WO2020048670A1 - Verfahren, vorrichtung, computerprogramm und computerprogrammprodukt zum ermitteln einer qualitätscharakteristik, eines fahrzeugspezifischen reibwertes und einer reibwertkarte - Google Patents

Verfahren, vorrichtung, computerprogramm und computerprogrammprodukt zum ermitteln einer qualitätscharakteristik, eines fahrzeugspezifischen reibwertes und einer reibwertkarte Download PDF

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coefficient
vehicle
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quality characteristic
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Andrew MELLETT
Martin Bonfigt
Barbara Schmid
Jeffrey TCHAI
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method, a device, a computer program and a computer program product for
  • the invention further relates to a method, a device, a computer program and a computer program product for
  • the invention further relates to a method, a
  • Computer program product for determining a coefficient of friction map.
  • Route sections with low coefficients of friction are displayed as a hazard warning.
  • a vehicle has a coefficient of friction of one to be driven on
  • the coefficient of friction is a dimensionless measure of the frictional force in relation to the contact pressure between two bodies, so the coefficient of friction of a section of road is different for each vehicle, since it depends not only on the road conditions, but also, for example, on the tires and the weight of the
  • the object on which the invention is based is to contribute to determining reliable vehicle-specific coefficients of friction, for example for an autonomous ferry operation.
  • the object is achieved by the features of the independent claims.
  • Advantageous refinements are characterized in the subclaims.
  • the invention is characterized by a method for determining a
  • Quality characteristic being representative of a reference to a vehicle-specific coefficient of friction of a vehicle and a standardized coefficient of friction of a coefficient of friction map.
  • the invention is further characterized by a device, the device being designed to determine the method
  • coefficient of friction data is received, the coefficient of friction data being representative of a coefficient of friction measured by a vehicle as a function of position and a quality characteristic representative of the vehicle.
  • a coefficient of friction map is provided, the coefficient of friction map being representative of standardized coefficients of friction
  • Vehicle fleet of a route network Depending on the
  • the coefficient of friction data and the coefficient of friction map will be the same
  • Quality characteristic newly determined and the newly determined quality characteristic is transferred to the vehicle.
  • the vehicle can then determine a vehicle-specific coefficient of friction, as described in the second aspect, and this
  • individual transfer function can convert a standardized coefficient of friction into a vehicle-specific coefficient of friction. Furthermore, the quality characteristics can be continuously checked and adjusted, so that each vehicle can be taught on the standardized coefficient of friction map.
  • the invention is characterized by a method for determining a vehicle-specific coefficient of friction of a vehicle.
  • the invention is further characterized by a device, the device being designed for this purpose, the method for determining a vehicle-specific coefficient of friction of a vehicle.
  • a coefficient of friction map is provided, the coefficient of friction map being representative of normalized ones
  • Coefficients of friction of a vehicle fleet in a route network A position of the vehicle is determined. Depending on the coefficient of friction map and the position of the vehicle, a
  • a quality characteristic of the vehicle is
  • the coefficient of friction of the section of road to be driven is determined.
  • the individual quality characteristic means that a coefficient of friction map with standardized coefficients of friction can be used for different vehicles, since each vehicle is based on its own
  • Quality characteristics and, for example, a given individual transfer function can convert a standardized coefficient of friction into a vehicle-specific coefficient of friction.
  • Vehicle fleet the standard size being representative of how much a coefficient of friction measured by the vehicle deviates from a standardized coefficient of friction of the coefficient of friction map.
  • Friction coefficient must then subtract an amount from a standardized friction coefficient in order to determine the vehicle-specific coefficient of friction.
  • a vehicle that measures higher coefficients of friction on average than the standardized coefficient of friction must then add an amount from a standardized coefficient of friction to determine the vehicle-specific coefficient of friction.
  • the quality characteristic comprises a data sharpness
  • the data sharpness can be used in different ways. For example, a massive intervention in the vehicle characteristics can be recognized in this way (for example by changing a tire). In this case, the values of the quality characteristics are reset, for example, to initiate a new teaching of the vehicle.
  • the quality characteristic comprises a statistical trust index, the statistical trust index being representative of how good the vehicle is in relation to others
  • Vehicles of the vehicle fleet are trained on the coefficient of friction card.
  • the statistical confidence index can be used, for example, for a high-quality coefficient of friction map,
  • the standard size and data sharpness can be easily achieved using a Gaussian function, i.e. a Gaussian curve
  • a vehicle with a relatively high wet friction coefficient can have a relatively low one
  • the invention is characterized by methods for determining a coefficient of friction map.
  • the invention is further characterized by a
  • the device being designed to carry out the method for determining a coefficient of friction map.
  • the method uses a first coefficient of friction map
  • the first coefficient of friction map being representative of standardized coefficients of friction of a first vehicle fleet of a route network.
  • a second coefficient of friction card is
  • the second coefficient of friction map being representative of standardized coefficients of friction of a second vehicle fleet of the route network.
  • Friction map Depending on the first coefficient of friction map, the second coefficient of friction map and the quality characteristic, an overall coefficient of friction map is determined.
  • the quality characteristic corresponds to
  • Quality characteristic of the first and second aspects with the difference that it is representative of a relationship between a coefficient of friction of the first coefficient of friction map and a coefficient of friction of the second coefficient of friction map.
  • the same principle can be used to combine friction maps that have been standardized differently. This allows friction coefficient cards from different vehicle manufacturers to be combined.
  • the invention is characterized by a computer program, the computer program is configured to carry out the method of the first aspect, the second aspect or the third aspect.
  • the invention is characterized by a computer program product which comprises an executable program code, the program code executing the method of the first aspect, the second aspect or the third aspect when executed by a data processing device.
  • the computer program product in particular comprises a medium that can be read by the data processing device and on which the program code is stored.
  • Figure 1 is a flow chart for determining a
  • Figure 2 is a flow chart for determining a
  • Figure 3 is a flow chart for determining a
  • FIG. 1 shows a flow chart of a program for determining a quality characteristic.
  • the program can be processed by a device.
  • the device is configured, for example, in a server and / or a backend.
  • the device can also be referred to as a device for determining a quality characteristic.
  • the device has in particular one
  • Computing unit a program and data memory, and for example one or more communication interfaces.
  • Computing unit and / or the communication interfaces can be formed in one unit and / or distributed over several units.
  • the program is started in a step S1, in which variables can be initialized if necessary.
  • coefficient of friction data is received, the coefficient of friction data being representative of a coefficient of friction measured depending on the position of a vehicle and a quality characteristic representative of the vehicle, the quality characteristic being representative of a reference to a vehicle-specific coefficient of friction of the vehicle and a standardized coefficient of friction of a coefficient of friction map.
  • the coefficient of friction measured as a function of the position of the vehicle is determined, for example, as a function of values from a sensor system of the vehicle, the position being determined, for example, using GPS.
  • the standardized coefficient of friction of a coefficient of friction map is, for example, a measured average coefficient of friction of all vehicles
  • the quality characteristic is representative of a Gaussian curve. It includes, for example, a standard size in relation to the vehicle fleet, the standard size
  • Gaussian curve visualized by the phase shift The curve of a vehicle, which on average has a lower coefficient of friction than an average coefficient of friction of all vehicles, is shifted to the left.
  • vehicle-specific transfer function can be determined, which the individually measured friction values on the standardized
  • Each vehicle can therefore convert the data of the coefficient of friction map individually for itself.
  • Gaussian curve The aim of the training is to as precisely as possible any part of possible influences on the coefficient of friction measurement
  • Vehicle characteristics e.g. tire change
  • the learning algorithm recognizes a clear deviation of the measured friction values compared to the expected friction values that are predicted based on the transfer function. In this case, the training is reset and starts again.
  • the variance may include a basic variance, which changes due to information blur, e.g.
  • the statistical confidence index being representative of how good the vehicle is in relation to other vehicles
  • Vehicle fleet is taught to the coefficient of friction card. The better a vehicle is trained, the higher that is
  • Trust level in this vehicle as a single supplier of friction values.
  • Vehicle weighted more than the transmitted coefficient of friction of a poorly trained vehicle This improves the data quality of the coefficient of friction map, since inaccurate values from poorly trained vehicles are hardly taken into account.
  • a vehicle is that good learned that already running over a certain one
  • Friction coefficient class For example, a vehicle with a relatively high coefficient of friction when wet can have a relatively low coefficient of friction on ice. It can therefore be advantageous to assign the quality characteristics to a friction class, such as ice, snow,
  • the coefficient of friction data is divided, for example, into two data packets, the coefficient of friction itself being transmitted in a first data packet and one or more quality characteristic values in a second data packet.
  • the friction data is continuously sent by the vehicle.
  • the coefficient of friction map is provided in step S5, the coefficient of friction map being representative of normalized ones
  • the coefficient of friction map is continuously updated.
  • a standardized coefficient of friction of the coefficient of friction map is, for example, a measured average coefficient of friction of all vehicles
  • a step S7 the quality characteristic is determined anew depending on the coefficient of friction data and the coefficient of friction map. The newly determined is determined in a step S9
  • Quality characteristics are, for example, only shortly before the end of route planning at the route destination or with a low frequency, e.g. every 10 km.
  • step S 1 The program is then ended in a step S 1 and can optionally be started again in step S 1.
  • FIG. 2 shows a flowchart of a program for determining a vehicle-specific coefficient of friction
  • the program can be processed by a device.
  • the device is in the vehicle, for example
  • the device can also be referred to as a device for determining a vehicle-specific coefficient of friction of a vehicle.
  • the device has in particular one
  • Computing unit a program and data memory, and for example one or more communication interfaces on.
  • the program and data memory and / or the computing unit and / or the communication interfaces can be formed in one structural unit and / or distributed over several structural units.
  • the program is started in a step S21, in which variables can be initialized if necessary.
  • a coefficient of friction map is provided, the coefficient of friction map being representative of normalized ones
  • step S25 a position of the vehicle
  • a coefficient of friction of a road section to be traveled is determined depending on the coefficient of friction map and the position of the vehicle.
  • the coefficient of friction corresponds to the normalized one, for example
  • step S29 a quality characteristic of the vehicle is provided.
  • step S9 of FIG. 1 transfers quality characteristic (step S9 of FIG. 1) in a step S31, depending on the
  • the vehicle-specific coefficient of friction is, for example, described using the above
  • the vehicle-specific coefficient of friction determined in this way can be any vehicle-specific coefficient of friction determined in this way.
  • the program is then ended in a step S33 and can optionally be started again in step S21.
  • FIG. 3 shows a flowchart of a program for determining a coefficient of friction map.
  • the program can be processed by a device.
  • the device is configured, for example, in the server and / or backend.
  • the device can also be referred to as a device for determining a coefficient of friction map.
  • the device has in particular one
  • Computing unit a program and data memory, and for example one or more communication interfaces.
  • the computing unit and / or the communication interfaces can be formed in one unit and / or distributed over several units.
  • a program for determining a on the program and data memory of the device is, in particular, a program for determining a on the program and data memory of the device
  • the program is started in a step S41, in which variables can be initialized if necessary.
  • the first coefficient of friction map being representative of standardized coefficients of friction of a first vehicle fleet of a route network.
  • step S45 a second coefficient of friction map
  • the second coefficient of friction map being representative of standardized coefficients of friction of a second vehicle fleet of the route network.
  • a quality characteristic is determined which is representative of a relationship between a coefficient of friction of the first coefficient of friction card and a coefficient of friction of the second coefficient of friction card.
  • Quality characteristics can also be used to combine different standardized friction maps. For example, the data sharpness and the standard size are each exchanged between a number of road segments
  • Friction maps are determined and the transfer function with the same parameters as the one described above Quality characteristics determined. Based on the characteristic values, a transfer function can then be used, the one
  • Friction map with the standardized first friction map. This ensures optimal data quality
  • the program is then ended in a step S51 and can optionally be started again in step S41.
  • Vehicle fleet can be reached (even a small number of crossings of a certain route segment leads to resilient friction values).
  • the coefficient of friction map is continuously and dynamically improved and outlier values are relativized.

Abstract

Bei einem Verfahren zum Ermitteln einer Qualitätscharakteristik, wobei die Qualitätscharakteristik repräsentativ ist für einen Bezug eines fahrzeugspezifischen Reibwertes eines Fahrzeugs und einen normierten Reibwert einer Reibwertkarte, werden Reibwertdaten empfangen, wobei die Reibwertdaten repräsentativ sind für einen positionsabhängig von einem Fahrzeug gemessenen Reibwert und eine für das Fahrzeug repräsentative Qualitätscharakteristik. Die Reibwertkarte wird bereitgestellt, wobei die Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte Reibwerte einer Fahrzeugflotte eines Streckennetzes. Abhängig von den Reibwertdaten und der Reibwertkarte wird die Qualitätscharakteristik neu ermittelt und an das Fahrzeug übertragen.

Description

Beschreibung
Verfahren, Vorrichtung, Computerprogramm und
Computerprogrammprodukt zum Ermitteln einer
Qualitätscharakteristik, eines fahrzeugspezifischen
Reibwertes und einer Reibwertkarte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zum
Ermitteln einer Qualitätscharakteristik. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren, eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zum
Ermitteln eines fahrzeugspezifischen Reibwertes. Die
Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren, eine
Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein
Computerprogrammprodukt zum Ermitteln einer Reibwertkarte .
Im Stand der Technik gibt es Warnkarten, auf denen
Streckenabschnitte mit niedrigen Reibwerten (bspw. durch Eisglätte) als Gefahrenwarnung angezeigt werden. Gerade für einen autonomen Fährbetrieb ist es vorteilhaft, wenn ein Fahrzeug über Reibwertverhältnisse eines zu befahrenden
Streckenabschnittes informiert ist. Der Reibwert ist ein dimensionsloses Maß für die Reibungskraft im Verhältnis zur Anpresskraft zwischen zwei Körpern, somit ist der Reibwert eines Streckenabschnittes für jedes Fahrzeug unterschiedlich, da er nicht nur von dem Straßenverhältnis abhängt, sondern beispielsweise auch von den Reifen und dem Gewicht des
Fahrzeuges .
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist dazu beizutragen zuverlässige fahrzeugspezifische Reibwerte, beispielsweise für einen autonomen Fährbetrieb zu ermitteln. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren zum Ermitteln einer
Qualitätscharakteristik, wobei die Qualitätscharakteristik repräsentativ ist für einen Bezug eines fahrzeugspezifischen Reibwertes eines Fahrzeugs und einen normierten Reibwert einer Reibwertkarte . Die Erfindung zeichnet sich des Weiteren aus durch eine Vorrichtung, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist das Verfahren zum Ermitteln einer
Qualitätscharakteristik auszuführen .
Bei dem Verfahren werden Reibwertdaten empfangen, wobei die Reibwertdaten repräsentativ sind für einen positionsabhängig von einem Fahrzeug gemessenen Reibwert und eine für das Fahrzeug repräsentative Qualitätscharakteristik. Die
Reibwertkarte wird bereitgestellt, wobei die Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte Reibwerte einer
Fahrzeugflotte eines Streckennetzes. Abhängig von den
Reibwertdaten und der Reibwertkarte wird die
Qualitätscharakteristik neu ermittelt und die neu ermittelte Qualitätscharakteristik wird an das Fahrzeug übertragen.
Abhängig von der Qualitätscharakteristik kann das Fahrzeug anschließend einen fahrzeugspezifischen Reibwert ermitteln, wie in dem zweiten Aspekt beschrieben, und diesen
beispielsweise für einen autonomen Fährbetrieb nutzen.
Indem dem Fahrzeug eine individuelle Qualitätscharakteristik zugeordnet wird, ist es möglich eine Reibwertkarte mit normierten Reibwerten für unterschiedliche Fahrzeuge zu nutzen, da jedes Fahrzeug anhand seiner
Qualitätscharakteristik und bspw. einer vorgegebenen
individuellen Transferfunktion einen normierten Reibwert in einen fahrzeugspezifischen Reibwert umrechnen kann. Weiterhin kann die Qualitätscharakteristik immer weiter überprüft und angepasst werden und somit jedes Fahrzeug an die normierte Reibwertkarte angelernt werden.
Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren zum Ermitteln eines fahrzeugspezifischen Reibwertes eines Fahrzeuges. Die Erfindung zeichnet sich des Weiteren aus durch eine Vorrichtung, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist das Verfahren zum Ermitteln eines fahrzeugspezifischen Reibwertes eines Fahrzeuges.
Bei dem Verfahren wird eine Reibwertkarte bereitgestellt, wobei die Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte
Reibwerte einer Fahrzeugflotte eines Streckennetzes. Eine Position des Fahrzeugs wird ermittelt. Abhängig von der Reibwertkarte und der Position des Fahrzeugs wird ein
Reibwert eines zu befahrenden Straßenabschnitts ermittelt. Eine Qualitätscharakteristik des Fahrzeugs wird
bereitgestellt. Abhängig von der Qualitätscharakteristik und dem ermittelten Reibwert wird ein fahrzeugspezifischer
Reibwert des zu befahrenden Straßenabschnitts ermittelt.
Wie in dem ersten Aspekt beschrieben ist, kann durch die individuelle Qualitätscharakteristik eine Reibwertkarte mit normierten Reibwerten für unterschiedliche Fahrzeuge genutzt werden, da jedes Fahrzeug anhand seiner
Qualitätscharakteristik und bspw. einer vorgegebenen individuellen Transferfunktion einen normierten Reibwert in einen fahrzeugspezifischen Reibwert umrechnen kann.
Die folgenden optionalen Ausgestaltungen gelten sowohl für den ersten Aspekt als auch für den zweiten Aspekt.
Gemäß einer optionalen Ausgestaltung umfasst die
Qualitätscharakteristik eine Normgröße in Bezug auf die
Fahrzeugflotte, wobei die Normgröße repräsentativ ist dafür, wie stark ein durch das Fahrzeug gemessener Reibwert von einem normierten Reibwert der Reibwertkarte abweicht.
Gerade hierdurch lässt sich sehr einfach ein
fahrzeugspezifischer Reibwert ermitteln: Ein Fahrzeugs, das im Mittel geringere Reibwerte misst, als der normierte
Reibwert, muss anschließend von einem normierten Reibwert einen Betrag abziehen um den fahrzeugspezifischen Reibwert zu ermitteln. Analog muss ein Fahrzeugs, das im Mittel höhere Reibwerte misst, als der normierte Reibwert, anschließend von einem normierten Reibwert einen Betrag hinzufügen um den fahrzeugspezifischen Reibwert zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung umfasst die Qualitätscharakteristik eine Datenschärfe, wobei die
Datenschärfe repräsentativ ist dafür, wie hoch eine
Fehlerbandbreite einer Reibwertmessung des Fahrzeugs ist.
Die Datenschärfe kann auf verschiedene Weise genutzt werden. Beispielsweise kann hierdurch ein massiver Eingriff in die Fahrzeugcharakteristik erkannt werden (bspw. durch einen Reifenwechsel) . In diesem Fall werden beispielsweise die Werte der Qualitätscharakteristik zurückgesetzt um ein neues Anlernen des Fahrzeugs zu initiieren. Gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung umfasst die Qualitätscharakteristik einen statistischen Vertrauensindex, wobei der statistische Vertrauensindex repräsentativ ist dafür, wie gut das Fahrzeug im Verhältnis zu anderen
Fahrzeugen der Fahrzeugflotte an die Reibwertkarte angelernt ist .
Der statistische Vertrauensindex kann beispielsweise für eine qualitativ hochwertige Reibwertkarte genutzt werden,
beispielsweise indem Reibwerte eines gut angelernten
Fahrzeuges höher gewichtet in die Reibwertkarte einfließen.
Gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung ist die
Qualitätscharakteristik repräsentativ für eine Gaußkurve.
Gerade mittels einer Gaußfunktion, also einer Gaußkurve lassen sich die Normgröße und die Datenschärfe leicht
bestimmen. Da die Normgröße in einer Gaußkurve durch die Phasenverschiebung visualisiert ist und die Streuung
beispielsweise durch die Varianz.
Gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung ist die
Qualitätscharakteristik einer Reibwertklasse zugeordnet.
Ein Fahrzeug mit einem relativ gesehen hohen Reibwert bei Nässe kann zum Beispiel einen relativ gesehen niedrigen
Reibwert auf Eis aufweisen. Deshalb kann es vorteilhaft sein, die Qualitätscharakteristik einer Reibwertklasse zuzuordnen, wie bspw. Eis, Schnee, Nässe, Hochreibwert.
Gemäß eines dritten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch Verfahren zum Ermitteln einer Reibwertkarte . Die Erfindung zeichnet sich des Weiteren aus durch eine
Vorrichtung, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist das Verfahren zum Ermitteln einer Reibwertkarte auszuführen.
Bei dem Verfahren wird eine erste Reibwertkarte
bereitgestellt, wobei die erste Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte Reibwerte einer ersten Fahrzeugflotte eines Streckennetzes. Eine zweite Reibwertkarte wird
bereitgestellt, wobei die zweite Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte Reibwerte einer zweiten Fahrzeugflotte des Streckennetzes. Abhängig von der ersten und zweiten
Reibwertkarte wird eine Qualitätscharakteristik ermittelt, die repräsentativ ist für einen Bezug eines Reibwertes der ersten Reibwertkarte zu einem Reibwert der zweiten
Reibwertkarte . Abhängig von der ersten Reibwertkarte, der zweiten Reibwertkarte und der Qualitätscharakteristik wird eine Gesamtreibwertkarte ermittelt.
Die Qualitätscharakteristik entspricht im Prinzip der
Qualitätscharakteristik des ersten und zweiten Aspekts mit dem Unterschied, dass sie repräsentativ ist für einen Bezug eines Reibwertes der ersten Reibwertkarte zu einem Reibwert der zweiten Reibwertkarte . Jedoch lässt sich dasselbe Prinzip anwenden um Reibwertkarten, die unterschiedlich normiert wurden zu kombinieren. Hierdurch lassen sich Reibwertkarten unterschiedlicher Fahrzeughersteller kombinieren. Die
optionalen Ausgestaltungen des ersten und zweiten Aspekts gelten auch für die Qualitätscharakteristik des dritten
Aspekts .
Gemäß eines weiteren Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Computerprogramm, wobei das Computerprogramm ausgebildet ist, das Verfahren des ersten Aspekts, des zweiten Aspekts oder des dritten Aspekts durchzuführen.
Gemäß eines weiteren Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Computerprogrammprodukt, das einen ausführbaren Programmcode umfasst, wobei der Programmcode bei Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung das Verfahren des ersten Aspekts, des zweiten Aspekts oder des dritten Aspekts ausführt .
Das Computerprogrammprodukt umfasst insbesondere ein von der Datenverarbeitungsvorrichtung lesbares Medium, auf dem der Programmcode gespeichert ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ablaufdiagramm zum Ermitteln einer
Qualitätscharakteristik,
Figur 2 ein Ablaufdiagramm zum Ermitteln eines
fahrzeugspezifischen Reibwertes eines Fahrzeuges und
Figur 3 ein Ablaufdiagramm zum Ermitteln einer
Reibwertkarte .
Die Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Ermitteln einer Qualitätscharakteristik.
Das Programm kann von einer Vorrichtung abgearbeitet werden. Die Vorrichtung ist beispielsweise in einem Server und/oder einem Backend ausgebildet. Die Vorrichtung kann auch als Vorrichtung zum Ermitteln einer Qualitätscharakteristik bezeichnet werden.
Die Vorrichtung weist hierfür insbesondere eine
Recheneinheit, einen Programm- und Datenspeicher, sowie beispielsweise eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen auf. Der Programm- und Datenspeicher und/oder die
Recheneinheit und/oder die Kommunikationsschnittstellen können in einer Baueinheit und/oder verteilt auf mehrere Baueinheiten ausgebildet sein.
Auf dem Programm- und Datenspeicher der Vorrichtung ist hierfür insbesondere ein Programm zum Ermitteln einer
Qualitätscharakteristik gespeichert .
Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden können.
In einem Schritt S3 werden Reibwertdaten empfangen, wobei die Reibwertdaten repräsentativ sind für einen positionsabhängig von einem Fahrzeug gemessenen Reibwert und eine für das Fahrzeug repräsentative Qualitätscharakteristik, wobei die Qualitätscharakteristik repräsentativ ist für einen Bezug eines fahrzeugspezifischen Reibwertes des Fahrzeugs und einen normierten Reibwert einer Reibwertkarte .
Der positionsabhängig von dem Fahrzeug gemessene Reibwert wird beispielsweise abhängig von Werten einer Sensorik des Fahrzeugs ermittelt, wobei die Position bspw. mittels GPS ermittelt wird. Der normierte Reibwert einer Reibwertkarte ist beispielsweise ein gemessener mittlerer Reibwert aller Fahrzeuge der
Fahrzeugflotte .
Die Qualitätscharakteristik ist beispielsweise repräsentativ für eine Gaußkurve. Sie umfasst beispielsweise eine Normgröße in Bezug auf die Fahrzeugflotte, wobei die Normgröße
repräsentativ ist dafür, wie stark ein durch das Fahrzeug gemessener Reibwert von einem normierten Reibwert der
Reibwertkarte abweicht. Diese Normgröße ist in einer
Gaußkurve durch die Phasenverschiebung visualisiert . Die Kurve eines Fahrzeugs, das im Mittel geringere Reibwerte misst, als ein Durchschnittsreibwert aller Fahrzeuge, ist nach links verschoben. Analog ist die Kurve eines Fahrzeugs, das im Mittel höhere Reibwerte misst, als ein
Durchschnittsreibwert aller Fahrzeuge, nach rechts
verschoben. Eine hohe Abweichung vom Normwert bedeutet keinesfalls eine schlechtere Datenqualität. Vielmehr lässt die Abweichung auf Fahrzeugeigenschaften, wie
Reifencharakteristiken, Fahrwerkeinstellungen oder schlicht auf das Fahrzeugmodell schließen, welche allesamt den
Reibwert beeinflussen. In der Praxis hat ein Fahrzeug mit einer nach links verschobenen Kurve eine schlechtere
Traktion, als ein Fahrzeug mit einer nach rechts verschobenen Kurve. Basierend auf diesen Zusammenhängen kann eine
fahrzeugindividuelle Transferfunktion bestimmt werden, welche die individuell gemessenen Reibwerte auf den normierten
Reibwert bzw. umgekehrt abbildet. Mit Hilfe dieser
Transferfunktion kann jedes Fahrzeug demnach die Daten der Reibwertkarte individuell für sich umrechnen.
Die Qualitätscharakteristik umfasst alternativ oder
zusätzlich eine Datenschärfe, wobei die Datenschärfe repräsentativ ist dafür, wie hoch eine Fehlerbandbreite einer Reibwertmessung des Fahrzeugs ist. Diese Fehlerbandbreite hängt davon ab, wie gut das jeweilige Fahrzeug bereits angelernt ist. Je mehr Segmente ein Fahrzeug überfahren hat und je reproduzierbarer dessen Transferfunktion im Vergleich vieler überfahrener Segmente in einem Backend ermittelbar ist, desto schärfer wird dessen fahrzeugindividuelle
Gaußkurve. Ziel des Anlernens ist es, jeden Anteil möglicher Einflüsse auf die Reibwertmessung möglichst genau zu
beschreiben. Bei einem massiven Eingriff in die
Fahrzeugcharakteristik (bspw. Reifenwechsel), erkennt der Lernalgorithmus eine deutliche Abweichung der gemessenen Reibwerte im Vergleich zu den erwarteten Reibwerten, die aufgrund der Transferfunktion vorhergesagt werden. In diesem Fall wird die Anlernung zurückgesetzt und beginnt von neuem. In der Streuung kann eine Grundvarianz enthalten sein, welche sich aufgrund von Informationsunschärfen, wie z.B.
Messungenauigkeit, bei der Schätzung von Reibwerten ergibt.
Die Qualitätscharakteristik umfasst alternativ oder
zusätzlich einen statistischen Vertrauensindex, wobei der statistische Vertrauensindex repräsentativ ist dafür, wie gut das Fahrzeug im Verhältnis zu anderen Fahrzeugen der
Fahrzeugflotte an die Reibwertkarte angelernt ist. Je besser ein Fahrzeug angelernt ist, desto höher ist das
Vertrauenslevel in dieses Fahrzeug als Einzellieferant von Reibwerten. Für den Algorithmus bedeutet dies beispielsweise, dass die übermittelten Reibwerte eines gut angelernten
Fahrzeugs stärker gewichtet werden, als die übermittelten Reibwerte eines schlecht angelernten Fahrzeugs. Hierdurch wird die Datenqualität der Reibwertkarte verbessert, da ungenaue Werte von schlecht angelernten Fahrzeugen kaum berücksichtigt werden. Im besten Fall ist ein Fahrzeug so gut angelernt, dass bereits das Überfahren eines bestimmten
Streckenabschnitts nur durch dieses Fahrzeugs bereits
verlässliche Werte liefert.
Weiterhin kann die Qualitätscharakteristik einer
Reibwertklasse zugeordnet sein. Ein Fahrzeug mit einem relativ gesehen hohen Reibwert bei Nässe kann zum Beispiel einen relativ gesehen niedrigen Reibwert auf Eis aufweisen. Deshalb kann es vorteilhaft sein, die Qualitätscharakteristik einer Reibwertklasse zuzuordnen, wie bspw. Eis, Schnee,
Nässe, Hochreibwert.
Die Reibwertdaten sind beispielsweise auf zwei Datenpakete aufgeteilt, wobei in einem ersten Datenpaket beispielsweise der Reibwert selbst übertragen wird und in einem zweiten Datenpaket ein oder mehrere Qualitätscharakteristikwerte.
Die Reibwertdaten werden beispielsweise kontinuierlich von dem Fahrzeug gesendet.
In dem Schritt S5 wird die Reibwertkarte bereitgestellt, wobei die Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte
Reibwerte einer Fahrzeugflotte eines Streckennetzes.
Die Reibwertkarte wird hierbei immer weiter aktualisiert. Ein normierter Reibwert der Reibwertkarte ist beispielsweise ein gemessener mittlerer Reibwert aller Fahrzeuge der
Fahrzeugflotte .
In einem Schritt S7 wird abhängig von den Reibwertdaten und der Reibwertkarte die Qualitätscharakteristik neu ermittelt. In einem Schritt S9 wird die neu ermittelte
Qualitätscharakteristik an das Fahrzeug übertragen. Die
Rückübertragung erfolgt beispielsweise nicht für jeden empfangenen Reibwert, die neu ermittelte
Qualitätscharakteristik wird beispielsweise erst kurz vor Ende einer Routenplanung am Routenziel oder mit niedriger Frequenz, z.B. alle 10 km, übertragen.
Anschließend können sie in dem Fahrzeug, beispielsweise verschlüsselt, gespeichert werden.
Anschließend wird das Programm in einem Schritt Sil beendet und kann gegebenenfalls wieder in dem Schritt S1 gestartet werden .
Die Qualitätscharakteristik kann anschließend von dem
Fahrzeug genutzt werden, wie in Figur 2 gezeigt.
Die Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Ermitteln eines fahrzeugspezifischen Reibwertes eines
Fahrzeuges .
Das Programm kann von einer Vorrichtung abgearbeitet werden. Die Vorrichtung ist beispielsweise in dem Fahrzeug
ausgebildet .
Die Vorrichtung kann auch als Vorrichtung zum Ermitteln eines fahrzeugspezifischen Reibwertes eines Fahrzeuges bezeichnet werden .
Die Vorrichtung weist hierfür insbesondere eine
Recheneinheit, einen Programm- und Datenspeicher, sowie beispielsweise eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen auf. Der Programm- und Datenspeicher und/oder die Recheneinheit und/oder die Kommunikationsschnittstellen können in einer Baueinheit und/oder verteilt auf mehrere Baueinheiten ausgebildet sein.
Auf dem Programm- und Datenspeicher der Vorrichtung ist hierfür insbesondere ein Programm zum Ermitteln eines
fahrzeugspezifischen Reibwertes eines Fahrzeuges gespeichert.
Das Programm wird in einem Schritt S21 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden können.
In einem Schritt S23 wird eine Reibwertkarte bereitgestellt, wobei die Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte
Reibwerte einer Fahrzeugflotte eines Streckennetzes.
In dem Schritt S25 wird eine Position des Fahrzeugs
ermittelt .
In einem Schritt S27 wird abhängig von der Reibwertkarte und der Position des Fahrzeugs ein Reibwert eines zu befahrenden Straßenabschnitts ermittelt.
Der Reibwert entspricht beispielsweise dem normierten
Reibwert der Reibwertkarte an der Position des zu befahrenden Straßenabschnitts .
In einem Schritt S29 wird eine Qualitätscharakteristik des Fahrzeugs bereitgestellt. Die Qualitätscharakteristik
entspricht beispielsweise der letzten von dem Server
übertragenen Qualitätscharakteristik (Schritt S9 der Figur 1) · In einem Schritt S31 wird abhängig von der
Qualitätscharakteristik und dem ermittelten Reibwert ein fahrzeugspezifischer Reibwert des zu befahrenden
Straßenabschnitts ermittelt. Der fahrzeugspezifische Reibwert wird beispielsweise mittels obig beschriebener
Transferfunktion und der Qualitätscharakteristik ermittelt.
Der so ermittelte fahrzeugspezifische Reibwert kann
anschließend beispielsweise für einen autonomen Fährbetrieb genutzt werden.
Anschließend wird das Programm in einem Schritt S33 beendet und kann gegebenenfalls wieder in dem Schritt S21 gestartet werden .
Die Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Ermitteln einer Reibwertkarte .
Das Programm kann von einer Vorrichtung abgearbeitet werden. Die Vorrichtung ist beispielsweise in dem Server und/oder Backend ausgebildet.
Die Vorrichtung kann auch als Vorrichtung zum Ermitteln einer Reibwertkarte bezeichnet werden.
Die Vorrichtung weist hierfür insbesondere eine
Recheneinheit, einen Programm- und Datenspeicher, sowie beispielsweise eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen auf. Der Programm- und Datenspeicher und/oder die
Recheneinheit und/oder die Kommunikationsschnittstellen können in einer Baueinheit und/oder verteilt auf mehrere Baueinheiten ausgebildet sein. Auf dem Programm- und Datenspeicher der Vorrichtung ist hierfür insbesondere ein Programm zum Ermitteln einer
Reibwertkarte gespeichert.
Das Programm wird in einem Schritt S41 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden können.
In einem Schritt S43 wird eine erste Reibwertkarte
bereitgestellt, wobei die erste Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte Reibwerte einer ersten Fahrzeugflotte eines Streckennetzes .
In dem Schritt S45 wird eine zweite Reibwertkarte
bereitgestellt, wobei die zweite Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte Reibwerte einer zweiten Fahrzeugflotte des Streckennetzes .
In einem Schritt S47 wird abhängig von der ersten und zweiten Reibwertkarte eine Qualitätscharakteristik ermittelt, die repräsentativ ist für einen Bezug eines Reibwertes der ersten Reibwertkarte zu einem Reibwert der zweiten Reibwertkarte .
In einem Schritt S49 wird abhängig von der ersten
Reibwertkarte, der zweiten Reibwertkarte und der
Qualitätscharakteristik eine Gesamtreibwertkarte ermittelt.
Das obige Prinzip von Transferfunktion und
Qualitätscharakteristik lässt sich auch zum Kombinieren verschieden normierter Reibwertkarten nutzen. Beispielsweise wird die Datenschärfe und die Normgröße jeweils über eine Anzahl an Straßensegmenten zwischen auszutauschenden
Reibwertkarten ermittelt und daraus die Transferfunktion mit gleichen Kennwerten, wie die obig beschriebene Qualitätscharakteristik ermittelt. Anhand der Kennwerte kann dann eine Transferfunktion angewendet werden, die eine
Normierung/Denormierung externer Reibwerte (zweite
Reibwertkarte) mit der normierten ersten Reibwertkarte ermöglicht. Dadurch wird eine optimale Datenqualität
sichergestellt .
Anschließend wird das Programm in einem Schritt S51 beendet und kann gegebenenfalls wieder in dem Schritt S41 gestartet werden .
Zusammenfassend ergeben sich durch obige Verfahren folgende Vorteile :
Aufgrund der selbstlernenden und statistischen Natur des erfindungsgemäßen Algorithmus ist eine hohe
Datenverfügbarkeit und Datenqualität gewährleistet.
Es kann eine hohe Datenqualität trotz kleiner
Fahrzeugflotte erreicht werden (bereits geringe Anzahl an Überfahrten eines bestimmten Streckensegments führt zu belastbaren Reibwerten) .
Die Reibwertkarte wird kontinuierlich und dynamisch verbessert und Ausreißer-Werte werden relativiert.
Es sind möglich Reibwertkarten mit unterschiedlicher Normierung zu kombinieren.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln einer Qualitätscharakteristik, wobei die Qualitätscharakteristik repräsentativ ist für einen Bezug eines fahrzeugspezifischen Reibwertes eines Fahrzeugs und einen normierten Reibwert einer Reibwertkarte, bei dem
- Reibwertdaten empfangen werden, wobei die Reibwertdaten repräsentativ sind für einen positionsabhängig von einem Fahrzeug gemessenen Reibwert und eine für das Fahrzeug repräsentative Qualitätscharakteristik,
- die Reibwertkarte bereitgestellt wird, wobei die
Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte Reibwerte einer Fahrzeugflotte eines Streckennetzes,
- abhängig von den Reibwertdaten und der Reibwertkarte die Qualitätscharakteristik neu ermittelt wird und
- die neu ermittelte Qualitätscharakteristik an das Fahrzeug übertragen wird.
2. Verfahren zum Ermitteln eines fahrzeugspezifischen
Reibwertes eines Fahrzeuges, bei dem
- eine Reibwertkarte bereitgestellt wird, wobei die
Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte Reibwerte einer Fahrzeugflotte eines Streckennetzes,
- eine Position des Fahrzeugs ermittelt wird,
- abhängig von der Reibwertkarte und der Position des
Fahrzeugs ein Reibwert eines zu befahrenden Straßenabschnitts ermittelt wird,
- eine Qualitätscharakteristik des Fahrzeugs bereitgestellt wird,
- abhängig von der Qualitätscharakteristik und dem
ermittelten Reibwert ein fahrzeugspezifischer Reibwert des zu befahrenden Straßenabschnitts ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Qualitätscharakteristik eine Normgröße in Bezug auf die Fahrzeugflotte umfasst, wobei die Normgröße repräsentativ ist dafür, wie stark ein durch das Fahrzeug gemessener Reibwert von einem normierten Reibwert der Reibwertkarte abweicht.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Qualitätscharakteristik eine Datenschärfe umfasst, wobei die Datenschärfe repräsentativ ist dafür, wie hoch eine
Fehlerbandbreite einer Reibwertmessung des Fahrzeugs ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Qualitätscharakteristik einen statistischen
Vertrauensindex umfasst, wobei der statistische
Vertrauensindex repräsentativ ist dafür, wie gut das Fahrzeug im Verhältnis zu anderen Fahrzeugen der Fahrzeugflotte an die Reibwertkarte angelernt ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Qualitätscharakteristik repräsentativ ist für eine
Gaußkurve .
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Qualitätscharakteristik einer Reibwertklasse zugeordnet ist .
8. Verfahren zum Ermitteln einer Reibwertkarte, bei dem
- eine erste Reibwertkarte bereitgestellt wird, wobei die erste Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte Reibwerte einer ersten Fahrzeugflotte eines Streckennetzes,
- eine zweite Reibwertkarte bereitgestellt wird, wobei die zweite Reibwertkarte repräsentativ ist für normierte
Reibwerte einer zweiten Fahrzeugflotte des Streckennetzes, - abhängig von der ersten und zweiten Reibwertkarte eine Qualitätscharakteristik ermittelt wird, die repräsentativ ist für einen Bezug eines Reibwertes der ersten Reibwertkarte zu einem Reibwert der zweiten Reibwertkarte,
- abhängig von der ersten Reibwertkarte, der zweiten
Reibwertkarte und der Qualitätscharakteristik eine
Gesamtreibwertkarte ermittelt wird.
9. Vorrichtung, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
10. Computerprogramm, wobei das Computerprogramm ausgebildet ist ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 bei seiner Ausführung auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung
durchzuführen .
11. Computerprogrammprodukt umfassend ausführbaren
Programmcode, wobei der Programmcode bei Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
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