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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen des Zustand einer durch ein Fahrzeug befahrenen Fahrbahn.
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Es ist bereits bekannt, in einem Fahrzeug die Signale von bordeigenen Sensoren auszuwerten, um dadurch den Zustand der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn zu erfassen oder zu klassifizieren. Derartige Informationen, die den Zustand der Fahrbahn charakterisieren, können in elektronischen Steuergeräten genutzt werden. Beispiele dafür sind ein Antiblockiersystem, ein dynamisches Stabilitätssystem, ein Antischlupfsystem oder ein Traktionssteuersystem. Auch andere Sicherheits- oder Überwachungssysteme, beispielsweise ein Reifendrucküberwachungssystem oder ein System, das einen Reibewert zwischen Reifen und Fahrbahn benötigt, können derartige Fahrbahninformationen nutzen.
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Aus dem Dokument
DE 11 2009 005 342 T5 ist ein Verfahren zum Abschätzen des Bodenzustands unter einem fahrenden Fahrzeug bekannt. Die Abschätzung erfolgt auf der Basis zweier Sensorsignale, die zeitabhängige Vibrationen an dem vorderen und dem hinteren Rad angeben. Die beiden Sensorsignale werden korreliert, um ein Korrelationssignal zu bestimmen, auf der Basis dieses Korrelationssignals kann der Bodenzustand bestimmt werden.
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Aus der
WO 2006/103014 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine Dämpfungseinrichtung, die Bestandteil der Fahrwerksaufhängung des Kraftfahrzeugs ist, eingestellt werden kann. Die Vorrichtung umfasst einen Sensor zum Ermitteln der Vertikalgeschwindigkeit an der Karosserie, anhand der ermittelten Vertikalgeschwindigkeit wird eine Stelleinrichtung angesteuert, durch die die Dämpfungskraft der Dämpfungseinrichtung beeinflusst werden kann.
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Allen bekannten Systemen ist gemeinsam, dass ein aktives Fahrwerkt bzw. dessen steuerbare Dämpfer basierend auf aktuell gemessenen Sensorwerten eingestellt werden. Dementsprechend ist eine permanente Überwachung und Auswertung der Sensorwerte erforderlich, die mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch das die Erfassung des Zustands einer Fahrbahn sowie die Nutzung der Fahrbahndaten verbessert werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den folgenden Schritten vorgesehen: Erfassen der beim Befahren der Fahrbahn in das Fahrzeug eingebrachten Energie, indem sowohl die von einem einstellbaren oder regelbaren Dämpfer absorbierte Energie als auch die in die Karosserie und/oder die Räder des Fahrzeugs eingebrachte Energie berücksichtigt wird, Auswerten der in das Fahrzeug eingebrachten Energie, um eine den Zustand der Fahrbahn charakterisierende Information zu erhaltene, Übermitteln der den Zustand der Fahrbahn charakterisierenden Information sowie von Positionsdaten an einen externen zentralen Server, und Fusionieren der den Zustand der Fahrbahn an einer bestimmten Position charakterisierenden Information mit Kartendaten durch den Server.
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Ein wesentlicher Gedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die bloße Berücksichtigung der von einem einstellbaren oder regelbaren Dämpfer, bzw. von mehreren derartigen Dämpfern absorbierten Energie, nicht ausreicht. Zusätzlich muss zumindest auch die in die Karosserie und/oder die Räder des Fahrzeugs eingebrachte Energie berücksichtigt werden. Ein Teil der in das Fahrzeug eingebrachten Energie wird durch die Dämpfer absorbiert, der verbleibende Teil der Bewegungsenergie wird auf die Karosserie und die Reifen übertragen und kann durch entsprechende Sensoren erfasst werden. Durch die Auswertung der Sensordaten ergeben sich charakteristische Messdaten, so dass ein bestimmter Straßenzustand durch eine Auswertung der Messdaten identifiziert werden kann. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung ist, dass diese den Zustand der Fahrbahn charakterisierenden Informationen an einen externen zentralen Server übertragen werden. Diese den Zustand der Fahrbahn charakterisierenden Informationen werden dazu mit Positionsdaten verknüpft, die von einem GPS-gestützten Navigationssystem des Fahrzeugs erhalten werden können. Auf diese Weise können die beim Befahren der Fahrbahn erfassten Zustandsinformationen mit Positionsdaten verknüpft an den Server übermittelt werden. Gegebenenfalls können weitere Informationen übertragen werden, beispielsweise Zeitinformationen und/oder Zeitverlaufsinformationen.
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Auf dem zentralen Server sind Kartendaten hinterlegt, die Fahrbahnen und weitere verkehrsspezifische Informationen enthalten. Von dem Server werden die Kartendaten mit den den Zustand der Fahrbahn charakterisierenden Informationen fusioniert, so dass zusätzlich zu den Karteninformationen auch Zustandsinformationen der Fahrbahnen gesammelt und gespeichert werden. Diese im Vergleich zu einer bloßen Kartendarstellung ergänzten Informationen können wiederum an beliebig viele andere Fahrzeuge verteilt werden, die die entsprechende Fahrbahn befahren. Auf diese Weise können anderen Verkehrsteilnehmern qualitativ höherwertige Kartendaten oder Karteninformationen zur Verfügung gestellt. werden, die Zustandsinformationen der Fahrbahn umfassen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorgesehen sein, dass das Fahrzeug und der Server Daten und/oder Informationen über eine drahtlose Kommunikationsverbindung austauschen. Die von dem Fahrzeug erfassten Zustandsinformationen der Fahrbahn werden auf diese Weise an den Server übermittelt, umgekehrt können von dem Server an das Fahrzeug höherwertige Kartendaten übermittelt werden, die auf Zustandsinformationen beruhen, die zuvor von anderen Fahrzeugen erfasst wurden. Auf diese Weise können. Fahrzeugsysteme, insbesondere einstellbare oder regelbare Dämpfer vorausschauend eingestellt oder betätigt werden auf der Basis der von dem Server zur Verfügung gestellten Zustandsinformationen der Fahrbahn.
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Um die Qualität der den Zustand der Fahrbahn beschreibenden Informationen weiter zu verbessern, kann es vorgesehen sein, dass der Server bei der Erstellung oder Aktualisierung von Kartendaten weitere Informationen wie Wetterdaten oder historische Daten berücksichtigt. Auf diese Weise können auch besondere Wetterereignisse in die Aktualisierung einfließen, beispielsweise Glatteis oder Schnee. Sobald derartige den Zustand einer Fahrbahn charakterisierende Daten von einem oder mehreren Fahrzeugen erfasst und an den Server übertragen werden, wird die digitale Karte in dem Server entsprechend aktualisiert, so dass die hochaktuellen Daten umgehend an andere Kraftfahrzeuge verteilt werden können, die den entsprechenden Streckenabschnitt befahren. Dadurch kann auch eine Warnung vor plötzlich auftretenden Gefahren realisiert werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Erfassen der in das Fahrzeug eingebrachten Energie durch wenigstens einen Beschleunigungssensor und/oder durch wenigstens einen Höhenstandsensor erfolgen. Daneben können weitere im oder am Dämpfer angebrachte Sensoren berücksichtigt werden, die eine Information über die im Dämpfer umgesetzte Energie liefern.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
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1 ein Kraftfahrzeug, das für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, und
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2 ein Kraftfahrzeug, das von dem erfindungsgemäßen Verfahren Gebrauch macht.
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Das Verfahren zum Erfassen des Zustands einer durch ein Fahrzeug befahrenen Fahrbahn wird unter Bezugnahme auf 1 erläutert. Das in 1 gezeigte Fahrzeug 1 umfasst mehrere Sensoren, um die beim Befahren einer Fahrbahn 2 in das Fahrzeug, genauer gesagt die Karosserie 3 und die Räder 4 eingebrachte Energie zu erfassen. Dazu ist jedem Rad 4 ein schematisch dargestellter Sensor 5 zugeordnet. Das Fahrwerk des Fahrzeugs 1 umfasst schematisch dargestellte Dämpfer 6, wobei jedem Rad 4 ein Dämpfer 6 zugeordnet ist. Mittels Sensoren 7, die jedem Dämpfer 6 zugeordnet sind, kann die in einem Dämpfer 6 umgesetzte, das heißt absorbierte Energie erfasst werden.
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Zusätzlich umfasst das Fahrzeug 1 Höhenstandsensoren 8, wobei jedem Rad 4 ein Höhenstandsensor 8 zugeordnet ist. Darüber hinaus ist ein Beschleunigungssensor 9 vorgesehen, der Beschleunigungen des Fahrzeugs 1 in verschiedene Richtungen erfassen kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Beschleunigungssensor 9 Beschleunigungen oder Verzögerungen in Fahrtrichtung (horizontal), seitlich (horizontal) und vertikal erfassen.
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Die Fahrbahn 2 weist Imperfektionen in Form einer nicht ebenen Oberfläche auf, gegebenenfalls können auch größere Fehlstellen wie Schlaglöcher oder Beschädigungen der Deckschicht vorhanden sein. Die Räder 4 werden beim Überfahren einer Imperfektionen aufweisenden Fahrbahn 2 zu Bewegungen, Beschleunigungen und Schwingungen angeregt. Beim Befahren der Fahrbahn 2 erfolgt eine Übertragung von Energie in die Karosserie 3 und die Räder 4 des Fahrzeugs 1. Das Fahrwerk und insbesondere die Dämpfer 6 haben die Aufgabe, die von der Fahrbahn 2 stammenden Beschleunigungen und Stöße zu verringern und zu dämpfen. Ein Teil der Energie wird dabei durch eine Verformung der Reifen der Räder 4 aufgenommen. Mittels der den Räder 4 zugeordneten Sensoren 5 kann diese Energie quantitativ erfasst werden. Daneben kann die in den Dämpfern 6 umgesetzte Energie mittels der Sensoren 7 erfasst werden. Analog können auch die Höhenstandsensoren 8 und der Beschleunigungssensor 9 zum Erfassen der von der Fahrbahn 2 auf das Fahrzeug 1 übertragenen Energie eingesetzt werden. Diese von den unterschiedlichen Sensoren erfassten Messwerte werden in einer Steuerungseinrichtung 10 verarbeitet. Durch die Auswertung der in das Fahrzeug 1 eingebrachten Energie ermittelt die Steuerungseinrichtung 10 eine den Zustand der Fahrbahn 2 charakterisierende Information. Fahrbahnen können in unterschiedliche Arten klassifiziert werden, da die Auswertung der von den Sensoren erfassten Messwerte charakteristische Informationen liefert, die für eine bestimmte Fahrbahn oder eine bestimmte Fahrbahnoberfläche typisch sind. Dementsprechend kann durch die Auswertung der in das Fahrzeug eingebrachten Energie eine Charakterisierung der Fahrbahn bzw. eines bestimmten, soeben befahrenen Abschnitts der Fahrbahn erfolgen.
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Die Steuerungseinrichtung 10 führt eine standardisierte Auswertung der von den Sensoren erfassten Messwerte durch, so dass der Zustand der Fahrbahn 2 bestimmt werden kann. Wichtig ist dabei, dass spezielle Merkmale des Fahrzeugs 1, beispielsweise Masse, Achsabstand oder Geschwindigkeit, keinen Einfluss auf das Ergebnis haben. Die Bestimmung des Fahrbahnzustands erfolgt somit fahrzeugneutral.
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Nach dem Ermitteln der den Zustand der Fahrbahn 2 charakterisierenden Informationen durch die fahrzeugeigene Steuerungseinrichtung 10 werden diese Informationen an einen zentralen Server 11 übermittelt. Dazu weist das Fahrzeug 1 eine Kommunikationseinrichtung 12 auf, die die Informationen über eine Mobilkommunikationsverbindung an den Server überträgt.
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Auf dem Server 11 sind digitale Kartendaten hinterlegt, insbesondere sind dort sämtliche Verkehrswege wie Straßen, Autobahnen und dergleichen in digitaler Form hinterlegt. Der Server 11 ist dazu ausgebildet, die von dem Fahrzeug 1 übermittelten Informationen, die einen bestimmten Fahrbahnabschnitt charakterisieren, mit den digitalen Kartendaten zu fusionieren. Das heißt die vorliegenden Kartendaten, die im einfachsten Fall lediglich den Verlauf eines Verkehrswegs in Form einer Folge von einzelnen Punkten (Koordinaten) erhalten, werden durch zusätzliche Informationen zum Zustand des entsprechenden Fahrbahnabschnitts ergänzt. Dafür ist es erforderlich, dass das Fahrzeug 1 zusätzlich zu den die Fahrbahn charakterisierenden Informationen auch Positionsdaten übermittelt. Diese Positionsdaten werden von einem Navigationsgerät 13 des Fahrzeugs 1 zur Verfügung gestellt. Das Navigationsgerät 13 ist ein GPS-gestütztes Navigationsgerät, so dass aktuelle Positionsdaten durch Satellitennavigation erhalten werden können. Die die Fahrbahn charakterisierenden Informationen werden zusammen mit den Positionsdaten an den zentralen Server 11 übermittelt, diese Übermittlung kann in festgelegten Abständen, beispielsweise nach dem Zurücklegen eines bestimmten Fahrbahnabschnitts erfolgen oder bei erkannten Imperfektionen. Je kürzer die einzelnen Abschnitte gewählt werden, desto genauer kann die Fahrbahn charakterisiert werden.
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Der Server 11 ist ähnlich wie mit dem Fahrzeug 1 mit einer Vielzahl weiterer Fahrzeuge drahtlos verbunden, so dass eine theoretisch unbegrenzte Anzahl von Fahrzeugen die erfassten Fahrbahninformationen an den Server 11 übermittelt. Es ist natürlich auch denkbar, dass zwischen das Fahrzeug 1 und den Server 11 ein weiterer Server oder ein anderes Übermittlungsgerät vorgesehen ist, so dass beispielsweise ein Server für ein bestimmtes geografisches Gebiet zuständig ist und mehrere derartige Server ihre Daten an einen einzigen Zentralserver übertragen.
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Die Aufgabe des Servers 11 besteht darin, jederzeit hochaktuelle Kartendaten zur Verfügung zu stellen. Dazu werden die Kartendaten und die von den einzelnen Fahrzeugen übermittelten Fahrbahnzustandsdaten mit weiteren Informationen verknüpft. Dazu zählen beispielsweise Wetterdaten, die von einer anderen Quelle, beispielsweise von einer automatischen Wetterstation oder über eine Internetverbindung, bezogen werden. Dementsprechend können auch Wetterereignisse, die sich auf den Zustand der Fahrbahn auswirken, wie Glatteis oder Schnee oder Gewitter oder Nebel, berücksichtigt werden. Darüber hinaus kann der Server 11 auch historische Daten berücksichtigen. Historische Daten sind im Gegensatz zu aktuell erfassten Daten vor längerer Zeit erfasste Daten, die Erfassung kann beispielsweise Tage, Wochen oder Monate zurückliegen. Die Berücksichtigung historischer Daten ist dann sinnvoll, wenn die Datenbasis klein ist und nur wenige Fahrzeuge Fahrbahnzustandsdaten an den Server übermitteln. Auf diese Weise entsteht eine umfassende, exakte und aktuelle Datenbank mit Kartendaten, die um Fahrbahnzustandsdaten und gegebenenfalls Wetterdaten ergänzt sind.
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2 zeigt ein Fahrzeug 14, das denselben Abschnitt der Fahrbahn 2 wie das in 1 gezeigte Fahrzeug 1 befährt. Das Fahrzeug 14 befährt die Fahrbahn 2 jedoch einen Tag später. Das Fahrzeug 14 ist mittels seiner Kommunikationseinrichtung 12 mit dem Server 11 verbunden. Von dem Server 12 werden in Echtzeit Fahrbahnzustandsdaten drahtlos an das Fahrzeug 14 übertragen, die dort bei der Regelung der Dämpfer 15 berücksichtig werden. Dementsprechend erhält eine Steuerungseinrichtung 16 jeweils vor dem Befahren eines bestimmten Abschnitts der Fahrbahn 2 die aktuellen Fahrbahnzustandsdaten, die auf dem Server 11 gespeichert sind. Diese Daten werden von der Steuerungseinrichtung 16 bei der Steuerung bzw. Regelung der Dämpfer 15 berücksichtigt, so dass eine vorausschauende Ansteuerung dieser Dämpfer 16 möglich ist. Für die Insassen des Fahrzeugs 14 kann auf diese Weise der Komfort erhöht werden, da die Steuerungseinrichtung 16 auf einen veränderten Fahrbahnzustand nicht nur reagieren kann, stattdessen kann dieser veränderte Fahrbahnzustand vorab bereits bei der Regelung der Dämpfer 15 berücksichtigt werden. Der Server 11 stellt diese Kartendaten bzw. die mit den Fahrbahnzustandsdaten ergänzten Daten nicht nur dem Fahrzeug 14 zur Verfügung, sondern verteilt diese Daten in Echtzeit an eine Vielzahl anderer Fahrzeuge, die sich auf Verkehrswegen befinden. Durch die auf dem Server 11 vorgenommene Fusion der Kartendaten mit Fahrbahnzustandsdaten und gegebenenfalls weiteren Daten können hochwertige Informationen an praktisch beliebig viele Fahrzeuge verteilt werden, wodurch eine verbesserte Ansteuerung von Fahrwerken, insbesondere von regelbaren Dämpfern, möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112009005342 T5 [0003]
- WO 2006/103014 A1 [0004]
