Titel

Verfahren und System zum Bestimmen und Anzeigen einer Watsituation

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrassistenzsystem und ein Verfahren zur Bestimmung einer Watsituation, sowie ein Fahrzeug mit einem

erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystem, wobei eine aktuelle

Wasseroberflächenebene bestimmt wird und dem Fahrer relativ zu dem

Fahrzeug dargestellt wird.

Stand der Technik

Geländegängige Personenfahrzeuge, wie z.B. Geländewägen oder sogenannte SUVs (“Sport Utility Vehicles”) sind dazu ausgelegt, Gewässer zu durchqueren. Wenn das Fahrzeug dabei zu einem gewissen Grad in das Wasser eintauchen muss, wird dieser Vorgang wird als“Wat-Vorgang” bezeichnet. Ein solches Manöver erfordert von dem Fahrer sehr viel Vorsicht und Umsicht, da der Fahrer üblicherweise nicht weiß, wie tief das Gewässer ist, das er durchqueren möchte, noch wie das Gelände unter der Wasseroberoberfläche beschaffen ist. Dieses Problem wird noch verstärkt durch widrige Umweltbedingungen wie Dunkelheit, Nebel, Regen oder verschmutztes Wasser. Herkömmlicherweise wurde empfohlen, dass der Fahrer vor dem Durchqueren des Gewässers das Fahrzeug verlässt und mit geeigneten Hilfsmitteln die Wassertiefe und die

Terrainbeschaffenheit unter der Wasseroberfläche prüft.

Aus dem Stand der Technik sind Assistenzsysteme bekannt, die es dem Fahrer erleichtern, einen Wat-Vorgang zu meistern. Zum Beispiel wird in WO

2012/123555 Al ein Fahrzeug beschrieben, welches zwei Ultraschallsensoren aufweist, die jeweils an den Seitenspiegeln des Fahrzeugs angebracht sind und die den Abstand zu einer Wasseroberfläche unterhalb der Seitenspiegel detektieren, sowie einen am Unterboden des Fahrzeugs angeordneten Wasser- Kontakt-Sensor.

In WO 2012/080435 Al, WO 2012/080437 Al und WO 2012/080438 Al sind Fahrzeuge beschrieben, die Anzeigesysteme aufweisen, die eine Seitenansicht des Fahrzeugs zusammen mit einer gemessenen aktuellen Wattiefe und einer maximal zulässigen Wattiefe (Watlimit) darstellen. Die aktuelle Wattiefe und das Watlimit werden jeweils als gerade Linien dargestellt. Die maximale Wattiefe, also das Watlimit ergibt sich üblicherweise aus konstruktiven Gegebenheiten des betreffenden Fahrzeugs. So dürfen beispielsweise Lufteinlässe eines

Verbrennungsmotors nicht unter Wasser geraten. Dem Fahrer kann dabei durch einen Prozentwert angezeigt werden, wie tief in Bezug auf das Watlimit sich das Fahrzeug momentan unter Wasser befindet.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf, genauere Informationen über die aktuelle Watsituation eines Fahrzeugs zu erfassen, so dass dem Fahrer eine genauere Darstellung der aktuellen Watsituation zur Verfügung gestellt wird, die

insbesondere konstruktive Besonderheiten des Fahrzeugs besser berücksichtigt. Als Watsituation wird die aktuelle Position des Fahrzeugs relativ zu einer Wasseroberfläche bezeichnet in die das Fahrzeug zumindest teilweise eintaucht. Die Watstuation wird beispielsweise durch die Wattiefe, die Neigung des Bodens und/oder eine Neigung des Fahrzeugs in longitudinaler Richtung und/oder in transversaler Richtung relativ zur Horizontalen charakterisiert.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch ein Fahrassistenzsystem nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Watsituation eines Fahrzeugs nach Anspruch 11 gelöst.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass ein Fahrzeug je nach Position an seiner Außenseite unterschiedliche Watlimits aufweisen kann. Daher ist es erforderlich nicht nur einen Wert als aktuelle Wattiefe zu bestimmen, sondern eine aktuelle Wasseroberflächenebene relativ zu dem Fahrzeug zu bestimmen und diese dem Fahrer darzustellen.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrassistenzsystem vorgeschlagen, das zur Bestimmung einer derartigen Watsituation eines

Fahrzeugs ausgebildet ist. Das Fahrassistenzsystem umfasst eine erste

Messvorrichtung zur Bestimmung von Abständen zu einer Wasseroberfläche, die mindestens zwei Abstandssensoren umfasst. Ein erster Abstandssensor ist ausgebildet seitlich bezüglich einer ersten Seite des Fahrzeugs an dem

Fahrzeug angeordnet zu werden. Ein zweiter Abstandssensor ist ausgebildet, seitlich bezüglich einer zweiten Seite des Fahrzeugs an dem Fahrzeug angeordnet zu werden, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt. Der erste Abstandssensor ist ausgebildet ist, einen ersten Abstand zu einer Wasseroberfläche zu messen, insbesondere indem der Abstand senkrecht nach unten von dem ersten Sensor zur Wasseroberfläche bestimmt wird, und der zweite ist Abstandssensor ausgebildet ist, einen zweiten Abstand zu einer Wasseroberfläche zu messen, insbesondere indem ebenso der Abstand senkrecht nach unten von dem zweiten Sensor zur Wasseroberfläche bestimmt wird. Der erste Abstandssensor und der zweite Abstandssensor sind bevorzugt jeweils als Ultraschallsensor ausgebildet. Die jeweilige Einbauhöhe des ersten und zweiten Abstandssensors relativ zu dem Fahrzeug ist dabei insbesondere bekannt bzw. festgelegt.

Weiterhin umfasst das Fahrassistenzsystem eine zweite Messvorrichtung zur Bestimmung eines aktuellen Nickwinkels des Fahrzeugs. Der Nickwinkel beschreibt dabei die longitudinale Neigung einer Längsachse des Fahrzeugs relativ zur horizontalen Ebene. Die zweite Messvorrichtung kann beispielsweise einen Beschleunigungssensor und Raddrehsensoren umfassen.

Weiterhin umfasst das Fahrassistenzsystem eine Recheneinheit, die mit der ersten Messvorrichtung und der zweiten Messvorrichtung gekoppelt ist. Die Recheneinheit ist ausgebildet, in Abhängigkeit des ersten Abstands, des zweiten Abstands, sowie des aktuellen Nickwinkels des Fahrzeugs eine aktuelle

Wasseroberflächenebene zu bestimmen. Das Fahrassistenzsystem umfasst außerdem eine Anzeigeeinheit, welche ausgebildet ist die aktuelle Wasseroberflächenebene relativ zu dem Fahrzeug darzustellen.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Fahrassistenzsystem weiterhin eine Speichereinheit auf, wobei in der Speichereinheit für eine

Mehrzahl von bestimmten Positionen an dem Fahrzeug jeweilige zugeordnete Watlimits abgelegt sind. Die Recheneinheit ist dabei ausgebildet, für jede der bestimmten Positionen zu bestimmen, ob das zugeordnete Watlimit oberhalb oder unterhalb der aktuellen Wasseroberflächenebene liegt. Bei den bestimmten Positionen kann es sich beispielsweise um Lufteinlässe oder andere Positionen handeln, bei denen ein Eindringen von Wasser in das Fahrzeug möglich ist, was zu Beschädigungen oder Betriebsausfall des Fahrzeugs führen könnte.

Weiterhin bevorzugt ist die Recheneinheit ausgebildet, für jede der bestimmten Positionen den aktuellen Abstand des zugeordneten Watlimits von der aktuellen Wasseroberflächenebene zu bestimmen.

Weiterhin bevorzugt ist die Anzeigeeinheit ausgebildet, eine Warnung

auszugeben, falls der aktuelle Abstand einer bestimmten Position zu dem zugeordneten Watlimit einen bestimmten Grenzwert unterschreitet. Weiterhin bevorzugt ist die Anzeigeeinheit ausgebildet, insbesondere in Echtzeit, eine perspektivische oder dreidimensionale Darstellung des Fahrzeugs zusammen mit einer perspektivischen oder dreidimensionalen Darstellung der aktuellen

Wasseroberflächenebene anzuzeigen. Die Warnung kann beispielsweise erfolgen, indem auf der Anzeigeeinheit eine Darstellung des Fahrzeugs angezeigt wird, und die betroffene bestimmte Position farbig und/oder durch andere optische Markierung hervorgehoben wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine akustische und/oder optische Warnung ausgegeben werden, beispielsweise ein Sprachnachricht, die die betroffene bestimmte Position benennt.

Insbesondere ist die Anzeigeeinheit ausgebildet, eine Schnittlinie der

Fahrzeugaußenkontur mit der aktuellen Wasseroberflächenebene optisch hervorgehoben darzustellen und die aktuellen Abstände der bestimmten

Positionen zu den zugeordneten Watlimits darzustellen. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, das ein wie zuvor beschriebenes Fahrassistenzsystem aufweist.

Bevorzugt sind der erste Abstandssensor und der zweite Abstandssensor jeweils an einem Seitenspiegel des Fahrzeugs angeordnet, insbesondere derart, dass sie den Abstand zu einer Wasseroberfläche senkrecht nach unten messen können. Die jeweilige Einbauhöhe des ersten und zweiten Abstandssensors an dem Fahrzeug ist dabei insbesondere bekannt bzw. festgelegt.

Die bestimmten Positionen des Fahrzeugs umfassen beispielsweise Positionen mit Lufteinlässen.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Watsituation eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei das Fahrzeug eine erste Messvorrichtung zur Bestimmung von Abständen zu einer

Wasseroberfläche umfassend mindestens zwei Abstandssensoren aufweist. Dabei ist ein erster Abstandssensor ausgebildet, seitlich bezüglich einer ersten Seite des Fahrzeugs angeordnet zu werden und ein zweiter Abstandssensor ist ausgebildet, seitlich bezüglich einer zweiten Seite des Fahrzeugs angeordnet zu werden, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt. Bevorzugt sind die Abstandssensoren ausgebildet, den jeweiligen Abstand durch eine

Laufzeitmessung zu bestimmen.

Dass Fahrzeug weist eine zweite Messvorrichtung zur Bestimmung eines aktuellen Nickwinkels des Fahrzeugs auf. Beispielsweise kann der Nickwinkel bestimmt werden, indem der Unterschied zwischen einer gemessenen

Beschleunigung des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung (x- Richtung) und einer mittels der Raddrehzahlsensoren bestimmten Beschleunigung bestimmt wird.

Der Unterschied entspricht der durch die Gravitation verursachten

Beschleunigung, aus der wiederrum der Nickwinkel abgeleitet werden kann.

Mittels des erstens Abstandssensors wird ein erster Abstand zu einer

Wasseroberfläche gemessen und mittels des zweiten Abstandssensors wird ein zweiter Abstand zu einer Wasseroberfläche gemessen. In Abhängigkeit des ersten Abstands, des zweiten Abstands, sowie des aktuellen Nickwinkels des Fahrzeugs wird eine aktuelle Wasseroberflächenebene bestimmt.

Mittels einer Anzeigeeinheit des Fahrzeugs wird die aktuelle

Wasseroberflächenebene relativ zu dem Fahrzeug dargestellt.

Bevorzugt sind für eine Mehrzahl von bestimmten Positionen an dem Fahrzeug jeweilige zugeordnete Watlimits abgelegt, beispielsweise in einer Speichereinheit des Fahrzeugs. Für jede der bestimmten Positionen kann nun, da die aktuelle Wasseroberflächenebene bekannt ist, bestimmt werden, ob das zugeordnete Watlimit oberhalb oder unterhalb der aktuellen Wasseroberflächenebene liegt. Bevorzugt wird für jede der bestimmten Positionen der aktuellen Abstand des zugeordneten Watlimits von der aktuellen Wasseroberflächenebene bestimmt. Falls der aktuelle Abstand einer bestimmten Position zu dem zugeordneten Watlimit einen bestimmten Grenzwert unterschreitet, kann eine Warnung ausgegeben werden, so dass der Fahrer reagieren kann, bevor es zu Schäden am Fahrzeug durch eindringendes Wasser kommt.

In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, eine perspektivische oder dreidimensionale Darstellung des

Fahrzeugs zusammen mit einer perspektivischen oder dreidimensionalen Darstellung der aktuellen Wasseroberflächenebene dem Fahrer auf einer entsprechenden Anzeigeeinheit anzuzeigen, insbesondere in Echtzeit.

Dabei kann insbesondere eine Schnittlinie der Fahrzeugaußenkontur mit der aktuellen Wasseroberflächenebene optisch hervorgehoben dargestellt werden und die aktuellen Abstände der bestimmten Positionen zu den zugeordneten Watlimits angezeigt werden. Damit wird für den Fahrer eine besonders intuitive Darstellung der aktuellen Watsituation erreicht, bei der der Fahrer unmittelbar wahrnehmen kann, ob und wo am Fahrzeug Gefahr des Eindringens von Wasser besteht.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung eines erfindungsgemäßen vorgeschlagen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Recheneinheit abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figuren la und lb zeigen schematisch ein Fahrzeug mit einem

Fahrassistenzsystem nach einer Ausführung der Erfindung zusammen mit einer Wasseroberflächenebene

Figur la zeigt das Fahrzeug in Frontansicht.

Figur lb zeigt das Fahrzeug in Seitenansicht

Figur 2 stellt schematisch ein Computerprogramm zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens als Blockdiagramm dar.

Ausführungen der Erfindung

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente gegebenenfalls verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.

Figuren la und lb zeigen schematisch ein Fahrzeug 10 mit einem

Fahrassistenzsystem nach einer Ausführung der Erfindung zusammen mit einer Wasseroberflächenebene 20, die mittels des Fahrassistenzsystems bestimmt wurde. Das Fahrzeug weist an seinen Außenspiegeln 12a und 12b jeweils einen, nach unten ausgerichteten Abstandssensor 14a und 14b auf. Die

Abstandssensoren 14a und 14b sind als Ultraschallsensoren ausgebildet. Die Wasseroberflächenebene 20 wird bestimmt, indem zunächst durch die

Abstandssensoren 14a und 14b jeweils Abstände di und d ₂ zur

Wasseroberfläche gemessen werden. Zusammen mit den bekannten

Einbaupositionen hi und h ₂ der Abstandssensoren 14a und 14b kann nun eine Verbindungslinie 24 bestimmt werden. In dem in Figur lb dargestellten Beispiel bewegt sich das Fahrzeug 10 auf einer nach oben geneigten Fahrbahn 30. Wenn sich das Fahrzeug 10 mit

gleichförmiger Geschwindigkeit in x- Richtung fortbewegt oder stillsteht, wird lediglich durch die Neigung der Fahrbahn 30, also durch die Gravitationskraft eine messbare Beschleunigung des Fahrzeugs 10 in x-Richtung verursacht. In diesem Fall entspricht der Nickwinkel O _Nick dem Neigungswinkel der Fahrbahn 30. Wenn sich das Fahrzeug 10 beschleunigt fortbewegt oder bremst (positive oder negative Beschleunigung durch Motorkraft), ergibt sich eine entsprechende Abweichung des Nickwinkels Q _NK . Mittels geeigneter Sensoren, beispielsweise mittels Raddrehzahlsensoren und einem Beschleunigungssensor (nicht dargestellt), kann somit der aktuelle Nickwinkel O _Nick bestimmt und daraus abgeleitet eine Gerade 26 ermittelt werden. Beispielsweise kann der Nickwinkel Q _N ^ bestimmt werden, indem der Unterschied zwischen einer durch den

Beschleunigungssensor gemessenen Beschleunigung des Fahrzeugs 10 in Vorwärtsrichtung (x-Richtung) und einer mittels der Raddrehzahlsensoren bestimmten Beschleunigung bestimmt wird. Der Unterschied entspricht der durch Neigung der Fahrbahn, also durch die Gravitation verursachten Beschleunigung, aus der wiederrum der aktuelle Nickwinkel Q _NK abgeleitet werden kann.

Die Wasseroberflächenebene 20 kann nun bestimmt werden, indem die Gerade 26 solange parallel zur Horizontalen verschoben (in z-Richtung) wird, bis sie die Verbindungslinie 24 kreuzt. Die beiden Linien 24 und 26 spannen nun die Wasseroberflächenebene 20 auf.

Figur 2 zeigt als Blockdiagramm den Ablauf 80 eines erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise durch ausführen eines Computerprogramms auf einer Recheneinheit eines erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystems. Mittels den Abstandssensoren 14a und 14b werden Abstandssignale di und d ₂ erzeugt, die den Abstand des jeweiligen Sensors 14a und 14b von der Wasseroberfläche beschreiben. Dabei kann es sich um Ergebnisse einzelner Messungen handeln oder beispielsweise um Mittelwerte aus mehreren Messungen. Aus den

Abstandssignalen di und d ₂ , den bekannten Einbaupositionen hi und h ₂ der Anstandssensoren wird im Programmteil 110 ein erster, die aktuelle

Wasseroberflächenebene aufspannender Vektor, der durch die Verbindungslinie 24 gebildet wird, erzeugt. Dabei kann gegebenenfalls eine variable Fahrzeughöhe R _H berücksichtigt werden. Aus Messdaten eines Beschleunigungssensors 34 und Messdaten von Raddrehzahlsensoren 36 wird der Nickwinkel 0 _Nick des Fahrzeugs 10 bestimmt. Aus dem Nickwinkel 0 _Nick wird ein in Programmteil 120 zweiter die aktuelle Wasseroberflächenebene 20 aufspannender Vektor erzeugt, der durch die Linie 26 repräsentiert wird. Aus den Vektoren wird in Programmschritt 130 die aktuelle Wasseroberflächenebene 20 in einem Koordinatensystem des Fahrzeugs 10 bestimmt.

Für die erfindungsgemäße Darstellung wird weiterhin ein dreidimensionales Modell 105 des Fahrzeugs, insbesondere der Außenkontur des Fahrzeugs bereitgestellt. Dieses Modell kann gegenüber dem realen Fahrzeug vereinfacht sein. Weiterhin werden Daten 107 zu bestimmten Positionen am Fahrzeug 10 bereitgestellt, sowie diesen Positionen individuell zugeordnete Watlimits 108. Die bestimmten Positionen umfassen beispielsweise Positionen am Fahrzeug 10, bei denen kein Wasser eindringen sollte, z.B. Positionen von Lufteinlässen,

Fenstern, etc. Die Watlimits 108 sind insbesondere verschieden voneinander.

Das Fahrzeugmodell 105, die Daten 107 zu den bestimmten Positionen am Fahrzeug 10, sowie die den bestimmten Positionen zugeordneten Watlimits 108 sind beispielsweise in einer Speichereinheit des Fahrassistenzsystems und werden bei der Durchführung abgerufen.

In Programmschritt 140 wird aus den Daten 105, 107 und 108 des Fahrzeugs 10 und der berechneten Wasseroberflächenebene 20 eine Darstellung 100 erzeugt, die dem Fahrer die aktuelle Watsituation des Fahrzeugs 10 auf einem

entsprechenden Anzeigesystem grafisch darstellt. Dabei werden in diesem Beispiel das Fahrzeug 10, die aktuelle Wasseroberflächenebene 20 und eine Konturlinie 25, die die Schnittlinie der Wasseroberflächenebene 20 mit dem Fahrzeug repräsentiert, dargestellt. Zusätzlich können auch die bestimmten Positionen 107 am Fahrzeug und die zugeordneten Watlimits 108 hervorgehoben dargestellt werden.