用于识别路况的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于识别路况的方法和设备。

背景技术：

路况决定性地影响车辆的轮子附着力。尤其由道路表面的外形和道路表面的状况确定路况。例如，道路表面可以是光滑的或粗糙的、干燥的、潮湿的或液体覆盖的。可以例如在使用车辆的摄像机系统的情况下光学地检测路况。

技术实现要素：

以此为背景，利用这里提出的方案提出根据独立权利要求所述的用于识别道路的路况的方法和用于识别道路的路况的设备以及最后相应的计算机程序产品和机器可读存储介质。这里提出的方案的有利改进和改善从说明书中得出并且在从属权利要求中予以描述。

发明优点

本发明的实施方式可以有利地使得能够保障通过由车辆的传感器提供的地面回波基于由车辆的超声波传感器提供的噪声电平来识别路况。

提出一种用于识别道路的路况的方法，其特征在于，在使用由车辆的至少一个超声波传感器检测的噪声电平和在车辆的区域中从车道表面检测的地面回波的情况下确定代表路况的路况信息。

对本发明的实施方式的构思尤其可以被认为是基于随后描述的思想和认识的。

道路的路况可以被理解为道路的表面的表面结构和/或表面的表面状况。可以通过道路的路面来确定表面结构。路面可以是光滑的、粗糙的和/或不平坦的。例如，路面可以由混凝土或沥青构成。于是，表面结构可以是光滑的或粗糙的。如果路面例如由石块路面构成，则表面结构可能是不平坦的但光滑的或粗糙的。表面状况可以例如是潮湿的、干燥的、湿润的、泥泞的、为雪覆盖的或淹没的。表面状况可能受道路的污染影响。

噪声电平映射在超声波传感器处环境噪声的至少一个声强。环境噪声可能包括在自身的车辆处形成的风噪声。同样，环境噪声可能包括通过车辆的至少一个轮胎在道路上滚动形成的滚动噪声。滚动噪声决定性地不仅受道路的表面结构而且受道路的表面状况影响。环境噪声也可能通过其他车辆形成，其中在此可以检测其他车辆的风噪声和滚动噪声。

只要道路的表面结构未被表面状况掩盖，地面回波就映射所述表面结构。地面回波可以被称为杂波。地面回波由主动地发射的信号的许多叠加反射组成。反射在小的面上形成，所述小的面是表面结构的部分。表面越粗糙，地面回波通常越明显。地面回波可以由数值代表。该数值可以被称为杂波值。

可以在使用噪声电平的噪声电平变化和/或地面回波的地面回波变化的情况下确定路况信息。可以通过观察噪声电平变化过程和/或地面回波变化过程来识别路况。可以通过噪声电平和/或地面回波的比例或相对变化来识别路况。

可以通过地面回波变化来识别道路的表面或车道表面的变化。可以与地面回波变化相结合地通过噪声电平变化来识别路况的天气引起的变化。可以通过噪声电平变化来识别用于外来噪声的噪声源。在干燥的道路情况下，在从一个路面更换到另一路面时，噪声电平轻微地改变，而地面回波可能显著地发生变化。从干燥的道路到湿润的道路的更换显著地影响噪声电平，而地面回波轻微地显示改变。在更换到淹没的道路时，噪声电平和地面回声显著地发生变化。外来噪声不改变地面回波，而所述外来噪声被映射在噪声电平中。

可以在观察时间段上观察噪声电平变化的变化过程和/或地面回波变化的变化过程，用以获得路况信息。可以以小的时间偏移检测所述变化。通过观察时间段可以正确地分配变化的次序。噪声电平变化的变化过程和/或地面回波变化的变化过程可以在观察时间段中例如被整合（aufintegriert）。

地面回波可以在使用超声波传感器情况下和/或在使用车辆的雷达传感器情况下被检测。地面回波可能通过声波和/或雷达波在道路表面处的反射而形成。地面回波也可以利用两个传感器并行地被检测。

在使用超声波传感器的情况下可以检测地面回波，直至速度上限。随着车辆的速度增加，超声波传感器处的声强增高。在升高的速度情况下，地面回波可能淹没在环境噪声中，并且由于多普勒效应，可能被推移到可检测的频率范围之外。在低的速度情况下，超声波传感器处的地面回波具有高分辨率。雷达传感器处的地面回波很少或不受速度影响。

也可以借助于成像方法、诸如使用摄像机或激光雷达传感器来检测道路的表面或车道表面的变化。如果摄像机测量外来光源（诸如道路照明或其他车辆的照明）的反射强度的变化，则这可以被归因于道路表面的变化。如果激光雷达传感器测量自身发射的光的反射强度的反射强度变化，则这同样可以被归因于道路表面的变化。所识别的道路表面的变化可以代理地面回波。

该方法可以例如以软件或硬件或以由软件和硬件组成的混合形式例如在控制设备中实现。

这里提出的方案此外实现一种设备，该设备被构造用于在相应的装置中执行、操控或实施这里提出的方法的变型方案的步骤。

该设备可以是电气设备，所述电气设备具有至少一个用于处理信号或数据的计算单元、至少一个用于存储信号或数据的存储单元以及至少一个接口和/或通信接口，其用于读入或输出嵌入到通信协议中的数据。计算单元可以例如是信号处理器、所谓的系统asic或微控制器，其用于处理传感器信号并且根据传感器信号输出数据信号。存储单元可以例如是闪存、eprom或磁存储单元。接口可以被构造为用于从传感器读入传感器信号的传感器接口和/或被构造为用于向执行器输出数据信号和/或控制信号的执行器接口。通信接口可以被构造用于以无线和/或有线方式读入或输出数据。接口也可以是例如除了其他软件模块之外存在于微控制器上的软件模块。

具有程序代码的计算机程序产品或计算机程序也是有利的，所述程序代码可以存储在机器可读载体或存储介质、例如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上，并且尤其是当程序产品或程序在计算机或设备上被实施时，被用于执行、实施和/或操控根据上述实施方式之一所述的方法的步骤。

指出的是，在此处参照不同的实施方式描述了本发明的可能特征和优点中的一些。本领域技术人员认识到，可以以适当的方式组合、适配或替换方法和设备的特征，以便获得本发明的其他实施方式。

附图说明

紧接着参照附图描述本发明的实施方式，其中附图和说明书均不应被解释为限制本发明。

图1示出具有根据一个实施例的设备的车辆的图示。

图仅是示意性的，并非是按正确比例的。在图中，相同的附图标记表示相同或起相同作用的特征。

具体实施方式

图1示出具有根据一个实施例的设备102的车辆100的图示。设备102被构造用于实施根据这里提出的方案所述的用于识别道路104的路况的方法。车辆100为此具有至少一个超声波传感器106。超声波传感器106发出超声108，并且在接收信号112中映射到达超声波传感器106的声波110。

在此，声波110包括超声108在基本上横向于超声108的传播方向定向的面处的回波114。由于道路104基本上在传播方向上定向，因此道路104在声波110中被映射为地面回波116。地面回波116在道路104的表面结构的横向于传播方向定向的许多小的面处形成。道路104越粗糙，地面回波116越明显。因此，地面回波116在超声波传感器106中被映射为数值。该数值因此代表表面结构。

此外，外来噪声118被映射在接收信号112中。外部噪声118例如是风噪声120、滚动噪声122和其他噪声源126的噪声124。超声波传感器106将外部噪声118的强度在噪声电平128中映射为其他数值。道路104的表面状况决定性地影响滚动噪声122。当道路104是潮湿的时，滚动噪声122比当道路104是干燥的时更响亮（lauter）。因此，在潮湿的道路104情况下噪声电平128也比在干燥的道路104情况下更高。

在一个实施例中，车辆100此外具有雷达传感器130。雷达传感器130的雷达波同样在基本上横向于雷达波的传播方向定向的面处被投回。雷达波同样在道路104的表面结构的横向于传播方向定向的许多小面处被反射并且在雷达发射机130的雷达信号132中被映射为地面回波116。外来噪声118不影响雷达传感器130。

设备102从超声波传感器106读入噪声电平128并且从超声波传感器106和/或从雷达传感器130读入地面回波116，并且在使用噪声电平128和地面回波116的情况下确定路况信息134。路况信息134代表道路104的路况。

在一个实施例中，根据噪声电平128和/或地面回波116的变化过程来识别路况的相对变化。例如，当水填满道路104中的凹凸处时，地面回波116可能变得更弱。然而，同时轮胎在变得更潮湿的道路104上的滚动噪声122也增加。根据在升高的噪声电平128情况下减小的地面回波116，可以将路况识别为潮湿的。地面回波116同样可以由于光滑的路面而改变。然而，在此滚动噪声122仅轻微地改变。因此，可以识别已变化的路面。

可以使用在超声波传感器106处的风速用于提高或降低超声波传感器106的发射频率。通过提高或降低，地面回波116和/或其他回波114的多普勒频移可以至少部分地被补偿，并且地面回波116的接收频率可以被保持在超声波传感器106的接收频率范围之内。

换句话说，提出通过对杂波和噪声电平变化进行合理性检查来改善路况识别。

根据来自超声波传感器系统的噪声电平可以推断出路况。但是，这种类型的测量可能强烈地受环境噪声（例如由其他车辆引起）干扰。可以借助于低通滤波器滤出短期干扰。在此，噪声电平的短期变化实在难以被识别。

通过这里提出的方案，路况识别相对于干扰变得稳健。在此，也可以精确地识别快速的路况变化。

首先，计算噪声电平和车道表面的时间变化。如果仅噪声电平发生变化，但车道表面保持不变，则可以认为超声干扰源（例如，来自反向行车道上的车辆）是变化的原因，而不是车道状况的变化。如果车道表面发生变化，但噪声电平保持不变，则可以认为车道性质的变化（例如混凝土而不是沥青）是对此的原因，而不是车道状况（车道上的水、雪等）的变化。然而，如果车道表面和噪声电平共同地在相同的时间以对此进行表征的比例发生变化，则可以将这些变化分配给车道状况的变化。

可以从超声波信号的地面回波确定车道表面。地面回波可以以杂波值被量化。杂波值映射车道路面（fahrbahnbelag）的散射回波。然而，该散射回波强烈地通过自身车辆和其他车辆的风和水的噪声被叠加。为此，借助于噪声水平来校正杂波值，使得噪声电平对杂波值没有影响。由于散射回波仅非常弱，所以如果远离传感器的固有频率地接收散射回波，则在高的车辆速度以及从而大的多普勒频移情况下实在仍非常难以测量散射回波。在非常高的速度情况下，频率可以完全被移出传感器的测量范围。因此，出于该原因，在发射信号时，频率被如此提高或降低，使得回波的频率不偏离传感器的测量范围。同样，如果该信号（es）远离固有频率地被发射，则不能如此强地发射该信号（es）。同样补偿根据车辆速度对车道表面的散射回波或杂波值的衰减，使得在保持不变的车道表面和保持不变的车道状况的情况下车辆速度的变化对杂波值没有影响。

借助于超声波传感器系统在大的噪声电平（例如，由道路上的水和高的速度引起）的情况下不能或仅能不充分地测量杂波值。可替代地或补充地，为此也可以动用雷达传感器的杂波值。因为雷达和超声的波长仅相差一位数倍，所以雷达传感器的杂波值以类似的方式受车道表面影响。然而，因为雷达的杂波值不受通过行驶风（fahrtwind）和潮湿嘶嘶声（nasszischen）引起的噪声影响，所以该杂波值可以更好地再现车道表面的结构。

由于通常不是车道状况的变化而是绝对值令人感兴趣，因此对车道状况随时间的变化求积分，用以计算绝对值。但是，因为在积分开始时起始值是不清楚的，并且在较长的时间上得出大的积分误差，所以该绝对值与真实情况具有偏差。

为了消除由缺少的起始值和积分引起的误差，首先计算车道状况的绝对值。在进一步的计算过程中，在较长的时间上对车道状况求平均，并且例如借助pt1环节，由此滤出短期变化或误差。以该绝对值为出发点，如上所述添加来自经积分的变化计算的短期计算的差异。为了经积分的变化计算不引起永久性偏差，对这些变化计算进行dt1滤波。

在计算路况s时，也始终考虑行驶风速度v，因为该行驶风速度对噪声电平和杂波值有决定性影响。

可以从传感器值中的每一个中并且在假设所有可能的车道状况下计算行驶风速度。

从多个行驶风速度共同地推断出路况，这带来大量优点。两种方法可以被组合，其方式是不从噪声电平和杂波值以及其变化、中直接计算路况的变化，而是首先针对每个单独的传感器间接地计算行驶风速度的变化，并且然后从中借助于pt1和dtl滤波器计算绝对行驶风速度。

以这种方式计算的经合理性检查的行驶风速度相对于干扰更稳健，并且由此从一开始就具有较低的标准偏差。除了直接计算的行驶风速度之外简单地使以这种方式计算的经合理性检查的行驶风速度参与（hinzugezogen）。由于经合理性检查的行驶风速度值的较高质量并且总体上由于较大数量的行驶风速度值，也可以更好地计算路况和风速。

为了还进一步改善结果，也计算经合理性检查的行驶风速度的所属的标准偏差

并且在与直接计算的行驶风速度融合时予以考虑。每当杂波值的变化对于噪声电平的变化不合理时，与在杂波值变化和噪声电平变化彼此合理时相比更高地计算用于所计算的行驶风速度的标准偏差。

路况的测量变得更稳健、更精确和更动态。可以更好地相互区分路况、天气影响和干扰源。可以更可靠地识别湿润的、潮湿的或淹没的短路段。可以更好地确定轮胎状况或轮胎花纹深度（profiltiefe）。可以更好地确定风和风向。

最后，应当指出，诸如“具有”，“包括”等术语不排除任何其他元件或步骤，并且诸如“一个”或“一种”等术语不排除多个。权利要求中的附图标记不应被视为限制。