DE3541969C2

DE3541969C2 - Vorrichtung zur Messung von Querabweichung (senkrechter Abstand zwischen Fahrzeug und Sollbahnverlauf) und relativem Gierwinkel (Winkel zwischen Fahrzeuglängsachse und Tangente an den Sollbahnverlauf) eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE3541969C2
Application number: DE3541969A
Authority: DE
Inventors: Jörg 1000 Berlin Moebius
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-25
Filing date: 1985-11-25
Publication date: 1987-03-26
Also published as: DE3541969A1

Abstract

Verfahren zur Messung von Querabweichung (senkrechter Abstand zwischen Fahrzeug und Sollbahnverlauf) und relativem Gierwinkel (Winkel zwischen Fahrzeuglängsachse und Tangente an den Sollbahnverlauf) eines Fahrzeugs. Bei Versuchsfahrten von Kraftfahrzeugen zur Untersuchung ihrer Dynamik oder der Fahrerbeurteilung bei verschiedenen Randbedingungen ist die Kenntnis der durch die Querabweichung und den Winkel zwischen Fahrzeuglängsachse und Tangente an den Sollbahnverlauf (relativer Gierwinkel) gegebenen momentanen Position des Kraftfahrzeugs relativ zur Straße erforderlich. Zur Bestimmung dieser Größen wird innerhalb des Fahrzeugs im Bereich des Seitenfensters eine auf eine Längsmarkierung gerichtete Videokamera installiert. Eine derartige Längsmarkierung ist auf allen Bundesautobahnen und vielen anderen Straßen als weißer Randstreifen vorhanden und braucht damit nicht aufgebracht zu werden. Durch Auswertung der Signalverläufe von mindestens zwei Zeilen des Videosignals können die Lage dieses Markierungsstreifens im Bild und daraus die genannten Größen bestimmt werden. Es ist damit ein kostengünstiges, berührungsloses Meßverfahren beschrieben, welches ohne zusätzliche Infrastrukturmaßnahmen auskommt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Querabweichung (senkrechter Abstand zwischen Fahrzeug und Sollbahnverlauf) und relativem Gierwinkel (Winkel zwischen Fahrzeuglängsachse und Tangente an den Sollbahnverlauf) eines Fahrzeugs.

Anwendungsgebiet

Bei Versuchsfahrten von Kraftfahrzeugen zur Untersuchung ihrer Dynamik oder der Fahrerbeurteilung bei verschiedenen Randbedingungen ist die Kenntnis der momentanen Position des Kraftfahrzeugs relativ zur Straße erforderlich. Diese ist durch die Querabweichung und den relativen Gierwinkel bestimmt (vgl. Abb. 1). Es seien hier nur Untersuchungen zur Seitenwindempfindlichkeit, dem Verhalten des Kraftfahrzeugs beim Bremsen oder Versuche zum Einfluß von Rauschmitteln auf das Fahrerverhalten genannt.

Stand der Technik

Zur Bestimmung der Querabweichung stehen z. Zt. Verfahren zur Verfügung, nach denen entweder durch Fremdstoffe (Wasser, Farblösungen, Kreidestaub o. ä.) Spuren auf der Straße erzeugt werden, die später vermessen bzw. aufgezeichnet werden müssen (Automobiltechnische Zeitschrift, Jahrg. 55 (1953) H. 11, S. 295-299) oder Verfahren, bei denen ein mit Fotozellen bestückter Ausleger die Position des Kraftfahrzeugs zu ortsfest installierten Lichtquellen bestimmt.
Die genannten Verfahren haben bedeutende Nachteile. So läßt sich keines der Verfahren im öffentlichen Straßenverkehr einsetzen. Das Ausmessen der erzeugten Spuren ist sehr aufwendig. Ausleger am Fahrzeug verändern dessen Aerodynamik und sind so in den meisten Fällen unzulässig.
Weiterhin ließe sich zur Bestimmung der Querabweichung in einem eingeschränkten Anwendungsgebiet möglicherweise das von der Fa. LEITZ entwickelte Gerät "CORREVIT" (Prospekt "CORREVIT-Meß- und Auswertesysteme I" der Firma DATRON-MESSTECHNIK GmbH, März 1983) einsetzen. Durch Auswertung der Textur der Fahrbahnoberfläche mittels Korrelation bestimmt dieses Gerät u. a. die Quergeschwindigkeit eines Fahrzeugs. Durch Integration ließe sich hieraus die Querabweichung bestimmen.
Als Nachteile dieses Verfahrens sei der Meßfehler genannt, der durch die Integration fehlerbehafteter Meßergebnisse bei längeren Testfahrten entsteht. Weiterhin ist dieses Gerät auf bestimmte Geschwindigkeitsbereiche beschränkt und technologisch aufwendiger als ein nach dem hier beschriebenen Verfahren aufgebautes Gerät.
Bezeichnenderweise wird die hier vorgeschlagene Verwendung des "CORREVIT" von der Fa. Leitz in ihren Unterlagen nicht genannt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die kostengünstig hergestellt und im öffentlichen Straßenverkehr eingesetzt werden kann, ohne daß zusätzliche Infrastrukturmaßnahmen erforderlich sind.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Beschreibung der Vorrichtung

Es wird hier eine Vorrichtung beschrieben, welche die berührungslose Messung von Querabweichung und relativem Gierwinkel im Versuchsbetrieb auf öffentlichen Straßen ohne zusätzliche Infrastrukturmaßnahmen ermöglicht. Damit entfallen die oben angegebenen Nachteile der bisher eingesetzten Verfahren.
Voraussetzung für die Funktion der entwickelten Vorrichtung ist eine in Fahrbahnlängsrichtung vorhandene Markierung, die sich in ihrem Grauwert von der sonstigen Fahrbahnoberfläche unterscheidet. Dies kann z. B. die auf allen Autobahnen und neueren Bundesstraßen auf beiden Seiten vorhandene weiße Begrenzungslinie sein. Bei geringer Nachbearbeitung der gemessenen Daten ist auch eine unterbrochene Linie geeignet.
Bei der entwickelten Vorrichtung wird im Bereich des Seitenfensters entsprechend der in Anspruch 2 beschriebenen Weise ein auf diese Markierung gerichteter Bildsensor (Fernsehkamera) installiert (siehe Abb. 2). Dann kann als Ausgangssignal das in Abb. 3 dargestellte Signal beobachtet werden (dort dargestellt für einen relativen Gierwinkel ungleich Null). Hierbei stellt der schwarze Balken die angesprochene Fahrbahnmarkierung dar. Durch Auswertung zweier - hier mit "Zeile 1" und "Zeile 2" bezeichneten - Zeilen nach der im Anspruch 3 beschriebenen Vorgehensweise können die Zeilenabschnitte X 1 und X 2 bestimmt werden. Bei Kenntnis der geometrischen Daten der Kameraposition, der Objektivbrennweite und der Parameter der entsprechenden Fernsehnorm können daraus mittels mathematischer Grundoperationen die Querabweichung und der relative Gierwinkel mit einer sehr geringen Unsicherheit berechnet werden. Für eine exakte Berechnung sind noch der Nick- und Rollwinkel sowie die Nick- und Rollachse des Fahrzeugs erforderlich. Die Winkel können mit Hilfe einer Kreiselplattform bestimmt werden, jedoch sind sie in den meisten Anwendungsfällen so klein, daß ihr Einfluß vernachlässigt bzw. durch geschickte Wahl der Kameraposition minimiert werden kann.
Abb. 4 zeigt das Ergebnis eines Sinus-Wedeltests eines Fahrzeugs, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist. Hierbei ist neben dem Lenkwinkel das Ausgangssignal des entwickelten Geräts für die Querabweichung ohne jede Nachbearbeitung dargestellt. Die geringen Störungen des Ausgangssignals, die bei Verunreinigungen der Fahrbahnmarkierung durch Dreck, Granulat des Winterdienstes oder an Ausbesserungsstellen entstehen können, lassen sich bei Auswertung der Daten in einem Rechner mit minimalem Aufwand korrigieren, sofern dies überhaupt erforderlich ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung von Querabweichung (senkrechter Abstand zwischen Fahrzeug und Sollbahnverlauf) und relativem Gierwinkel (Winkel zwischen Fahrzeuglängsachse und Tangente an den Sollbahnverlauf) eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines elektronischen Bildsensors ein seitlich des Fahrzeugs auf der Fahrbahn in Längsrichtung befindlicher Markierungsstreifen erfaßt und aus seiner Lage im Bildsignal die Querabweichung und der relative Gierwinkel bestimmt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Bildsensor das Bild zeilenweise abtastet und am oder im Fahrzeug im Bereich des Seitenfensters so installiert ist, daß für einen relativen Gierwinkel gleich Null der Markierungsstreifen senkrecht zu den Zeilen des Bildsignals liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Schaltung im Ausgangssignal des Bildsensors mindestens zwei voreingestellte Zeilen ermittelt und aus dem Signalverlauf dieser Zeilen durch Auswertung einer einstellbaren Grauwertschwelle die Position des Markierungsstreifens im Bild und daraus durch mathematische Grundoperationen die genannten Größen bestimmt.