DE102023000971A1

DE102023000971A1 - Verfahren zum Betrieb einer Schutzvorrichtung einer Sensoranordnung

Info

Publication number: DE102023000971A1
Application number: DE102023000971.7A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Fichtner
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-03-13
Filing date: 2023-03-13
Publication date: 2024-02-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Schutzvorrichtung (1) einer zumindest einen Lidarsensor umfassenden Sensoranordnung (2) eines Fahrzeugs, wobei mittels der Schutzvorrichtung (1) ein Luftstrom (L) vor der Sensoranordnung (2) erzeugt wird, wenn ein sich der Sensoranordnung (2) näherndes Objekt (O) detektiert wird. Erfindungsgemäß wird zur Detektion eines Objekts (O) eine mittels des zumindest einen Lidarsensors in dessen Nahbereich (NF) erfasste Punktewolke ausgewertet. In der Auswertung werden schwebende Objekte (O) detektiert und verfolgt sowie eine Position und Größe der Objekte (O) ermittelt. Wird ermittelt, dass ein Auftreffen eines Objekts (O) auf der Sensoranordnung (2) bevorsteht, wird mittels der Schutzvorrichtung (1) ein an die Position und Größe des Objekts (O) angepasster Luftstrom (L) erzeugt, welcher das Objekt (O) vor einem Auftreffen auf die Sensoranordnung (2) von dieser ablenkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Schutzvorrichtung einer Sensoranordnung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2020 126 457 A1 ist eine Sensorvorrichtung bekannt. Die Sensorvorrichtung umfasst einen Lidarsensor und eine Kamera mit einem Sichtfeld, das ein Volumen direkt vor dem Lidarsensor abdeckt. Weiterhin umfasst die Sensorvorrichtung eine Düse, welche nach oben gerichtet und vor dem Lidarsensor positioniert ist. Ferner umfasst die Sensorvorrichtung einen Computer, der dazu programmiert ist, eine Ausgabe von Luft aus der Düse zu erhöhen, wenn basierend auf von der Kamera empfangener Daten bestimmt wird, dass sich ein Objekt durch das Sichtfeld nach hinten bewegt. Die Sensorvorrichtung umfasst weitere Düsen, die ausgebildet sind, einen Luftschleier über den Lidarsensor bereitzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betrieb einer Schutzvorrichtung einer Sensoranordnung eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zum Betrieb einer Schutzvorrichtung einer zumindest einen Lidarsensor umfassenden Sensoranordnung eines Fahrzeugs wird mittels der Schutzvorrichtung ein Luftstrom vor der Sensoranordnung erzeugt, wenn ein sich der Sensoranordnung näherndes Objekt detektiert wird.
Erfindungsgemäß wird zur Detektion eines Objekts eine mittels des zumindest einen Lidarsensors in dessen Nahbereich erfasste Punktewolke ausgewertet. In der Auswertung werden schwebende Objekte detektiert und verfolgt und es werden eine Position und Größe der Objekte ermittelt. Wenn ermittelt wird, dass ein Auftreffen eines Objekts auf der Sensoranordnung bevorsteht, wird mittels der Schutzvorrichtung ein an die Position und Größe des Objekts angepasster Luftstrom erzeugt, welcher das Objekt vor einem Auftreffen auf die Sensoranordnung von dieser ablenkt.
Um eine Funktion einer Umgebungserfassung für ein Fahrzeug und daraus folgend einen automatisierten, beispielsweise hochautomatisierten oder autonomen, Fahrbetrieb des Fahrzeugs zuverlässig zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass zur Umgebungserfassung vorgesehene Sensoranordnungen nicht durch Verschmutzungen beeinträchtigt sind.
Mittels des vorliegenden Verfahrens ist es möglich, Verschmutzungen durch aufprallende Objekte, beispielsweise Insekten, zuverlässig und präzise zu verringern oder zu vermeiden. Daraus folgend kann ein optischer Pfad der Sensoranordnung freigehalten werden und eine Verfügbarkeit der Sensoranordnung sowie daraus folgend eines Kundennutzens erhöht werden. Dies ermöglicht eine Umgebungserfassung mittels der Sensoranordnung auch in komplexen Situationen, beispielsweise einer Fahrt im Sommer mit vielen in der Umgebung des Fahrzeugs befindlichen Insekten über eine Landstraße. Auch können manuelle und aufwändige Reinigungen, beispielsweise festgebrannter Insektenreste auf einem Frontcover der Sensoranordnung bei Umgebungsbedingungen mit hohen Temperaturen, entfallen. Durch das adaptive und direktionale Ansteuern des Luftstroms nur in dafür erforderlichen Fällen muss kein dauerhafter Luftstrom erzeugt werden, woraus sich Energieeinsparungen ergeben. Mittels des Verfahrens ist es somit möglich, eine besonders hohe Leistungsfähigkeit der Sensoranordnung und daraus folgend auch eine besonders hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit von Fahrzeugsystemen, welche mittels der Sensoranordnung erfasste Daten nutzen, zu erreichen. Dies erfolgt insbesondere durch präventive Vermeidung der Verschmutzung unter Nutzung einer Rohdatenauswertung des Lidarsensors und der davon abhängigen Erzeugung gezielter Luftströmungen auf ein sich der Sensoranordnung näherndes Objekt zur gezielten Ablenkung desselben. Somit können durch derartige Objekte erzeugte Verschmutzungen einer Oberfläche der Sensoranordnung vermieden werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch eine Frontansicht einer Schutzvorrichtung und einer Sensoranordnung eines Fahrzeugs und
2 schematisch eine Seitenansicht der Schutzvorrichtung und der Sensoranordnung gemäß 1.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Frontansicht eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Schutzvorrichtung 1 und einer Sensoranordnung 2 eines Fahrzeugs dargestellt. 2 zeigt eine Seitenansicht der Schutzvorrichtung 1 und der Sensoranordnung 2 gemäß 1.
In einer möglichen Ausgestaltung ist die Schutzvorrichtung 1 Bestandteil der Sensoranordnung 2.
Die Sensoranordnung 2 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Lidar 2.1 mit zumindest einem Lidarsensor und eine Kamera 2.2. In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Kamera 2.2 entfallen und/oder die Sensoranordnung 2 umfasst weitere Sensoren.
Die Schutzvorrichtung 1 ist insbesondere dazu vorgesehen, während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs ein Auftreffen von in einer Umgebung des Fahrzeugs befindlichen Objekten O, beispielsweise Insekten, zu vermeiden.
Zu diesem Zweck umfasst die Schutzvorrichtung 1 ein Düsenarray 3 mit einer Mehrzahl von Düsen 3.1 bis 3.n, welche beispielsweise in mehreren Spalten nebeneinander und/oder mehreren Zeilen übereinander angeordnet sind. Dabei ist das Düsenarray 3 unterhalb der Sensoranordnung 2 angeordnet, kann aber in alternativen Ausführungsbeispielen auch in anderen Positionen angeordnet sein.
Die Düsen 3.1 bis 3.n sind in nicht näher dargestellter Weise mit einer Druckluftvorrichtung gekoppelt und mittels dieser insbesondere separat mit Druckluft beaufschlagbar.
Zur Vermeidung des Auftreffens von Objekten O auf der Sensoranordnung 2 wird mittels des Lidars 2.1 insbesondere eine in Fahrtrichtung R vor dem Fahrzeug befindliche Umgebung desselben erfasst und zur Detektion von insbesondere besonders kleinen Objekten O in der Umgebung eine mittels des Lidars 2.1 in dessen Nahbereich NF erfasste Punktewolke ausgewertet. Der Nahbereich NF des Lidarsensors wird beispielsweise in Abhängigkeit von seiner Auflösung gewählt. Der Nahbereich NF erstreckt sich beispielsweise ausgehend von der Sensoranordnung 2 in einem Abstand von 5 m bis 6 m. Die Auswertung erfolgt insbesondere hinsichtlich besonders kleinen Objekten O. Der Nahbereich NF ergibt sich beispielsweise aus einer üblichen vertikalen und horizontalen Lidarauflösung von 0,1 °. Beispielsweise kann dabei ein Objekt O mit einer Ausdehnung von 1 cm², beispielsweise ein Insekt wie ein Maikäfer oder ein Biene, in einem Abstand von ca. 5,7 m erfasst und verfolgt werden.
Um diese Präzision zu erreichen, wird ein insbesondere hierfür angelernter und getunter Algorithmus zum Objekttracking verwendet. Aus dem Objekttracking werden eine Position, eine Größe und eine Trajektorie T des Objekts O bestimmt. Wird ermittelt, dass ein Auftreffen eines Objekts O auf der Sensoranordnung 2 bevorsteht, wird mittels der Schutzvorrichtung 1 ein an die Position und Größe des Objekts O angepasster Luftstrom L erzeugt, welcher das Objekt vor einem Auftreffen auf die Sensoranordnung 2 von dieser ablenkt. Hierbei wird zumindest eine der Düsen 3.1 bis 3.n derart mit Druckluft beaufschlagt, dass dieser das Objekt O von seiner Trajektorie T auf eine neue Trajektorie T' ablenkt, so dass dieses von der Sensoranordnung 2 abgelenkt wird. Die Trajektorie T bildet dabei eine Basis zur Ermittlung eines erforderlichen Luftdrucks und einer erforderlichen Richtung des Luftstroms L.
Der Luftdruck wird beispielsweise in Vorabtests bestimmt und beispielsweise über geometrische Ausmaßcluster, zum Beispiel 2 cm², 1 cm², kleiner als 1 cm², und Gewichtscluster ausgelegt. Das erfasste Objekt O wird einem entsprechenden Ausmaßcluster und/oder Gewichtscluster zugeordnet.
Bei einer relativen Geschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Objekt O von 130 km/h, stehen dem Algorithmus 140 ms zur Verfügung, um das Objekt O zu tracken und von der Schutzvorrichtung 1 einen Luftstrom L zur Ablenkung des Objekts O und somit zur Vermeidung eines Aufpralls des Objekts O auf der Sensoranordnung 2 anzufordern. Beispielsweise sind die Sensoranordnung 2 und das Düsenarray 3 auf einem Fahrzeugdach angeordnet, wobei bei dieser Anordnung des Düsenarrays 3 zusätzlich Strömung aus einem Fahrtwind zur Ablenkung des Objekts O verwendet werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020126457 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Schutzvorrichtung (1) einer zumindest einen Lidarsensor umfassenden Sensoranordnung (2) eines Fahrzeugs, wobei mittels der Schutzvorrichtung (1) ein Luftstrom (L) vor der Sensoranordnung (2) erzeugt wird, wenn ein sich der Sensoranordnung (2) näherndes Objekt (O) detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass - zur Detektion eines Objekts (O) eine mittels des zumindest einen Lidarsensors in dessen Nahbereich (NF) erfasste Punktewolke ausgewertet wird, - in der Auswertung schwebende Objekte (O) detektiert und verfolgt werden, - in der Auswertung eine Position und Größe der Objekte (O) ermittelt werden, - dann, wenn ermittelt wird, dass ein Auftreffen eines Objekts (O) auf der Sensoranordnung (2) bevorsteht, mittels der Schutzvorrichtung (1) ein an die Position und Größe des Objekts (O) angepasster Luftstrom (L) erzeugt wird, welcher das Objekt (O) vor einem Auftreffen auf die Sensoranordnung (2) von dieser ablenkt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (L) mittels zumindest einer Düse (3.1 bis 3.n) eines Düsenarrays (3) der Schutzvorrichtung (1) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nahbereich (NF) des Lidarsensors in Abhängigkeit von einer Auflösung des Lidarsensors gewählt wird.