Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug zur vorausschauenden Erfassung einer Fahrbahnbeschaffenheit, umfassend eine Kamera, eine Recheneinheit und eine Ausgabevorrichtung.

Die Fahreigenschaften eines Kraftfahrzeuges werden nicht ausschließlich durch die dreidi- mensionale Beschaffenheit des Fahrbahnbelages bestimmt, sondern darüber hinaus werden die Fahreigenschaften auch durch Fahrbahnbeschaffenheiten wie beispielsweise Glätte, Nässe, Trockenheit oder Laubbedeckung beeinflusst. Insbesondere ist es für eine sichere, auf die Fahreigenschaften abgestimmte Fahrweise besonders vorteilhaft, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeuges rechtzeitig auf diese Fahrbahnbeschaffenheiten aufmerksam wird.

Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches die Fahrbahnbeschaffenheit, insbeson- dere die Beschaffenheit der Oberfläche einer Fahrbahn vorausschauend erfasst und den Fahrer auf die, möglicherweise die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeuges beeinflussende, insbesondere sich ändernde, Fahrbahnbeschaffenheit hinweist. Auch sollen durch das Fahrerassistenzsystem eine sichere Fahrweise gefördert und gegebenenfalls verbesserte Fahreigenschaften des Kraftfahrzeuges ermöglicht werden.

Die Erfindung sieht dabei für ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug zur vorausschauenden Erfassung einer Fahrbahnbeschaffenheit umfassend eine Kamera, eine Recheneinheit und eine Ausgabevorrichtung vor, dass das Fahrerassistenzsystem eine Speichereinheit und eine in der Speichereinheit gespeicherte Datenbank aufweist, dass die Re- cheneinheit zur Verarbeitung von Bilddaten der Kamera ausgebildet ist, dass die Recheneinheit zur Ermittlung der Fahrbahnbeschaffenheit aus den Bilddaten unter Berücksichtigung von Daten der Datenbank ausgebildet ist, und dass die Ausgabevorrichtung zur Ausgabe von Informationen über die ermittelte Fahrbahnbeschaffenheit ausgebildet ist. Bei dem Fahrerassistenzsystem nimmt die Kamera Bilddaten der vor dem Kraftfahrzeug liegenden Fahrbahn mittels einer optischen Erfassung auf und sendet diese Bilddaten an die Recheneinheit. Die Recheneinheit gleicht die von der Kamera erhaltenen Bilddaten mit in der Speichereinheit, insbesondere im Voraus gespeicherten Daten betreffend bekannter Fahrbahnbeschaffenheiten ab. Ergibt der Abgleich der Bilddaten mit den in der Datenbank beziehungsweise in der Speichereinheit gespeicherten Daten, dass eine bekannte Fahrbahnbeschaffenheit wie beispielsweise Glätte oder Nässe erkannt wird, so sendet die Recheneinheit ein Signal an die Ausgabevorrichtung, welche den Fahrer mittels Licht- oder Schallzeichen auf die erkannte Fahrbahnbeschaffenheit hinweist, sodass dieser seine Fahr- weise an die, insbesondere sich geänderte Fahrbahnbeschaffenheit beziehungsweise den Fahrbahnuntergrund anpassen kann.

Es ist dabei von besonderem Vorteil, dass durch das vorausschauende optische Erfassen beziehungsweise Abbilden oder Abscannen der Fahrbahn kritische oder die Fahreigenschaf- ten des Kraftfahrzeuges beeinflussende Fahrbahnbeschaffenheiten eher erkannt werden und dem Fahrer ein Expertenwissen durch die Informationen der Datenbank übermittelt werden kann, damit er angemessen reagieren kann. Dies ist insbesondere im Gegensatz zu bekannten Fahrzeugsystemen wie ESP- oder ABS-Systemen zu sehen, welche erst beim Eintreten eines möglicherweise kritischen Fahrzustandes wie ein Ausbrechen des Fahrzeuges oder ein Blockieren der Reifen reagieren.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Fahrerassistenzsystems ist vorgesehen, dass in der Datenbank, insbesondere repräsentative Daten, bevorzugt Helligkeitswerte und/oder Helligkeitsverteilungen und/oder Grauwerte und/oder Grauwerteverteilungen und/oder Farbwerte und/oder Farbwertverteilungen und/oder Texturdaten, von einer Vielzahl von Fahrbahnbeschaffenheiten, beispielsweise Glätte, Nässe, Trockenheit oder Laubbedeckung, gespeichert sind und dass die Recheneinheit zur Ermittlung der tatsächlichen Fahrbahnbeschaffenheit aus den Bilddaten der Kamera auf Grundlage der gespeicherten Daten ausgebildet ist.

In vorteilhafter Weise kann somit die Recheneinheit aus den Bilddaten der Kamera die Helligkeitsverteilung, Grauwerte, Grauwertverteilung, Farbwerte oder Farbwertverteilung oder aber auch weitere Texturdaten ermitteln und mit den in der Datenbank abgelegten Daten vergleichen beziehungsweise abgleichen. Da bevorzugt entsprechende Daten von einer Vielzahl von Fahrbahnbeschaffenheiten abgelegt sind, ist es der Recheneinheit möglich, in einer Vielzahl von Fahrsituationen die tatsächlich vorliegende Fahrbahnbeschaffenheit beziehungsweise die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn zu ermitteln und den Fahrer in vorausschauender Weise auf diese hinzuweisen. Eine weiter bevorzugte Ausgestaltung des Fahrerassistenzsystems sieht vor, dass das Fahrerassistenzsystem einen Sensor, insbesondere einen Temperatursensor und/oder einen Helligkeitssensor und/oder einen UV-Sensor und/oder einen GPS-Empfänger umfasst, und dass die Recheneinheit zur Verarbeitung von Sensordaten des Sensors ausgebildet ist, wobei die Recheneinheit bei der Ermittlung der Fahrbahnbeschaffenheit die Sensordaten be- rücksichtigt.

Die von dem Sensor erhaltenen Sensordaten können in besonders vorteilhafter Weise von der Recheneinheit dazu benutzt werden, die von der Kamera erhaltenen Bilddaten auf Veränderungen von Umweltfaktoren zu korrigieren. So wäre es beispielsweise möglich, aus den Daten des Helligkeitssensors oder eines UV-Sensors auf eine Wolkenbedeckung zu schließen, die Effekte einer Wolkenbedeckung beispielsweise auf die ermittelte Helligkeitsund/oder Farbwertverteilung zu ermitteln und aus dieser herauszukorrigieren beziehungsweise herauszurechnen. Demzufolge lässt sich eine besonders exakte Ermittlung der tatsächlichen Fahrbahnbeschaffenheit aus den Bilddaten auch bei veränderten Umweltfaktoren erreichen. Umgekehrt ist es auch möglich, derartige Korrekturen auf die in der Datenbank hinterlegten Daten anzuwenden. Darüber hinaus werden vorteilhafterweise die Sensordaten dazu benutzt, die Genauigkeit der Bestimmung oder der Ermittlung der Fahrbahnbeschaffenheit zu erhöhen. Ermittelt beispielsweise die Recheneinheit aus den Bilddaten der Kamera einen hohen Weißanteil, welcher sowohl mit einer Eisbedeckung oder mit einer Nässebe- deckung der Fahrbahn in Übereinstimmung zu bringen ist, so kann durch Berücksichtigung der Sensordaten des Temperatursensors von der Recheneinheit entschieden werden, ob, insbesondere bei Temperaturen unter dem Nullpunkt der Celsiusskala, eine Eisbedeckung vorliegt, oder ob hingegen ein nasser Fahrbahnuntergrund zu ermitteln ist. In ähnlicher Weise können die Daten eines GPS-Sensors dazu genutzt werden, zu entscheiden, ob sich das Kraftfahrzeug in einer im Mittel wärmeren oder kälteren Klimazone befindet.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Fahrerassistenzsystems ist vorgesehen, dass das Fahrerassistenzsystem einen Fahrzustandssensor, insbesondere einen Geschwindigkeitssensor und/oder einen Beschleunigungssensor und/oder einen Radschlupf- sensor und/oder einen Lenkeinschlagssensor umfasst, und dass die Recheneinheit zur Ver- arbeitung von Fahrzustandsdaten des Fahrzustandssensors ausgebildet ist, wobei die Recheneinheit bei der Ermittlung der Fahrbahnbeschaffenheit, die Fahrzustandsdaten berücksichtigt und/oder wobei die Recheneinheit einen Fahrzustand des Kraftfahrzeuges ermittelt. Mit besonderem Vorteil können so beispielsweise Fahrzustandsdaten eines Radschlupfsensors derart von der Recheneinheit berücksichtigt werden, dass, insbesondere in Fällen, in denen eine vorausschauende Ermittlung der tatsächlichen Fahrbahnbeschaffenheit fehlgeschlagen ist, eine Ermittlung der Fahrbahnbeschaffenheit möglich wird. Ist beispielsweise aus den Bilddaten eine Unterscheidung zwischen einem glatten Untergrund und einem Un- tergrund mit einem höheren Reibungskoeffizienten nicht möglich, so ist durch Auswertung der Fahrzustandsdaten des Radschlupfsensors, insbesondere in Verbindung mit Daten eines Fahrpedalsensors oder Drosselklappensensors, eine Bestimmung der tatsächlichen Fahrbahnbeschaffenheit möglich. Wird in diesem beschriebenen Fall beispielsweise ein nur geringer Drosselklappenöffnungsgrad gemessen bei einem gleichzeitig hohen Schlupf der Rä- der des Kraftfahrzeuges, insbesondere der Antriebsräder, so ermittelt die Recheneinheit einen glatten Fahrbahnuntergrund.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des Fahrerassistenzsystems ist vorgesehen, dass das Fahrerassistenzsystem eine Schnittstelle aufweist, dass die Recheneinheit zum Senden von Steuerbefehlen, insbesondere Steuerbefehle für Motorsteuerung und/oder Fahrwerks- einstellung, über die Schnittstelle ausgebildet ist, wobei bevorzugt die Steuerbefehle unter Berücksichtigung der ermittelten Fahrbahnbeschaffenheit und/oder den Sensordaten und/oder den Fahrzustandsdaten von der Recheneinheit bestimmbar sind. In besonders vorteilhafter Weise kann damit die Recheneinheit für die vorausschauend ermittelte Fahrbahnbeschaffenheit eine optimale Motorsteuerung beziehungsweise Fahr- werkseinstellung bestimmen. Die Bestimmung der Motorsteuerung oder der Fahrwerksein- stellung kann dabei bevorzugt über in einer Datenbank abgelegte Daten erfolgen. Ermittelt die Recheneinheit beispielsweise einen glatten Fahrbahnuntergrund beziehungsweise eine glatte Fahrbahnbeschaffenheit und gleichzeitig einen Fahrzustand aus den Fahrzustandsdaten der Fahrzustandssensoren, welcher der vorausschauend ermittelten Fahrbahnbeschaffenheit nicht angemessen ist, so kann die Recheneinheit durch direkten Eingriff in die Motorsteuerung oder in die Fahrwerkseinstellung, neben der optischen oder akustischen Warnung an den Fahrer, einen Fahrzustand des Kraftfahrzeuges einstellen, welcher eine höhere Si- cherheit für das Fahrzeug und den Fahrer bei der ermittelten Fahrbahnbeschaffenheit bereit- stellt. Auch können Systemeinstellungen von EPS- oder ABS-Systemen vorausschauend an die Fahrbahnbeschaffenheit angepasst werden.

Weiter ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Recheneinheit eine Lernfunktion aufweist, wobei die Recheneinheit bevorzugt auf Grundlage der in der Datenbank gespeicherten Daten und/oder der Sensordaten und/oder der Fahrzustandsdaten unbekannte Fahrbahnbeschaffenheiten und/oder Steuerbefehle erlernt.

So ist es vorteilhafterweise möglich, dass die Recheneinheit auch Fahrbahnbeschaffenheiten, welche nicht in der Datenbank abgelegt sind, erlernen kann. Ist beispielsweise durch besondere Witterungsverhältnisse eine Identifizierung beziehungsweise ein Ermitteln der tatsächlichen Fahrbahnbeschaffenheit nicht möglich, so kann die Recheneinheit, sobald sie den Fahrzustand des Fahrzeuges ermittelt hat, diesen bevorzugt mit den Daten des unbekannten Fahrbahnuntergrundes bzw. der unbekannten Fahrbahnbe- schaffenheit verbinden und, insbesondere im Vergleich mit bekannten Fahrbahnbeschaffenheiten, die Eigenschaften der unbekannten Fahrbahnbeschaffenheit abspeichern und Warnhinweise und/oder Motorsteuerungs- beziehungsweise Fahrwerksein- stellungseingriffe bestimmen. Aufgrund der Vielzahl von möglichen Fahrbahnbeschaffenheiten, Witterungs- und Lichtverhältnissen sowie unterschiedlichste Winkel der Kamerasichtlinie zur Oberfläche des Fahrbahnuntergrundes kann nicht notwendigerweise jede mögliche Fahrbahnbeschaffenheit in jeder Kombination nit Witterungsverhältnissen abgelegt werden. Es ist dadurch besonders vorteilhafterweise möglich, dass das Fahrerassistenzsystem beziehungsweise die Recheneinheit des Fahrerassistenzsystems unbekannte Fahrbahnbeschaffenheiten erkennt und mit passenden Warnhinweisen an den Fahrer beziehungsweise mit angemessenen Steuerbefehlen für das Motormanagement beziehungsweise für die Fahrwerkseinstellung ablegt.

Weiter ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Kamera eine Stereokamera und/oder eine 3D-Kamera ist, wobei bevorzugt die Recheneinheit zu einer, insbesondere softwaregesteuer- ten, dreidimensionalen Rekonstruktion der Fahrbahnbeschaffenheit und/oder der Fahrzeugumgebung ausgebildet ist.

Ein derartig ausgebildetes Fahrerassistenzsystem zur vorausschauenden Erfassung einer Fahrbahnbeschaffenheit ermöglicht eine größere Sicherheit und Genauigkeit der Ermittlung der Fahrbahnbeschaffenheit. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Fahrerassistenzsystems sieht vor, dass die Ausgabevorrichtung ein Licht und/oder Schallgeber, insbesondere ein Monitor und/oder ein Headup-Display und/oder ein Gerät zur Sprachausgabe ist.

Wird mit besonderem Vorteil ein Headup-Display (HUD), insbesondere in Verbindung mit einer Sprachausgabe für das Fahrerassistenzsystem eingesetzt, so kann der Fahrer ohne den Blick von der Fahrbahn wenden zu müssen, über die Einblendung von sicherheitsrelevanten Daten über die vorausschauend erfasste Fahrbahnbeschaffenheit in die Fenster- scheibe informiert werden und seine Fahrweise entsprechend anpassen.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Fahrerassistenzsystems sieht vor, dass das Fahrerassistenzsystem eine Datenempfangseinheit und/oder eine Datensendeeinheit aufweist, und dass die Datenempfangseinheit und/oder die Datensendeeinheit zum Empfangen und/oder zum Senden von Daten von und/oder zu einem weiteren Fahrerassistenzsystem und/oder einer Leitstelle ausgebildet ist.

Ein derartiger Datenaustausch zwischen einem weiteren Fahrerassistenzsystem und/oder einer Leitstelle ermöglicht es vorteilhafterweise auch Fahrbahnbeschaffenheiten voraus- schauend zu erkennen, welche sich noch nicht in der Reichweite der Kamera des Fahrerassistenzsystems befinden. Ist beispielsweise hinter einer scharfen Kurve ein die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeuges negativ beeinflussender Fahrbahnzustand beziehungsweise eine Fahrbahnbeschaffenheit durch ein vorausfahrendes Fahrzeug ermittelt worden, so kann dieses vorausfahrende Fahrzeug die ermittelte Fahrbahnbeschaffenheit zusammen mit ei- nem Zeitstempel und Positionsdaten an eine Leitstelle und/oder an alle in der Umgebung befindlichen Fahrzeuge, welche ein Fahrerassistenzsystem aufweisen, senden. Hier kann vorteilhafterweise der Fahrer auf den sich ändernden Fahrbahnuntergrund hingewiesen werden, bevor das Fahrerassistenzsystem diesen Untergrund aus den Bilddaten ermitteln kann. In einer weiteren Ausgestaltung des Fahrerassistenzsystems ist eine Individualisierungsfunktionalität vorgesehen, welches die Warnhinweise und/oder die Steuerbefehle für die Motorsteuerung und/oder die Fahrwerkseinstellung an die Fahrweise eines Fahrer anpasst.

Hat das Fahrerassistenzsystem beispielsweise bei einem Fahrer viele rückartige Lenkbewe- gungen festgestellt und daraus auf einen unerfahrenen oder unsicheren Fahrer geschlossen, so kann das Fahrerassistenzsystem bei der Anzeige der vorausschauend erkannten Fahrbahnbeschaffenheit deutlichere Warnhinweise ausgeben beziehungsweise stärker in das Motormanagement oder in die Fahrwerkeinstellungen eingreifen. Darüber hinaus ist auch eine Ausgestaltung des Fahrerassistenzsystems mit einer Kindersicherung oder Ähnlichem denkbar, welche grundsätzlich eine erhöhte Regelungs- und Hinweistätigkeit des Fahrerassistenzsystems vorsieht.

Ferner wird das der Erfindung zugrunde liegende Problem durch ein Kraftfahrzeug gelöst, wobei das Kraftfahrzeug ein Fahrerassistenzsystem in einer der vorbeschriebenen Ausge- staltungen aufweist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläu- tert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Fahrerassistenzsystem in einer schematischen Darstellung.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein Fahrerassistenzsystem 100 mit einer Kamera 10, einer Recheneinheit 1 1 sowie einer Ausgabevorrichtung 12. Ferner umfasst das Fahrerassistenzsystem 100 eine Speichereinheit 13 und eine in der Speichereinheit gespeicherte Datenbank 14. Bei einem in einem Kraftfahrzeug eingebauten Fahrerassistenzsystem 100 erfasst die Kamera 10 Bildda- ten der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrbahn beziehungsweise der Fahrbahnbeschaffenheit und sendet diese über ein Datenübertragungsmittel, beispielsweise über eine erste Datenleitung 15 oder über ein Funksignal, an die Recheneinheit 1 1 . Die Recheneinheit 1 1 ermittelt aus den Daten der Kamera 10 die Helligkeitswerte und Helligkeitsverteilung beziehungsweise die Grauwerte und Grauwertverteilung oder die Farbwerte und Farbwertvertei- lung oder andere Texturdaten. Die Recheneinheit 1 1 kommuniziert über eine zweite Datenleitung 16 mit der Speichereinheit 13. Nach Ermittlung der Färb- und/oder Helligkeitsverteilungen aus den Bilddaten der Kamera 10 gleicht die Recheneinheit 1 1 die ermittelten Werte mit Wertbereichen oder Werteverteilungen, welche in der Datenbank 14 hinterlegt sind, ab. Sind die gemessenen Werte in Übereinstimmung mit den hinterlegten Werteverteilungen oder Wertebereichen für eine bekannte Fahrbahnbeschaffenheit, so ermittelt die Rechenein- heit 1 1 für die erfassten Bilddaten der Kamera 10 die entsprechende tatsächliche Fahrbahnbeschaffenheit. Alternativ ist es auch möglich, dass die Recheneinheit 1 1 mit Hilfe eines Bildverarbeitungsalgorithmus eine oder mehrere Ausgangsgrößen berechnet, welche indizierend für eine Fahrbahnbeschaffenheit sind. Hat die Recheneinheit 1 1 , insbesondere durch Vergleich der in der Datenbank 14 der Speichereinheit 13 hinterlegten Daten von bekannten Fahrbahnbeschaffenheiten mit den ermittelten Werten aus den Bilddaten der Kamera 10, die tatsächliche Fahrbahnbeschaffenheit ermittelt, so bestimmt die Recheneinheit 1 1 die zu der ermittelten Fahrbahnbeschaffenheit und eventuell zum aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeuges passenden Hinweise oder Motorsteuerungsbefehle beziehungsweise die Befehle zur Steuerung der Fahrwerkseinstellungen. Den Fahrzustand ermittelt die Recheneinheit 1 1 dabei aus Daten eines Fahrzustandssensors 17, welcher beispielsweise einen Radschlupfsensor oder ein Beschleunigungssensor sein kann. In einem nächsten Schritt sendet die Recheneinheit 1 1 über eine dritte Datenleitung 18 und eine vierte Datenleitung 19 die Warnhinweise oder die Steuerbefehle an die Ausgabevorrichtung 12 und an ein Steuergerät 20 einer Motorsteuerung. Das Ausgabegerät 12 ist bevorzugterweise als Headup-Display ausgebildet und blendet die Hinweise auf die ermittelte Fahrbahnbeschaffenheit in das Sichtfeld des Fahrers in die Frontscheibe des Kraftahrzeuges ein. Über eine Empfangseinheit 21 und eine Datensendeeinheit 22 steht das Fahrerassistenzsystem 100 darüber hinaus in Verbindung mit einer externen Leitstelle und/oder weiteren Fahrerassistenzsystemen.