DE102021210578A1 - Measuring system for measuring the immersion depth of a vehicle in a liquid - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Messsystem (12) zur Messung der Eintauchtiefe (14) eines Fahrzeugs (10) in einer Flüssigkeit, wobei das Messsystem (12) zumindest einen Signalempfänger (16, 20) aufweist, der ein optisches, akustisches oder elektromagnetisches Signal empfangen kann, sowie eine Steuerung (24), die in Abhängigkeit des empfangenen Signals eine Eintauchtiefe (14) des Fahrzeugs (10) in der Flüssigkeit berechnen kann.The invention relates to a measuring system (12) for measuring the immersion depth (14) of a vehicle (10) in a liquid, the measuring system (12) having at least one signal receiver (16, 20) which can receive an optical, acoustic or electromagnetic signal , and a controller (24) which can calculate an immersion depth (14) of the vehicle (10) in the liquid as a function of the received signal.
Description
Die Erfindung betrifft ein Messsystem zur Messung der Eintauchtiefe eines Fahrzeugs in einer Flüssigkeit.The invention relates to a measuring system for measuring the immersion depth of a vehicle in a liquid.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Systeme zur Messung der Eintauchtiefe eines Fahrzeugs in Flüssigkeiten bekannt. Diese Systeme werden verwendet, um vor oder während des Durchfahrens einer Flüssigkeit, deren Tiefe zu bestimmen. Die Informationen werden verwendet, um Informationen über den Straßenzustand zu erhalten. Diese können beispielsweise dazu verwendet werden, um zu verhindern, dass ein Fahrzeug eine maximale Eintauchtiefe in der Flüssigkeit überschreitet. Des Weiteren können die Daten verwendet werden, um Straßenschäden zu detektieren.Various systems for measuring the immersion depth of a vehicle in liquids are known from the prior art. These systems are used to determine the depth of a liquid before or during passage. The information is used to obtain information about road conditions. These can be used, for example, to prevent a vehicle from exceeding a maximum immersion depth in the liquid. Furthermore, the data can be used to detect road damage.
Üblicherweise werden hierzu mechanische Messsysteme verwendet, beispielsweise mit einem Schwimmer, der auf der Oberfläche der Flüssigkeit schwimmt bzw. von dieser vertikal bewegt wird. Diese Systeme haben aber den Nachteil, dass diese bei der regulären Fahrzeugnutzung verschmutzen können und/oder verschleißen können.Mechanical measuring systems are usually used for this purpose, for example with a float that floats on the surface of the liquid or is moved vertically by it. However, these systems have the disadvantage that they can get dirty and/or wear out during regular vehicle use.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Messsystem zu Messung der Eintauchtiefe eines Fahrzeugs in eine Flüssigkeit bereitzustellen, dass zuverlässig die Eintauchtiefe ermitteln kann.The object of the invention is to provide a measuring system for measuring the immersion depth of a vehicle in a liquid that can reliably determine the immersion depth.
Zu Lösung der Aufgabe ist ein Messsystem zur Messung der Eintauchtiefe eines Fahrzeugs in einer Flüssigkeit vorgesehen, wobei das Messsystem einen Signalempfänger aufweist, der ein optisches, akustisches oder elektromagnetisches Signal empfangen kann, sowie eine Steuerung, die in Abhängigkeit des empfangenen Signals einer Eintauchtiefe des Fahrzeugs in der Flüssigkeit berechnen kann.To solve the problem, a measuring system for measuring the immersion depth of a vehicle in a liquid is provided, the measuring system having a signal receiver that can receive an optical, acoustic or electromagnetic signal, and a controller that, depending on the signal received, an immersion depth of the vehicle in the liquid can be calculated.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, ein berührungsloses System zu Messung der Eintauchtiefe des Fahrzeugs bereitzustellen, das vorzugsweise mit im Automobilbereich verwendeten Sensoren arbeitet. Der Vorteil eines berührungslosen Systems liegt darin, dass kein Verschleiß eintritt und auch keine mechanischen Probleme auftreten können, beispielsweise durch Verschleiß, mechanische Reibung oder Verschmutzung. Da keine beweglichen Teile vorhanden sind, ist das System zudem einfach einzustellen und auch im laufenden Betrieb nachstellbar oder kalibriert war, beispielsweise, in dem die Auswerteelektronik angepasst wird, oder bei der Auswertung entsprechende Korrekturfaktoren berücksichtigt werden können. Insbesondere kann das System auch selbst kalibrieren ausgebildet sein, beispielsweise indem bestimmte Fahrzustände detektiert werden, für die eine Eintauchtiefe bekannt ist, und in diesen Fahrzuständen das System eingestellt wird.The basic idea of the invention is to provide a non-contact system for measuring the immersion depth of the vehicle, which preferably works with sensors used in the automotive sector. The advantage of a non-contact system is that there is no wear and no mechanical problems can occur, for example due to wear, mechanical friction or dirt. Since there are no moving parts, the system is also easy to set up and can also be adjusted or calibrated during operation, for example by adapting the evaluation electronics or by taking appropriate correction factors into account in the evaluation. In particular, the system can also be designed to calibrate itself, for example by detecting specific driving conditions for which an immersion depth is known, and by setting the system in these driving conditions.
Als Empfänger kann jedes im Fahrzeug verwendete System oder an auch ein anderes System zum Empfang von Daten verwendet werden.Any system used in the vehicle or another system for receiving data can be used as a receiver.
Beispielsweise ist der Signalempfänger ein optischer Empfänger, insbesondere eine Kamera. Das empfangene Signal ist beispielsweise ein Bild, dass der optische Empfänger aufnimmt. Der optische Empfänger kann hierbei einen äußeren Zustand des Fahrzeugs erfassen, aus dem die ein Tauchtiefe des Fahrzeugs ermittelt werden kann. Ein solches System ist einfach bereitzustellen und im Fahrzeugbereich zu installieren.For example, the signal receiver is an optical receiver, in particular a camera. The received signal is, for example, an image that the optical receiver records. In this case, the optical receiver can detect an external condition of the vehicle, from which the diving depth of the vehicle can be determined. Such a system is easy to provide and to install in the vehicle area.
Das von der Kamera aufgenommene Bild kann beispielsweise mit einem Referenzbild oder mit Referenzdaten verglichen werden, wobei aus dem Vergleich zwischen dem Referenzbild bzw. den Referenzdaten und dem aufgenommenen Bild die Eintauchtiefe ermittelt werden kann. Beispielsweise kann die Eintauchtiefe aus den Unterschieden zwischen dem Referenzbild und dem aufgenommenen Bild ermittelt werden. Alternativ können auf für verschiedene Eintauchtiefen verschiedene Referenzbilder gespeichert sein, und die Eintauchtiefe wird aus der Übereinstimmung mit einem der Referenzbilder ermittelt.The image recorded by the camera can be compared with a reference image or with reference data, for example, it being possible to determine the immersion depth from the comparison between the reference image or the reference data and the recorded image. For example, the immersion depth can be determined from the differences between the reference image and the recorded image. Alternatively, different reference images can be stored for different immersion depths, and the immersion depth is determined from the match with one of the reference images.
Beispielsweise können am Fahrzeug auch Markierungen oder eine Meßskala vorgesehen sein, die mit dem Bild aufgenommen werden und von einer Auswerteschaltung ausgewertet werden können.For example, markings or a measuring scale can also be provided on the vehicle, which are recorded with the image and can be evaluated by an evaluation circuit.
In einer weiteren Ausführungsform des Messsystems Messsystem ist ein Sender vorgesehen ist, der das Signal aussendet, wobei das Signal von der Oberfläche der Flüssigkeit reflektiert werden kann und vom Empfänger aufgenommen wird. Dies hat den Vorteil, dass unabhängig von äußeren Einflüssen eine Messung der ein Tauchtiefe möglich ist. Insbesondere kann ein Signal verwendet werden, dass beispielsweise unabhängig von der Helligkeit oder anderen Umweltfaktoren die Eintauchtiefe bzw. die Position der Oberfläche der Flüssigkeit erfassen kann.In a further embodiment of the measuring system, a transmitter is provided which emits the signal, it being possible for the signal to be reflected by the surface of the liquid and to be picked up by the receiver. This has the advantage that a measurement of a diving depth is possible independently of external influences. In particular, a signal can be used that can detect the immersion depth or the position of the surface of the liquid, for example, independently of the brightness or other environmental factors.
Aus dem reflektierten Signal kann auf verschiedene Weise die Position der Oberfläche der Flüssigkeit bzw. die Eintauchtiefe ermittelt werden. Beispielsweise kann die Steuerung die Lauflänge des Signals vom Sender bis zum Signalempfänger ermitteln und aus dieser die Länge des Signalwegs berechnen. Taucht das Fahrzeug in eine Flüssigkeit ein, verkürzt sich der Signalweg, da der Abstand der Oberfläche, die das Signal reflektiert, zum Sender sowie zum Signalempfänger verkürzt wird. Aus dem ermittelten Unterschied der Lauflänge bzw. des Signalwegs kann die Eintauchtiefe berechnet werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass der Signalempfänger und der Sender sehr nah beieinander, insbesondere in einer Baueinheit, angeordnet werden können, wodurch der Herstellungsaufwand geringer ist. Zudem ist ein solches System einfach zu kalibrieren.The position of the surface of the liquid or the immersion depth can be determined in various ways from the reflected signal. For example, the controller can determine the run length of the signal from the transmitter to the signal receiver and use this to calculate the length of the signal path. If the vehicle is immersed in liquid, the signal path is shortened because the distance between the surface that reflects the signal and the transmitter and signal receiver is shortened. From the determined difference in the run length or the Sig The immersion depth can always be calculated. The advantage of this embodiment lies in the fact that the signal receiver and the transmitter can be arranged very close to one another, in particular in one structural unit, as a result of which the production costs are lower. In addition, such a system is easy to calibrate.
Figurenlistecharacter list
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Messsystems in einem ersten Zustand; und -
2 das Messsystem aus1 in einem zweiten Zustand
-
1 a schematic representation of a measuring system according to the invention in a first state; and -
2 the measuring system off1 in a second state
In den
Das Messsystem 12 hat einen ersten Signalempfänger 16, in der hier gezeigten Ausführungsform ein optischer Signalempfänger in Form einer Kamera, die im Bereich eines Außenspiegels des Fahrzeugs angeordnet ist. Solche Kameras werden beispielsweise in Fahrzeugen zur Umweltbeobachtung oder auch als Ersatz für einen Außenspiegel vorgesehen, so dass keine zusätzlichen Bauteile erforderlich sein müssen. Des Weiteren sind auf der Außenseite des Fahrzeugs 10 Markierungen 18, hier in Form einer Skalierung, vorgesehen, die mit dem Signalempfänger 16 erfasst werden können.The
Des Weiteren ist ein zweiter Signalempfänger 20 vorgesehen. Der zweite Signalempfänger ist in der hier gezeigten Ausführungsform ein akustisches Signalempfänger 20, insbesondere für Frequenzen im Ultraschallbereich. Neben dem zweiten Signalempfänger 20 ist ein zum Signalempfänger 20 korrespondierende Sender 22 vorgesehen, der Signale im Ultraschallbereich aussenden kann.A second signal receiver 20 is also provided. In the embodiment shown here, the second signal receiver is an acoustic signal receiver 20, in particular for frequencies in the ultrasonic range. In addition to the second signal receiver 20, a transmitter 22 corresponding to the signal receiver 20 is provided, which can emit signals in the ultrasonic range.
Beide Signalempfänger 16, 20 sowie der Sender 22 sind mit einer Steuerung 24 verbunden, die den Sender 22 ansteuert und die Signale der Signalempfänger 16, 20 empfängt. Die Steuerung 24 ist mit einer Fahrzeugsteuerung 26 verbunden. Des Weiteren ist eine Kommunikationsschnittstelle 28 vorgesehen, die in der hier gezeigten als kabellose Schnittstelle zur Kommunikation mit einem mobilen Netzwerk ausgebildet ist.Both
Die Kommunikationsschnittstelle 28 kann auch auf jede andere Weise ausgebildet sein, um Informationen über ein mobiles oder kabelgebundenes Netzwerk auszutauschen.The
Die erste Signalempfänger 16 kann permanent oder in kurzen Intervallen ein Bild empfangen, auf dem die Markierungen 18 gezeigt sind. Wie insbesondere in Figur zwei zu sehen ist, werden die Markierungen bei einem eintauchen in eine Flüssigkeit, insbesondere in eine Wasserlache, teilweise verdeckt. Das aufgenommene Bild, auf dem die Markierungen nur teilweise zu sehen sind, kann mit Referenzbildern, die in der Steuerung 24 gespeichert sind, verglichen werden. Aus dem Vergleich mit den Referenzbildern kann die Eintauchtiefe des Fahrzeugs 10 ermittelt werden.The
Beispielsweise können in der Steuerung 24 Bilder für bestimmte Eintauchtiefe gespeichert sein sodass bei Übereinstimmung mit einem gespeicherten Bild eine bestimmte Eintauchtiefe vorliegt. Alternativ können auch die Unterschiede zu Referenzbildern, die in einem Zustand auf einer trockenen, ebenen Fahrbahn aufgenommen wurden, detektiert werden, beispielsweise die Anzahl der verdeckten Markierungen.For example, images for a specific immersion depth can be stored in the
Zeitgleich wird durch den Sender 22 ein Ultraschallsignal ausgesendet, dass von der Oberfläche der Fahrbahn oder der Wasserlache reflektiert wird. Befindet sich das Fahrzeug in einer Wasserlache, ist der Abstand der Oberfläche zum Sender 22 bzw. zum Signalempfänger 20 kürzer. Die Laufzeit des Signals vom Sender 22 bis zum Signalempfänger 20 verkürzt sich dadurch. Aus der Veränderung dieser Laufzeit bzw. der absoluten Laufzeit des Signals vom Sender 22 bis zum Signalempfänger 20 kann der Abstand der Oberfläche zum Sender 22 bzw. zum Signalempfänger 20 und somit die Eintauchtiefe 14 ermittelt werden.At the same time, the transmitter 22 emits an ultrasonic signal that is reflected by the surface of the roadway or the puddle of water. If the vehicle is in a puddle of water, the distance between the surface and the transmitter 22 or the signal receiver 20 is shorter. The transit time of the signal from the transmitter 22 to the signal receiver 20 is shortened as a result. The distance between the surface and the transmitter 22 or the signal receiver 20 and thus the
Die mit beiden Signalempfänger 16, 20 ermittelten Eintauchtiefe werden in der Steuerung 24 verglichen beispielsweise auf Plausibilität geprüft.The immersion depths determined with the two
Beide Messmethoden funktionieren berührungslos, sodass diese keinem mechanischen Verschleiß unterliegen. Des Weiteren lassen sich beide Messmethoden einfach kalibrieren, beispielsweise durch eine Trockenmessung. Hierzu muss lediglich eine Messung auf einer trockenen, ebenen Fahrbahn erfolgen.Both measuring methods are non-contact, so they are not subject to mechanical wear. Furthermore, both measurement methods can be easily calibrated, for example by a dry measurement. All that is required is a measurement on a dry, level road surface.
Im Fall des ersten Signalempfänger 16 bzw. der Markierungen 18 können die Positionen der Markierungen 18 bei einer solchen Trockenmessung gemessen und in der Steuerung 24 gespeichert werden.In the case of the
Im Fall des zweiten Signalempfänger 20 bzw. des Senders 22 muss lediglich ein Zustand auf einer ebenen, trockenen Fahrbahn detektiert werden und in diesem Zustand eine Messung durchgeführt werden, um das System zu kalibrieren. Dadurch ist beispielsweise auch im laufenden Betrieb des Fahrzeugs eine Anpassung, beispielsweise an den Ladezustand des Fahrzeugs, der eine Einfederung im Fahrzeug und somit eine Veränderung des Abstandes des Senders 22 und des Signalempfänger 22 zur Fahrbahnoberfläche zur Folge hat.In the case of the second signal receiver 20 or the transmitter 22, only a state on a flat, dry roadway has to be detected and a measurement carried out in this state in order to calibrate the system. As a result, for example, during operation of the vehicle, an adjustment, for example to the state of charge of the vehicle, which results in deflection in the vehicle and thus a change in the distance between the transmitter 22 and the signal receiver 22 to the road surface.
Beispielsweise sich diese Systeme auch gegenseitig kalibrieren, beispielsweise wenn für ein Signalempfänger 16, 20 ein eindeutiger Zustand vorliegt, beispielsweise eine definierte Eintauchtiefe. Beispielsweise kann auch die Trockenheit der Fahrbahn für eine Kalibriermessung durch zusätzliche Feuchtigkeitssensoren erfasst werden.For example, these systems can also calibrate each other, for example when a
Alternativ sind auch andere berührungslose Messmethoden denkbar, für die ein Signalempfänger am Fahrzeug vorgesehen sein kann. Beispielsweise kann der Signalempfänger auch Lasersignale empfangen und der Sender ist ein Laser.Alternatively, other non-contact measurement methods are also conceivable, for which a signal receiver can be provided on the vehicle. For example, the signal receiver can also receive laser signals and the transmitter is a laser.
Die Messung über einen Laser kann beispielsweise mittels Laserspektoskopie, Laser-Laufzeitmessung erfolgen. Beispielsweise können auch Radarsignale verwendet werden.The measurement via a laser can take place, for example, by means of laser spectroscopy, laser propagation time measurement. For example, radar signals can also be used.
In den hier gezeigten Ausführungsformen, die einen zusätzlichen Sender 22 aufweisen, erfolgt eine Laufzeitmessung des Signals vom Sender 22 zum Signalempfänger 20.In the embodiments shown here, which have an additional transmitter 22, the signal travel time is measured from the transmitter 22 to the signal receiver 20.
Alternativ könnte auch eine Triangulationsmessung durchgeführt werden. Bei einer solchen Messung wird das Signal nicht senkrecht nach unten ausgesendet, sodass dieses senkrecht nach oben reflektiert wird, sondern das Signal wird schräg zur Oberfläche abgestrahlt bzw. in einem Winkel von dieser reflektiert. Über den Reflexionswinkel bzw. die Position, in der das reflektierte Signal auf den Signalempfänger 20 auftrifft, kann der Abstand der Oberfläche und somit die Eintauchtiefe 14 berechnet werden. Bei einer solchen Ausführungsform können Sender 22 und Signalempfänger 22 auch getrennt voneinander positioniert werden.Alternatively, a triangulation measurement could also be carried out. With such a measurement, the signal is not emitted vertically downwards so that it is reflected vertically upwards, but the signal is emitted at an angle to the surface or reflected from it at an angle. The distance from the surface and thus the
Unabhängig von dem verwendeten Signal ist zumindest ein Signalempfänger 16, 20 für ein optisches oder akustisches Signal vorgesehen, bei denen eine berührungslose Messung der Eintauchtiefe erfolgen kann. Vorzugsweise sind zwei Signalempfänger 16, 20 vorgesehen, um verschiedenen Messprinzipien bereitzustellen.Regardless of the signal used, at least one
Diese unterschiedlichen Messprinzipien können verwendet werden, um die Messgenauigkeit zu verbessern, die Messung eines Messprinzips zur Plausibilisierung oder dessen Funktionsweise zu prüfen.These different measurement principles can be used to improve the measurement accuracy, to check the measurement of a measurement principle for plausibility or to check its functionality.
Vorzugsweise werden Signalarten und Signalfrequenzen verwendet, die eine besonders gute Reflexion bei einer trockenen Fahrbahn und bei einer Flüssigkeit gewährleisten und über die eine besonders gute Messung beispielsweise der Laufzeit des Signals, möglich ist.Signal types and signal frequencies are preferably used which ensure particularly good reflection in the case of a dry roadway and in the case of a liquid and which enable particularly good measurement, for example of the propagation time of the signal.
Des Weiteren können bei Verwendung mehrerer Messprinzipien diese dahingehend ausgewählt werden, dass bei verschiedenen Straßenbedingungen oder Umweltbedingungen stets eine zuverlässige Messung gewährleistet ist.Furthermore, when using several measuring principles, these can be selected in such a way that a reliable measurement is always guaranteed under different road conditions or environmental conditions.
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