die aktuell gefahrene Geschwindigkeit als internes Datum bereitstellen.
Zur Bereitstellung von optischen Daten kann vorzugsweise im bodennahen Bereich des Fahrzeugs eine Videokamera 404 und/oder eine Lichtschranke 405 vorgesehen sein. Sowohl die Videokamera 404 wie auch die Lichtschranke 405 können wichtige Informationen über die Beschaffenheit der aktuellen Fahrbahnoberfläche geben. So kann mit Hilfe der Videokamera 404 zum Beispiel erkannt werden, ob die Fahrbahn geteert oder eine Schotterpiste ist. Insbesondere lassen sich mit beiden Einrichtungen Fahrrinnen auf der Fahrbahnoberfläche erkennen; in diesem Fall würde zum Beispiel die Lichtverbindung zwischen dem Sender und dem Empfänger der Lichtschranke 405 unterbrochen.
Schließlich können ein Antiblockiersystem 406, ein Steuergerät des Fahrzeugs 407 sowie das elektronische Stabilitätsprogramm 408 wichtige Informationen über den aktuellen Betriebszustand des Motors und des Getriebes, zum Beispiel in der Information über den aktuell eingelegten Gang, liefern.
Neben diesen soeben erwähnten vorzugsweise fahrzeugintern generierten Daten können auch. externe Daten zur Auswahl eines geeigneten bekannten Vergleichsschallmusters herangezogen werden. Bei diesen externen Daten handelt es sich um Daten, die dem Fahrzeug von außerhalb, zum Beispiel von einer Verkehrsleitstelle 409, einem Verkehrsdienst 410 oder von einem anderen Fahrzeug 411 über eine Kommunikationsschnittstelle übermittelt werden. Bei diesen Daten kann es sich zum Beispiel um meteorologische Daten handeln, die insbesondere dann hilfreich sind, wenn das Fahrzeug nicht über einen eigenen Regensensor oder ein eigenes Außenthermometer verfügt. Darüber hinaus kann es sich bei diesen Daten jedoch auch um Informationen über einen Unfall oder Pannenfall handeln, der kürzlich in Fahrtrichtung voraus stattgefunden hat. Eine derartige Information lässt Rückschlüsse über die eventuell noch auf der Fahrbahnoberfläche vorhandenen Kleinteile, zum Beispiel Glassplitter, zu.
Wie bereits erwähnt, wird das bekannte Körperschallmuster vorzugsweise unter Berücksichtigung möglichst vieler der genannten Daten so ausgewählt, dass es die aktuelle Umwelt- und Fahrsituation des Fahrzeugs möglichst realistisch abbildet. Wenn zum Beispiel aufgrund der erwähnten Unfallinformation bekannt ist, dass voraussichtlich Glassplitter auf der Fahrbahn liegen, wird das bekannte Vergleichs-Körperschallmuster so ausgewählt, dass es eine Störung im Körperschallfeld eines Teils des Fahrzeugs 200 repräsentiert, die durch Glassplitter verursacht worden ist, die gegen dasselbe Teil des Fahrzeugs geschlagen sind.
Erfindungsgemäß ist ein der Mustervergleichseinheit 124 zugeordnetes Mustererkennungsmodul 126 ausgebildet, eine Störung im aktuellen Körperschallfeld und damit den Gegenstand auf der Fahrbahnoberfläche zu erkennen, wenn die Übereinstimmung des aktuellen mit dem ausgewählten Körperschallmuster nach Maßgabe durch ein vordefiniertes Körperschallkriterium hinreichend groß genug ist. Das Körperschallkriterium kann eine hinreichend große Übereinstimmung beider Schallmuster, zum Beispiel anhand einer weitgehenden Übereinstimmung der Obertöne, der Zeitstruktur, der Pausenverteilungen oder der Motorenordnung im Frequenzgang definieren.
Das Mustererkennungsmodul 126 bedient sich zur Erkennung der Störungen des aktuellen Schallfeldes vorzugsweise verschiedener Formen der künstlichen Intelligenz, wie neuronale Netze beziehungsweise Fuzzylogik.
Die zweite Variante sieht eine direkte Auswertung der Messdaten vor, welche von den Körperschallsensoren 110 bereitgestellt werden und das aktuelle Körperschallfeld repräsentieren. Die Erfassung und Bereitstellung der Messdaten erfolgt vorteilhafterweise innerhalb einer Beobachtungszeitspanne von ca. 20ms; allgemein sollte die Beobachtungszeitspanne größer oder gleich der Laufzeit des Schalls über die Fahrzeuglänge sein. Die Auswerteeinrichtung 120 wertet die Messdaten qualitativ und/oder quantitativ aus. Eine qualitative Auswertung der Messdaten erfolgt zum Beispiel im Hinblick auf signifikante Frequenz/Zeit-Verteilungen und/oder deren Gradienten. Eine qualitative Auswertung kann auch im Hinblick auf die Impulsstärke der von den einzelnen, auf das Teil auftreffenden Gegenstände verursachten Störimpulse, erfolgen. Mit Hilfe einer quantitativen Auswertung lässt sich zum Beispiel die Anzahl der pro Zeiteinheit auf das Teil auftreffenden Gegenstände ermitteln.
Beide vorgestellten Varianten sind nicht nur dazu geeignet, Gegenstände auf der Fahrbahnoberfläche zu erkennen; vielmehr sind sie auch – mehr oder weniger gut – dazu geeignet, zusätzliche Informationen über die Gegenstände bereitzustellen. So lässt sich zum Beispiel aus der Kenntnis der konkreten Einbauposition eines Körperschallsensors 110, in dessen Schallfeld eine Störung festgestellt worden ist, auf die Position rückschließen, wo der Gegenstand auf die Karosserie aufgeschlagen ist. Auf diese Weise ist auch eine Identifikation des konkret betroffenen Teiles der Karosserie möglich. Darüber hinaus ist es zum Beispiel durch geeignete Auswertung der Körperschallmuster möglich, Informationen über das Gewicht, die Härte und die zeitweise Geschwindigkeit der Gegenstände zu gewinnen. Außerdem ist ihre Anzahl erkennbar oder zumindest grob abschätzbar.
Sowohl die von der Auswerteeinrichtung 120 bereitgestellte Information über das Vorhandensein von Gegenständen auf der Fahrbahn, aber auch die soeben erwähnten, möglichen zusätzlichen Informationen über die Gegenstände, können einer Plausibilitätsprüfung unterzogen werden. Mit Hilfe dieser Plausibilitätsprüfung können die Aussagen der Auswerteeinrichtung zusätzlich abgesichert werden. Die Plausibilisierung erfolgt mit einer Plausibilisierungsdatenerfassungseinrichtung 140 (1), die je nach Art der durchgeführten Plausibilisierungsprüfung unterschiedlich ausgebildet ist.
Im Falle des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das heißt bei der Verwendung eines Körperschallfeldes, kann die Plausibilitätsprüfung mit Hilfe eines aktiv generierten oder eines passiven Luftschallfeldes, nachfolgend Plausibilisierungsluftschallfeld genannt, im bodennahen Bereich des Fahrzeugs erfolgen. Dabei erfolgt die Plausibilisierungsprüfung vorzugsweise dadurch, dass das Plausibilisierungsluftschallfeld im Hinblick auf Störungen, verursacht durch den Gegenstand, überwacht wird. Zu diesem Zweck wird zunächst ein aktuelles Plausibilisierungsluftschallmuster generiert, welches das aktuelle Plausibilisierungsluftschallfeld repräsentiert. Das aktuelle Plausibilisierungsluftschallmuster wird vorzugsweise in Form eines aktuellen Frequenzspektrums bereitgestellt. Nachfolgend wird dieses aktuelle Plausibilisierungsluftschallmuster mit einem ausgewählten bekannten Plausibilisierungsluftschallmuster verglichen. Das ausgewählte bekannte Plausibilisierungsluftschallmuster wird vorzugsweise nach denselben Kriterien ausgewählt, wie sie oben bereits zur Auswahl des bekannten Vergleichs-Körperschallmusters erwähnt wurden. Im Unterschied zu dem bekannten Körperschallmuster repräsentiert das bekannte Plausibilisierungsluftschallmuster jedoch vorzugsweise das störungsfreie Luftschallfeld im bodennahen Bereich des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug auf einer mit der aktuellen Fahrbahnoberfläche vergleichbaren Fahrbahnoberfläche fährt. Die bereits zuvor durch den Vergleich der Körperschallmuster erkannte Störung und damit das Vorhandensein des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche wird dann dadurch bestätigt, dass eine Abweichung zwischen dem aktuellen und dem ausgewählten bekannten Plausibilisierungsschallmuster erkannt wird und diese Abweichung nach Maßgabe durch ein vorgegebenes Plausibilisierungsluftschallkriterium groß genug ist. Das Plausibilisierungsluftschallkriterium kann die Abweichung zum Beispiel in Form einer Abweichung der Obertö ne, der Pausenverteilung oder der Motorenordnung in den Mustern definieren.
Wenn das zur Erkennung von Gegenständen auf der Fahrbahn verwendete Körperschallfeld passiv im Sinne des einleitenden Teils der Beschreibung generiert wurde, kann die Plausibilitätsüberprüfung auch dadurch erfolgen, dass Veränderungen bei einem zusätzlich aktiv generierten Plausibilisierungskörperschallfeld bei einem weiteren Teil im bodennahen Bereich des Fahrzeugs beobachtet und ausgewertet werden.
Im umgekehrten Fall, das heißt wenn das Körperschallfeld aktiv im Sinne des einleitenden Teils der Beschreibung generiert wurde, kann die Plausibilitätsüberprüfung auch durch Beobachten und Auswerten von Veränderungen bei einem zusätzlich vorhandenen passiven Plausibilisierungskörperschallfeld bei dem weiteren Teil im bodennahen Bereich des Fahrzeugs erfolgen.
In beiden Fällen der Plausibilisierungsüberprüfung muß der Gegenstand eine Veränderung/Störung des Plausibilisierungskörperschallfeldes dadurch bewirken, dass er gegen das weitere Teil aufschlägt.
Eine weitere Möglichkeit zur Plausibilitätsüberprüfung besteht darin, dass eine Luftdruckwelle im Unterbodenbereich des fahrenden Fahrzeugs im Hinblick auf Veränderungen beobachtet wird. Diese Luftdruckwelle und deren Veränderungen werden vorzugsweise mit Hilfe von Drucksensoren 114 überwacht, die vorzugsweise, wie in 1 dargestellt, im Unterbodenbereich des Fahrzeugs angeordnet sind. Diese Drucksensoren 114 sind an die Plausibilitätsdatenerfassungseinrichtung 140 angeschlossen. Erkennt diese Plausibilitätsdatenerfassungseinrichtung 140 Veränderungen des Druckes in der Luftdruckwelle , so wird davon ausgegangen, dass diese Druckveränderungen von einem Gegenstand auf der Fahrbahn herrüh ren, den das Fahrzeug soeben überfahren hat oder an dem es vorbeigefahren ist.
Die bereits oben erwähnte Videokamera 404 und die Lichtschranke 405 können nicht nur zur Auswahl von bekannten Vergleichsmustern, sondern auch zur Plausibilitätsüberprüfung verwendet werden. So kann eine weitere Plausibilitätsüberprüfung in der Weise stattfinden, dass Videobilder, welche die Fahrbahnoberfläche unter dem Fahrzeug und/oder im Umfeld des Fahrzeugs abbilden, im Hinblick auf Gegenstände auf der Fahrbahn geprüft werden. Darüber hinaus kann eine zumindest zeitweise Unterbrechung der Lichtverbindung der Lichtschranke 405 ebenfalls eine zuvor gewonnenen Vermutung über einen Gegenstand auf der Fahrbahn bestätigen.
Insbesondere zum Zwecke der Dokumentation ist es vorteilhaft, wenn den aktuellen Körperschall-, Plausibilisierungsluftschall-, Luftschall- und/oder Plausibilisierungskörperschallmustern jeweils das Datum und/oder die Uhrzeit ihrer Erzeugung zugeordnet wird. Zusätzlich kann es sinnvoll sein, wenn auch die geografische Position des Fahrzeugs zu dem Zeitpunkt zu dem ein aktuelles Schallmuster generiert wurde, gespeichert und dem entsprechenden Schallmuster zugeordnet wird. Die geografische Position des Fahrzeugs kann zum Beispiel mit Hilfe des Global-Position-Systems GPS 412 bestimmt werden. Die genannten Daten können bei Zuordnung zu den entsprechenden Mustern zum Nachweis der Existenz von Gegenständen auf der Fahrbahn verwendet werden; dies kann insbesondere für spätere Versicherungsfälle von Vorteil sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise lernfähig ausgebildet. Lernfähig ist sie dann, wenn die Möglichkeit besteht, dass aktuell erfasste Körperschall-, Plausibilisierungsluftschall-, Luftschall- und/oder Plausibilisierungskörperschallmuster für zukünftige Vergleiche als bekannte Muster in der Musterbibliothek 300 abrufbar gespeichert werden können. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die aktuell erfassten Muster einen neuen Gegenstand in einer bekannten Schallkulisse oder einen bekannten Gegenstand in einer neuen Schallkulisse repräsentieren. Die erstgenannte Variante wäre zum Beispiel dann gegeben, wenn bisher in der Bibliothek 300 lediglich Körperschallmuster hinterlegt worden wären, welche eine durch Nägel auf der Fahrbahn verursachte Störung des Körperschallfeldes in einer bestimmten Fahrsituation repräsentieren und die neuen Muster bei der gleichen Fahrsituation eine Störung des Körperschallfeldes, hervorgerufen durch Glassplitter, repräsentieren würden. Demgegenüber wäre die letztgenannte Variante zum Beispiel dann gegeben, wenn bei den gleichen Mustern in der Bibliothek die neuen Muster eine ebenfalls durch Nägel auf der Fahrbahn verursachte Störung, aber bei einer unterschiedlichen Fahrsituation, repräsentieren. Mit einer bestimmten Fahr- und Umweltsituation ist jeweils auch eine bestimmte Schallkulisse verbunden.
Die von der Auswerteeinrichtung 140 gewonnenen Informationen über das Vorhandensein von Gegenständen auf der Fahrbahnoberfläche und die oben erwähnten zusätzlichen Informationen werden vorteilhafterweise mit Hilfe einer Ausgabeeinrichtung 160 an mindestens einen Empfänger ausgegeben. Bei der Ausgabeeinrichtung 160 kann es sich zum Beispiel um ein Display handeln, welches den Fahrer des Fahrzeugs und/oder die Fahrzeuginsassen über das Vorhandensein von Gegenständen auf der Fahrbahnoberfläche informiert. Neben der Information über deren Existenz kann das Display auch Informationen über die Identität beziehungsweise die Eigenschaften der Gegenstände haben. Alternativ oder ergänzend kann die Ausgabeeinrichtung zur Information des Fahrers auch eine Sprachausgabeeinrichtung aufweisen.
Insbesondere bei führerlosen Fahrzeugen kann die Ausgabeeinrichtung 160 die gewonnen Informationen auch an ein fahrzeuginternes System 413 weitergeben, welches diese Informationen auswertet und im Ansprechen auf diese Informationen einen Eingriff in das Fahrverhalten des Fahrzeugs vornimmt. Dieser Eingriff kann zum Beispiel in einem Bremsvorgang, einem Beschleunigungsvorgang oder in einem Ausweichvorgang, zum Beispiel einem Spurwechsel, bestehen. Die Ausgabeeinrichtung 160 kann jedoch auch als Sendeeinrichtung ausgebildet sein, um die gewonnenen Informationen über die Gegenstände auf der Fahrbahn an ein fahrzeugexternes System zu übertragen. Ein solches fahrzeugexternes System kann zum Beispiel eine Werkstatt 414 sein. An die Werkstatt kann dann zum Beispiel gemeldet werden, dass ein bestimmtes Teil im Unterbodenbereich des Fahrzeugs 200 durch einen Gegenstand auf der Fahrbahn getroffen und möglicherweise beschädigt worden ist. Die Werkstatt kann diese Informationen nutzen, um bereits frühzeitig Reparaturmaßnahmen und/oder Schutzmaßnahmen durchzuführen und z. B. ein erforderliches Ersatzteil zu bestellen.
Eine Weiterleitung der gewonnen Informationen über die Ausgabeeinrichtung 160 an einen Verkehrsdienst 410 oder an ein anderes Fahrzeug 411 kann dazu dienen, die Fahrer von anderen Fahrzeugen über das Vorhandensein von Gegenständen auf der Fahrbahn zu informieren und sie diesbezüglich zu warnen.
Die bisher beschriebene Vorrichtung zum Erkennen von mindestens einem Gegenstand auf einer Fahrbahnoberfläche mittels eines Körperschallfeldes und insbesondere deren Auswerteeinrichtung 120 werden vorteilhafterweise in Form einer Datenverarbeitungsanlage ausgebildet, die einen Hardware- und einen Softwareteil umfasst. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn das beschriebene Verfahren zum Erkennen des Gegenstandes auf der Fahrbahn mit seinen zahlreichen Varianten in Form eines Computerprogramms mit Programmcode ausgebildet wird. Der Programmcode sollte dann so ausgebildet sein, dass er das soeben beschriebene Verfahren mit all seinen Varianten ausführen kann, wenn er auf einem der Hardware der Vorrichtung zugeordneten Rechengerät, insbesondere einem Mikroprozessor, abläuft.
Das Computerprogramm kann gegebenenfalls zusammen mit weiteren Computerprogrammen zur Steuerung und/oder Regelung der Vorrichtung auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Bei diesem Datenträger kann es sich um eine Diskette, eine Compact-Disc, einen sogenannten Flash-Memory oder dergleichen handeln. Die auf dem Datenträger abgespeicherte Software kann dann als Produkt an einen Kunden verkauft werden.
Weiterhin ist es möglich, dass das Computerprogramm – gegebenenfalls wiederum zusammen mit weiteren Computerprogrammen zur Steuerung und/oder Regelung der Vorrichtung ohne die Zuhilfenahme eines Datenträgers – über ein elektronisches Kommunikationsnetzwerk, insbesondere das Internet, als Produkt an einen Kunden übertragen und auf diese Weise verkauft wird.
Zweites Ausführungsbeispiel
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt bei dem zweiten Ausführungsbeispiel das Erkennen von Gegenständen auf einer Fahrbahnoberfläche nicht mit Hilfe eines Körperschallfeldes, sondern mit einem durch den Betrieb des Fahrzeugs bedingten Luftschallfeld im bodennahen Bereich des Fahrzeugs 200. Für das Erkennen des Gegenstandes in Form einer Störung des Luftschallfeldes ist es im Unterschied zu dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel nicht erforderlich, dass der Gegenstand, wenn er von der Fahrbahnoberfläche aufgewirbelt wird, gegen ein Teil des Fahrzeugs 200 aufschlägt; vielmehr ist es für die Störung des Luftschallfeldes ausreichend, wenn der Gegenstand in das Luftschallfeld eintritt. Die Störung wird grundsätzlich auch schon dann hervorgerufen, wenn der Gegenstand auf der Fahrbahnoberfläche liegen bleibt; sie wird jedoch besonders deutlich, wenn er von der Fahrbahnoberfläche losgelöst, zum Beispiel in aufgewirbeltem Zustand, in das Luftschallfeld eintritt. Ein Aufschlagen auf ein Teil des Fahrzeugs ist für die Störung des Luftschallfeldes unbeachtlich.
Genau wie die Auswertung des Körperschallfeldes kann auch die Auswertung des Luftschallfeldes im Hinblick auf Störungen grundsätzlich in Form der oben beschriebenen beiden Varianten erfolgen, wobei Variante 1 einen Vergleich von aus den Messdaten der Sensoreinrichtung abgeleiteten Schallmustern mit bekannten Schallmustern und Variante 2 eine unmittelbare Auswertung der Messsignale im Hinblick auf deren Frequenz und/oder Zeitverlauf und dessen Gradienten vorsieht.
Das grundsätzliche Verfahren des Mustervergleiches gemäß Variante 1 ist bei Verwendung des Luftschallfeldes analog zu dem oben beschriebenen Verfahren bei der Verwendung von einem Körperschallfeld; allerdings werden anstelle der dort verwendeten Körperschallmuster nun Luftschallmuster verwendet. Die Sensoreinrichtung ist deshalb vorzugsweise in Form einer Vielzahl von im bodennahen Bereich des Fahrzeugs 200 angeordneten Mikrophonen 116 ausgebildet. Eine Störung und damit der Gegenstand auf der Fahrbahnoberfläche werden dann erkannt, wenn die Übereinstimmung eines aktuellen mit einem ausgewählten Luftschallmuster nach Maßgabe durch ein vordefiniertes Luftschallkriterium hinreichend groß genug ist. Das Luftschallkriterium kann eine hinreichend große Übereinstimmung beider Luftschallmuster insbesondere anhand derselben Kriterien definieren, wie sie oben für das Körperschallkriterium erwähnt wurden. Für die Auswahl des für den Vergleich nach Variante 1 herangezogenen bekannten Luftschallmusters aus der Musterbibliothek 300 werden vorzugsweise die selben Daten herangezogen, die auch für die Auswahl von bekannten Körperschallmustern herangezogen werden, wie dies oben beschrieben wurde.
Neben einem Erkennen, ob ein Gegenstand auf einer Fahrbahnoberfläche liegt oder nicht, ermöglichen die beiden Auswertungsvarianten auch die Generierung von zusätzlichen Informationen über den Gegenstand, beispielsweise über dessen Ge wicht, dessen Härte oder dessen Fluggeschwindigkeit, wenn er aufgewirbelt wird.
Alle Informationen, die bei Anwendung von zumindest einer der beiden Varianten über einen Gegenstand auf der Fahrbahnoberfläche gewonnen werden, können durch eine nachträgliche Plausibilitätsprüfung abgesichert werden. Für die Plausibilitätsprüfung bei Verwendung eines passiven Luftschallfeldes eignen sich grundsätzlich alle Plausibilisierungsverfahren wie sie oben für das erste Ausführungsbeispiel erwähnt wurden, allerdings mit folgenden Ausnahmen. Weil das passiv generierte Luftschallfeld bereits zur Primärerkennung des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche verwendet wird, kann dasselbe passive Luftschallfeld nicht mehr zur Plausibilisierung der gewonnenen Informationen herangezogen werden. Für Plausibilisierungszwecke ist jedoch die Verwendung eines zusätzlichen, aktiv generierten Luftschallfeldes im bodennahen Bereich des Fahrzeugs möglich, welches vorzugsweise mit einer bestimmten Frequenz betrieben wird. Sinnvoll kann auch die Plausibilisierung mit Hilfe eines passiven oder aktiv generierten Körperschallfeldes sein, welches neben dem passiven Luftschallfeld überwacht wird. Voraussetzung für die Plausibilisierung ist dann allerdings, dass der zu beobachtende Gegenstand gegen das Teil des Fahrzeugs, dessen Körperschallfeld beobachtet wird, aufschlägt. Die Auswertung des zu Plausibilisierungszwecken verwendeten Körperschallfeldes kann dann analog zu der oben beschriebenen Auswertung des Plausibilisierungsluftschallfeldes erfolgen. Alle übrigen oben für das erste Ausführungsbeispiel erwähnten vorteilhaften Weiterbildungen geltend für das zweite Ausführungsbeispiel gleichermaßen. Dazu zählen insbesondere die Zuordnung von Datum, Uhrzeit und geographischer Position des Fahrzeugs sowie der Aufschlagposition des Gegenstandes auf das Fahrzeug zu den aktuell erfassten Luftschallmustern beziehungsweise Messdaten. Schließlich ist es auch bei der Verwendung des Luftschallfeldes von Vorteil, wenn dessen Auswertung z. B. mit Hilfe eines Computerprogramms erfolgt und die durch die Auswertung gewonnenen Informationen an fahrzeuginterne 401-408 oder -externe Systeme 409-411 ausgegeben werden.

Claims

Verfahren zum Erkennen von mindestens einem Gegenstand auf einer Fahrbahnoberfläche im Bereich eines auf der Fahrbahnoberfläche fahrenden Fahrzeugs aufgrund einer durch den Gegenstand hervorgerufenen Störung eines aktuellen Schallfeldes im bodennahen Bereich des Fahrzeugs dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schallfeld um ein Körperschallfeld eines insbesondere bodennahen Teils des Fahrzeugs handelt und die Störung dadurch hervorgerufen wird, dass der Gegenstand, insbesondere ein Kleinteil, auf das Teil aufschlägt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennen der Störung folgende Schritte umfasst: – Generieren eines aktuellen Körperschallmusters, insbesondere in Form eines aktuellen Frequenzspektrums, welches das aktuelle Körperschallfeld repräsentiert; – Vergleichen des aktuellen Körperschallmusters mit einem ausgewählten bekannten Körperschallmuster, welches vorzugsweise das Aufschlagen eines bestimmten Gegenstandes auf das Teil des Fahrzeugs repräsentiert, wenn das Fahrzeug auf einer der aktuellen Fahrbahnoberfläche vergleichbaren Fahrbahnoberfläche fährt; und – Erkennen der Störung und damit des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche, wenn die Übereinstimmung des aktuel len mit dem ausgewählten Körperschallmuster nach Maßgabe durch ein vordefiniertes Körperschallkriterium hinreichend groß genug ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich der Körperschallmuster mit Hilfe von Techniken der künstlichen Intelligenz und/oder mit Hilfe von Fuzzy-Logik durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennen der Störung und damit des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche durch quantitatives und/ oder qualitatives Auswerten von Messsignalen erfolgt, welche das Körperschallfeld repräsentieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich oder die Messdatenauswertung neben der Information über das Vorhandensein des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche zusätzliche Informationen über den Gegenstand beispielsweise über eine Lokalisierung der Position – und damit eine Identifikation des Teils – bereitstellen, wo bzw. auf welches der Gegenstand aufgeschlagen ist und / oder über mindestens eine Eigenschaft des Gegenstandes, über einen Zustand des Gegenstandes oder über die Anzahl der Gegenstände bereitstellt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Vergleich oder der Messdatenauswertung resultierenden Informationen auf ihre Plausibilität hin überprüft werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilitätsüberprüfung mit Hilfe eines aktiv generierten oder passiven Plausibilisierungsluftschall feldes im bodennahen Bereich des Fahrzeugs erfolgt, indem dieses Plausibilisierungsluftschallfeld im Hinblick auf Störungen, verursacht durch den Gegenstand, überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilitätsüberprüfung mit Hilfe des Plausibilisierungsluftschallfeldes folgende Schritte umfasst: – Generieren eines aktuellen Plausibilisierungsluftschallmusters, vorzugsweise in Form eines aktuellen Frequenzspektrums, welches das aktuelle Plausibilisierungsluftschallfeld repräsentiert; – Vergleichen des aktuellen Plausibilisierungsluftschallmusters mit einem ausgewählten bekannten Plausibilisierungsluftschallmuster, welches vorzugsweise das störungsfreie Luftschallfeld im bodennahen Bereich des Fahrzeugs repräsentiert, wenn das Fahrzeug auf einer mit der aktuellen Fahrbahnoberfläche vergleichbaren Fahrbahnoberfläche fährt; und – Bestätigen der bereits zuvor durch den Vergleich der Körperschallmuster erkannten Störung – und damit der Existenz des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche – in Form einer Abweichung des aktuellen von dem ausgewählten Plausibilisierungsluftschallmusters, wenn die Abweichung nach Maßgabe von einem vordefinierten Plausibilisierungsluftschallkriterium groß genug ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Teil des Fahrzeugs emittierte Körperschallfeld passiv, insbesondere durch auf das Teil des Fahrzeugs übertragene Vibrationen des Motors des Fahrzeugs, generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – wenn das von dem Teil des Fahrzeugs emittierte Körperschallfeld passiv generiert wird – die Plausibilitätsüberprüfung durch Beobachten und Auswerten von Veränderungen eines zusätzlich bei einem weiteren bodennahen Teil des Fahrzeugs aktiv generierten Plausibilisierungskörperschallfeldes erfolgt, wobei die Veränderungen dann hervorgerufen werden, wenn der Gegenstand auf das weitere Teil aufschlägt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Teil des Fahrzeugs emittierte Körperschallfeld aktiv, insbesondere durch gezieltes Anregen des Teils mit einer vorbestimmten Frequenz, generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass – wenn das von dem Teil des Fahrzeugs emittierte Körperschallfeld aktiv generiert wird – die Plausibilitätsüberprüfung durch Beobachten und Auswerten von Veränderungen eines zusätzlich bei einem weiteren bodennahen Teil des Fahrzeugs passiv generierten Plausibilisierungskörperschallfeldes erfolgt, wobei die Veränderungen dann hervorgerufen werden, wenn der Gegenstand auf das weitere Teil aufschlägt.
Verfahren zum Erkennen von mindestens einem Gegenstand auf einer Fahrbahnoberfläche im Bereich eines auf der Fahrbahnoberfläche fahrenden Fahrzeugs aufgrund einer durch den Gegenstand hervorgerufenen Störung eines aktuellen Schallfeldes im bodennahen Bereich des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schallfeld um ein durch den Betrieb des Fahrzeugs verursachtes Luftschallfeld handelt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennen der Störung folgende Schritte umfasst: – Generieren eines aktuellen Luftschallmusters, insbesondere in Form eines aktuellen Frequenzspektrums, welches das aktuelle Luftschallfeld repräsentiert; – Vergleichen des aktuellen Luftschallmusters mit einem ausgewählten bekannten Luftschallmuster, welches vorzugsweise ein gestörtes Luftschallfeld repräsentiert, welches im bodennahen Bereich des Fahrzeugs entsteht, wenn das Fahrzeug auf einer Fahrbahnoberfläche fährt, die der aktuellen Fahrbahnoberfläche vergleichbar ist, und ein bestimmter Gegenstand in das Luftschallfeld eintritt; und – Erkennen der Störung und damit des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche, wenn die Übereinstimmung des aktuellen mit dem ausgewählten Luftschallmuster nach Maßgabe durch ein vordefiniertes Luftschallkriterium hinreichend groß genug ist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich der Luftschallmuster mit Hilfe von Techniken der künstlichen Intelligenz und/oder mit Hilfe von Fuzzy-Logik durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennen der Störung und damit des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche durch quantitatives und/ oder qualitatives Auswerten von Messsignalen erfolgt, welche das Luftschallfeld repräsentieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14-16, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich oder die Messdatenauswertung neben der Information über das Vorhandensein des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche zusätzliche Informationen über den Gegenstand, beispielsweise über mindestens eine seiner Eigenschaften, über seinen Zustand oder über die Anzahl der Gegenstände bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14-17, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Vergleich oder der Messdatenauswertung resultierenden Informationen über den Gegenstand auf ihre Plausibilität hin überprüft werden.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilitätsüberprüfung mit Hilfe eines aktiv generierten oder passiven Plausibilisierungskörperschallfeldes eines insbesondere bodennahen Teils des Fahrzeugs erfolgt, indem dieses Plausibilisierungskörperschallfeld im Hinblick auf Störungen überwacht wird, die durch den Gegenstand verursacht werden, wenn er gegen das Teil schlägt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10, 12, oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilitätsüberprüfung mit Hilfe des Plausibilisierungskörperschallfeldes folgende Schritte umfasst: – Generieren eines aktuellen Plausibilisierungskörperschallmusters, vorzugsweise in Form eines aktuellen Frequenzspektrums, welches das aktuelle Plausibilisierungskörperschallfeld repräsentiert; – Vergleichen des aktuellen Plausibilisierungskörperschallmusters mit einem ausgewählten bekannten Plausibilisierungskörperschallmuster, welches vorzugsweise das störungsfreie Körperschallschallfeld des Teiles des Fahrzeugs repräsentiert, wenn das Fahrzeug auf einer mit der aktuellen Fahrbahnoberfläche vergleichbaren Fahrbahnoberfläche fährt; und – Bestätigen der bereits zuvor durch den Vergleich der Körperschallmuster oder Luftschallmuster erkannten Störung – und damit der Existenz des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche – in Form einer Abweichung des aktuellen von dem ausgewählten Plausibilisierungskörperschallmusters, wenn die Abweichung nach Maßgabe von einem vordefinierten Plausibilisierungskörperschallkriterium hinreichend groß genug ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 8, 14 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl des bekannten Körperschallmuster, Plausibilisierungsluftschallmusters, Luftschallmusters oder Plausibilisierungskörperschallmusters aufgrund von Fahrzeugsbetriebsdaten erfolgt, welche aktuelle Betriebszustände von insbesondere dem Motor und/oder dem Getriebe des Fahrzeugs repräsentieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 8, 14, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl des bekannten Körperschallmuster, Plausibilisierungsluftschallmusters, Luftschallmusters oder Plausibilisierungskörperschallmusters aufgrund von fahrzeugintern erfassten Daten erfolgt, die keine Fahrzeugsbetriebsdaten sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 8, 14, 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl des bekannten Körperschallmuster, Plausibilisierungsluftschallmusters, Luftschallmusters oder Plausibilisierungskörperschallmusters aufgrund von Daten erfolgt, die insbesondere Informationen über die äußere Umgebung des Fahrzeugs repräsentieren, wobei es sich bei diesen Daten beispielsweise um externe Daten, die das Fahrzeug von außerhalb übermittelt bekommt, oder um optische Daten handelt, die von einer dem Fahrzeug zugeordneten Kamera aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6-12 oder 18-23, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilitätsüberprüfung durch Beobachten und Auswerten von Veränderungen einer Luftdruckwelle im Unterbodenbereich des Fahrzeugs erfolgt, wobei die Veränderungen dann hervorgerufen werden, wenn das Fahrzeug den Gegenstand überfährt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6-12 oder 18-24, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilitätsüberprüfung mit Hilfe von Videobildern erfolgt, welche die Fahrbahnoberfläche unter dem Fahrzeug und/ oder im Umfeld des Fahrzeugs abbilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6-12 oder 18-25, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilitätsüberprüfung mit Hilfe einer vorzugsweise im bodennahen Bereich des Fahrzeugs angeordneten Lichtschranke erfolgt, deren Lichtverbindung durch den Gegenstand ggf. unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Datum und/oder die Uhrzeit zu dem / zu der die Störung und damit der Gegenstand erkannt wird, gespeichert und den entsprechenden aktuellen Körperschall-, Plausibilisierungsluftschall-, Luftschall- oder Plausibilisierungskörperschallmustern zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die geographische Position des Fahrzeugs zum Zeitpunkt zu dem die Störung erkannt wird, gespeichert und den entsprechenden aktuellen Körperschall-, Plausibilisierungsluftschall-, Luftschall- oder Plausibilisie rungskörperschallmustern zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschlagposition des Gegenstandes auf das Fahrzeug lokalisiert und gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aktuell erfasste Körperschall-, Plausibilisierungsluftschall-, Luftschall- oder Plausibilisierungskörperschallmuster, für zukünftige Vergleiche als bekanntes Muster abrufbar gespeichert wird, wenn es einen neuen Gegenstand in einer bekannten Schallkulisse oder einen bekannten Gegenstand in einer neuen Schallkulisse repräsentiert.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen über den Aufschlag und/oder über den aufgeschlagenen Gegenstand und/ oder über das von dem Aufschlag betroffene Teil des Fahrzeugs an fahrzeuginterne oder fahrzeugexterne Systeme übertragen werden.
Computerprogramm mit Programmcode für eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Erkennen eines Gegenstandes auf einer Fahrbahnoberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode ausgebildet ist das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31 durchzuführen, wenn er auf einem Rechengerät, insbesondere einem der Vorrichtung zugeordneten Mikroprozessor, abläuft.
Computerprogramm nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
Vorrichtung für ein Fahrzeug (206), insbesondere Kraftfahrzeug, zum Erkennen von mindestens einem Gegenstand auf einer Fahrbahnoberfläche, umfassend: eine Sensoreinrichtung (110) zum Erfassen eines aktuellen Schallfeldes im bodennahen Bereich des Fahrzeugs (200); und eine Auswerteeinrichtung (120) zum Erkennen des Gegenstandes auf einer Fahrbahnoberfläche im Bereich des auf der Fahrbahnoberfläche fahrenden Fahrzeugs aufgrund einer durch den Gegenstand hervorgerufenen Störung des von der Sensoreinrichtung erfassten aktuellen Schallfeldes; dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schallfeld um ein Körperschallfeld eines insbesondere bodennahen Teils des Fahrzeugs handelt und die Sensoreinrichtung in Form von mindestens einem Körperschallsensor (110) ausgebildet ist zum Erfassen dieses Körperschallfeldes; und die Auswerteeinrichtung (120) ausgebildet ist, den Gegenstand, insbesondere ein Kleinteil, zu erkennen, wenn der Gegenstand auf das Teil aufschlägt und wenn der Aufschlag eine Störung des Körperschallfeldes des Teils verursacht.
Vorrichtung nach Anspruch 34, gekennzeichnet durch einen Körperschallaktuator (120) zum Generieren des Körperschallfeldes, wenn ein aktives Körperschallfeld verwendet werden soll.
Vorrichtung für ein Fahrzeug (206), insbesondere Kraftfahrzeug, zum Erkennen von mindestens einem Gegenstand auf einer Fahrbahnoberfläche, umfassend: eine Sensoreinrichtung (110) zum Erfassen eines aktuellen Schallfeldes im bodennahen Bereich des Fahrzeugs (200); und eine Auswerteeinrichtung (120) zum Erkennen des Gegenstandes auf einer Fahrbahnoberfläche im Bereich des auf der Fahrbahnoberfläche fahrenden Fahrzeugs aufgrund einer durch den Gegenstand hervorgerufenen Störung des von der Sensoreinrichtung erfassten aktuellen Schallfeldes; dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schallfeld um ein durch den Betrieb des Fahrzeugs verursachtes Luftschallfeld handelt und die Sensoreinrichtung in Form von mindestens einem Mikrofon zum Erfassen des Luftschallfeldes ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34-36, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (120) weiterhin ausgebildet ist, zusätzliche Informationen, beispielsweise über den Aufschlag, wie Ort und/ oder Uhrzeit, und/oder über den aufgeschlagenen Gegenstand, insbesondere dessen Eigenschaften, über die Anzahl der Gegenstände und/ oder über das von dem Aufschlag betroffene Teil des Fahrzeugs, zu generieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34-37, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (120) ausgebildet ist, die Störung und damit den Gegenstand mit Hilfe einer qualitativen und/oder quantitativen Auswertung von Messsignalen, die von der Sensoreinrichtung (110) bereitgestellt werden, zu erkennen und auf diese Weise vorzugsweise auch zusätzliche Informationen über den Gegenstand zu generieren.
Vorrichtung nach Anspruch 34-37, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, die Auswertung in Form eines Mustervergleiches durchzuführen, wobei sie ein aktuelles Schallmuster, welches vorzugsweise eine Fourier-Transformation des aktuellen Schallfeldes repräsentiert, mit einem ausgewählten bekannten Schallmuster, welches vorzugsweise ein durch einen bestimmten Gegens tand gestörtes Schallfeld repräsentiert, mit Hilfe eines Mustererkennungsmoduls vergleicht.
Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, den Vergleich der Schallmuster mit Hilfe von Techniken der künstlichen Intelligenz und/oder mit Hilfe von Fuzzy-Logik durchzuführen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34-40, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise im bodennahen Bereich des Fahrzeugs angeordnete Plausibilitätsdatenerfassungseinrichtung in Form eines Drucksensors, eines Mikrofons, einer Videokamera und/oder einer Lichtschranke zum Überprüfen der von der Auswerteeinrichtung ermittelten Informationen auf Plausibilität.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 37-41, gekennzeichnet durch eine Ausgabeeinrichtung (160) zum Ausgeben der Informationen über das Vorhandensein des Gegenstandes auf der Fahrbahnoberfläche und/oder der zusätzlichen Informationen an mindestens einen Empfänger, wie zum Beispiel den Fahrer des Fahrzeugs, ein fahrzeuginternes System, welches aufgrund dieser Information einen Eingriff in das Fahrverhalten des Fahrzeugs vornimmt, ein fahrzeugexternes System, wie eine Werkstatt oder einen Verkehrsdienst oder ein anderes Fahrzeug.