| Dokumentenidentifikation |
DE10322617A1 16.12.2004 |
| Titel |
Verfahren und Vorrichtungen zum Erkennen von einem Gegenstand auf einer Fahrbahnoberfläche |
| Anmelder |
DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE |
| Erfinder |
Schliep, Michael, Dipl.-Ing., 72631 Aichtal, DE; Törgyekes, Szabolcs, Dr.-Ing., 70569 Stuttgart, DE; Zipp, Walter, Dipl.-Ing. (FH), 70197 Stuttgart, DE |
| DE-Anmeldedatum |
20.05.2003 |
| DE-Aktenzeichen |
10322617 |
| Offenlegungstag |
16.12.2004 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
16.12.2004 |
| IPC-Hauptklasse |
G01H 17/00
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| IPC-Nebenklasse |
G01H 1/00
G01V 9/00
B60Q 9/00
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| Zusammenfassung |
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.
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| Beschreibung[de] |
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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, bekannt. 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 repräsentierende 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 Obertöne, 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 herrühren, 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 Gewicht,
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.
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| Anspruch[de] |
- 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 aktuellen 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 Plausibilisierungsluftschallfeldes
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 Plausibilisierungskörperschallmustern
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 Gegenstand
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.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen
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