DE102019202079A1 - Method for determining a road condition by means of an ultrasonic sensor of a means of locomotion - Google Patents

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DE102019202079A1 DE102019202079.8A DE102019202079A DE102019202079A1 DE 102019202079 A1 DE102019202079 A1 DE 102019202079A1 DE 102019202079 A DE102019202079 A DE 102019202079A DE 102019202079 A1 DE102019202079 A1 DE 102019202079A1
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Timo Koenig
Simon Weissenmayer
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Straßenzustandes mittels eines Ultraschallsensors (30) eines Fortbewegungsmittels (80). Das Verfahren umfasst die Schritte: Ermitteln einer Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels (80), Empfangen eines Signals des Ultraschallsensors (30) repräsentierend Fahrgeräusche des Fortbewegungsmittels (80), Vergleichen eines Rauschpegels des Signals in einem vordefinierten, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzband mit einem vordefinierten Schwellenwert, Ermitteln einer Information über den Straßenzustand auf Basis eines Ergebnisses des Vergleichens des Rauschpegels mit dem vordefinierten Schwellenwert, und Verwenden der Information über den Straßenzustand im Fortbewegungsmittel (80).The present invention relates to a method and a device for determining a road condition by means of an ultrasonic sensor (30) of a means of locomotion (80). The method comprises the steps of: determining a speed of the means of locomotion (80), receiving a signal from the ultrasonic sensor (30) representing driving noises of the means of locomotion (80), comparing a noise level of the signal in a predefined, speed-dependent frequency band with a predefined threshold value, determining information on the road condition based on a result of comparing the noise level with the predefined threshold value, and using the information on the road condition in the means of transport (80).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Straßenzustandes mittels eines Ultraschallsensors eines Fortbewegungsmittels.The present invention relates to a method and a device for determining a road condition by means of an ultrasonic sensor of a means of locomotion.

Aus dem Stand der Technik sind Fortbewegungsmittel bekannt, welche mit einem oder mehreren Ultraschallsensoren für eine Umfelderfassung des Fortbewegungsmittels versehen sind. Zu diesem Zweck werden mittels der Ultraschallsensoren zunächst Ultraschallwellen in einen zu erfassenden, vordefinierten Bereich des Umfeldes des Fortbewegungsmittels ausgesendet. Anhand der durch das Umfeld zu den Ultraschallsensoren reflektierten bzw. gestreuten Ultraschallwellen wird anschließend eine Laufzeit der Ultraschallwellen bestimmt. Auf Basis der Laufzeit der Ultraschallwellen kann schließlich ein Abstand des Fortbewegungsmittels zu einem Objekt im Umfeld des Fortbewegungsmittels in einem jeweiligen Erfassungsbereich der Ultraschallsensoren ermittelt werden. Eine auf diese Weise ermittelte Abstandsinformation zu Objekten im Umfeld des Fortbewegungsmittels wird im Stand der Technik beispielsweise von Manövrierassistenzsystemen der Fortbewegungsmittel (z.B. in einem Einparkassistenzsystem) empfangen und verwendet.Means of locomotion are known from the prior art which are provided with one or more ultrasonic sensors for detecting the surroundings of the means of locomotion. For this purpose, the ultrasonic sensors are used to first emit ultrasonic waves into a predefined area to be detected in the vicinity of the means of locomotion. A transit time of the ultrasonic waves is then determined on the basis of the ultrasonic waves reflected or scattered by the environment to the ultrasonic sensors. On the basis of the transit time of the ultrasonic waves, a distance between the means of transport and an object in the vicinity of the means of transport can finally be determined in a respective detection range of the ultrasonic sensors. In the prior art, distance information about objects in the vicinity of the means of transport determined in this way is received and used, for example, by maneuvering assistance systems of the means of transport (e.g. in a parking assistance system).

Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik teilautonom oder autonom fahrende Fortbewegungsmittel bekannt, welche im Sinne eines sicheren Fahrbetriebs zusätzlich Informationen über einen aktuellen Straßenzustand einer durch das Fortbewegungsmittel befahrenen Straße (z.B. Nässe, Fahrbahnunebenheiten) bei der Steuerung der Fortbewegungsmittel berücksichtigen.Furthermore, semi-autonomous or autonomously driving means of transport are known from the prior art, which, in the sense of safe driving, also take into account information about the current road condition of a road traveled by the means of transport (e.g. wetness, uneven road surfaces) when controlling the means of transport.

DE 102016209270 A1 beschreibt eine Arbeitsmaschine, welche mit einer Reihe von Sensoren zur Erfassung einer Umgebung versehen ist. U.a. blicken eine Kamera und ein Radar- oder Ultraschall oder Laserabtastsensor auf einen Raum an der Vorderseite der Arbeitsmaschine. Eine weitere Kamera und ein Radar- oder Ultraschall - oder Laserabtastsensor sind ebenfalls an der Arbeitsmaschine angebracht und blicken nach hinten. Die Sensoren sind in Verbindung mit einer Steuereinrichtung eingerichtet, Eigenschaften einer zu befahrenden Straße, wie einen Kurvenradius, einen Fahrbahnzustand (z.B. nass oder trocken, glatt oder uneben) usw. zu erfassen. DE 102016209270 A1 describes a work machine which is provided with a number of sensors for detecting an environment. Among other things, a camera and a radar or ultrasound or laser scanning sensor look at a room at the front of the work machine. Another camera and a radar, ultrasound or laser scanning sensor are also attached to the work machine and look to the rear. The sensors are set up in connection with a control device to detect properties of a road to be driven on, such as a curve radius, a road condition (eg wet or dry, smooth or uneven), etc.

DE 000003512378 C2 beschreibt einen aerodynamischen Zusatz mit einem Spoiler, der von einer Außenfläche einer Fahrzeugkarosserie hervorstehen kann, um einen Auftriebskoeffizienten und Luftwiderstandskoeffizienten des Fahrzeugs zu steuern. Es wird weiter beschrieben, dass der Spoiler im Ansprechen auf ein Signal eines Straßenreibungssensors in eine entsprechende Stellung gezwungen werden kann. Ein solcher Straßenreibungssensor kann beispielsweise aus einem Ultraschallsensor bestehen, welcher Ultraschallwellen in Richtung einer Straßenoberfläche aussendet, um eine Durchschnittsdistanz zwischen der Straßenoberfläche und dem Fahrzeugchassis anhand der Ausbreitungszeit der Ultraschallwellen ableiten zu können. Auf Basis der Durchschnittshöhe und einer Augenblickshöhe, die durch das Rückspritzen von Spritzwasser eines Rades des Fortbewegungsmittels beeinflusst wird, lässt sich ein Straßenzustand ermitteln. DE 000003512378 C2 describes an aerodynamic attachment having a spoiler that can protrude from an outer surface of a vehicle body to control a coefficient of lift and coefficient of drag of the vehicle. It is further described that the spoiler can be forced into an appropriate position in response to a signal from a road friction sensor. Such a road friction sensor can for example consist of an ultrasonic sensor which emits ultrasonic waves in the direction of a road surface in order to be able to derive an average distance between the road surface and the vehicle chassis on the basis of the propagation time of the ultrasonic waves. The condition of the road can be determined on the basis of the average altitude and an instantaneous altitude that is influenced by the splashback of splashing water from a wheel of the means of transport.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Straßenzustandes mittels eines Ultraschallsensors eines Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z.B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug oder ein Luftfahrzeug/Flugzeug oder ein Wasserfahrzeug sein. In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels ermittelt. Die Durchführung dieses und nachfolgend beschriebener Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Auswerteeinheit des Fortbewegungsmittels durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Auswerteeinheit kann Bestandteil eines eigenständigen Steuergerätes oder Bestandteil eines bestehenden Steuergerätes des Fortbewegungsmittels sein. Die Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels kann durch die erfindungsgemäße Auswerteeinheit beispielsweise auf Basis von Raddrehzahlinformationen eines oder mehrerer Raddrehzahlsensoren des Fortbewegungsmittels ermittelt werden. Hierfür kann die Auswerteeinheit bevorzugt über ein Bordnetz des Fortbewegungsmittels informationstechnisch mit den Raddrehzahlsensoren verbunden sein, so dass durch die Raddrehzahlsensoren erzeugte Signale durch die Auswerteeinheit empfangen und in eine aktuelle Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels umgerechnet werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit einen auf Basis der Raddrehzahlinformationen ermittelten Wert für die Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels auch von einem weiteren Steuergerät (z.B. einem Kombiinstrument) des Fortbewegungsmittels empfangen. Weiter alternativ oder zusätzlich kann die Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels auch auf Basis eines Ortungssystems des Fortbewegungsmittels erfolgen. Hierfür kommt insbesondere ein satellitengestütztes Ortungssystem (z.B. GPS oder Galileo) in Frage, welches beispielsweise Teil eines Navigationssystems des Fortbewegungsmittels ist. Basierend auf einer Mehrzahl durch das Ordnungssystem ermittelter Positionen des Fortbewegungsmittels zu unterschiedlichen Zeitpunkten kann durch das Navigationssystem und/oder durch die informationstechnisch an das Navigationssystem angebundene Auswerteeinheit die Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels ermittelt werden. Darüber hinaus ist es auch denkbar, alternativ oder zusätzlich weitere Ortungssysteme einzusetzen (z.B. WLAN-Ortung, Mobilfunkortung usw.). Bevorzugt wird das Ermitteln der Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels in regelmäßigen zeitlichen Abständen durchgeführt, so dass in der erfindungsgemäßen Auswerteeinheit jeweils aktuelle Werte für die Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels vorliegen. Die jeweils aktuellen Werte können durch die Auswerteeinheit in einer informationstechnisch mit der Auswerteeinheit verbundenen internen und/oder externen Speichereinheit für eine nachgelagerte Verarbeitung abgelegt werden.According to a first aspect of the present invention, a method for determining a road condition by means of an ultrasonic sensor of a means of locomotion is proposed. The means of locomotion can, for example, be a road vehicle (for example a motorcycle, car, van, truck) or a rail vehicle or an aircraft / airplane or a watercraft. In a first step of the method according to the invention, a speed of the means of locomotion is determined. This process steps of the method according to the invention and those described below can be carried out in particular by means of an evaluation unit according to the invention for the means of transport. The evaluation unit according to the invention can be part of an independent control device or part of an existing control device of the means of locomotion. The speed of the means of transport can be determined by the evaluation unit according to the invention, for example on the basis of wheel speed information from one or more wheel speed sensors of the means of transport. For this purpose, the evaluation unit can be connected to the wheel speed sensors via an on-board network of the means of transport, so that signals generated by the wheel speed sensors can be received by the evaluation unit and converted into a current speed of the means of transport. As an alternative or in addition, the evaluation unit can also receive a value for the speed of the means of locomotion determined on the basis of the wheel speed information from a further control device (for example an instrument cluster) of the means of locomotion. As an alternative or in addition, the speed of the means of transportation can also take place on the basis of a locating system of the means of transportation. A satellite-supported positioning system (eg GPS or Galileo), which is part of a navigation system of the means of locomotion, is particularly suitable for this. Based on a plurality of positions of the determined by the classification system Means of locomotion at different points in time can be determined by the navigation system and / or by the evaluation unit connected to the navigation system in terms of information technology, the speed of the means of locomotion. In addition, it is also conceivable to use additional location systems as an alternative or in addition (e.g. WLAN location, cell phone location, etc.). The determination of the speed of the means of transport is preferably carried out at regular time intervals, so that current values for the speed of the means of transport are present in the evaluation unit according to the invention. The respective current values can be stored by the evaluation unit in an internal and / or external storage unit connected to the evaluation unit in terms of information technology for subsequent processing.

In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die Auswerteeinheit ein Signal des Ultraschallsensors repräsentierend Fahrgeräusche des Fortbewegungsmittels empfangen. Der Ultraschallsensor kann bevorzugt ein bestehender Ultraschallsensor des Fortbewegungsmittels sein, also z.B. ein Ultraschallsensor eines Einparkassistenzsystems des Fortbewegungsmittels. Alternativ oder zusätzlich kann der eingesetzte Ultraschallsensor auch ein dedizierter Ultraschallsensor für das erfindungsgemäße Verfahren sein, welcher an einer für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Position mit einer geeigneten Ausrichtung am Fortbewegungsmittel angebracht sein kann. Grundsätzlich erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren einen Einsatz von Ultraschallsensoren mit unterschiedlichen Erfassungsbereichen und/oder Empfindlichkeiten und/oder Anordnungspositionen am Fortbewegungsmittel und/oder Ausrichtungen bezüglich des Fortbewegungsmittels. Entscheidend für das erfindungsgemäße Verfahren ist es, dass der verwendete Ultraschallsensor jene Fahrgeräusche des Fortbewegungsmittels erfassen kann, welche durch den Kontakt eines oder mehrerer Räder des Fortbewegungsmittels mit einer jeweils durch das Fortbewegungsmittel befahrenen Fahrbahnoberfläche erzeugt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich in diesem Zusammenhang die Tatsache zunutze, dass Fahrbahnoberflächen i.d.R. nicht vollständig eben sind, bedingt durch deren Untergrund und/oder deren Einbau und/oder durch eine ungleichmäßige Gewichtsbelastung durch die Fahrbahn nutzende, schwere Fortbewegungsmittel. In jeweiligen Senken dieser Unebenheiten kann sich bei Regen entsprechend verstärkt Wasser ansammeln. Diese Unebenheiten sind vor allem bei nasser Straße daran erkennbar, dass sich die Intensität eines Nasszischens beim Durchfahren der wassergefüllten Senken durch die Räder des Fortbewegungsmittels mit einer charakteristischen Frequenz ändert. Durch Fahrbahnunebenheiten und Spurrillen können Pfützen und Wasserrinnen entstehen, die wesentlich später abtrocknen, als erhöhte Bereiche des Fahrbahnbelags. Insbesondere durch schwere LKW kann Asphalt einer Fahrbahn beispielsweise zu Hügeln oder Rinnen aufgeschoben werden. Darüber hinaus können bei hohen Außentemperaturen durch längere Zeit auf derselben Stelle stehende LKW große Kräfte in Längs- und Querrichtung auf die Fahrbahn übertragen werden. Aus diesem Grund verfügen die Fahrbahnunebenheiten häufig über eine ähnliche Ausdehnung, wie die Achsabstände dieser LKW und somit auch die durch Regen erzeugten nassen bzw. feuchten Flecken bzw. Pfützen auf dem Fahrbahnbelag. Neben Asphaltfahrbahnen werden im Straßenbau auch Betonfahrbahnen eingesetzt, welche aus technischen Gründen i.d.R. in regelmäßigen Abständen eingeschnitten bzw. unterbrochen sind, um eine Ausdehnung der Betonfahrbahn bei Temperaturschwankungen zu ermöglichen. Mit der Zeit können sich einzelne Betonplatten der Fahrbahn an einigen Stellen stärker setzen, als an anderen Stellen, wodurch bei Regen ebenfalls Pfützen durch die in regelmäßigen Abständen auftretenden Fahrbahnunebenheiten auf der Fahrbahn entstehen können.In a second step of the method according to the invention, the evaluation unit receives a signal from the ultrasonic sensor representing driving noises from the means of locomotion. The ultrasonic sensor can preferably be an existing ultrasonic sensor of the means of locomotion, for example an ultrasonic sensor of a parking assistance system of the means of locomotion. Alternatively or in addition, the ultrasonic sensor used can also be a dedicated ultrasonic sensor for the method according to the invention, which can be attached to the means of locomotion at a position suitable for the method according to the invention with a suitable orientation. In principle, the method according to the invention allows the use of ultrasonic sensors with different detection areas and / or sensitivities and / or arrangement positions on the means of transport and / or orientations with respect to the means of transport. It is crucial for the method according to the invention that the ultrasonic sensor used can detect those driving noises of the means of transport which are generated by the contact of one or more wheels of the means of transport with a road surface on which the means of transport is traveling. In this context, the method according to the invention makes use of the fact that road surfaces are generally not completely flat due to their subsoil and / or their installation and / or due to an uneven weight load from heavy means of transport using the road. In the respective depressions of these bumps, water can accumulate to a greater extent when it rains. These bumps can be recognized, especially on wet roads, from the fact that the intensity of a wet hiss changes with a characteristic frequency when the wheels of the vehicle drive through the water-filled depressions. Uneven road surfaces and ruts can create puddles and gullies that dry out much later than raised areas of the road surface. Heavy trucks in particular can push the asphalt of a roadway into hills or gullies, for example. In addition, when the outside temperature is high, trucks standing in the same place for a long time can transfer large forces in the longitudinal and transverse directions to the roadway. For this reason, the unevenness of the road often has a similar extent to the center distances of these trucks and thus also the wet or damp spots or puddles on the road surface caused by rain. In addition to asphalt lanes, concrete lanes are also used in road construction, which for technical reasons are usually cut or interrupted at regular intervals in order to allow the concrete lane to expand in the event of temperature fluctuations. Over time, individual concrete slabs of the roadway can settle more heavily in some places than in other places, which can also result in puddles when it rains due to the bumps in the roadway that occur at regular intervals.

Wie oben beschrieben kann dadurch ein Nasszischen beim Durchfahren der Pfützen entstehen. Dieses Fahrgeräusch kann entsprechend durch den oben beschriebenen Ultraschallsensor des Fortbewegungsmittels erfasst werden. Das Fahrgeräusch kann in diesem Zusammenhang sowohl durch Luftschall, als auch durch Körperschall (z.B. über das Fahrwerk des Fortbewegungsmittels) an den Ultraschallsensor übertragen werden. Dieses durch den Ultraschallsensor erfasste Fahrgeräusch kann anschließend in Form eines das Fahrgeräusch repräsentierenden Signals vom Ultraschallsensor an die erfindungsgemäße Auswerteeinheit übertragen werden, welche bevorzugt über das Bordnetz des Fortbewegungsmittels informationstechnisch mit dem Ultraschallsensor verbunden ist.As described above, this can cause wet hissing when driving through puddles. This driving noise can be detected accordingly by the above-described ultrasonic sensor of the means of locomotion. In this context, the driving noise can be transmitted to the ultrasonic sensor both by airborne noise and by structure-borne noise (e.g. via the chassis of the vehicle). This driving noise detected by the ultrasonic sensor can then be transmitted in the form of a signal representing the driving noise from the ultrasonic sensor to the evaluation unit according to the invention, which is preferably connected to the ultrasonic sensor via the electrical system of the vehicle.

Es sei darauf hingewiesen, dass eine auf der Fahrbahn vorhandene Nässe zwar besonders vorteilhaft bei der Erfassung charakteristischer Fahrbahnunebenheiten ist, dass diese Nässe aber nicht zwingend erforderlich ist für die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Mit anderen Worten können auch ohne eine vorhandene Nässe für das erfindungsgemäße Verfahren relevante Fahrgeräusche beim Durchfahren charakteristischer Fahrbahnunebenheiten erzeugt und durch den Ultraschallsensor erfasst werden (z.B. durch eine das Fahrgeräusch beeinflussende Schwankung einer jeweiligen Reifenaufstandskraft). Im Sinne einer vereinfachten Beschreibung wird nachfolgend stellvertretend für die beiden Varianten (nasser bzw. trockener Fahrbahnbelag) der Fall eines nassen bzw. feuchten bzw. abtrocknenden Fahrbahnbelags beschrieben.It should be pointed out that wetness present on the roadway is particularly advantageous for the detection of characteristic roadway bumps, but that this wetness is not absolutely necessary for the effectiveness of the method according to the invention. In other words, driving noises relevant to the method according to the invention when driving through characteristic bumps in the road can be generated and detected by the ultrasonic sensor (e.g. by a fluctuation of a respective tire contact force influencing the driving noise) even without the presence of moisture. In the interests of a simplified description, the following describes the case of a wet or damp or drying road surface as a representative of the two variants (wet or dry road surface).

Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, dass der Ultraschallsensor gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt als reiner Ultraschallempfänger eingesetzt wird. D. h., das Aussenden eines Ultraschallsignals durch den Sensor, wie es bei einem herkömmlichen Einsatz des Ultraschallsensors im Zusammenhang mit einer Abstandsmessung eingesetzt wird, ist nicht erforderlich und unter Umständen auch nicht erwünscht. Mittels des Ultraschallempfängers des Ultraschallsensors werden hier stattdessen außerhalb des Ultraschallsensors erzeugte Fahrgeräusche erfasst. Zu diesem Zweck kann ein herkömmlicher Ultraschallsensor in einen reinen Messmodus versetzt werden, in welchem kein Aussenden eines Ultraschallsignals durch den Ultraschallsensor stattfindet. Ein weiterer Unterschied zur herkömmlichen ultraschallbasierten Abstandsmessung liegt hier darin, dass ein Messzeitraum des Ultraschallsensors gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren um Größenordnungen größer sein kann, als im Falle einer herkömmlichen Abstandsmessung. Auf diese Weise treten regelmäßig wiederkehrende Fahrbahnunebenheiten im durch den Ultraschallsensor erzeugten Signal deutlicher hervor. Da ein Aussenden von Ultraschallwellen durch den Ultraschallsensor wie beschrieben nicht erforderlich ist, kann bei der Verwendung eines dedizierten Ultraschallsensors somit ein reiner Ultraschallempfänger ohne eine entsprechende Sendefunktion eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann darüber hinaus prinzipiell auch während und/oder zwischen herkömmlichen Abstandsmessungen des Ultraschallsensors durchgeführt werden.It should also be pointed out that the ultrasonic sensor according to the method according to the invention is preferably used as a pure ultrasonic receiver. That is to say, the transmission of an ultrasonic signal by the sensor, as is used in a conventional use of the ultrasonic sensor in connection with a distance measurement, is not necessary and, under certain circumstances, also not desirable. Instead, driving noises generated outside of the ultrasonic sensor are recorded here by means of the ultrasonic receiver of the ultrasonic sensor. For this purpose, a conventional ultrasonic sensor can be switched to a pure measurement mode in which the ultrasonic sensor does not emit an ultrasonic signal. Another difference to the conventional ultrasound-based distance measurement is that a measurement period of the ultrasound sensor according to the method according to the invention can be orders of magnitude greater than in the case of a conventional distance measurement. In this way, regularly recurring bumps in the road surface appear more clearly in the signal generated by the ultrasonic sensor. Since it is not necessary for the ultrasonic sensor to transmit ultrasonic waves as described, a pure ultrasonic receiver without a corresponding transmission function can be used when using a dedicated ultrasonic sensor. In principle, the method according to the invention can also be carried out during and / or between conventional distance measurements of the ultrasonic sensor.

In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Rauschpegel des Signals in einem vordefinierten, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzband mit einem vordefinierten Schwellenwert verglichen. Da der Rauschpegel des Signals des Ultraschallsensors in Abhängigkeit der aktuellen Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels und in Abhängigkeit der Abstände der charakteristischen Straßenunebenheiten entsprechend beeinflusst wird, kann ein erhöhter Rauschpegel in einem mit der aktuellen Geschwindigkeit und den Abständen der charakteristischen Straßenunebenheiten korrespondierenden Frequenzband des Signals festgestellt werden.In a third step of the method according to the invention, a noise level of the signal in a predefined, speed-dependent frequency band is compared with a predefined threshold value. Since the noise level of the signal of the ultrasonic sensor is influenced accordingly as a function of the current speed of the means of transport and as a function of the distances between the characteristic bumps in the road, an increased noise level can be determined in a frequency band of the signal that corresponds to the current speed and the distances between the characteristic bumps in the road.

Hierfür können in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit zu einer Mehrzahl von Geschwindigkeitswerten mit jeweiligen Geschwindigkeitswerten und jeweiligen charakteristischen Abständen der Straßenunebenheiten korrespondierende Mittenfrequenzen für jeweilige vordefinierte Frequenzbänder abgelegt werden. Auf diese Weise kann die Auswerteeinheit z.B. jeweils die mit der aktuellen Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels korrespondierende Mittenfrequenz für das jeweilige vordefinierte Frequenzband auslesen und verwenden. Da die Geschwindigkeitswerte im Zuge einer rechnerbasierten Verarbeitung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte i.d.R. in Form einer endlichen Anzahl diskreter Werte vorliegen, können diese beispielsweise Intervallgrenzen für vordefinierte Geschwindigkeitsbereiche darstellen (z.B. 10km/h, 15 km/h, 20km/h, usw.). Eine Breite des jeweiligen Frequenzbandes kann für alle vordefinierten Mittenfrequenzen einheitlich vordefiniert sein. Alternativ kann zu jeder vordefinierten Mittenfrequenz eine untere und/oder eine obere Grenzfrequenz in der Speichereinheit abgelegt sein und durch die Auswerteeinheit entsprechend verwendet werden. Darüber hinaus kann zu jedem in der Speichereinheit abgelegten Geschwindigkeitswert eine Mehrzahl korrespondierender, vordefinierter Mittenfrequenzen abgelegt sein, sofern durch das erfindungsgemäße Verfahren mehr als ein charakteristischer Abstand von Straßenunebenheiten berücksichtigt werden soll. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn sowohl Achsabstände von LKW auf einer Asphaltfahrbahn, als auch Abstände jeweiliger Betonplatten einer Betonfahrbahn zur Bewertung vorliegender Straßenunebenheiten herangezogen werden sollen. Eine Verwendung einer Mehrzahl vordefinierter Mittenfrequenzen kann auch dann sinnvoll sein, wenn durch das erfindungsgemäße Verfahren unterschiedliche Achsabstände und/oder Betonplattenabstände berücksichtigt werden sollen. Im Sinne einer vereinfachten Beschreibung wird nachfolgend, sofern nicht anders erwähnt, stellvertretend der Fall betrachtet, in welchem in der Speichereinheit zu jedem Geschwindigkeitswert eine einzige vordefinierte Mittenfrequenz abgelegt ist. Es sei explizit darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren dadurch nicht auf die Verwendung einer einzigen Mittenfrequenz bzw. eines einzigen Frequenzbandes beschränkt wird. Stattdessen können durch die Auswerteeinheit weitere Mittenfrequenzen bzw. Frequenzbänder analog zu nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritten einbezogen werden. Der vordefinierte Schwellenwert mit dem der Rauschpegel des Signals in dem vordefinierten, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzband verglichen wird, kann ebenfalls in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt sein. Anstelle einer Ablage einer Mehrzahl vordefinierter Mittenfrequenzen zu jeweils korrespondierenden Geschwindigkeiten in der Speichereinheit kann eine solche Zuordnung auch auf Basis einer Funktion vordefiniert sein, deren Algorithmus beispielsweise in Form eines Computerprogramms durch die Auswerteeinheit ausgeführt werden kann.For this purpose, center frequencies corresponding to a plurality of speed values with respective speed values and respective characteristic distances of the uneven road surfaces for respective predefined frequency bands can be stored in the memory unit connected to the evaluation unit. In this way, the evaluation unit can e.g. read out and use the center frequency corresponding to the current speed of the means of locomotion for the respective predefined frequency band. Since the speed values are generally available in the form of a finite number of discrete values in the course of computer-based processing of the method steps according to the invention, these can, for example, represent interval limits for predefined speed ranges (e.g. 10 km / h, 15 km / h, 20 km / h, etc.). A width of the respective frequency band can be uniformly predefined for all predefined center frequencies. Alternatively, a lower and / or an upper limit frequency can be stored in the memory unit for each predefined center frequency and used accordingly by the evaluation unit. In addition, a plurality of corresponding, predefined center frequencies can be stored for each speed value stored in the storage unit, provided that more than one characteristic distance from uneven road surfaces is to be taken into account by the method according to the invention. This can be the case, for example, when both the center distances of trucks on an asphalt roadway and the distances between the respective concrete slabs of a concrete roadway are to be used to evaluate the unevenness of the road. Using a plurality of predefined center frequencies can also be useful if the method according to the invention is to take into account different center distances and / or concrete slab distances. For the sake of a simplified description, unless otherwise mentioned, the case in which a single predefined center frequency is stored in the memory unit for each speed value is considered as a representative example. It should be explicitly pointed out that the method according to the invention is not limited to the use of a single center frequency or a single frequency band. Instead, the evaluation unit can incorporate further center frequencies or frequency bands analogous to the method steps described below. The predefined threshold value with which the noise level of the signal is compared in the predefined, speed-dependent frequency band can also be stored in the memory unit connected to the evaluation unit. Instead of storing a plurality of predefined center frequencies at respective corresponding speeds in the memory unit, such an assignment can also be predefined on the basis of a function, the algorithm of which can be executed by the evaluation unit, for example in the form of a computer program.

In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Information über den Straßenzustand auf Basis eines Ergebnisses des Vergleichens des Rauschpegels mit dem vordefinierten Schwellenwert ermittelt. Für den Fall, dass der aktuell gemessene Rauschpegel in dem jeweiligen vordefinierten, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzband oberhalb des vordefinierten Schwellenwertes liegt (oder identisch mit diesem ist), kann durch die Auswerteeinheit festgestellt werden, dass charakteristische Straßenunebenheiten und/oder Nässe auf der Fahrbahn vorliegen. Umgekehrt kann durch die Auswerteeinheit eine Abwesenheit charakteristischer Straßenunebenheiten und/oder eine Abwesenheit von Nässe auf der Fahrbahn festgestellt werden.In a fourth step of the method according to the invention, information about the road condition is determined on the basis of a result of the comparison of the noise level with the predefined threshold value. In the event that the currently measured noise level is in the respective predefined, speed-dependent frequency band is above the predefined threshold value (or is identical to this), it can be determined by the evaluation unit that there are characteristic bumps in the road and / or wetness on the roadway. Conversely, the evaluation unit can determine an absence of characteristic bumps in the road and / or an absence of moisture on the roadway.

In einem fünften Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Information über den Straßenzustand im Fortbewegungsmittel verwendet. Zu diesem Zweck kann die erfindungsgemäße Auswerteeinheit die Information über den Straßenzustand in Form eines Signals über das Bordnetz des Fortbewegungsmittels an einen oder mehrere Empfänger im Fortbewegungsmittel übertragen. Als Empfänger für diese Information kommt beispielsweise ein Steuergerät für einen autonomen Fahrbetrieb des Fortbewegungsmittels in Frage, welches auf Basis dieser Information eine aktuelle Steuerung des Fortbewegungsmittels anpassen kann. D. h., dass dieses Steuergerät im Falle einer vorhandenen Straßennässe und/oder vorhandener Straßenunebenheiten aus Sicherheitsgründen beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels automatisch reduzieren kann.In a fifth step of the method according to the invention, the information about the road condition is used in the means of transport. For this purpose, the evaluation unit according to the invention can transmit the information about the road condition in the form of a signal via the vehicle electrical system of the means of transport to one or more receivers in the means of transport. A possible receiver for this information is, for example, a control device for an autonomous driving operation of the means of locomotion, which can adapt a current control of the means of locomotion on the basis of this information. In other words, if the road is wet and / or there are bumps in the road, this control device can, for safety reasons, automatically reduce the current speed of the means of transport, for example.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Vergleichen des Rauschpegels des Signals mit dem vordefinierten Schwellenwert nach einer Transformation des Signals in den Frequenzbereich im Frequenzbereich durchgeführt und/oder nach einer Filterung des Signals mittels eines Bandpassfilters im Zeitbereich durchgeführt. Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugte Variante stellt die Transformation des Signals in den Frequenzbereich dar. Dies kann auf Basis bekannter Verfahren zur Frequenzbereichstransformation von Signalen aus dem Stand der Technik durchgeführt werden (z.B. DFT, FFT, usw.). Die Transformation des Ultraschallsignals in den Frequenzbereich kann beispielsweise durch das mittels der Auswerteeinheit ausgeführten Computerprogramms realisiert werden. Anschließend kann die Auswerteeinheit das vordefinierte, geschwindigkeitsabhängige Frequenzband hinsichtlich eines dort vorhandenen Rauschpegels und/oder einer dort vorhandenen Rauschenergie, wie oben beschrieben, mit dem vordefinierten Schwellenwert vergleichen. Die Auswertung des Signals des Ultraschallsensors im Frequenzbereich bietet darüber hinaus den Vorteil, dass die Auswerteeinheit alternativ zur Verwendung der vordefinierten, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzbänder eine Spitzenwertanalyse (bevorzugt einer Hüllkurve des Frequenzspektrums) im Frequenzbereich durchführen kann, mittels derer ebenfalls wiederkehrende, charakteristische Fahrgeräusche ermittelt werden können. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn von den oben beschriebenen Abständen charakteristischer Fahrbahnunebenheiten abweichende Abstände von Fahrbahnunebenheiten vorliegen sollten.In an advantageous embodiment of the present invention, the comparison of the noise level of the signal with the predefined threshold value is carried out after transforming the signal into the frequency domain in the frequency domain and / or after filtering the signal by means of a bandpass filter in the time domain. The variant preferred according to the method according to the invention represents the transformation of the signal into the frequency domain. This can be carried out on the basis of known methods for frequency domain transformation of signals from the prior art (e.g. DFT, FFT, etc.). The transformation of the ultrasonic signal into the frequency range can be implemented, for example, by the computer program executed by means of the evaluation unit. The evaluation unit can then compare the predefined, speed-dependent frequency band with the predefined threshold value with regard to a noise level and / or a noise energy present there, as described above. The evaluation of the signal from the ultrasonic sensor in the frequency range also offers the advantage that the evaluation unit can, as an alternative to using the predefined, speed-dependent frequency bands, perform a peak value analysis (preferably an envelope curve of the frequency spectrum) in the frequency range, by means of which recurring, characteristic driving noises can be determined. This is particularly advantageous if there should be distances from uneven road surfaces that differ from the above-described distances between characteristic unevenness of the road.

Eine Filterung des Signals mittels eines Bandpassfilters im Zeitbereich kann beispielsweise durch eine oder mehrere in ihrer Mittenfrequenz anpassbare analoge oder digitale Filter umgesetzt werden. Die Mittenfrequenz eines jeweils zu bewertenden, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzbandes kann durch die Auswerteeinheit entsprechend eingestellt werden. Ein auf diese Weise im Zeitbereich gefiltertes Signal des Ultraschallsensors kann nachfolgend über einen vordefinierten Zeitraum integriert werden, so dass der gefilterte und integrierte Rauschpegel des Signals des Ultraschallsensors mit einem geeigneten vordefinierten Schwellenwert verglichen werden kann.A filtering of the signal by means of a bandpass filter in the time domain can be implemented, for example, by one or more analog or digital filters that can be adjusted in terms of their center frequency. The center frequency of a respective speed-dependent frequency band to be evaluated can be set accordingly by the evaluation unit. A signal of the ultrasonic sensor filtered in the time domain in this way can subsequently be integrated over a predefined period of time so that the filtered and integrated noise level of the signal from the ultrasonic sensor can be compared with a suitable predefined threshold value.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst das vordefinierte, geschwindigkeitsabhängige Frequenzband Frequenzen, welche durch regelmäßig wiederkehrende, charakteristische Fahrgeräusche erzeugt werden, wobei die charakteristischen Fahrgeräusche durch in regelmäßigen Abständen auftretende Straßenunebenheiten erzeugt werden, wobei die regelmäßigen Abstände der Straßenunebenheiten im Bereich von 1 m bis 2 m und/oder im Bereich von 4 m bis 12 m liegen. Die Abstände der Straßenunebenheiten im Bereich von 1 m bis 2 m repräsentieren beispielsweise charakteristische Achsabstände von LKW, während die Abstände der Straßenunebenheiten im Bereich von 4 m bis 12 m charakteristische Abstände von Betonplattenübergängen einer Betonfahrbahn repräsentieren können. Die jeweiligen charakteristischen Abstände werden demnach bevorzugt bei der Festlegung der vordefinierten, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzbänder berücksichtigt.In a further advantageous embodiment of the present invention, the predefined, speed-dependent frequency band comprises frequencies which are generated by regularly recurring, characteristic driving noises, the characteristic driving noises being generated by road bumps occurring at regular intervals, the regular spacing of the road bumps in the range of 1 m up to 2 m and / or in the range from 4 m to 12 m. The distances between the bumps in the road in the range of 1 m to 2 m represent, for example, characteristic center distances of trucks, while the distances between the bumps in the road in the range from 4 m to 12 m can represent characteristic distances between concrete slab transitions on a concrete roadway. The respective characteristic distances are therefore preferably taken into account when determining the predefined, speed-dependent frequency bands.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelten Straßenunebenheiten mittels weiterer Sensoren des Fortbewegungsmittels plausibilisiert. Als weitere Sensoren kommen all jene Sensoren des Fortbewegungsmittels in Frage, welche eingerichtet sind, Straßenunebenheiten einer aktuell befahrenen Straße zu erfassen. In diesem Zusammenhang können beispielsweise Raddrehzahlsensoren, Inertialsensoren bzw. Beschleunigungssensoren, Reifendrucksensoren, Höhenstandssensoren des Fortbewegungsmittels usw. eingesetzt werden. Deren jeweilige Ausgangssignale können direkt oder indirekt (z.B. über ein weiteres Steuergerät) über das Bordnetz des Fortbewegungsmittels an die erfindungsgemäße Auswerteeinheit übertragen werden. Anschließend können die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Auswerteeinheit ermittelten Straßenunebenheiten (bzw. deren charakteristische Abstände) mit den Signalen der weiteren Sensoren verglichen werden. Für den Fall, dass in den Signalen der weiteren Sensoren mit den ermittelten Straßenunebenheiten korrespondierende Signalveränderungen festgestellt werden können, kann eine Zuverlässigkeit des Ergebnisses des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Auswerteeinheit entsprechend höher eingestuft werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, the road unevenness determined by the method according to the invention is checked for plausibility by means of further sensors of the means of locomotion. All those sensors of the means of locomotion which are set up to detect unevenness of the road currently being traveled on come into consideration as further sensors. In this context, for example, wheel speed sensors, inertial sensors or acceleration sensors, tire pressure sensors, level sensors of the means of locomotion, etc. can be used. Their respective output signals can be sent directly or indirectly (for example via a further control unit) to the evaluation unit according to the invention via the vehicle electrical system of the means of locomotion be transmitted. The unevenness of the road (or their characteristic distances) determined by the evaluation unit using the method according to the invention can then be compared with the signals from the further sensors. In the event that signal changes corresponding to the determined road bumps can be determined in the signals from the further sensors, the evaluation unit can classify the reliability of the result of the method according to the invention correspondingly higher.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der vordefinierte Schwellenwert in Abhängigkeit eines aktuellen Fahrbahnbelages und/oder eines durchschnittlichen Rauschpegels des Signals aus einer Mehrzahl vordefinierter Schwellenwerte ermittelt. Mit anderen Worten kann es sinnvoll sein, in Abhängigkeit jeweiliger Randbedingungen einen an diese Randbedingungen angepassten, vordefinierten Schwellenwert zu verwenden. Dadurch kann ein durch das Signal des Ultraschallsensors repräsentierter Grundrauschpegel zuverlässiger von solchen Rauschpegeln unterschieden werden, welche die charakteristischen Straßenunebenheiten repräsentieren. Es kann somit von Vorteil sein, Fahrbahnbeläge wie Asphalt, Flüsterasphalt, Beton usw. zu unterscheiden und einen jeweils an den aktuell vorliegenden Fahrbahnbelag angepassten vordefinierten Schwellenwert in der Auswerteeinheit zu verwenden. Eine solche Unterscheidung kann beispielsweise auf Basis eines Signals einer Kamera des Fortbewegungsmittels automatisch durchgeführt werden, sofern die Kamera derart am Fortbewegungsmittel angeordnet und ausgerichtet ist, dass sie einen aktuell durch das Fortbewegungsmittel befahrenen Fahrbahnbelag erfassen kann. Durch eine anschließende Helligkeits- und/oder Struktur- und/oder Farbanalyse des Fahrbahnbelages auf Basis des Signals der Kamera durch die Auswerteeinheit kann beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Helligkeiten ein Asphaltbelag von einem Betonbelag unterschieden werden. Darüber hinaus ist es auch denkbar, weitere Sensoren des Fortbewegungsmittels zum Ermitteln eines aktuellen Fahrbahnbelages zu verwenden. Alternativ oder zusätzlich kann ein aktuell zu verwendender, vordefinierter Schwellenwert auch auf Basis eines durchschnittlichen Rauschpegel des Signals des Ultraschallsensors bestimmt werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, the predefined threshold value is determined from a plurality of predefined threshold values as a function of a current road surface and / or an average noise level of the signal. In other words, it can make sense to use a predefined threshold value adapted to these boundary conditions as a function of the respective boundary conditions. As a result, a background noise level represented by the signal from the ultrasonic sensor can be more reliably distinguished from those noise levels which represent the characteristic unevenness of the road. It can thus be advantageous to differentiate between road surfaces such as asphalt, whispered asphalt, concrete, etc. and to use a predefined threshold value in the evaluation unit that is in each case adapted to the currently present road surface. Such a differentiation can be carried out automatically, for example, on the basis of a signal from a camera of the means of locomotion, provided the camera is arranged and aligned on the means of locomotion in such a way that it can detect a road surface currently being driven on by the means of transport. By means of a subsequent brightness and / or structure and / or color analysis of the road surface based on the signal from the camera by the evaluation unit, for example, an asphalt surface can be distinguished from a concrete surface based on different brightnesses. In addition, it is also conceivable to use further sensors of the means of locomotion to determine a current road surface. Alternatively or additionally, a predefined threshold value that is currently to be used can also be determined on the basis of an average noise level of the signal from the ultrasonic sensor.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der vordefinierte Schwellenwert und/oder das vordefinierte geschwindigkeitsabhängige Frequenzband positionsbezogen in einer Karte gespeichert und/oder aus der Karte ausgelesen und verwendet, wobei die Karte im Fortbewegungsmittel und/oder außerhalb des Fortbewegungsmittels gespeichert wird. Auf diese Weise können zuvor ermittelte, vordefinierte Schwellenwerte und/oder vordefinierte geschwindigkeitsabhängige Frequenzbänder für eine bestimmte Position bzw. einen bestimmten Streckenabschnitt gespeichert werden, so dass diese bei einem erneuten Befahren dieses Streckenabschnittes nicht erneut ermittelt werden müssen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die ermittelten Informationen bezüglich der vordefinierten Schwellenwerte und/oder der vordefinierten, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzbänder bezüglich einer jeweiligen Position zwischen unterschiedlichen Fortbewegungsmitteln (Car2Car-Kommunikation) oder zwischen Fortbewegungsmitteln und einem zentralen Server ausgetauscht werden können. In letzterem Fall kann der zentrale Server eine Mehrzahl solcher Informationen von einer Mehrzahl von Fortbewegungsmitteln empfangen und zusammenführen und diese in Form einer mehr oder weniger flächendeckenden Karte an die jeweiligen Fortbewegungsmittel übertragen. Eine Kommunikation zwischen jeweiligen Fortbewegungsmitteln und/oder zwischen einem Fortbewegungsmittel und dem zentralen Server kann beispielsweise über eine Drahtloskommunikationsschnittstelle, wie eine Mobilfunkschnittstelle, eine WLAN-Schnittstelle usw. erfolgen.In a further advantageous embodiment of the present invention, the predefined threshold value and / or the predefined speed-dependent frequency band is stored position-related in a map and / or read out from the map and used, the map being stored in the means of transport and / or outside the means of transport. In this way, previously determined, predefined threshold values and / or predefined speed-dependent frequency bands can be stored for a certain position or a certain route section, so that they do not have to be determined again when driving this route section again. This is particularly advantageous if the information determined with regard to the predefined threshold values and / or the predefined, speed-dependent frequency bands with regard to a respective position can be exchanged between different means of transport (Car2Car communication) or between means of transport and a central server. In the latter case, the central server can receive and merge a plurality of such information items from a plurality of means of transport and transmit this information to the respective means of transport in the form of a more or less area-wide map. Communication between the respective means of locomotion and / or between a means of locomotion and the central server can take place, for example, via a wireless communication interface such as a cellular radio interface, a WLAN interface, etc.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst das Signal jeweils Informationen über den Straßenzustand eines Streckenabschnittes mit einer Länge im Bereich von 10 m bis 250 m, insbesondere mit einer Länge im Bereich von 15 m bis 150 m und bevorzugt mit einer Länge von 25 m. Darüber hinaus können gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren auch weitere Längen von Streckenabschnitten eingesetzt werden, womit diese nicht auf die oben genannten beschränkt sind. Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Länge des durch das Signal repräsentierten Streckenabschnittes in Abhängigkeit vordefinierter Kriterien dynamisch angepasst wird. Als vordefinierte Kriterien kommen beispielsweise eine Art des aktuell vorliegenden Straßenbelags und/oder eine aktuelle Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels und/oder ein aktueller Grad einer Ausprägung charakteristischer Fahrbahnunebenheiten in Frage.In a further advantageous embodiment of the present invention, the signal includes information about the road condition of a route section with a length in the range from 10 m to 250 m, in particular with a length in the range from 15 m to 150 m and preferably with a length of 25 m In addition, according to the method according to the invention, further lengths of route sections can also be used, whereby these are not limited to those mentioned above. Furthermore, it can be advantageous if the length of the route section represented by the signal is dynamically adapted as a function of predefined criteria. Possible predefined criteria are, for example, a type of the currently existing road surface and / or a current speed of the means of transport and / or a current degree of expression of characteristic unevenness in the roadway.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt das Ermitteln der Information über den Straßenzustand mindestens im Ansprechen auf einen Spurwechsel und/oder einen Abbiegevorgang und/oder eine Änderung einer Straßenkategorie (z.B. Wechsel von Landstraße zu Autobahn) und/oder eine Änderung eines Fahrbahnbelages der Straße automatisch. Die hier beschriebenen Ereignisse zum Auslösen des Ermittelns der Information über den Straßenzustand können beispielsweise von einer Sensorik des Fortbewegungsmittels und/oder von einem Navigationssystem des Fortbewegungsmittels bereitgestellt werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, the information about the road condition is determined at least in response to a lane change and / or a turning process and / or a change in a road category (e.g. change from country road to motorway) and / or a change in a road surface Road automatically. The events described here for triggering the determination of the information about the road condition can be provided, for example, by a sensor system of the means of transport and / or by a navigation system of the means of transport.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Straßenzustandes mittels eines Ultraschallsensors eines Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst eine Auswerteeinheit mit einem Dateneingang und einem Datenausgang und kann Bestandteil eines bestehenden Steuergerätes oder ein eigenständiges Steuergerät des Fortbewegungsmittels sein. Des Weiteren kann die Auswerteeinheit beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o.ä., ausgestaltet und informationstechnisch an eine interne und/oder externe Speichereinheit angebunden sein, in welcher durch die Auswerteeinheit empfangene und/oder berechnete Daten für eine nachfolgende Verarbeitung abgelegt werden können. Ferner kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahrensschritte auf Basis eines die Verfahrensschritte implementierenden Computerprogramms auszuführen. Die Auswerteeinheit ist in Verbindung mit dem Dateneingang weiter eingerichtet, über ein Bordnetz des Fortbewegungsmittels eine Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels zu ermitteln und ein Signal des Ultraschallsensors repräsentierend Fahrgeräusche des Fortbewegungsmittels zu empfangen. Ferner ist die Auswerteeinheit eingerichtet, einen Rauschpegel des Signals in einem vordefinierten, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzband mit einem vordefinierten Schwellenwert zu vergleichen und eine Information über den Straßenzustand auf Basis eines Ergebnisses des Vergleichens des Rauschpegels mit dem vordefinierten Schwellenwert zu ermitteln. In Verbindung mit dem Datenausgang ist die Auswerteeinheit zusätzlich eingerichtet, die Information über den Straßenzustand im Fortbewegungsmittel zu verwenden.According to a second aspect of the present invention, a device for determining a road condition by means of an ultrasonic sensor of a means of locomotion is proposed. The device comprises an evaluation unit with a data input and a data output and can be part of an existing control device or an independent control device of the means of locomotion. Furthermore, the evaluation unit can be designed, for example, as an ASIC, FPGA, processor, digital signal processor, microcontroller, or the like, and information technology connected to an internal and / or external memory unit, in which data received and / or calculated by the evaluation unit for a subsequent processing can be filed. Furthermore, the evaluation unit can be set up to execute method steps according to the invention described above on the basis of a computer program implementing the method steps. The evaluation unit is further set up in connection with the data input to determine a speed of the means of transport via an on-board network of the means of transport and to receive a signal from the ultrasonic sensor representing driving noises of the means of transport. Furthermore, the evaluation unit is set up to compare a noise level of the signal in a predefined, speed-dependent frequency band with a predefined threshold value and to determine information about the road condition based on a result of the comparison of the noise level with the predefined threshold value. In connection with the data output, the evaluation unit is also set up to use the information about the road condition in the means of transport.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:

  • 1 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2 eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel; und
  • 3 ein Beispiel für charakteristische Fahrgeräusche erzeugende Straßenunebenheiten im Zusammenhang mit einem Fortbewegungsmittel.
Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. Show:
  • 1 a flow chart illustrating steps of an exemplary embodiment of a method according to the invention;
  • 2 a schematic overview of a device according to the invention in connection with a means of locomotion; and
  • 3 an example of road bumps that generate characteristic driving noises in connection with a means of transport.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines Straßenzustandes mittels eines Ultraschallsensors eines Fortbewegungsmittels, welches hier ein PKW ist. Im Schritt 100 wird mittels einer erfindungsgemäßen Auswerteeinheit eine Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels ermittelt. Hierfür ist die Auswerteeinheit informationstechnisch über ein Bordnetz des Fortbewegungsmittels mit einer Mehrzahl von Raddrehzahlsensoren verbunden, um jeweils aktuelle Raddrehzahlinformationen von der Mehrzahl von Raddrehzahlsensoren zu empfangen. Auf Basis der Raddrehzahlinformationen berechnet die Auswerteeinheit die aktuelle Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels (hier beispielsweise 110 km/h) und speichert ein jeweiliges Ergebnis der Berechnung in einer an die Auswerteeinheit informationstechnisch angebundenen externen Speichereinheit. Im Schritt 200 empfängt die Auswerteeinheit ein Signal des Ultraschallsensors repräsentierend Fahrgeräusche des Fortbewegungsmittels. Dies wird dadurch erreicht, dass die Auswerteeinheit informationstechnisch über das Bordnetz des Fortbewegungsmittels mit dem Ultraschallsensor verbunden ist. Im Schritt 300 vergleicht die Auswerteeinheit einen Rauschpegel des Signals in einem vordefinierten, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzband mit einem vordefinierten Schwellenwert. Hierfür bestimmt die Auswerteeinheit auf Basis der aktuellen Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels zunächst das mit der aktuellen Geschwindigkeit korrespondierende, vordefinierte Frequenzband, indem diese eine mit der aktuellen Geschwindigkeit von 110 km/h korrespondierende Mittenfrequenz für das vordefinierte Frequenzband aus der Speichereinheit ausliest. Darüber hinaus bestimmt die Auswerteeinheit den vordefinierten Schwellenwert auf Basis eines durchschnittlichen Rauschpegel Signals des Ultraschallsensors. Im Schritt 400 ermittelt die Auswerteeinheit eine Information über den Straßenzustand auf Basis eines Ergebnisses des Vergleichens des Rauschpegels mit dem vordefinierten Schwellenwert. In diesem Fall liegt der Rauschpegel im vordefinierten, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzband oberhalb des vordefinierten Schwellenwertes, wodurch die Auswerteeinheit eine aktuell vorhandene Straßennässe feststellt. Die Information über die vorhandene Straßennässe wird im Schritt 500 über einen mit dem Bordnetz des Fortbewegungsmittels informationstechnisch verbunden Datenausgang der Auswerteeinheit an ein Steuergerät für einen autonomen Fahrbetrieb des Fortbewegungsmittels übertragen. Das Steuergerät verwendet die Information über die Straßennässe, um die aktuelle Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels aus Sicherheitsgründen automatisch von 110 km/h auf 80 km/h zu reduzieren. 1 shows a flowchart illustrating steps of an embodiment of a method according to the invention for determining a road condition by means of an ultrasonic sensor of a means of locomotion, which here is a car. In step 100 a speed of the means of locomotion is determined by means of an evaluation unit according to the invention. For this purpose, the evaluation unit is connected in terms of information technology via an on-board network of the means of locomotion to a plurality of wheel speed sensors in order to receive current wheel speed information from the plurality of wheel speed sensors. On the basis of the wheel speed information, the evaluation unit calculates the current speed of the means of transport (here, for example, 110 km / h) and saves a respective result of the calculation in an external memory unit connected to the evaluation unit for information technology. In step 200 the evaluation unit receives a signal from the ultrasonic sensor representing driving noises of the means of locomotion. This is achieved in that the evaluation unit is connected to the ultrasonic sensor in terms of information technology via the vehicle electrical system of the means of locomotion. In step 300 the evaluation unit compares a noise level of the signal in a predefined, speed-dependent frequency band with a predefined threshold value. For this purpose, the evaluation unit first determines the predefined frequency band corresponding to the current speed based on the current speed of the means of transport by reading a center frequency corresponding to the current speed of 110 km / h for the predefined frequency band from the memory unit. In addition, the evaluation unit determines the predefined threshold value on the basis of an average noise level signal from the ultrasonic sensor. In step 400 the evaluation unit determines information about the road condition on the basis of a result of the comparison of the noise level with the predefined threshold value. In this case, the noise level in the predefined, speed-dependent frequency band is above the predefined threshold value, as a result of which the evaluation unit determines that the road is currently wet. The information about the existing road moisture is in step 500 A data output of the evaluation unit, which is connected to the vehicle electrical system of the means of transport, is transmitted to a control device for autonomous driving of the means of transport. The control unit uses the information about the wetness of the road to automatically reduce the current speed of the vehicle for safety reasons from 110 km / h to 80 km / h.

2 zeigt eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel 80. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Auswerteeinheit 10, welche hier ein Mikrocontroller ist. Die Auswerteeinheit 10 verfügt über einen Dateneingang 12 und einen Datenausgang 14, welche jeweils informationstechnisch mit einem Bordnetz des Fortbewegungsmittels 80 verbunden sind. Die Auswerteeinheit 10 ist auf Basis eines das erfindungsgemäße Verfahren implementierenden Computerprogramms in der Lage, die oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrensschritte auszuführen. Des Weiteren ist die Auswerteeinheit 10 informationstechnisch mit einer externen Speichereinheit 20 verbunden, in welcher durch die Auswerteeinheit 10 empfangene und/oder berechnete Daten abgelegt werden. Über den Dateneingang 12 ist die Auswerteeinheit mit einer Mehrzahl von Raddrehzahlsensoren 40 informationstechnisch verbunden, um auf Basis von Ausgangssignalen der Raddrehzahlsensoren 40 eine aktuelle Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels 80 zu berechnen. Ebenfalls über den Dateneingang 12 ist die Auswerteeinheit 10 informationstechnisch mit einem Ultraschallsensor 30 des Fortbewegungsmittels 80 verbunden, welcher eingerichtet ist, Fahrgeräusche des Fortbewegungsmittels 80 zu erfassen. Wiederum über den Dateneingang 12 ist die Auswerteeinheit 10 informationstechnisch mit einer Kamera 60 des Fortbewegungsmittels 80 verbunden, welche derart am Fortbewegungsmittel 80 angeordnet und ausgerichtet ist, dass mittels der Kamera 60 eine durch das Fortbewegungsmittel 80 befahrene Fahrbahnoberfläche erfasst wird. Außerdem ist der Dateneingang 12 der Auswerteeinheit 10 informationstechnisch mit einem Beschleunigungssensor 50 des Fortbewegungsmittels 80 verbunden, welcher der Auswerteeinheit 10 ein Signal zur Plausibilisierung eines Ergebnisses der Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung stellt. Darüber hinaus ist die Auswerteeinheit 10 über den Datenausgang 14 mit einem Steuergerät 70 für einen autonomen Fahrbetrieb des Fortbewegungsmittels 80 informationstechnisch verbunden. An dieses Steuergerät 70 überträgt die Auswerteeinheit 10 jeweilige Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens, so dass das Steuergerät 70 eine Steuerung des Fortbewegungsmittels 80 in Abhängigkeit der Ergebnisse automatisch anpassen kann. 2 shows a schematic overview of a device according to the invention in connection with a means of locomotion 80 . The device according to the invention comprises an evaluation unit 10 which is a microcontroller here. The Evaluation unit 10 has a data input 12 and a data output 14th , which each information technology with an on-board network of the means of transport 80 are connected. The evaluation unit 10 is able, on the basis of a computer program implementing the method according to the invention, to carry out the method steps according to the invention described above. Furthermore, the evaluation unit is 10 information technology with an external storage unit 20th connected, in which by the evaluation unit 10 received and / or calculated data are stored. Via the data input 12 is the evaluation unit with a plurality of wheel speed sensors 40 information technology connected, based on output signals from the wheel speed sensors 40 a current speed of the means of transport 80 to calculate. Also via the data input 12 is the evaluation unit 10 information technology with an ultrasonic sensor 30th of the means of transport 80 connected, which is set up, driving noises of the means of locomotion 80 capture. Again via the data input 12 is the evaluation unit 10 information technology with a camera 60 of the means of transport 80 connected, which so on the means of transport 80 is arranged and aligned that by means of the camera 60 one by the means of transportation 80 driven road surface is detected. In addition, the data input 12 the evaluation unit 10 information technology with an acceleration sensor 50 of the means of transport 80 connected, which of the evaluation unit 10 provides a signal for the plausibility check of a result of the method steps of the method according to the invention. In addition, the evaluation unit 10 via the data output 14th with a control unit 70 for an autonomous driving operation of the means of transport 80 information technology connected. To this control unit 70 transmits the evaluation unit 10 respective results of the method according to the invention, so that the control unit 70 a control of the means of locomotion 80 can adjust automatically depending on the results.

3 zeigt ein Beispiel für charakteristische Fahrgeräusche erzeugende Straßenunebenheiten 94 im Zusammenhang mit einem Fortbewegungsmittel 80. Das Fortbewegungsmittel 80 fährt in Pfeilrichtung entlang einer Straße 90, welche aus einer Aneinanderreihung einzelner Betonplatten besteht. Jeweilige Übergänge zwischen den einzelnen Betonplatten stellen hier regelmäßig wiederkehrende, charakteristische Straßenunebenheiten 94 dar, die aufgrund unterschiedlicher Höhenniveaus der einzelnen Betonplatten bestehen. Ein Abstand von einer charakteristischen Straßenunebenheit 94 zur Nächsten beträgt hier ca. 12 m. Eine Auswerteeinheit des Fortbewegungsmittels 80 führt mittels eines Ultraschallsensors des Fortbewegungsmittels 80 eine Fahrgeräuschmessung des Fortbewegungsmittels 80 im Streckenabschnitt 92 durch, welcher hier in etwa einer Länge von 40 m entspricht. Ein durch den Ultraschallsensor erzeugtes Ausgangssignal umfasst somit u.a. Fahrgeräusche dreier charakteristischer Straßenunebenheiten 94, welches nachfolgend mittels der Auswerteeinheit gemäß oben beschriebener Verfahrensschritte verarbeitet wird, um einen aktuellen Straßenzustand für den Streckenabschnitt 92 zu ermitteln. Anschließend werden eine erneute Ultraschallmessung und eine erneute Auswertung des Ultraschallsignals für einen nachfolgenden Streckenabschnitt 93 durchgeführt. 3 shows an example of road bumps that produce characteristic driving noise 94 in connection with a means of transport 80 . The means of transportation 80 drives in the direction of the arrow along a road 90 , which consists of a series of individual concrete slabs. The respective transitions between the individual concrete slabs represent regularly recurring, characteristic road bumps 94 that exist due to the different height levels of the individual concrete slabs. A distance from a characteristic rough road 94 to the next is about 12 m. An evaluation unit of the means of transport 80 guides the means of transport by means of an ultrasonic sensor 80 a driving noise measurement of the means of locomotion 80 in the route section 92 through, which here corresponds approximately to a length of 40 m. An output signal generated by the ultrasonic sensor thus includes, inter alia, driving noises from three characteristic bumps in the road 94 , which is subsequently processed by means of the evaluation unit according to the method steps described above, to obtain a current road condition for the route section 92 to investigate. A new ultrasound measurement and a renewed evaluation of the ultrasound signal are then carried out for a subsequent section of the route 93 carried out.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016209270 A1 [0004]DE 102016209270 A1 [0004]
  • DE 000003512378 C2 [0005]DE 000003512378 C2 [0005]

Claims (10)

Verfahren zum Ermitteln eines Straßenzustandes mittels eines Ultraschallsensors (30) eines Fortbewegungsmittels (80) umfassend die Schritte: • Ermitteln (100) einer Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels (80), • Empfangen (200) eines Signals des Ultraschallsensors (30) repräsentierend Fahrgeräusche des Fortbewegungsmittels (80), • Vergleichen (300) eines Rauschpegels des Signals in einem vordefinierten, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzband mit einem vordefinierten Schwellenwert, • Ermitteln (400) einer Information über den Straßenzustand auf Basis eines Ergebnisses des Vergleichens des Rauschpegels mit dem vordefinierten Schwellenwert, und • Verwenden (500) der Information über den Straßenzustand im Fortbewegungsmittel (80).A method for determining a road condition by means of an ultrasonic sensor (30) of a means of locomotion (80) comprising the steps: • determining (100) a speed of the means of locomotion (80), • receiving (200) a signal from the ultrasonic sensor (30) representing driving noises of the means of locomotion (80), • comparing (300) a noise level of the signal in a predefined, speed-dependent frequency band with a predefined threshold value, • determining (400) information about the road condition on the basis of a result of the comparison of the noise level with the predefined threshold value, and • Using (500) the information about the road condition in the means of transport (80). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Vergleichen des Rauschpegels des Signals mit dem vordefinierten Schwellenwert • nach einer Transformation des Signals in den Frequenzbereich im Frequenzbereich durchgeführt wird, und/oder • nach einer Filterung des Signals mittels eines Bandpassfilters im Zeitbereich durchgeführt wird.A method as claimed in any preceding claim, wherein comparing the noise level of the signal with the predefined threshold value • is carried out in the frequency domain after a transformation of the signal into the frequency domain, and / or • is carried out after filtering the signal by means of a bandpass filter in the time domain. Verfahren nach einem der Ansprüche, wobei eine das vordefinierte, geschwindigkeitsabhängige Frequenzband Frequenzen umfasst, welche durch regelmäßig wiederkehrende, charakteristische Fahrgeräusche erzeugt werden, wobei die charakteristischen Fahrgeräusche durch in regelmäßigen Abständen auftretende Straßenunebenheiten (94) erzeugt werden, wobei die regelmäßigen Abstände der Straßenunebenheiten (94) im Bereich von 1 m bis 2 m und/oder im Bereich von 4 m bis 12 m liegen.Method according to one of the claims, wherein one of the predefined, speed-dependent frequency band comprises frequencies which are generated by regularly recurring, characteristic driving noises, the characteristic driving noises being generated by road bumps (94) occurring at regular intervals, the regular intervals of the road bumps (94 ) are in the range from 1 m to 2 m and / or in the range from 4 m to 12 m. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durch das Ermitteln (400) der Information über den Straßenzustand Informationen über eine vorhandene Straßennässe, und/oder vorhandene charakteristische Straßenunebenheiten (94) ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein by determining (400) the information about the road condition, information about existing road wetness and / or existing characteristic bumps (94) are determined. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Straßenunebenheiten (94) mittels einer weiterer Sensoren (40, 50) des Fortbewegungsmittels (80) plausibilisiert werden.Procedure according to Claim 4 , the unevenness of the road (94) being checked for plausibility by means of a further sensor (40, 50) of the means of locomotion (80). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der vordefinierte Schwellenwert in Abhängigkeit • eines aktuellen Fahrbahnbelags, und/oder • eines durchschnittlichen Rauschpegels des Signals aus einer Mehrzahl vordefinierter Schwellenwerte ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the predefined threshold value as a function • a current road surface, and / or • an average noise level of the signal is determined from a plurality of predefined threshold values. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der vordefinierte Schwellenwert und/oder das vordefinierte, geschwindigkeitsabhängige Frequenzband positionsbezogen in einer Karte gespeichert und/oder aus der Karte ausgelesen und verwendet werden, wobei die Karte im Fortbewegungsmittel und/oder außerhalb des Fortbewegungsmittels gespeichert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the predefined threshold value and / or the predefined, speed-dependent frequency band are stored in a position-related manner in a map and / or read out from the map and used, the map being stored in the means of transport and / or outside the means of transport. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Signal jeweils Informationen über den Straßenzustand eines Streckenabschnittes (92) mit einer Länge im Bereich von 10 m bis 250 m, insbesondere mit einer Länge im Bereich von 15 m bis 150 m und bevorzugt mit einer Länge von 25 m umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the signal in each case provides information about the road condition of a route section (92) with a length in the range from 10 m to 250 m, in particular with a length in the range from 15 m to 150 m and preferably with a length of Includes 25 m. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (400) der Information über den Straßenzustand mindestens im Ansprechen auf • einen Spurwechsel, und/oder • einen Abbiegevorgang, und/oder • eine Änderung einer Straßenkategorie, und/oder • eine Änderung eines Fahrbahnbelags der Straße (90) automatisch erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein determining (400) the information about the road condition is at least in response to • a lane change, and / or • a turning maneuver, and / or • a change in a road category, and / or A change in a road surface on the road (90) takes place automatically. Vorrichtung zum Ermitteln eines Straßenzustandes mittels eines Ultraschallsensors (30) eines Fortbewegungsmittels (80) umfassend • eine Auswerteeinheit (10), • einen Dateneingang (12), und • einen Datenausgang (14), wobei die Auswerteeinheit (10) eingerichtet ist, • in Verbindung mit dem Dateneingang (12) o eine Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels (80) zu ermitteln, o ein Signal des Ultraschallsensors (30) repräsentierend Fahrgeräusche des Fortbewegungsmittels (80) zu empfangen, • einen Rauschpegel des Signals in einem vordefinierten, geschwindigkeitsabhängigen Frequenzband mit einem vordefinierten Schwellenwert zu vergleichen, • eine Information über den Straßenzustand auf Basis eines Ergebnisses des Vergleichens des Rauschpegels mit dem vordefinierten Schwellenwert zu ermitteln, und • mittels des Datenausgangs (14) die Information über den Straßenzustand im Fortbewegungsmittel (80) zu verwenden.A device for determining a road condition by means of an ultrasonic sensor (30) of a means of locomotion (80) comprising • an evaluation unit (10), • a data input (12), and • a data output (14), the evaluation unit (10) being set up, • in connection with the data input (12) o determine a speed of the means of locomotion (80), o to receive a signal from the ultrasonic sensor (30) representing driving noises of the means of locomotion (80), • to compare a noise level of the signal in a predefined, speed-dependent frequency band with a predefined threshold value, • to determine information about the road condition on the basis of a result of the comparison of the noise level with the predefined threshold value, and • to use the information about the road condition in the means of transport (80) by means of the data output (14).
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