DE102021109100A1

DE102021109100A1 - Automatic detection of wetness on a road surface

Info

Publication number: DE102021109100A1
Application number: DE102021109100.4A
Authority: DE
Inventors: Parmenides Garcia-Cornejo; Michael Fischer; Georg Puhlfürst
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2022-10-13

Abstract

Gemäß einem Verfahren zur automatischen Erkennung von Nässe (14) auf einer Fahrbahnoberfläche (6) wird eine Vielzahl von Lichtpulsen (9) in Richtung der Fahrbahnoberfläche (6) emittiert und reflektierte Anteile (9') werden detektiert. Basierend auf den detektierten reflektierten Anteilen (9`) wird eine Vielzahl von Echos identifiziert und jedes Echo wird genau einem der Lichtpulse (9) zugeordnet. Für jeden Lichtpuls (9) wird ein Nässeindikator abhängig von wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft des dem jeweiligen Lichtpuls (9) zugeordneten Echos bestimmt. Ein Gesamtkennwert für die Nässe (14) wird basierend auf den Nässeindikatoren bestimmt.According to a method for automatically detecting wetness (14) on a road surface (6), a large number of light pulses (9) are emitted in the direction of the road surface (6) and reflected portions (9') are detected. Based on the detected reflected components (9`), a large number of echoes are identified and each echo is assigned to exactly one of the light pulses (9). A wetness indicator is determined for each light pulse (9) as a function of at least one characteristic property of the echo assigned to the respective light pulse (9). An overall wetness score (14) is determined based on the wetness indicators.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Erkennung von Nässe auf einer Fahrbahnoberfläche, wobei eine Vielzahl von Lichtpulsen in Richtung der Fahrbahnoberfläche emittiert wird und reflektierte Anteile der Vielzahl emittierter Lichtpulse detektiert werden sowie basierend auf dem detektierten reflektierten Anteilen eine Vielzahl von Echos identifiziert wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur wenigstens teilweise automatischen Führung eines Fahrzeugs, eine aktive optische Sensoranordnung, ein elektronisches Fahrzeugführungssystem sowie ein Computerprogrammprodukt.The present invention relates to a method for automatically detecting wetness on a road surface, a large number of light pulses being emitted in the direction of the road surface and reflected portions of the large number of light pulses emitted being detected and a large number of echoes being identified based on the reflected portions detected. The invention also relates to a method for at least partially automatic guidance of a vehicle, an active optical sensor arrangement, an electronic vehicle guidance system and a computer program product.

Im Kontext teilweise automatisierter oder vollautomatisierter Fahrfunktionen von Kraftfahrzeugen ist eine automatische Erkennung von Nässe auf der Fahrbahnoberfläche wünschenswert. Zum einen können die entsprechenden Funktionen wie etwa Abstandsregeltempomaten, automatische Bremsassistenten und so weiter ihre Betriebsparameter abhängig von der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche, insbesondere abhängig davon, ob Nässe vorhanden ist, anpassen, um die Sicherheit bei der Führung des Fahrzeugs nicht zu gefährden. Zum anderen ist es jedoch auch vorteilhaft, die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche zu erkennen, weil diese die Zuverlässigkeit von Umfeldsensorsystemen wie etwa Kamera oder Lidarsystemen beeinflussen kann.In the context of partially automated or fully automated driving functions of motor vehicles, automatic detection of wetness on the road surface is desirable. On the one hand, the corresponding functions such as adaptive cruise control, automatic brake assistants and so on can adjust their operating parameters depending on the condition of the road surface, in particular whether it is wet, in order not to jeopardize safety when driving the vehicle. On the other hand, however, it is also advantageous to recognize the wetness on the road surface, because this can affect the reliability of environmental sensor systems such as cameras or lidar systems.

Dokument US 9,207,323 B2 beschreibt ein Verfahren zur Erkennung von nassen Oberflächen mit Hilfe von Fahrzeugsensoren. Beispielsweise kann eine Vielzahl von Laserdatenpunkten erfasst werden, die zum Teil Objekten in der Umgebung entsprechen. Dabei wird anhand von Laserdatenpunkten, die nicht mit solchen Objekten in der Umgebung assoziiert sind, festgestellt werden, dass die Oberfläche, auf der sich das Fahrzeug befindet, nass ist.document US 9,207,323 B2 describes a method for detecting wet surfaces using vehicle sensors. For example, a large number of laser data points can be recorded, some of which correspond to objects in the environment. It will be determined from laser data points not associated with such objects in the environment that the surface on which the vehicle is located is wet.

Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere in Sprühwasserszenarien eine Erkennung von Nässe auf der Fahrbahnoberfläche anhand bekannter Ansätze nicht zuverlässig möglich ist. Bei solchen Sprühwasserszenarien wirbeln beispielsweise vorausfahrende Fahrzeuge das auf der Straße befindliche Wasser auf, was zu einer Wolke von fein verteilten Wassertröpfchen hinter dem Fahrzeug führt.It has been found that, particularly in spray water scenarios, it is not possible to reliably detect wetness on the road surface using known approaches. In such water spray scenarios, for example, vehicles in front whirl up the water on the road, resulting in a cloud of finely divided water droplets behind the vehicle.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Nässe auf einer Fahrbahnoberfläche zuverlässiger automatisch erkennen zu können.It is an object of the present invention to be able to automatically detect wetness on a road surface more reliably.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the respective subject matter of the independent claims. Advantageous developments and preferred embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf der Idee, basierend auf reflektierten Anteilen in die Umgebung des Fahrzeugs emittierter Lichtpulse für jeden einzelnen der Lichtpulse einen Nässeindikator abhängig von Eigenschaften der diesem Lichtpuls zugeordneten Echos zu bestimmten. Durch die individuelle Analyse der Echos jedes einzelnen Lichtpulses und die gemeinsame Auswertung aller Nässeindikatoren der verschiedenen Lichtpulse kann die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche in Szenarien mit oder ohne Sprühwasser zuverlässig erkannt werden.The invention is based on the idea of determining a wetness indicator for each individual light pulse as a function of properties of the echoes associated with this light pulse, based on reflected portions of light pulses emitted into the environment of the vehicle. Through the individual analysis of the echoes of each individual light pulse and the joint evaluation of all wetness indicators of the different light pulses, the wetness on the road surface can be reliably detected in scenarios with or without spray water.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur automatischen Erkennung von Nässe auf einer Fahrbahnoberfläche angegeben. Dabei wird, insbesondere mittels einer Sendeeinheit eines aktiven optischen Sensorsystems, das beispielsweise an einem Fahrzeug montiert ist, eine Vielzahl von Lichtpulsen in Richtung der Fahrbahnoberfläche emittiert und reflektierte Anteile, insbesondere in einer Umgebung des aktiven optischen Sensorsystems reflektierte Anteile, der Vielzahl emittierter Lichtpulse werden detektiert, insbesondere mittels einer Detektoreinheit des aktiven optischen Sensorsystems. Basierend auf den detektierten reflektierten Anteilen wird, insbesondere mittels einer Auswerteeinheit des aktiven optischen Sensorsystems, eine Vielzahl von Echos identifiziert. Jedes Echo wird, insbesondere mittels der Auswerteeinheit, genau einem der Vielzahl emittierter Lichtpulse zugeordnet. Für jeden Lichtpuls der Vielzahl emittierter Lichtpulse wird, insbesondere mittels der Auswerteeinheit, ein Nässeindikator, insbesondere genau ein Nässeindikator, abhängig von wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft des dem jeweiligen Lichtpuls zugeordneten Echos bestimmt. Ein Gesamtkennwert für die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche wird, insbesondere mittels der Auswerteeinheit, basierend auf den Nässeindikatoren, insbesondere basierend auf allen bestimmten Nässeindikatoren, bestimmt.According to one aspect of the invention, a method for automatically detecting wetness on a road surface is specified. In this case, a large number of light pulses are emitted in the direction of the road surface, in particular by means of a transmission unit of an active optical sensor system which is mounted on a vehicle, for example, and reflected portions, in particular portions reflected in an area surrounding the active optical sensor system, of the large number of light pulses emitted are detected , In particular by means of a detector unit of the active optical sensor system. A large number of echoes are identified on the basis of the detected reflected components, in particular by means of an evaluation unit of the active optical sensor system. Each echo is assigned to exactly one of the multiplicity of emitted light pulses, in particular by means of the evaluation unit. For each light pulse of the multiplicity of emitted light pulses, a wetness indicator, in particular precisely one wetness indicator, is determined, in particular by means of the evaluation unit, as a function of at least one characteristic property of the echo assigned to the respective light pulse. An overall parameter for the wetness on the road surface is determined, in particular by means of the evaluation unit, based on the wetness indicators, in particular based on all wetness indicators determined.

Die Lichtpulse der Vielzahl von Lichtpulsen können dabei insbesondere entsprechend unterschiedlichen Emissionsrichtungen emittiert werden. Beispielsweise sind die Emissionsrichtungen aller Lichtpulse der Vielzahl von Lichtpulsen voneinander verschieden. Die Emissionsrichtungen der Lichtpulse sind jedoch vorzugsweise sämtlich derart, dass sie in Richtung der Fahrbahnoberfläche emittiert werden. Mit anderen Worten, wenn sich zwischen der Sendeeinheit und der Fahrbahnoberfläche kein weiteres Objekt befindet, so ist zu erwarten, dass bei ordnungsgemäßer Funktion des aktiven optischen Sensorsystems die entsprechend emittierten Lichtpulse auf die Fahrbahnoberfläche treffen. Unter einem Objekt kann hier und im Folgenden, sofern nichts anderes erwähnt ist, ein festes Objekt oder ein nicht-festes oder weiches Objekt verstanden werden. Unter einem nicht-festen Objekt kann ein Objekt ohne feste Kontur verstanden werden, beispielsweise eine Wolke aufgewirbelter Wassertröpfchen, Nebel, Rauch oder dergleichen.The light pulses of the multiplicity of light pulses can in particular be emitted in accordance with different emission directions. For example, the emission directions of all light pulses of the plurality of light pulses are different from one another. However, the emission directions of the light pulses are preferably all such that they are emitted in the direction of the road surface. In other words, if there is no other object between the transmission unit and the road surface, it is to be expected that the correspondingly emitted light pulses will strike the road surface if the active optical sensor system is functioning properly. Unless otherwise stated, an object can be a fixed object here and in the following or a non-solid or soft object can be understood. A non-solid object can be understood as an object without a fixed contour, for example a cloud of water droplets, fog, smoke or the like.

Die Emissionsrichtungen der Lichtpulse können bezüglich eines vordefinierten Referenzkoordinatensystems definiert sein, insbesondere eines Sensorkoordinatensystems des aktiven optischen Sensorsystems. Das Referenzkoordinatensystem kann beispielsweise starr mit der Sendeeinheit und/oder der Detektoreinheit verbunden sein.The emission directions of the light pulses can be defined with respect to a predefined reference coordinate system, in particular a sensor coordinate system of the active optical sensor system. The reference coordinate system can, for example, be rigidly connected to the transmission unit and/or the detector unit.

Hier und im Folgenden kann der Begriff „Licht“ derart verstanden werden, dass davon elektromagnetische Wellen im sichtbaren Bereich, im infraroten Bereich und/oder im ultravioletten Bereich umfasst sind. Dementsprechend kann auch der Begriff „optisch“ derart verstanden werden, dass er sich auf Licht nach diesem Verständnis bezieht. Bevorzugt entsprechen die Lichtpulse Licht im infraroten Bereich.Here and in the following, the term “light” can be understood in such a way that it includes electromagnetic waves in the visible range, in the infrared range and/or in the ultraviolet range. Accordingly, the term "optical" can also be understood as referring to light according to this understanding. The light pulses preferably correspond to light in the infrared range.

Unter reflektierten Anteilen können von Objekten in der Umgebung, inklusive der Fahrbahnoberfläche sowie Nässe auf der Fahrbahnoberfläche, zurückgeworfene Anteile der Lichtpulse verstanden werden. Es handelt sich dabei also nicht notwendigerweise um spiegelnd reflektiertes Licht. Vielmehr können die reflektierten Anteile auch retroreflektiertes und/oder gestreutes Licht beinhalten.Reflected portions can be understood to mean portions of the light pulses thrown back by objects in the environment, including the roadway surface and wetness on the roadway surface. It is therefore not necessarily specularly reflected light. Rather, the reflected portions can also contain retro-reflected and/or scattered light.

Ein aktives optisches Sensorsystem, das im Folgenden auch als aktive optische Sensoranordnung bezeichnet wird, weist definitionsgemäß die Sendeeinheit mit einer oder mehrere Lichtquellen zum Aussenden der Lichtimpulse auf. Die Lichtquellen können insbesondere als Laser ausgestaltet sein, beispielsweise als Infrarotlaser. Des Weiteren weist ein aktives optisches Sensorsystem definitionsgemäß die Detektoreinheit mit wenigstens einem optischen Detektor auf, um die reflektierten Anteile zu erfassen. Der wenigstens eine optische Detektor kann beispielsweise eine oder mehrere Fotodioden, insbesondere Lawinenfotodioden, auch als Avalanche-Fotodioden bezeichnet, beinhalten. An active optical sensor system, which is also referred to below as an active optical sensor arrangement, by definition has the transmission unit with one or more light sources for emitting the light pulses. In particular, the light sources can be in the form of lasers, for example infrared lasers. Furthermore, according to the definition, an active optical sensor system has the detector unit with at least one optical detector in order to detect the reflected components. The at least one optical detector can contain, for example, one or more photodiodes, in particular avalanche photodiodes, also referred to as avalanche photodiodes.

Das aktive optische Sensorsystem ist insbesondere dazu eingerichtet, basierend auf den detektierten reflektierten Anteilen eines oder mehrere Sensorsignale oder Detektorsignale zu erzeugen und zu verarbeiten oder auszugeben. Beispielsweise stellen Lidarsysteme aktive optische Sensorsysteme dar.The active optical sensor system is set up in particular to generate and process or output one or more sensor signals or detector signals based on the detected reflected components. For example, lidar systems represent active optical sensor systems.

Eine bekannte Bauform von Lidarsystemen sind sogenannte Laserscanner, bei denen ein Laserstrahl mittels einer Umlenkeinheit abgelenkt wird, so dass verschiedene Ablenkwinkel des Laserstrahls realisiert werden können. Die Umlenkeinheit kann beispielsweise einen drehbar gelagerten Spiegel enthalten. Ablenkwinkel in einer Ebene senkrecht zu der entsprechenden Rotationsachse können als horizontale Winkel bezeichnet werden. Alternativ kann die Umlenkeinheit ein Spiegelelement mit einer kipp- und/oder schwenkbaren Oberfläche aufweisen. Das Spiegelelement kann beispielsweise als mikroelektromechanisches System, MEMS, ausgestaltet sein. In der Umgebung können die ausgesendeten Laserstrahlen teilweise reflektiert werden und die reflektierten Anteile können wiederum auf den Laserscanner treffen, insbesondere auf die Umlenkeinheit, die sie auf die Detektoreinheit lenken kann. Jeder optische Detektor der Detektoreinheit erzeugt insbesondere ein zugehöriges Detektorsignal basierend auf den von dem jeweiligen optischen Detektor erfassten Anteilen. Anhand der räumlichen Anordnung des jeweiligen Detektors kann zusammen mit der aktuellen Position der Umlenkeinheit, insbesondere ihrer Drehposition beziehungsweise ihrer Kipp- und/oder Schwenkposition, somit auf die Einfallsrichtung der detektierten reflektierten Anteile geschlossen werden. Die Auswerteeinheit kann zudem beispielsweise eine Lichtlaufzeitmessung durchführen, um einen radialen Abstand des reflektierenden Objekts zu bestimmen. Zur Abstandsbestimmung kann alternativ oder zusätzlich auch ein Verfahren eingesetzt werden, gemäß dem ein Phasenunterschied zwischen emittiertem und detektiertem Licht ausgewertet wird.A known design of lidar systems are so-called laser scanners, in which a laser beam is deflected by means of a deflection unit, so that different deflection angles of the laser beam can be realized. The deflection unit can contain, for example, a rotatably mounted mirror. Deflection angles in a plane perpendicular to the corresponding axis of rotation can be referred to as horizontal angles. Alternatively, the deflection unit can have a mirror element with a tiltable and/or pivotable surface. The mirror element can be configured as a microelectromechanical system, MEMS, for example. The emitted laser beams can be partially reflected in the surroundings and the reflected portions can in turn hit the laser scanner, in particular the deflection unit, which can direct them to the detector unit. In particular, each optical detector of the detector unit generates an associated detector signal based on the components detected by the respective optical detector. Based on the spatial arrangement of the respective detector, together with the current position of the deflection unit, in particular its rotational position or its tilting and/or pivoting position, conclusions can be drawn about the direction of incidence of the detected reflected components. The evaluation unit can also, for example, carry out a time-of-flight measurement in order to determine a radial distance of the reflecting object. Alternatively or additionally, a method can also be used to determine the distance, according to which a phase difference between emitted and detected light is evaluated.

Die Detektorsignale weisen insbesondere Signalpulse auf, die hier und im Folgenden als Echos bezeichnet werden. Eine Pulsweite eines Echos kann dabei durch eine Zeitdauer definiert werden, während der die Amplitude des entsprechenden Detektorsignals einen Wert oberhalb eines vordefinierten Grenzwerts annimmt. Diese Pulsweite kann auch als Echopulsweite, EPW, bezeichnet werden.The detector signals have, in particular, signal pulses, which are referred to here and below as echoes. A pulse width of an echo can be defined by a time period during which the amplitude of the corresponding detector signal assumes a value above a predefined limit value. This pulse width can also be referred to as the echo pulse width, EPW.

Die einzelnen Lichtpulse der Vielzahl von Lichtpulsen werden mitunter auch als Schüsse (englisch: „shots“) bezeichnet. Gemäß der Erfindung wird also jedes Echo genau einem Schuss zugeordnet. Dementsprechend kann auch die Gesamtheit aller einem bestimmten Lichtpuls zugeordneter Echos als Schuss bezeichnet werden. Für jeden Schuss wird genau ein entsprechender Nässeindikator bestimmt und der Gesamtkennwert wird abhängig von den Nässeindikatoren aller Schüsse bestimmt.The individual light pulses of the multiplicity of light pulses are sometimes also referred to as shots. According to the invention, each echo is therefore assigned to exactly one shot. Accordingly, the entirety of all echoes assigned to a specific light pulse can also be referred to as a shot. Exactly one corresponding wetness indicator is determined for each shot and the overall score is determined dependent on the wetness indicators of all shots.

Im Allgemeinen ist die Gesamtanzahl der identifizierten Echos nicht gleich der Anzahl der emittierten Lichtpulse. Beispielsweise kann es vorkommen, dass ein entsprechender Lichtpuls von einem Objekt weg von dem Sensorsystem reflektiert wird, sodass aus kein Echo detektiert wird. Andererseits kann es durch spiegelnde Oberflächen, beispielsweise hochreflektierende Objekte, wie etwa Verkehrsschilder, Fahrbahnmarkierungen und so weiter, oder auch durch Nässe auf der Fahrbahnoberfläche, dazu kommen, dass mehrfach reflektierte Lichtanteile zurück zu dem aktiven optischen Sensorsystem gelangen. Beispielsweise kann bei jeder Reflexion ein gewisser Anteil zurückreflektiert werden, sodass sich in diesem Fall aus einem emittierten Lichtpuls mehrere Echos ergeben können. Mehrere Echos pro Schuss können auch bei durchsichtigen oder teilweise durchsichtigen oder streuenden Objekten, insbesondere weichen Objekten wie Wolken aus aufgewirbelten Wassertröpfchen, resultieren. Die Gesamtanzahl von Echos, die der Vielzahl von Lichtpulsen zugeordnet werden können, kann also theoretisch gleich null sein oder einem Vielfachen der emittierten Schüsse oder einem Wert dazwischen.In general, the total number of echoes identified is not equal to the number of light pulses emitted. For example, it can happen that a corresponding light pulse from an object is reflected away from the sensor system, so that no echo is detected. On the other hand, it can be caused by reflective surfaces, for example highly reflective objects such as traffic signs, lane markings and so on. or due to wetness on the road surface, multiple reflected light components can reach the active optical sensor system. For example, a certain proportion can be reflected back with each reflection, so that in this case several echoes can result from an emitted light pulse. Multiple echoes per shot can also result from transparent or partially transparent or scattering objects, especially soft objects such as clouds of swirling water droplets. The total number of echoes that can be assigned to the plurality of light pulses can therefore theoretically be zero or a multiple of the emitted shots or a value in between.

Gemäß der Erfindung können alle Schüsse berücksichtigt oder analysiert werden, unabhängig davon, wie viele Echos dem Schuss zugeordnet wurden und ob dem Schuss überhaupt ein Echo zugeordnet wurde. Die Anzahl der dem Schuss zugeordneten Echos kann in verschiedenen Ausgestaltungsformen zur Bestimmung des Nässeindikators herangezogen werden.According to the invention, all shots can be taken into account or analyzed, regardless of how many echoes were assigned to the shot and whether an echo was assigned to the shot at all. The number of echoes assigned to the shot can be used in various embodiments to determine the wetness indicator.

Die Zuordnung der Echos zu genau einem der Schüsse beziehungsweise Lichtpulse kann insbesondere basierend auf der wie oben beschrieben bestimmten Einfallsrichtung des zugehörigen reflektierten Anteils erfolgen und/oder basierend auf einer zeitlichen Korrelation des emittierten Lichtpulses und des detektierten reflektierten Anteils.The assignment of the echoes to exactly one of the shots or light pulses can be based on the direction of incidence of the associated reflected portion determined as described above and/or based on a temporal correlation of the emitted light pulse and the detected reflected portion.

Der Nässeindikator kann also als Indikator eines einzigen Schusses dafür angesehen werden, dass sich Nässe auf der Fahrbahnoberfläche befindet. Der Gesamtkennwert entspricht dagegen einem Kennwert für die Wahrscheinlichkeit für eine nasse Fahrbahnoberfläche unter Berücksichtigung aller Schüsse. Optional kann der Gesamtkennwert die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche auch quantifizieren, also darauf hinweisen, wie viel Nässe vorhanden ist.The wetness indicator can therefore be viewed as a single shot indicator that the road surface is wet. In contrast, the overall parameter corresponds to a parameter for the probability of a wet road surface, taking into account all shots. Optionally, the overall characteristic value can also quantify the wetness on the road surface, i.e. indicate how much wetness there is.

Sowohl die Nässeindikatoren als auch der Gesamtkennwert können als Zahlenwerte in entsprechenden vorgegebenen Bereichen definiert sein. Beispielsweise können die Nässeindikatoren Werte von 0 bis 1 annehmen, wobei 0 der geringsten Wahrscheinlichkeit für Nässe und 1 der höchsten Wahrscheinlichkeit für Nässe entspricht. Auch der Gesamtkennwert kann beispielsweise Werte von 0 bis 1 annehmen. Es ist offensichtlich, dass auch andere Konventionen zur konkreten Definition des Nässeindikators beziehungsweise des Gesamtkennwerts verwendet werden können. Zusätzlich zu den Zahlenwerten in den entsprechenden vordefinierten Bereichen kann für die Nässeindikatoren auch ein Platzhalterwert vorgesehen sein, der im Folgenden als NA-Wert oder NA bezeichnet wird. Der Wert NA kann dann beispielsweise für einen Nässeindikator eines Schusses verwendet werden, bei dem anhand der Echos kein sinnvoller oder zuverlässiger Hinweis für oder gegen das Vorliegen von Nässe auf der Fahrbahnoberfläche abgeleitet werden kann. Dementsprechend kann auch für den Gesamtkennwert ein solcher NA-Wert vorgesehen sein. Der Nässeindikator kann auch als Fuzzy-Klassifikator oder Fuzzy-Label zur Klassifizierung der Nässe angesehen werden.Both the wetness indicators and the overall characteristic can be defined as numerical values in corresponding predetermined ranges. For example, the wetness indicators can assume values from 0 to 1, with 0 corresponding to the lowest probability of wetness and 1 corresponding to the highest probability of wetness. The overall characteristic value can also assume values from 0 to 1, for example. It is obvious that other conventions can also be used to specifically define the wetness indicator or the overall characteristic value. In addition to the numerical values in the corresponding predefined areas, a placeholder value can also be provided for the wetness indicators, which is referred to below as the NA value or NA. The value NA can then be used, for example, for a wetness indicator of a shot from which no meaningful or reliable indication for or against the presence of wetness on the road surface can be derived on the basis of the echoes. Accordingly, such an NA value can also be provided for the overall characteristic value. The wetness indicator can also be viewed as a fuzzy classifier or fuzzy label for classifying wetness.

Je nach Ausgestaltungsform können verschiedene charakteristische Eigenschaften der Echos, die einem Schuss zugeordnet wurden, herangezogen werden, um den Nässeindikator für diesen Schuss zu bestimmen. Die wenigstens eine charakteristische Eigenschaft kann beispielsweise eine Anzahl von Echos, die dem entsprechenden Schuss zugeordnet wurden, beinhalten, einen entsprechenden radialen Abstand, eine entsprechende EPW, einen entsprechenden Abstand von der Fahrbahnoberfläche und so weiter.Depending on the embodiment, various characteristic properties of the echoes that have been assigned to a shot can be used to determine the wetness indicator for this shot. The at least one characteristic may include, for example, a number of echoes associated with the corresponding shot, a corresponding radial distance, a corresponding EPW, a corresponding distance from the road surface, and so on.

Durch die individuelle Analyse jedes Schusses hinsichtlich seiner Echos und deren Eigenschaften kann eine detaillierte und zuverlässige Erkennung der Nässe auf der Oberfläche erreicht werden. Insbesondere ist es nicht erforderlich, ein Sprühwasserszenario als solches unabhängig von anderen Umgebungseigenschaften zu identifizieren. Bei der Bestimmung der Nässeindikatoren können entsprechende Phänomene, die bei Sprühwasserszenarien für gewöhnlich auftreten können, berücksichtigt werden. Die Zuverlässigkeit des Gesamtkennwerts für die Nässe kann somit sowohl für Szenarien mit aufgewirbeltem Sprühwasser als auch für Szenarien ohne solches aufgewirbeltes Sprühwasser erhöht werden.A detailed and reliable detection of the wetness on the surface can be achieved through the individual analysis of each shot with regard to its echoes and their properties. In particular, it is not necessary to identify a water spray scenario as such independently of other environmental properties. When determining the wetness indicators, corresponding phenomena that can usually occur in spray water scenarios can be taken into account. The reliability of the overall wetness parameter can thus be increased both for scenarios with swirling spray water and for scenarios without such swirling spray water.

Der Gesamtkennwert kann beispielsweise als Mittelwert über die Nässeindikatoren berechnet werden oder als Mittelwert über einen Teil der Nässeindikatoren. Beispielsweise können nur diejenigen Nässeindikatoren bei der Mittelwertbildung berücksichtigt werden, die nicht dem NA-Wert entsprechen. Ferner kann in verschiedenen Ausführungsformen der Gesamtkennwert für die Nässe gleich dem NA-Wert gesetzt werden, wenn die Anzahl derjenigen Nässeindikatoren, die nicht gleich dem NA-Wert sind, kleiner ist als eine vorgegebene Mindestanzahl. So kann sichergestellt werden, dass nur bei entsprechend ausreichender Datenbasis eine Aussage über die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche in Form des Gesamtkennwerts erzeugt wird, um so die Zuverlässigkeit des Verfahrens weiter zu erhöhen.The overall characteristic value can be calculated, for example, as the mean value of the wetness indicators or as the mean value of some of the wetness indicators. For example, only those wetness indicators that do not correspond to the NA value can be taken into account when calculating the mean value. Furthermore, in various embodiments, the overall wetness index may be set equal to the NA value if the number of wetness indicators not equal to the NA value is less than a predetermined minimum number. In this way, it can be ensured that a statement about the wetness on the road surface in the form of the overall characteristic value is only generated if there is a correspondingly sufficient database, in order to further increase the reliability of the method.

In verschiedenen Ausführungsformen kann ein binärer Klassifikator auf den Gesamtkennwert für die Nässe angewendet werden, um die Fahrbahnoberfläche als nass oder nicht nass zu klassifizieren. Dabei kann die Fahrbahnoberfläche beispielsweise als nass klassifiziert werden, wenn der Gesamtkennwert größer oder gleich einem vorgegebenen Mindestgesamtkennwert ist, und als nicht nass, wenn der Gesamtkennwert kleiner ist als der Mindestgesamtkennwert. Auch der binäre Klassifikator kann beispielsweise NA ausgeben, wenn der Gesamtkennwert dem NA-Wert entspricht.In various embodiments, a binary classifier may be applied to the overall wetness score to classify the road surface as wet or not wet. The road surface can be classified as wet, for example, if the overall parameter is greater than or equal to a predetermined minimum overall parameter, and as not wet if the overall parameter is less than the minimum overall parameter. The binary classifier can also output NA, for example, if the overall characteristic value corresponds to the NA value.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet die wenigstens eine charakteristische Eigenschaft der dem jeweiligen Lichtpuls zugeordneten Echos eine Gesamtanzahl von dem jeweiligen Lichtpuls zugeordneten Echos. Der jeweilige Nässeindikator wird abhängig von der Gesamtanzahl von Echos des jeweiligen Lichtpulses bestimmt.According to at least one embodiment of the method, the at least one characteristic property of the echoes assigned to the respective light pulse includes a total number of echoes assigned to the respective light pulse. The respective wetness indicator is determined depending on the total number of echoes of the respective light pulse.

Die Anzahl der Echos, die einem Lichtpuls zugeordnet werden kann, kann auf das Vorliegen oder Nichtvorliegen von Nässe auf der Fahrbahn hinweisen, beispielsweise in Kombination mit weiteren charakteristischen Eigenschaften.The number of echoes that can be assigned to a light pulse can indicate the presence or absence of wetness on the road, for example in combination with other characteristic properties.

Ist die Gesamtanzahl der Echos für einen Schuss gleich null, so kann der Nässeindikator beispielsweise gleich NA sein, insbesondere wenn anhand der Messpunkte nicht zuverlässig auf die Fahrbahnoberfläche geschlossen werden kann. Lassen die Sensormesswerte beispielsweise eine Identifikation einer Fahrbahnoberfläche zu, etwa durch Näherung einer Ebene an die Messpunkte, so kann die Abwesenheit von Echos für einen Schuss auf das Vorliegen von Nässe auf der Oberfläche hinweisen. Insbesondere kann eine solche Situation darauf hinweisen, dass Sprühwasser das Licht des entsprechenden Pulses komplett unterdrückt, sodass keine Echos zurückgeworfen werden. Das Vorliegen von Sprühwasser wiederum deutet auf das Vorliegen von Nässe auf der Fahrbahnoberfläche hin. In einem anderen Szenario wird das Licht des Schusses im Wesentlichen spiegelnd von der Fahrbahnoberfläche reflektiert und dementsprechend nicht in Richtung des Sensorsystems zurückreflektiert, sodass ebenfalls kein Echo für diesen Schuss detektiert wird. In diesem Fall kann die spiegelnde Reflexion beispielsweise von der Nässe auf der Fahrbahnoberfläche verursacht werden.If the total number of echoes for a shot is equal to zero, the wetness indicator can be equal to NA, for example, particularly if the road surface cannot be reliably inferred from the measuring points. For example, if the sensor readings allow a road surface to be identified, for example by approximating a plane to the measuring points, then the absence of echoes for a shot can indicate the presence of moisture on the surface. In particular, such a situation can indicate that spray water completely suppresses the light of the corresponding pulse, so that no echoes are thrown back. The presence of spray water, in turn, indicates the presence of wetness on the road surface. In another scenario, the light of the shot is essentially mirror-reflected by the road surface and accordingly not reflected back in the direction of the sensor system, so that no echo for this shot is detected either. In this case, the specular reflection can be caused by the wetness of the road surface, for example.

Kann die Fahrbahnoberfläche anhand der Sensormessdaten identifiziert werden und einem bestimmten Schuss genau ein Echo zugeordnet werden, so kann dies darauf hinweisen, dass ein festes Objekt das Licht des Schusses reflektiert hat. In diesem Fall spricht das eine Echo des Schusses für eine nicht nasse Fahrbahnoberfläche.If the road surface can be identified using the sensor measurement data and an echo can be assigned to a specific shot, this can indicate that a solid object has reflected the light of the shot. In this case, the echo of the shot indicates that the road surface is not wet.

In dieser und ähnlicher Weise können verschiedene Fallunterscheidungen getroffen werden, bei denen die Gesamtanzahl der einem Schuss zugeordneten Echos zur Unterscheidung dienen kann. Die konkrete Zuordnung des Nässeindikators zu dem Schuss kann dann basierend auf heuristischen Überlegungen und Erfahrungswerten beziehungsweise experimentellen Testreihen erfolgen.In this and a similar way, different case distinctions can be made, in which the total number of echoes assigned to a shot can be used for differentiation. The specific assignment of the wetness indicator to the shot can then be based on heuristic considerations and empirical values or experimental test series.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die wenigstens eine charakteristische Eigenschaft wenigstens eine Echoeigenschaft für jedes dem jeweiligen Lichtpuls zugeordnete Echo. Der jeweilige Nässeindikator wird abhängig von der wenigstens einen Echoeigenschaft der dem jeweiligen Lichtpuls zugeordneten Echos bestimmt.According to at least one embodiment, the at least one characteristic property contains at least one echo property for each echo assigned to the respective light pulse. The respective wetness indicator is determined as a function of the at least one echo property of the echoes assigned to the respective light pulse.

Dabei können die Echoeigenschaften aller Echos des Lichtpulses berücksichtigt werden oder nur eines oder einiger Echos des Lichtpulses. Beispielsweise kann diesbezüglich auch die zeitliche Reihenfolge der Detektion der einzelnen Echos des Schusses berücksichtigt werden.The echo properties of all echoes of the light pulse can be taken into account, or only one or a few echoes of the light pulse. For example, the chronological sequence of the detection of the individual echoes of the shot can also be taken into account in this regard.

Die wenigstens eine Echoeigenschaft kann beispielsweise die Echopulsweite, EPW, des Echos beinhalten und/oder den radialen Abstandswert des Echos beinhalten. Der radiale Abstandswert kann, wie oben beschrieben, beispielsweise basierend auf einer Lichtlaufzeit des entsprechenden reflektierten detektierten Anteils bestimmt werden oder basierend auf einem entsprechenden Phasenunterschied. Der radiale Abstandswert entspricht also einem Abstand eines Objekts von dem aktiven optischen Sensorsystem, welches den entsprechenden Anteil des jeweiligen Lichtpulses reflektiert hat, das zu dem entsprechenden Echo geführt hat.The at least one echo property can contain, for example, the echo pulse width, EPW, of the echo and/or contain the radial distance value of the echo. As described above, the radial distance value can be determined, for example, based on a light propagation time of the corresponding reflected detected portion or based on a corresponding phase difference. The radial distance value thus corresponds to a distance of an object from the active optical sensor system, which has reflected the corresponding portion of the respective light pulse that led to the corresponding echo.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die wenigstens eine Echoeigenschaft einen Fahrbahnabstandswert des jeweiligen Echos.According to at least one embodiment, the at least one echo property contains a roadway distance value of the respective echo.

Der Fahrbahnabstandswert entspricht dabei einem Abstand des reflektierenden Objekts von der Fahrbahnoberfläche. Der Fahrbahnabstandswert kann beispielsweise abhängig von einer Emissionsrichtung des jeweiligen Lichtpulses und dem radialen Abstandswert des jeweiligen Echos beziehungsweise der Lichtlaufzeit des jeweiligen Echos abhängig bestimmt werden. Insbesondere entspricht die Emissionsrichtung des jeweiligen Lichtpulses der Einfallsrichtung des zugehörigen reflektierten Anteils.The roadway distance value corresponds to a distance of the reflecting object from the roadway surface. The roadway distance value can, for example, be determined as a function of an emission direction of the respective light pulse and the radial distance value of the respective echo or the light propagation time of the respective echo. In particular, the direction of emission of the respective light pulse corresponds to the direction of incidence of the associated reflected portion.

Um den Fahrbahnabstandswert zu berechnen, kann die Auswerteeinheit beispielsweise basierend auf den detektierten reflektierten Anteilen der Vielzahl von Lichtpulsen näherungsweise eine Ebene bestimmen, von welcher wenigstens ein Teil der Vielzahl emittierter Lichtpunkte reflektiert wird. Der Abstand des durch die Emissionsrichtung des Lichtpulses und den radialen Abstand des Echos gegebenen Reflexionspunkt von dieser Ebene liefert dann den Fahrbahnabstandswert.In order to calculate the roadway distance value, the evaluation unit can, for example based on the detected reflected portions of the plurality of light pulses, approximately determine a plane from which at least a portion of the plurality of emitted light spots is reflected. The distance of the echo caused by the direction of emission of the light pulse and the radial distance of the echo given reflection point from this plane then delivers the lane distance value.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird basierend auf den detektierten reflektierten Anteilen näherungsweise die Ebene bestimmt, von welcher wenigstens ein Teil der Vielzahl emittierter Lichtpulse reflektiert wurde, insbesondere mittels der Auswerteeinheit. Es wird ein Fehlermaß für die näherungsweise Bestimmung der Ebene bestimmt, insbesondere mittels der Auswerteeinheit, und die Nässeindikatoren für die Vielzahl emittierter Lichtpulse werden jeweils abhängig von dem Fehlermaß bestimmt.According to at least one embodiment, based on the detected reflected portions, the plane is approximately determined from which at least a portion of the plurality of emitted light pulses was reflected, in particular by means of the evaluation unit. An error measure for the approximate determination of the level is determined, in particular by means of the evaluation unit, and the wetness indicators for the large number of emitted light pulses are each determined as a function of the error measure.

Das Fehlermaß kann insbesondere angeben, wie gut die reflektierten Anteile oder der entsprechende Teil der reflektierten Anteile durch die Ebene genähert werden kann. Demensprechend kann das Fehlermaß anzeigen, ob anhand der Sensordaten effektiv die Fahrbahnoberfläche erkannt wird oder nicht. Diese Information kann insbesondere zur Fallunterscheidung für die Bestimmung der einzelnen Nässeindikatoren herangezogen werden.In particular, the error measure can indicate how well the reflected components or the corresponding part of the reflected components can be approximated by the plane. Accordingly, the degree of error can indicate whether or not the road surface is effectively recognized based on the sensor data. This information can be used in particular to differentiate between cases for determining the individual wetness indicators.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur wenigstens teilweise automatischen Führung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angegeben. Dabei werden, insbesondere mittels eines Umfeldsensorsystems des Fahrzeugs, Umfeldsensordaten erzeugt, welche eine Umgebung des Fahrzeugs repräsentieren. Abhängig von den Umfeldsensordaten werden, insbesondere mittels einer Steuereinheit des Fahrzeugs, Steuersignale zur wenigstens teilweise automatischen Führung des Fahrzeugs erzeugt. Es wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur automatischen Erkennung von Nässe auf einer Fahrbahnoberfläche durchgeführt, insbesondere mittels einer aktiven optischen Sensoranordnung des Fahrzeugs, insbesondere einer aktiven optischen Sensoranordnung des Umfeldsensorsystems. Die Steuersignale werden abhängig von dem Gesamtkennwert für die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche erzeugt.According to a further aspect of the invention, a method for at least partially automatic guidance of a vehicle, in particular a motor vehicle, is specified. In this case, environment sensor data are generated, in particular by means of an environment sensor system of the vehicle, which represent an environment of the vehicle. Depending on the surroundings sensor data, control signals for at least partially automatic guidance of the vehicle are generated, in particular by means of a control unit of the vehicle. A method according to the invention for automatically detecting wetness on a road surface is carried out, in particular by means of an active optical sensor arrangement of the vehicle, in particular an active optical sensor arrangement of the surroundings sensor system. The control signals are generated as a function of the overall characteristic value for the wetness of the road surface.

Das Umfeldsensorsystem kann gegebenenfalls die aktive optische Sensoranordnung beinhalten. Das Umfeldsensorsystem kann darüber hinaus aber auch weitere Komponenten wie etwa eine oder mehrere Kameras, Radarsysteme oder Ultraschallsensorsysteme beinhalten.The environment sensor system can optionally contain the active optical sensor arrangement. The environment sensor system can also contain other components such as one or more cameras, radar systems or ultrasonic sensor systems.

Insbesondere enthalten die Umfeldsensordaten in verschiedenen Ausgestaltungsformen Sensordaten, die nicht mittels des aktiven optischen Sensorsystems, sondern beispielsweise mittels der einen oder mehreren Kameras, Radarsystemen und/oder Ultraschallsystemen erzeugt wurden.In particular, in various embodiments, the surroundings sensor data contain sensor data that was not generated by means of the active optical sensor system but, for example, by means of one or more cameras, radar systems and/or ultrasound systems.

Die Steuereinheit und beispielsweise das Umfeldsensorsystem sowie gegebenenfalls das aktive optische Sensorsystem können beispielsweise Teil eines elektronischen Fahrzeugführungssystems des Fahrzeugs sein.The control unit and, for example, the environment sensor system and optionally the active optical sensor system can be part of an electronic vehicle guidance system of the vehicle, for example.

Unter einem elektronischen Fahrzeugführungssystem kann hier und im Folgenden ein elektronisches System verstanden werden, das dazu eingerichtet ist, das Kraftfahrzeug vollautomatisch oder vollautonom zu führen oder zu steuern, insbesondere ohne dass ein Eingriff in eine Steuerung durch einen Fahrer erforderlich ist. Das Kraftfahrzeug beziehungsweise das elektronische Fahrzeugführungssystem führt dabei alle erforderlichen Funktionen, wie gegebenenfalls erforderliche Lenk-, Brems- und/oder Beschleunigungsmanöver, die Beobachtung und Erfassung des Straßenverkehrs sowie die damit verbundenen erforderlichen Reaktionen selbsttätig und vollautomatisch durch. Insbesondere kann das elektronische Fahrzeugführungssystem zur Implementierung eines vollautomatischen oder vollautonomen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs nach Stufe 5 der Klassifizierung gemäß SAE J3016 dienen. Unter einem elektronischen Fahrzeugführungssystem kann auch ein Fahrerassistenzsystem (englisch: „advanced driver assistance system“, ADAS) verstanden werden, welches den Fahrer bei einer teilweise automatisierten oder teilautonomen Fahrt des Kraftfahrzeugs unterstützt. Insbesondere kann das elektronische Fahrzeugführungssystem zur Implementierung eines teilweise automatisierten oder teilautonomen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs nach einer der Stufen 1 bis 4 gemäß der SAE J3016-Klassifizierung dienen. Hier und im Folgenden bezieht sich „SAE J3016“ auf die entsprechende Norm in der Version vom Juni 2018.An electronic vehicle guidance system can be understood here and below as an electronic system that is set up to guide or control the motor vehicle fully automatically or fully autonomously, in particular without the driver having to intervene in a control system. The motor vehicle or the electronic vehicle guidance system carries out all necessary functions, such as steering, braking and/or acceleration maneuvers that may be necessary, the observation and recording of road traffic and the associated necessary reactions, automatically and fully automatically. In particular, the electronic vehicle guidance system can be used to implement a fully automatic or fully autonomous driving mode of the motor vehicle according to level 5 of the classification according to SAE J3016. An electronic vehicle guidance system can also be understood as a driver assistance system (ADAS), which supports the driver when driving the motor vehicle in a partially automated or partially autonomous manner. In particular, the electronic vehicle guidance system can be used to implement a partially automated or partially autonomous driving mode of the motor vehicle according to one of levels 1 to 4 according to the SAE J3016 classification. Here and in the following, "SAE J3016" refers to the corresponding standard in the June 2018 version.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur wenigstens teilweise automatischen Führung eines Fahrzeugs wird ein Parameter zur wenigstens teilweise automatischen Führung des Fahrzeugs, insbesondere mittels der Steuereinheit, abhängig von dem Gesamtkennwert für die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche angepasst. Die Steuersignale werden gemäß dem angepassten Parameter erzeugt.According to at least one embodiment of the method for at least partially automatic guidance of a vehicle, a parameter for at least partially automatic guidance of the vehicle is adjusted, in particular by means of the control unit, as a function of the overall characteristic value for the wetness of the road surface. The control signals are generated according to the adjusted parameter.

Der Parameter kann beispielsweise eine teilautomatische oder vollautomatische Fahrfunktion für das Fahrzeug betreffen. Beispielsweise kann der Parameter einer Maximalgeschwindigkeit für das Fahrzeug, einem Mindestabstand für das Fahrzeug zu einem weiteren Fahrzeug, insbesondere einem vorausfahrenden Fahrzeug, und so weiter entsprechen. Der Parameter kann auch einer Toleranz in Bezug auf eine Steuerung oder Regelung einer lateralen oder longitudinalen Fahrzeugposition des Fahrzeugs durch das elektronische Fahrzeugführungssystem entsprechen.The parameter can, for example, relate to a semi-automatic or fully automatic driving function for the vehicle. For example, the parameter can correspond to a maximum speed for the vehicle, a minimum distance for the vehicle from another vehicle, in particular a vehicle driving ahead, and so on. The parameter can also correspond to a tolerance with respect to a control or regulation of a lateral or longitudinal vehicle position of the vehicle by the electronic vehicle guidance system.

Mit anderen Worten wird die Durchführung der teilautomatischen oder vollautomatischen Funktion zum Führen des Fahrzeugs abhängig von dem Gesamtkennwert für die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche durchgeführt. Dadurch kann die Sicherheit der wenigstens teilweise automatischen Fahrzeugführung erhöht werden, indem bei Vorliegen von Nässe beispielsweise geringere Geschwindigkeiten, größere Sicherheitsabstände und so weiter vorgesehen werden.In other words, the semi-automatic or fully automatic function for driving the vehicle is carried out depending on the overall characteristic value for the wetness of the road surface. As a result, the safety of the at least partially automatic vehicle guidance can be increased by, for example, lower speeds, greater safety distances and so on being provided when it is wet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird abhängig von dem Gesamtkennwert für die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche ein Konfidenzwert für die Umfeldsensordaten bestimmt, beispielsweise durch die Steuereinheit, und die Steuersignale werden abhängig von dem Konfidenzwert erzeugt.According to at least one embodiment, a confidence value for the surroundings sensor data is determined depending on the overall characteristic value for the wetness on the road surface, for example by the control unit, and the control signals are generated depending on the confidence value.

Der Konfidenzwert kann dabei Umfeldsensordaten eines oder mehrere Sensorsysteme des Umfeldsensorsystems betreffen. Insbesondere betrifft der Konfidenzwert eines oder mehrere Sensorsysteme des Umfeldsensorsystems, deren Zuverlässigkeit durch das Vorhandensein von Nässe auf der Fahrbahnoberfläche beeinträchtigt sein kann, wie etwa die aktive optische Sensoranordnung selbst oder eine Kamera des Umfeldsensorsystems. Auf diese Weise kann die entsprechende Funktion zum wenigstens teilweise automatischen Führen des Fahrzeugs beispielsweise angepasst, eingeschränkt werden oder gegebenenfalls deaktiviert werden, wenn aufgrund eines entsprechend niedrigen Konfidenzwerts anderenfalls nicht von einer ausreichenden Sicherheit ausgegangen werden kann.The confidence value can relate to surroundings sensor data from one or more sensor systems of the surroundings sensor system. In particular, the confidence value relates to one or more sensor systems of the surroundings sensor system, the reliability of which may be impaired by the presence of wetness on the road surface, such as the active optical sensor arrangement itself or a camera of the surroundings sensor system. In this way, the corresponding function for at least partially automatic driving of the vehicle can, for example, be adapted, restricted or, if necessary, deactivated if, based on a correspondingly low confidence value, sufficient safety cannot otherwise be assumed.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Betriebsparameter des Umfeldsensorsystems abhängig von dem Gesamtkennwert für die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche, insbesondere abhängig von dem Konfidenzwert, angepasst.According to at least one specific embodiment, an operating parameter of the environment sensor system is adjusted as a function of the overall characteristic value for the wetness on the road surface, in particular as a function of the confidence value.

Der Betriebsparameter kann beispielsweise eine Empfindlichkeit des Umfeldsensorsystems beziehungsweise eines Sensorsystems des Umfeldsensorsystems, beispielsweise der aktiven optischen Sensoranordnung oder der Kamera, beinhalten. Alternativ oder zusätzlich kann der Betriebsparameter einen oder mehrere Grenzwerte, Kennwerte und/oder Intensität der emittierten Lichtpulse.The operating parameter can include, for example, a sensitivity of the surroundings sensor system or of a sensor system of the surroundings sensor system, for example the active optical sensor arrangement or the camera. Alternatively or additionally, the operating parameter can be one or more limit values, characteristic values and/or intensity of the emitted light pulses.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Algorithmus zum Erzeugen der Umfeldsensordaten abhängig von dem Gesamtkennwert für die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche, insbesondere abhängig von dem Konfidenzwert, angepasst.According to at least one specific embodiment, an algorithm for generating the surroundings sensor data is adapted as a function of the overall characteristic value for the wetness on the road surface, in particular as a function of the confidence value.

Gemäß einem weiteren Aspekt des verbesserten Konzepts wird eine aktive optische Sensoranordnung für ein Fahrzeug zur automatischen Erkennung von Nässe auf einer Fahrbahnoberfläche in einer Umgebung des Fahrzeugs angegeben. Die aktive optische Sensoranordnung weist eine Sendeeinheit auf, die dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Lichtpulsen in Richtung der Fahrbahnoberfläche zu emittieren, sowie eine Detektoreinheit, die dazu eingerichtet ist, reflektierte Anteile, insbesondere in der Umgebung reflektierte Anteile, der Vielzahl emittierter Lichtpulse zu detektieren. Die aktive optische Sensoranordnung weist eine Auswerteeinheit auf, die dazu eingerichtet ist, basierend auf den detektierten reflektierten Anteilen eine Vielzahl von Echos zu identifizieren und jedes der Echos genau einem der Vielzahl emittierter Lichtpulse zuzuordnen. Die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, für jeden Lichtpuls der Vielzahl emittierter Lichtpulse einen Nässeindikator abhängig von wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft der dem jeweiligen Lichtpuls zugeordneten Echos zu bestimmen und einen Gesamtkennwert für die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche basierend auf den bestimmten Nässeindikatoren zu bestimmen.According to a further aspect of the improved concept, an active optical sensor arrangement for a vehicle for automatically detecting wetness on a roadway surface in the vicinity of the vehicle is specified. The active optical sensor arrangement has a transmission unit, which is set up to emit a large number of light pulses in the direction of the road surface, and a detector unit, which is set up to detect reflected portions, in particular portions reflected in the surroundings, of the large number of light pulses emitted . The active optical sensor arrangement has an evaluation unit which is set up to identify a large number of echoes based on the detected reflected components and to assign each of the echoes to exactly one of the large number of light pulses emitted. The evaluation unit is set up to determine a wetness indicator for each light pulse of the plurality of emitted light pulses depending on at least one characteristic property of the echoes assigned to the respective light pulse and to determine an overall characteristic value for the wetness on the road surface based on the determined wetness indicators.

Die Auswerteeinheit beinhaltet dabei insbesondere eine Recheneinheit und kann gegebenenfalls einen oder mehrere analoge Schaltkreise, Sensor-Frontends, Steuerungen und/oder Treiber für die Sendeeinheit und/oder die Detektoreinheit beinhalten. Die Auswerteeinheit kann optional auch verschiedene, gegebenenfalls räumlich getrennt voneinander angeordnete, Komponenten oder Teile aufweisen.In this case, the evaluation unit contains in particular a computing unit and can optionally contain one or more analog circuits, sensor front ends, controllers and/or drivers for the transmission unit and/or the detector unit. Optionally, the evaluation unit can also have different components or parts, which may be spatially separated from one another.

Die aktive optische Sensoranordnung ist vorzugsweise als Lidarsystem ausgestaltet, insbesondere als Laserscanner.The active optical sensor arrangement is preferably designed as a lidar system, in particular as a laser scanner.

Weitere Ausführungsformen der aktiven optischen Sensoranordnung folgen direkt aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren sowie umgekehrt. Insbesondere ist eine erfindungsgemäße aktive optische Sensoranordnung dazu eingerichtet, ein Verfahren zur automatischen Erkennung von Nässe auf einer Fahrbahnoberfläche gemäß der Erfindung durchzuführen oder sie führt ein solches Verfahren durch.Further embodiments of the active optical sensor arrangement follow directly from the various embodiments of the method according to the invention and vice versa. In particular, an active optical sensor arrangement according to the invention is set up to carry out a method for automatically detecting wetness on a road surface according to the invention, or it carries out such a method.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein elektronisches Fahrzeugführungssystem für ein Fahrzeug angegeben. Das Fahrzeugführungssystem weist ein Umfeldsensorsystem auf, das dazu eingerichtet ist, Umfeldsensordaten zu erzeugen, welche eine Umgebung des Fahrzeugs repräsentieren, sowie eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, abhängig von den Umfeldsensordaten Steuersignale zur wenigstens teilweise automatischen Führung des Fahrzeugs zu erzeugen. Das elektronische Fahrzeugführungssystem, insbesondere das Umfeldsensorsystem, enthält eine erfindungsgemäße aktive optische Sensoranordnung. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, die Steuersignale abhängig von dem Gesamtkennwert für die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche zu erzeugen.According to a further aspect of the invention, an electronic vehicle guidance system for a vehicle is specified. The vehicle guidance system has an environment sensor system which is set up to generate environment sensor data which represents an environment of the vehicle, and a control unit which is set up to generate control signals for at least partially automatic guidance of the vehicle depending on the environment sensor data. The electronic vehicle guidance system, in particular the environment sensor system, contains an active optical sensor arrangement according to the invention. The control unit is set up to generate the control signals as a function of the overall characteristic value for the wetness of the road surface.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein erstes Computerprogramm mit ersten Befehlen angegeben. Wenn die ersten Befehle durch eine erfindungsgemäße aktive optische Sensoranordnung ausgeführt werden, insbesondere durch die Auswerteeinheit der aktiven optischen Sensoranordnung, so veranlassen die ersten Befehle die aktive optische Sensoranordnung dazu, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur automatischen Erkennung von Nässe auf einer Fahrbahnoberfläche durchzuführen.According to a further aspect of the invention, a first computer program with first commands is specified. When the first commands are executed by an active optical sensor arrangement according to the invention, in particular by the evaluation unit of the active optical sensor arrangement, the first commands cause the active optical sensor arrangement to carry out an inventive method for automatically detecting wetness on a road surface.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein zweites Computerprogramm mit zweiten Befehlen angegeben. Wenn die zweiten Befehle durch ein elektronisches Fahrzeugführungssystem gemäß der Erfindung, insbesondere durch die Steuereinheit und/oder die Auswerteeinheit des elektronischen Fahrzeugführungssystems, ausgeführt werden, so veranlassen die zweiten Befehle das elektronische Fahrzeugführungssystem dazu, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur wenigstens teilweise automatischen Führung eines Fahrzeugs durchzuführen.According to a further aspect of the invention, a second computer program with second commands is specified. If the second commands are executed by an electronic vehicle guidance system according to the invention, in particular by the control unit and/or the evaluation unit of the electronic vehicle guidance system, then the second commands cause the electronic vehicle guidance system to carry out a method according to the invention for at least partially automatic guidance of a vehicle.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein computerlesbares Speichermedium angegeben, welches ein erfindungsgemäßes erstes Computerprogramm und/oder ein erfindungsgemäßes zweites Computerprogramm speichert.According to a further aspect of the invention, a computer-readable storage medium is specified, which stores a first computer program according to the invention and/or a second computer program according to the invention.

Das erste und das zweite Computerprogramm sowie das computerlesbare Speichermedium können als jeweilige Computerprogrammprodukte mit den ersten und/oder zweiten Befehlen aufgefasst werden.The first and the second computer program and the computer-readable storage medium can be understood as respective computer program products with the first and/or second instructions.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen können nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen von der Erfindung umfasst sein. Es sind insbesondere auch Ausführungen und Merkmalskombinationen von der Erfindung umfasst, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen von der Erfindung umfasst, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures can be included in the invention not only in the combination specified in each case, but also in other combinations. In particular, the invention also includes versions and combinations of features that do not have all the features of an originally formulated claim. The invention also encompasses designs and combinations of features that go beyond or deviate from the combinations of features set out in the back references of the claims.

In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Fahrzeugführungssystems;
2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen aktiven optischen Sensoranordnung;
3 eine schematische Darstellung eines Szenarios bei der Durchführung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Erkennung von Nässe;
4 eine schematische Darstellung eines weiteren Szenarios bei der Durchführung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Erkennung von Nässe;
5 eine schematische Darstellung eines weiteren Szenarios bei der Durchführung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Erkennung von Nässe;
6 eine schematische Darstellung eines weiteren Szenarios bei der Durchführung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Erkennung von Nässe;
7 eine schematische Darstellung eines weiteren Szenarios bei der Durchführung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Erkennung von Nässe;
8 eine schematische Darstellung eines weiteren Szenarios bei der Durchführung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Erkennung von Nässe;
9 eine schematische Darstellung eines weiteren Szenarios bei der Durchführung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Erkennung von Nässe;
10 eine schematische Darstellung eines weiteren Szenarios bei der Durchführung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Erkennung von Nässe;
11 eine schematische Darstellung eines weiteren Szenarios bei der Durchführung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Erkennung von Nässe; und
12 ein Ablaufdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Erkennung von Nässe.

In the figures show:

1 a schematic representation of a vehicle with an exemplary embodiment of an electronic vehicle guidance system according to the invention;
2 a schematic representation of an exemplary embodiment of an active optical sensor arrangement according to the invention;
3 a schematic representation of a scenario in the implementation of an exemplary embodiment of a method according to the invention for the automatic detection of wetness;
4 a schematic representation of a further scenario in the implementation of an exemplary embodiment of a method according to the invention for the automatic detection of wetness;
5 a schematic representation of a further scenario in the implementation of an exemplary embodiment of a method according to the invention for the automatic detection of wetness;
6 a schematic representation of a further scenario in the implementation of an exemplary embodiment of a method according to the invention for the automatic detection of wetness;
7 a schematic representation of a further scenario in the implementation of an exemplary embodiment of a method according to the invention for the automatic detection of wetness;
8th a schematic representation of a further scenario in the implementation of an exemplary embodiment of a method according to the invention for the automatic detection of wetness;
9 a schematic representation of a further scenario in the implementation of an exemplary embodiment of a method according to the invention for the automatic detection of wetness;
10 a schematic representation of a further scenario in the implementation of an exemplary embodiment of a method according to the invention for the automatic detection of wetness;
11 a schematic representation of a further scenario in the implementation of an exemplary embodiment of a method according to the invention for the automatic detection of wetness; and
12 a flow chart of a further exemplary embodiment of a method according to the invention for the automatic detection of wetness.

In 1 ist schematisch ein Fahrzeug 1 gezeigt, insbesondere ein Kraftwagen, das eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Fahrzeugführungssystems 2 aufweist. Das Fahrzeugführungssystem 2 beinhaltet eine erfindungsgemäße aktive optische Sensoranordnung 3, die beispielsweise als Laserscanner-Lidarsystem ausgestaltet ist. Die aktive optische Sensoranordnung 3 kann dabei als Teil eines Umfeldsensorsystems des Fahrzeugs 1 beziehungsweise des Fahrzeugführungssystems 2 angesehen werden. Optional kann das Umfeldsensorsystem eines oder mehrere weitere Sensorsysteme wie beispielsweise eine Frontkamera 4 oder dergleichen beinhalten. Außerdem weist das Fahrzeugführungssystem 2 eine Steuereinheit 5 auf, die mit den einzelnen Sensorsystemen 3, 4 des Umfeldsensorsystems verbunden ist.In 1 a vehicle 1 is shown schematically, in particular a motor vehicle, which has an exemplary embodiment of an electronic vehicle guidance system 2 according to the invention. The vehicle guidance system 2 contains an active optical sensor arrangement 3 according to the invention, which is designed, for example, as a laser scanner lidar system. The active optical sensor arrangement 3 can be viewed as part of an environment sensor system of the vehicle 1 or of the vehicle guidance system 2 . Optionally, the environment sensor system can contain one or more additional sensor systems such as a front camera 4 or the like. In addition, the vehicle guidance system 2 has a control unit 5 which is connected to the individual sensor systems 3, 4 of the surroundings sensor system.

Die Sensorsysteme 3, 4 des Umfeldsensorsystems erzeugen Umfeldsensordaten, im vorliegenden Fall insbesondere Lidarmessdaten und optional Kamerabilder, welche die Umgebung des Fahrzeugs 1 repräsentieren. Die Steuereinheit 5 ist dazu eingerichtet, abhängig von den Umfeldsensordaten Steuersignale für Aktuatoren (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 1 beziehungsweise des Fahrzeugführungssystems 2 zu erzeugen, um das Fahrzeug 1 wenigstens teilweise automatisch zu führen. Dabei berücksichtigt die Steuereinheit 5 bei der Erzeugung der Steuersignale einen Gesamtkennwert für Nässe auf einer Fahrbahnoberfläche 6, auf der sich das Fahrzeug 1 befindet.The sensor systems 3 , 4 of the environment sensor system generate environment sensor data, in the present case in particular lidar measurement data and optionally camera images which represent the environment of the vehicle 1 . The control unit 5 is set up to generate control signals for actuators (not shown) of the vehicle 1 or the vehicle guidance system 2 depending on the surroundings sensor data in order to guide the vehicle 1 at least partially automatically. When generating the control signals, the control unit 5 takes into account an overall characteristic value for wetness on a road surface 6 on which the vehicle 1 is located.

Dabei ist die aktive optische Sensoranordnung 3 dazu in der Lage, insbesondere unter Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Erkennung von Nässe auf der Fahrbahnoberfläche 6, den Gesamtkennwert für die Nässe zu bestimmen.The active optical sensor arrangement 3 is able to determine the overall characteristic value for the wetness, in particular using a method according to the invention for the automatic detection of wetness on the road surface 6 .

In 2 ist eine schematische Blockdarstellung der aktiven optischen Sensoranordnung 3 gemäß der Erfindung dargestellt, wie sie beispielsweise im Fahrzeugführungssystem 2 der 1 eingesetzt werden kann.In 2 is a schematic block diagram of the active optical sensor arrangement 3 according to the invention, as for example in the vehicle guidance system 2 of 1 can be used.

Die aktive optische Sensoranordnung 3 gemäß 2 ist als Lidarsystem, insbesondere als Laserscanner, ausgestaltet. Die Sensoranordnung 3 weist eine Sendeeinheit 7 auf, die dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Lichtpulsen 9 in Richtung der Fahrbahnoberfläche 6 zu emittieren. Die Sendeeinheit 7 kann dazu eine oder mehrere Infrarotlaserdioden aufweisen, sodass die Lichtpulse 9 als entsprechende Infrarotlaserpulse vorliegen. Eine Auswerteeinheit 10 der Sensoranordnung 3 kann dabei eine Steuerung oder einen Treiber für die Sendeeinheit 7 beinhalten. Des Weiteren weist die Sensoranordnung 3 eine Detektoreinheit 8 auf, die in der Umgebung von einem Objekt 11 reflektierte Anteile 9' der Lichtpulse 9, welche in Richtung der Sensoranordnung 3 zurückgeworfen werden, zu detektieren vermag. Dazu kann die Detektoreinheit 8 beispielsweise einen oder mehrere optische Detektoren (nicht dargestellt) aufweisen, die basierend auf entsprechenden empfangenen reflektierten Anteilen 9' jeweilige Detektorsignale erzeugen und an die Auswerteeinheit 10 übermitteln können.The active optical sensor arrangement 3 according to 2 is designed as a lidar system, in particular as a laser scanner. The sensor arrangement 3 has a transmission unit 7 which is set up to emit a large number of light pulses 9 in the direction of the road surface 6 . For this purpose, the transmission unit 7 can have one or more infrared laser diodes, so that the light pulses 9 are present as corresponding infrared laser pulses. An evaluation unit 10 of the sensor arrangement 3 can contain a controller or a driver for the transmission unit 7 . Furthermore, the sensor arrangement 3 has a detector unit 8 which is able to detect portions 9 ′ of the light pulses 9 which are reflected in the vicinity of an object 11 and are thrown back in the direction of the sensor arrangement 3 . For this purpose, the detector unit 8 can have, for example, one or more optical detectors (not shown), which can generate respective detector signals based on corresponding received reflected components 9 ′ and transmit them to the evaluation unit 10 .

Basierend auf den Detektorsignalen kann die Auswerteeinheit 10 dann eine Vielzahl von Echos basierend identifizieren und jedes der Echos genau einem der emittierten Lichtpulse 9 zuordnen. Ferner kann die Auswerteeinheit 10 Echoeigenschaften der einzelnen Echos bestimmen. Die Echoeigenschaften können beispielsweise eine EPW des entsprechenden Detektorsignals, einen radialen Abstand des jeweiligen reflektierenden Objekts von der Sensoranordnung 3 und so weiter beinhalten.Based on the detector signals, the evaluation unit 10 can then identify a large number of echoes and assign each of the echoes to exactly one of the emitted light pulses 9 . Furthermore, the evaluation unit 10 can determine the echo properties of the individual echoes. The echo properties can include, for example, an EPW of the corresponding detector signal, a radial distance of the respective reflecting object from the sensor arrangement 3 and so on.

Beispielsweise kann die Sensoranordnung 3 eine Umlenkeinheit 12 aufweisen, die zum einen die von der Sendeeinheit 7 erzeugten Lichtpulse 9 in die Umgebung der Sensoranordnung 3 ablenken kann und zum anderen die reflektierten Anteile 9', welche zurück auf die Umlenkeinheit 12 treffen, auf die Detektoreinheit 8 beziehungsweise die optischen Detektoren lenken. Die Umlenkeinheit 12 kann beispielsweise einen um eine Rotationsachse 13 drehbar gelagerten Spiegel aufweisen. Enthält die Detektoreinheit 8 mehrere optische Detektoren, so können diese beispielsweise parallel zu der Rotationsachse 13 angeordnet sein. Auf diese Weise lässt sich eine Einfallsrichtung der jeweiligen reflektierten Anteile 9' durch die Momentanposition des rotierbaren Spiegels und die Information, welcher der optischen Detektoren die reflektierten Anteile 9' detektiert hat, bestimmen. Jeder Detektor führt zu einer sogenannten Lage von Messungen. Eine Lage kann auch als vertikaler Einfallswinkel oder Einfallswinkelbereich der reflektierten Anteile 9' aufgefasst werden, wohingegen ein horizontaler Einfallswinkel durch die Drehposition des Spiegels der Umlenkeinheit 12 gegeben ist. Die Entfernung des reflektierenden Objekts 11 von der Sensoranordnung 3 kann beispielsweise über eine Lichtlaufzeitmessung ermittelt werden.For example, the sensor arrangement 3 can have a deflection unit 12, which on the one hand can deflect the light pulses 9 generated by the transmitter unit 7 into the area surrounding the sensor arrangement 3 and on the other hand the reflected portions 9', which hit the deflection unit 12 back, onto the detector unit 8 or steer the optical detectors. The deflection unit 12 can, for example, have a mirror mounted so as to be rotatable about an axis of rotation 13 . If the detector unit 8 contains a plurality of optical detectors, these can be arranged parallel to the axis of rotation 13, for example. In this way, a direction of incidence of the respective reflected portions 9' can be determined by the instantaneous position of the rotatable mirror and the information as to which of the optical detectors has detected the reflected portions 9'. Each detector results in a so-called layer of measurements. A position can also be understood as a vertical angle of incidence or range of angles of incidence of the reflected portions 9 ′, whereas a horizontal angle of incidence is given by the rotational position of the mirror of the deflection unit 12 . The distance of the reflecting object 11 from the sensor arrangement 3 can be determined, for example, by measuring the time of flight of the light.

Optional weist die Sensoranordnung 3 eines oder mehrere optische Elemente 16 wie beispielsweise Linsen, Lichtleiter und so weiter auf, um die Lichtpulse 9 und/oder die reflektierten Anteile 9' entsprechend einem gewünschten optischen Pfad zu lenken.Optionally, the sensor arrangement 3 has one or more optical elements 16 such as lenses, light guides and so on, in order to direct the light pulses 9 and/or the reflected portions 9' according to a desired optical path.

Die Auswerteeinheit 10 kann nun für jeden der Lichtpulse 9 einen Nässeindikator abhängig von wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft derjenigen Echos, die diesem Lichtpuls 9 zugeordnet wurden, bestimmen. Die einem Lichtpuls 9 zugeordneten Echos und/oder der jeweilige Lichtpuls 9 selbst können als Schuss bezeichnet werden. Ferner kann die Auswerteeinheit 10 basierend auf den Nässeindikatoren aller Schüsse einen Gesamtkennwert für die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche 6 bestimmen. Hierzu kann die Auswerteeinheit 10 die Schüsse individuell hinsichtlich ihrer Echos analysieren und die charakteristischen Eigenschaften der Echos auf wahrscheinliche Szenarien zurückführen, sodass Rückschlüsse auf die Wahrscheinlichkeit für die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche 6 gezogen werden können. In den 3 bis 11 sind schematisch verschiedene Szenarien dargestellt, die in diesem Zusammenhang auftreten können.The evaluation unit 10 can now determine a wetness indicator for each of the light pulses 9 as a function of at least one characteristic property of those echoes that have been assigned to this light pulse 9 . The echoes assigned to a light pulse 9 and/or the respective light pulse 9 itself can be referred to as a shot. Furthermore, the evaluation unit 10 can determine an overall characteristic value for the wetness on the road surface 6 based on the wetness indicators of all shots. For this purpose, the evaluation unit 10 can analyze the shots individually with regard to their echoes and trace the characteristic properties of the echoes back to probable scenarios, so that conclusions can be drawn about the probability of the wetness on the roadway surface 6 . In the 3 until 11 various scenarios that can occur in this context are shown schematically.

Im Szenario der 3 wird ein Lichtpuls 9 beispielsweise von einem festen Objekt 11, das nicht der Fahrbahnoberfläche 6 oder Nässe 14 auf der Fahrbahnoberfläche 6 entspricht, sondern zwischen der Fahrbahnoberfläche 6 und der Sensoranordnung 3 positioniert ist, reflektiert und entsprechende reflektierte Anteile 9' werden in Richtung der Sensoranordnung 3 zurückreflektiert. Das feste Objekt 11 kann beispielsweise einem anderen Fahrzeug, einem Baum, einem Fußgänger und so weiter entsprechen. Die Fahrbahnoberfläche 6 wird also von den Lichtpulsen 9 nicht erreicht und daher gewissermaßen durch das Objekt 11 verdeckt.In the scenario of 3 a light pulse 9 is reflected, for example, by a solid object 11, which does not correspond to the road surface 6 or wetness 14 on the road surface 6, but is positioned between the road surface 6 and the sensor arrangement 3, and corresponding reflected portions 9' are directed in the direction of the sensor arrangement 3 reflected back. For example, the fixed object 11 may correspond to another vehicle, a tree, a pedestrian, and so on. The road surface 6 is therefore not reached by the light pulses 9 and is therefore to a certain extent covered by the object 11 .

Im Szenario der 4 befindet sich eine Wolke aus aufgewirbelten Wassertropfen 15 zwischen der Sensoranordnung 3 und der Fahrbahnoberfläche 6. Dies kann beispielsweise einem sogenannten Sprühwasserszenario entsprechen, bei dem das Fahrzeug 1 hinter einem mit hoher Geschwindigkeit fahrenden weiteren Fahrzeug fährt und daher das Wasser der Nässe 14 auf der Fahrbahnoberfläche 6 aufwirbelt, sodass die Wolke 15 aus Wassertropfen entsteht.In the scenario of 4 there is a cloud of water droplets 15 thrown up between the sensor arrangement 3 and the road surface 6. This can, for example, correspond to what is known as a spray water scenario, in which the vehicle 1 is driving behind another vehicle traveling at high speed and therefore the wet water 14 is on the road surface 6 whirls up, so that the cloud 15 is formed from water droplets.

Bei der Wolke 15 handelt es sich um ein gewissermaßen weiches oder nicht-festes Objekt. Weitere nicht-feste Objekte können durch Regen, Nebel und so weiter verursacht werden. Im Beispiel der 4 wird der Lichtpuls 9 von der Wolke 15 derart gestreut und/oder absorbiert, dass keine reflektierten Anteile in Richtung der Sensoranordnung 3 zurückgeworfen werden. In diesem Fall werden weder die Fahrbahnoberfläche 6 noch die Wolke 15 selbst durch den Lichtpuls 9 beziehungsweise die Sensoranordnung 3 detektiert.Cloud 15 is a somewhat soft or non-solid object. Other non-solid objects can be caused by rain, fog and so on. In the example of 4 the light pulse 9 is scattered and/or absorbed by the cloud 15 in such a way that no reflected components are thrown back in the direction of the sensor arrangement 3 . In this case, neither the road surface 6 nor the cloud 15 itself is detected by the light pulse 9 or the sensor arrangement 3 .

In 5 ist ein Szenario dargestellt, das dem aus 4 gleicht. Hier werden jedoch Teile des Lichtpulses 9 als reflektierte Anteile 9' auch in Richtung der Sensoranordnung 3 zurückreflektiert. Mit anderen Worten kann die Sensoranordnung 3 anhand des Lichtpulses 9 beziehungsweise der reflektierten Anteile 9' nun die Wolke 15 aus Wassertropfen detektieren. Die Fahrbahnoberfläche 6 ist auch in diesem Szenario durch die Sensoranordnung 3 nicht erkennbar, da keine Anteile des Lichtpulses 9 durch die Wolke 15 hindurch bis zu der Fahrbahnoberfläche gelangen und zurückgeworfen werden.In 5 a scenario is presented that looks like this 4 equals. Here, however, parts of the light pulse 9 are also reflected back in the direction of the sensor arrangement 3 as reflected portions 9 ′. In other words, the sensor arrangement 3 can now detect the cloud 15 of water droplets on the basis of the light pulse 9 or the reflected portions 9′. The road surface 6 cannot be detected by the sensor arrangement 3 in this scenario either, since no portions of the light pulse 9 pass through the cloud 15 to the road surface and are reflected.

In 6 ist ein Szenario dargestellt, das dem aus 5 gleicht. Zusätzlich zu den von der Wolke 15 direkt zurückgeworfenen reflektierten Anteile 9' durchdringt ein gewisser Teil des Lichtpulses 9 die Wolke 15, trifft auf die Fahrbahnoberfläche 6, wird von dieser zurückgeworfen und erreicht ebenfalls die Sensoranordnung 3. In diesem Fall kann die Sensoranordnung 3 dem Lichtpuls 9 zwei Echos zuordnen, wobei das erste Echo von der Reflexion durch die Wolke 15 aus Wassertröpfchen herrührt und das zweite Echo von der Reflexion von der Fahrbahnoberfläche 6.In 6 a scenario is presented that looks like this 5 equals. In addition to the reflected portions 9' thrown back directly by the cloud 15, a certain part of the light pulse 9 penetrates the cloud 15, hits the road surface 6, is thrown back by it and also reaches the sensor arrangement 3. In this case, the sensor arrangement 3 can respond to the light pulse 9 assign two echoes, the first echo originating from the reflection from the cloud 15 of water droplets and the second echo from the reflection from the road surface 6.

In 7 ist ein weiteres Szenario dargestellt, bei dem sich weder ein festes noch ein nicht-festes Objekt zwischen der der Nässe 14 auf der Fahrbahnoberfläche 6 und der Sensoranordnung 3 befindet. In diesem Fall wird der Lichtpuls 9 beispielsweise mehr oder weniger spiegelnd von der Nässe 14 reflektiert, sodass ebenfalls keine signifikanten Anteile in Richtung der Sensoranordnung 3 zurückgeworfen werden. Auch in diesem Fall kann die Sensoranordnung 3 die Fahrbahnoberfläche 6 anhand des Lichtpulses 9 nicht erkennen.In 7 Another scenario is shown in which there is neither a solid nor a non-solid object between the wetness 14 on the road surface 6 and the sensor arrangement 3 . In this case, the light pulse 9 is, for example, more or less specularly reflected by the wetness 14 so that no significant portions are thrown back in the direction of the sensor arrangement 3 either. In this case too, the sensor arrangement 3 cannot detect the roadway surface 6 on the basis of the light pulse 9 .

In 8 ist eine weitere Situation dargestellt, die der Situation aus 7 ähnelt. Hier trifft der Lichtpuls 9, nachdem er von der Nässe 14 im Wesentlichen spiegelnd reflektiert wurde, auf ein Objekt 11, wird von diesem zurückgeworfen und wiederum von der Nässe 14 im Wesentlichen spiegelnd reflektiert. Entsprechende reflektierte Anteile 9' erreichen so die Sensoranordnung 3. In diesem Fall detektiert die Sensoranordnung 3 beispielsweise ebenfalls die Fahrbahnoberfläche 6 nicht, stattdessen jedoch ein Objekt, das sich scheinbar unterhalb der Fahrbahnoberfläche 6 befindet und auf die Reflexion von dem Objekt 11 zurückgeht.In 8th another situation is shown, that of the situation 7 resembles. Here the light pulse 9 strikes an object 11 after it has been reflected essentially specularly by the wetness 14 , is thrown back by the object and in turn reflected essentially specularly by the wetness 14 . Corresponding reflected portions 9′ thus reach the sensor arrangement 3. In this case, the sensor arrangement 3 also does not detect the road surface 6, for example, but instead detects an object that appears to be below the road surface 6 and is due to the reflection from the object 11.

In 9 ist ein weiteres Szenario dargestellt, bei dem der Lichtpuls, ohne von einem anderen Objekt reflektiert zu werden, auf die Fahrbahnoberfläche 6 trifft und entsprechende reflektierte Anteile 9' die Sensoranordnung 3 erreichen.In 9 Another scenario is shown in which the light pulse hits the road surface 6 without being reflected by another object and corresponding reflected portions 9 ′ reach the sensor arrangement 3 .

In 10 ist ein weiteres Szenario dargestellt, das einer Kombination der Situationen aus 3 und 5 entspricht. Hier befindet sich ein festes Objekt 11 zwischen der Fahrbahnoberfläche 6 beziehungsweise zwischen der Nässe 14 auf der Fahrbahnoberfläche 6 und der Sensoranordnung 3. In dem Bereich zwischen dem festen Objekt 11 und der Sensoranordnung 3 befindet sich eine Wolke 15 aus aufgewirbelten Wassertropfen. Dementsprechend wird ein Teil des Lichtpulses 9 direkt von der Wolke 15 reflektiert und zurück zur Sensoranordnung 3 geworfen und ein weiterer Teil durchdringt die Wolke 15, wird von dem Objekt 11 reflektiert und ebenfalls in Richtung der Sensoranordnung 3 zurückgeworfen. In diesem Falle werden anhand der reflektierten Anteile 9' ebenfalls zwei Echos identifiziert, wobei das erste Echo auf die Wolke 15 zurückgeht und das zweite Echo auf die Reflexion von dem Objekt 11.In 10 another scenario is shown, which is a combination of the situations 3 and 5 is equivalent to. Here is a fixed object 11 between the road surface 6 and between the wet 14 on the Road surface 6 and the sensor arrangement 3. In the area between the fixed object 11 and the sensor arrangement 3 there is a cloud 15 of water droplets thrown up. Accordingly, part of the light pulse 9 is reflected directly by the cloud 15 and thrown back to the sensor arrangement 3 and another part penetrates the cloud 15, is reflected by the object 11 and also thrown back in the direction of the sensor arrangement 3. In this case, two echoes are also identified on the basis of the reflected components 9', with the first echo going back to the cloud 15 and the second echo to the reflection from the object 11.

In 11 ist schließlich ein Szenario dargestellt, bei dem ein Teil des Lichtpulses 9 direkt von der Fahrbahnoberfläche 6 reflektiert und in Richtung der Sensoranordnung 3 zurückgeworfen wird und ein weiterer Teil des Lichtpulses 9 auf die Nässe 14 trifft, von dieser im Wesentlichen spiegelnd reflektiert wird, wie bezüglich 8 erläutert auf ein Objekt trifft, von diesem ebenfalls reflektiert wird und über eine erneute spiegelnde Reflexion von der Nässe 14 auf der Fahrbahnoberfläche 6 ebenfalls in Richtung der Sensoranordnung 3 zurückgeworfen wird. In diesem Fall werden ebenfalls zwei Echos identifiziert, wobei das erste Echo der Reflexion von der Fahrbahnoberfläche 6 entspricht und das zweite Echo der Reflexion von dem Objekt 11.In 11 Finally, a scenario is shown in which part of the light pulse 9 is reflected directly from the road surface 6 and thrown back in the direction of the sensor arrangement 3 and another part of the light pulse 9 hits the wet surface 14, from which it is essentially specularly reflected, as with reference to 8th explained hits an object, is also reflected by this and is also thrown back in the direction of the sensor arrangement 3 via another specular reflection from the wetness 14 on the road surface 6 . In this case, two echoes are also identified, the first echo corresponding to the reflection from the road surface 6 and the second echo to the reflection from the object 11.

Im Folgenden wird die Auswertung der Echos der Lichtpulse 9 für eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Erkennung der Nässe 14 auf der Fahrbahnoberfläche 6 näher ausgeführt. Insbesondere werden konkrete Beispiele zur Definition der Nässeindikatoren und basierend darauf des Gesamtkennwerts für die Nässe auf der Fahrbahnoberfläche 6 erläutert. Es sind jedoch auch andere Definitionen zur Bestimmung der Nässeindikatoren und/oder des Gesamtkennwerts denkbar.The evaluation of the echoes of the light pulses 9 for an exemplary embodiment of the method according to the invention for the automatic detection of wetness 14 on the road surface 6 is explained in more detail below. In particular, concrete examples for defining the wetness indicators and, based thereon, the overall characteristic value for the wetness on the road surface 6 are explained. However, other definitions for determining the wetness indicators and/or the overall characteristic value are also conceivable.

Das Verfahren kann in verschiedenen Ausführungsformen die Schritte S1 bis S5 beinhalten, wie in 12 schematisch dargestellt. In Schritt S1 werden diejenigen Punkte der Lidarpunktwolke identifiziert, die Bodenpunkten und einem vordefinierten Bereich von Interesse entsprechen. Im Schritt S2 wird eine Ebene bestimmt, welche die Bodenpunkte in dem Bereich von Interesse annähert.In various embodiments, the method can include steps S1 to S5, as in 12 shown schematically. In step S1 those points of the lidar point cloud that correspond to ground points and a predefined area of interest are identified. In step S2, a plane is determined which approximates the ground points in the area of interest.

In Schritt S3 wird jeder Schuss s innerhalb des Bereichs von Interesse klassifiziert, indem ihm ein Nässeindikator η_t(s) zugeordnet wird, der einen Wert in dem Intervall [0, 1] oder den Wert NA hat. Der Nässeindikator η_t(s) kann als Fuzzy-Label für die Nässe aufgefasst werden, auf welche der Schuss s hindeutet. η_t(s) = 0 entspricht „trocken“, η_t(s) = 1 entspricht „nass“ und η_t(s) = NA liegt vor, wenn keine verlässliche Information für s angegeben werden kann.In step S3, each shot s is classified within the area of interest by associating it with a wetness indicator η _t (s) having a value in the interval [0, 1] or the value NA. The wetness indicator η _t (s) can be understood as a fuzzy label for the wetness to which the shot s indicates. η _t (s) = 0 corresponds to "dry", η _t (s) = 1 corresponds to "wet" and η _t (s) = NA is present when no reliable information can be given for s.

Der Nässeindikator η_t(s) kann dabei unter Berücksichtigung verschiedener Szenarien, insbesondere der bezüglich 3 bis 11 erläuterten Szenarien, bestimmt werden. Insbesondere können für die verschiedenen Szenarien die charakteristischen Eigenschaften der einzelnen Schüsse analysiert werden, um η_t(s) zu bestimmen, darunter die Anzahl der Echos, deren Reihenfolge, deren radialer Abstand, deren EPW, deren Abstand zur Fahrbahnoberfläche 6 und so weiter.The wetness indicator η _t (s) can take into account various scenarios, in particular regarding 3 until 11 explained scenarios, are determined. In particular, for the different scenarios, the characteristic properties of the individual shots can be analyzed to determine η _t (s), including the number of echoes, their order, their radial distance, their EPW, their distance to the road surface 6 and so on.

In Schritt S4 wird basierend auf den Nässeindikatoren ein Gesamtkennwert λ(t), der im Intervall [0, 1] liegt oder den Wert NA aufweist, für die Nässe 14 berechnet. Dabei bezeichnet t einen vordefinierten Erfassungszeitraum oder Lidarframe, also gewissermaßen einen diskreten Zeitpunkt. Zu jedem Zeitpunkt t gehört dabei eine Vielzahl von Lichtpulsen 9.In step S4, an overall characteristic value λ(t), which is in the interval [0, 1] or has the value NA, is calculated for wetness 14 based on the wetness indicators. In this case, t designates a predefined acquisition period or lidar frame, i.e. to a certain extent a discrete point in time. At each point in time t there is a large number of light pulses 9.

Im optionalen Schritt S5 kann dann λ(t) mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen werden. Ist λ(t) größer oder gleich dem Grenzwert, so kann die Fahrbahnoberfläche 6 als „nass“ klassifiziert werden, ist λ(t) kleiner als der Grenzwert, so kann die Fahrbahnoberfläche 6 als „trocken“ klassifiziert werden.In the optional step S5, λ(t) can then be compared with a specified limit value. If λ(t) is greater than or equal to the limit value, road surface 6 can be classified as “wet”, if λ(t) is less than the limit value, road surface 6 can be classified as “dry”.

Im Folgenden werden betrachtet:

• ein Intervall T diskreter Zeitpunkte T={n_T | n ∈ ℕ, n ≤ N}, wobei τ ∈ ℝ, τ > 0 eine konstante reelle Zahl ist und N ∈ ℕ, N > 0 eine konstante natürliche Zahl,
• eine Menge horizontaler Winkel A, wobei die horizontalen Winkel der Menge A Drehpositionen der Umlenkeinheit 12 entsprechen,
• eine Menge vertikaler Winkel (Lagen) L, wobei jeder vertikaler Winkel einem optischen Detektor der Detektoreinheit 8 entspricht,
• eine Konstante M ∈ ℕ mit M ≥ 2 und ein weitere konstante NA.

The following are considered:

• an interval T of discrete points in time T={n _T | n ∈ ℕ, n ≤ N}, where τ ∈ ℝ, τ > 0 is a constant real number and N ∈ ℕ, N > 0 is a constant natural number,
• a set of horizontal angles A, where the horizontal angles of the set A correspond to rotational positions of the deflection unit 12,
• a set of vertical angles (positions) L, each vertical angle corresponding to an optical detector of the detector unit 8,
• a constant M ∈ ℕ with M ≥ 2 and another constant NA.

Es wird angenommen, dass die aktive optische Sensoranordnung 3 für jeden Zeitpunkt t ∈ T, jeden horizontalen Winkel a ∈ A und jeden vertikalen Winkel I ∈ L einen Lichtpuls 9 in die Richtung emittiert, die durch (a, I) gegeben ist. Die aktive optische Sensoranordnung 3 identifiziert dann entsprechende Echos, die von einem oder von mehreren Objekten in der Umgebung zurück reflektiert werden. Im Einzelnen gilt

• s_(t,a,l) bezeichnet die Echos, die dem Zeitpunkt t und dem Lichtpuls 9 mit der Richtung (a, I) zugeordnet wurden und wird als Schuss bezeichnet;
• s_(t,a,l) ist eine Liste der Länge M der Gestalt (b₁, ..., b_M);
• jedes b_i ∈ s_(t,a,l) hat beispielweise die Attribute b_i.r und b_i.e;
• b_i.r ∈ [0, ∞[ ∪ {NA} bezeichnet den radialen Abstand des Echos;
• b_i.e ∈ [0, ∞[ u {NA} bezeichnet die Echopulsweite des Echos;
• b_i.r = NA bedeutet dass das i-te Echo nicht detektiert wurde, wobei genau dann b_i.e = NA, wenn b_i.r = NA; und
• die Einträge von s_(t,a,l), welche nicht gleich NA sind, sind gemäß dem radialen Abstand sortiert, sodass b₁ dem größten radialen Abstand entspricht und b_M dem kleinsten radialen Abstand.

It is assumed that the active optical sensor arrangement 3 emits a light pulse 9 in the direction given by (a, I) for every point in time t ∈ T, every horizontal angle a ∈ A and every vertical angle I ∈ L. The active optical sensor array 3 then identifies corresponding echoes reflected back from one or more objects in the vicinity. In detail applies

• s _(t,a,l) designates the echoes associated with the time t and the light pulse 9 with the direction (a,l) and is referred to as the shot;
• s _(t,a,l) is a list of length M of form (b ₁ ,...,b _M );
• every bi ∈ s _(t,a,l) has the attributes bi _.r _and bi _.e ;
• b _i .r ∈ [0, ∞[ ∪ {NA} denotes the radial distance of the echo;
• b _i .e ∈ [0, ∞[ u {NA} denotes the echo pulse width of the echo;
• b _i .r = NA means that the i-th echo was not detected, where b _i .e = NA if and only if b _i .r = NA; and
• the entries of s _(t,a,l) that are not equal to NA are sorted according to radial distance, such that b ₁ corresponds to the largest radial distance and b _M to the smallest radial distance.

Betrachtet man einen Bereich von Interesse ROI(t) ⊂ A × L der Emissionen in Richtung der Fahrbahnoberfläche 6 entspricht, so hängt dieser im Allgemeinen von der konkreten Ausgestaltung der aktiven optischen Sensoranordnung 3 ab sowie von der Zeit t. Es seien ferner SHOTSt die Menge aller s_(t,a,l) mit (a,l) ∈ ROI(t), R_t die Anzahl der Elemente in SHOTSt und ECHOSt die Menge aller b, für die ein s_(t,a,l) in SHOTSt existiert, wobei b ∈ s_t,a,l) und b.r ungleich NA ist.If one considers an area of interest ROI(t) ⊂ A×L, which corresponds to emissions in the direction of the road surface 6, this generally depends on the specific configuration of the active optical sensor arrangement 3 and on the time t. Furthermore let SHOTSt be the set of all s _(t,a,l) with (a,l) ∈ ROI(t), R _t the number of elements in SHOTSt and ECHOSt the set of all b for which a s _{(t,a ,l)} exists in SHOTSt, where b ∈ s _t,a,l) and br is not equal to NA.

Es kann dann beispielsweise eine Ebene E bestimmt werden, welche die Bodenpunkte in ECHOSt annähert. Hierzu können bekannte Näherungsverfahren verwendet werden, insbesondere verschiedene Formen zur linearen Regression oder Hough Transformation. Im Rahmen des eingesetzten Näherungsverfahrens kann auch die Güte des Fits bestimmt werden. Wenn die Güte gemäß der entsprechenden Definition hoch genug ist, so kann davon gesprochen werden, dass E die Fahrbahnoberfläche 6 zuverlässig annähert.A plane E can then be determined, for example, which approximates the ground points in ECHOSt. Known approximation methods can be used for this purpose, in particular various forms for linear regression or Hough transformation. The quality of the fit can also be determined within the framework of the approximation method used. If the quality according to the corresponding definition is high enough, it can be said that E reliably approaches road surface 6 .

Es wird darüber hinaus die Existenz einer Funktion C1 : G_t → ℝ angenommen, sodass für b e Gt der Wert C1 (b) einen Schwellwert für den maximalen Abstand zwischen b und E darstellt, für den b als zu E gehörend angesehen wird. Dabei ist Gt die Menge aller b ∈ s_(t,a,l), für die (a,l) ∈ ROI(t). Zudem wird die Existenz einer Funktion C2 : Gt → ℝ angenommen, sodass für b e Gt der Wert C2(b) einen Schwellwert dafür darstellt, dass b.r einem Punkt auf der Fahrbahnoberfläche 6 entsprechen muss. b.r ≥ C2(b) würde bedeuten, dass b gewissermaßen „unter“ der Fahrbahnoberfläche 6 liegt. Im Allgemeinen kann C2 auch von E abhängen. C1 und C2 können ebenfalls aus dem Näherungsverfahren erhalten werden.Furthermore, the existence of a function C1 : G _t → ℝ is assumed such that for be Gt the value C1 (b) represents a threshold value for the maximum distance between b and E for which b is considered to belong to E. Here Gt is the set of all b ∈ s _(t,a,l) , for which (a,l) ∈ ROI(t). In addition, the existence of a function C2 : Gt → ℝ is assumed, so that the value C2(b) for be Gt represents a threshold value for the fact that br must correspond to a point on the road surface 6 . br ≥ C2(b) would mean that b is to a certain extent “below” the road surface 6 . In general, C2 can also depend on E. C1 and C2 can also be obtained from the approximation method.

Nun kann der Nässeindikator η_t: SHOTS_t → [0,1] u {NA} definiert werden. Wie bereits erwähnt, kann zur Bestimmung von η_t unterschieden werden, ob der Laserpuls 9 ein festes Objekt trifft, beispielsweise ein Auto, eine Person, einen Baum und so weiter, oder ein weiches Objekt, wie etwa Sprühwasser, Regen, Schnee, Neben, Rauch, Nässe 14 auf der Fahrbahnoberfläche 6 und so weiter. Als nicht beschränkendes Beispiel kann η_t(s) für einen gegebenen Schuss s_(t,a,l) mit (a,l) ∈ ROI(t) wie im Folgenden beschrieben bestimmt werden. N ≥ 0 ist dabei die Anzahl der Echos, die zum Zeitpunkt t in Richtung (a,l) erfasst werden.Now the wetness indicator η _t : SHOTS _t → [0,1] u {NA} can be defined. As already mentioned, to determine η _t it can be distinguished whether the laser pulse 9 hits a solid object, for example a car, a person, a tree and so on, or a soft object, such as spray water, rain, snow, fog, smoke, wetness 14 on the road surface 6 and so on. As a non-limiting example, η _t (s) for a given shot s _(t,a,l) with (a,l) ∈ ROI(t) can be determined as described below. N ≥ 0 is the number of echoes detected at time t in direction (a,l).

Zunächst wird der Fall betrachtet, dass keine Ebene E existiert, welche die Fahrbahnoberfläche 6 zuverlässig nähert. Ist dann N = 0, so ist η_t(s) := NA und für N = 1 gilt η_t(s) := 0.First, the case where there is no plane E that reliably approaches the roadway surface 6 is considered. If N = 0, then η _t (s) := NA and for N = 1, η _t (s) := 0 applies.

Für N ≥ 2 seien H0, H1 ∈] 0, 1 [und H2, H3 ∈] 0, ∞ [vorgegebene Konstanten. Dann ist η_t(s) := 1/2, falls min (b₁.e, b₂.e) > H2 und [min(b₁.e, b₂.e) / max (b₁.e, b₂.e)] < H0 und min(b₁.r, b₂.r) > H3 und [min(b₁.r, b₂.r) / max (b₁.r, b₂.r)] < H1. Anderenfalls ist η_t(s) := 1/2.For N ≥ 2 let H0, H1 ∈] 0, 1 [and H2, H3 ∈] 0, ∞ [given constants. Then η _t (s) := 1/2 if min (b ₁ .e, b ₂ .e) > H2 and [min(b ₁ .e, b ₂ .e) / max (b ₁ .e, b ₂ .e)] < H0 and min(b ₁ .r, b ₂ .r) > H3 and [min(b ₁ .r, b ₂ .r) / max (b ₁ .r, b ₂ .r) ] < H1. Otherwise η _t (s) := 1/2.

Die Konstanten H0, H1, H2 und H3 können dabei basierend auf den vorhandenen Daten abgeschätzt beziehungsweise angepasst werden. Sie stellen Schwellwerte dar, um b₁.e, b₂.e, b_i.r und b₂.r entsprechend vergleichen zu können. In einer Weiterbildung können die Konstanten H0, H1, H2 und H3 abhängig von a beziehungsweise I gewählt werden.The constants H0, H1, H2 and H3 can be estimated or adjusted based on the available data. They represent threshold values in order to be able to compare b ₁ .e, b ₂ .e, b 1 _.r and b ₂ .r accordingly. In a development, the constants H0, H1, H2 and H3 can be selected as a function of a and I, respectively.

Sodann wird der Fall betrachtet, dass es eine Ebene E gibt, welche die Fahrbahnoberfläche 6 zuverlässig nähert. Ist dann N = 0, so ist η_t(s) := 1, wenn bei (t, a, I) ein Lichtpuls 9 emittiert wurde und η_t(s) := NA, wenn bei (t, a, I) kein Lichtpuls 9 emittiert wurde, etwa aufgrund eines internen Fehlers.Then, the case where there is a plane E which reliably approximates the road surface 6 is considered. If N = 0, then η _t (s) := 1 if a light pulse 9 was emitted at (t, a, I) and η _t (s) := NA if at (t, a, I) no light pulse 9 was emitted, for example due to an internal error.

Für N = 1 ist η_t(s) := 0, wenn der Abstand zwischen E und b₁ kleiner oder gleich C1 (b₁) ist. η_t(s) := 0 gilt auch, wenn der genannte Abstand größer ist als C1 (b₁) und gleichzeitig b₁.r keiner als C2(b). Ist der genannte Abstand dagegen größer als C1 (b₁) und gleichzeitig b₁.r größer oder gleich C2(b), so gilt η_t(s) := 1. Anderenfalls ist η_t(s) := NA.For N = 1, η _t (s) := 0 if the distance between E and b ₁ is less than or equal to C1 (b ₁ ). η _t (s) := 0 also applies if the specified distance is greater than C1(b ₁ ) and at the same time b ₁ .r is less than C2(b). If, on the other hand, the stated distance is greater than C1(b ₁ ) and at the same time b ₁ .r is greater than or equal to C2(b), then η _t (s) := 1 applies. Otherwise η _t (s) := NA.

Für N ≥ 2 gilt in diesem Fall η_t(s) := 0, falls der Abstand zwischen E und b₁ kleiner oder gleich C1 (b₁) ist und der Abstand zwischen E und b₂ kleiner oder gleich C1(b₂). Ferner gilt η_t(s) := 1/2, falls der Abstand zwischen E und b₁ kleiner oder gleich C1 (b₁) ist und der Abstand zwischen E und b₂ größer als C1 (b₂). Es gilt η_t(s) := NA, falls der Abstand zwischen E und b₁ größer als C1 (b₁) ist.In this case, for N ≥ 2, η _t (s) := 0 applies if the distance between E and b ₁ is less than or equal to C1 (b ₁ ) and the distance between E and b ₂ is less than or equal to C1(b ₂ ) . Furthermore, η _t (s) := 1/2 applies if the distance between E and b ₁ is less than or equal to C1 (b ₁ ) and the distance between E and b ₂ is greater than C1 (b ₂ ). η _t (s) := NA applies if the distance between E and b ₁ is greater than C1 (b ₁ ).

In einer weniger konservativen Variante kann für den Fall, dass es eine Ebene E gibt, welche die Fahrbahnoberfläche 6 zuverlässig nähert und N ≥ 2 ist, η_t(s) wie folgt definiert werden. Für N ≥ 2 gilt in diesem Fall η_t(s) := 0, falls der Abstand zwischen E und b₁ kleiner oder gleich C1 (b₁) ist und der Abstand zwischen E und b₂ kleiner oder gleich C1(b₂). Ferner gilt η_t(s) := 1/2, falls der Abstand zwischen E und b₁ kleiner oder gleich C1 (b₁) ist und der Abstand zwischen E und b₂ größer als C1(b₂). Es gilt η_t(s) := 1, falls der Abstand zwischen E und b₁ größer als C1 (b₁) ist und gleichzeitig der Abstand zwischen E und b₂ kleiner oder gleich C1 (b₂). Dann gilt η_t(s) := NA, falls der Abstand zwischen E und b₁ größer als C1 (b₁) ist und gleichzeitig der Abstand zwischen E und b₂ größer als C1(b₂).In a less conservative variant, if there is a plane E that reliably approximates the roadway surface 6 and N ≥ 2, η _t (s) can be defined as follows. For N ≥ 2, in in this case η _t (s) := 0 if the distance between E and b ₁ is less than or equal to C1(b ₁ ) and the distance between E and b ₂ is less than or equal to C1(b ₂ ). Furthermore, η _t (s) := 1/2 applies if the distance between E and b ₁ is less than or equal to C1(b ₁ ) and the distance between E and b ₂ is greater than C1(b ₂ ). η _t (s) := 1 applies if the distance between E and b ₁ is greater than C1 (b ₁ ) and at the same time the distance between E and b ₂ is less than or equal to C1 (b ₂ ). Then η _t (s) := NA applies if the distance between E and b ₁ is greater than C1(b ₁ ) and at the same time the distance between E and b ₂ is greater than C1(b ₂ ).

In dieser Weise kann für alle s ∈ SHOTSt ein η_t(s) bestimmt werden. Basierend darauf kann dann der Gesamtkennwert λ(t) bestimmt werden als Summe über η_t(s) / R_t, wobei über alle s ∈ SHOTSt summiert wird, für die η_t(s) ≠ NA, falls die Anzahl solcher Summanden größer oder gleich einem vorgegebenen Mindestwert ist. Anderenfalls kann λ(t) = NA gesetzt werden.In this way a η _t (s) can be determined for all s ∈ SHOTSt. Based on this, the overall characteristic value λ(t) can then be determined as a sum over η _t (s) / R _t , summing over all s ∈ SHOTSt for which η _t (s) ≠ NA if the number of such summands is greater or is equal to a predetermined minimum value. Otherwise λ(t) = NA can be set.

In einer weiteren Variante kann eine Teilmenge Z = {X_i ⊂ A × L |i=1,...,z} von A×L betrachtet werden, so dass X e Z zu einem Satz von Schüssen bei X führt, der definiert ist als SHOTSt,x := {_s(t,a,l) |(a,l) ∈ X}. Durch Variation von X ∈ Z kann dann η_t auf SHOTSt,x definiert werden, indem lokale statistische Operationen bezüglich E, Echopulsweite und radialem Abstand auf SHOTSt,x durchgeführt werden.In a further variant, a subset Z = {X _i ⊂ A × L |i=1,...,z} of A × L can be considered such that X e Z leads to a set of shots at X that defines is SHOTSt,x := { _s(t,a,l) |(a,l) ∈ X}. By varying X ∈ Z, η _t can then be defined on SHOTSt,x by performing local statistical operations with respect to E, echo pulse width and radial distance on SHOTSt,x.

In einem beispielhaften Anwendungsfall kann beispielsweise zu entscheiden sein, ob die Fahrbahnoberfläche 6 nass ist oder nicht, um bei nasser Fahrbahnoberfläche 6 ein autonomes Fahrzeug dazu zu veranlassen, langsamer zu fahren. Betrachtet man als Sensoranordnung 3 einen 1-Lagen Laserscanner, der eine Punktwolke mit 4J+1 horizontalen Winkeln A = [a₁, ... a_(4J-1)] bereitstellt, dann können etwa die folgenden exemplarischen Festlegungen getroffen werden:

• ROI(t) wird unabhängig von t als zentraler Teil von A mit der Größe 2J+1 gewählt.
• K = 0,75*(2J+1) wird als minimale Anzahl erforderlicher Schüsse mit η_t(s) ≠ NA zur Bestimmung eines Wertes λ(t) ≠ NA gewählt.
• W=1/3 wird als Minimalwert für λ(t) gewählt, um die Fahrbahnoberfläche 6 als nass zu klassifizieren.
• Ferner können H0 = 0.5, H1 = 0,85, H2 = 0.5 m und H3 = 3 m gewählt werden.

In an exemplary application, it can be decided, for example, whether the road surface 6 is wet or not, in order to cause an autonomous vehicle to drive more slowly when the road surface 6 is wet. If one considers a 1-layer laser scanner as sensor arrangement 3, which provides a point cloud with 4J+1 horizontal angles A = [a ₁ , ... a _(4J-1) ], then the following exemplary definitions can be made:

• ROI(t) is chosen independently of t as the central part of A with size 2J+1.
• K = 0.75*(2J+1) is chosen as the minimum number of required shots with η _t (s) ≠ NA to determine a value λ(t) ≠ NA.
• W=1/3 is selected as the minimum value for λ(t) in order to classify the road surface 6 as wet.
• Furthermore, H0 = 0.5, H1 = 0.85, H2 = 0.5 m and H3 = 3 m can be selected.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US 9207323 B2 [0003]

Claims

Method for automatically detecting wetness (14) on a road surface (6), wherein - a large number of light pulses (9) are emitted in the direction of the road surface (6) and reflected portions (9') of the large number of light pulses (9) emitted are detected ; - Based on the detected reflected portions (9 ') a plurality of echoes is identified; characterized in that - each of the echoes is assigned to exactly one of the plurality of emitted light pulses (9); - for each light pulse (9) of the plurality of emitted light pulses (9), a wetness indicator is determined as a function of at least one characteristic property of the respective light pulse (9) associated echoes; and - an overall characteristic value for the wetness (14) on the road surface (6) is determined based on the wetness indicators.

procedure after claim 1 , characterized in that - the at least one characteristic property contains a total number of echoes assigned to the respective light pulse (9); and - the respective wetness indicator is determined as a function of the total number of echoes of the respective light pulse (9).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the at least one characteristic property contains at least one echo property for each echo assigned to the respective light pulse (9); and - the respective wetness indicator is determined as a function of the at least one echo property of at least one echo which was assigned to the respective light pulse (9).

procedure after claim 3 , characterized in that the at least one echo property contains an echo pulse width of the respective echo.

Procedure according to one of claims 3 or 4 , characterized in that the at least one echo property includes a radial distance value of the respective echo.

Procedure according to one of claims 3 until 5 , characterized in that the at least one echo property contains a roadway distance value of the respective echo.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that - based on the detected reflected portions (9'), a plane is approximately determined from which at least a portion of the plurality of emitted light pulses (9) was reflected; - an error measure for the approximation of the plane is determined; and - the wetness indicators are each determined as a function of the degree of error.

Method for at least partially automatic guidance of a vehicle (1), wherein - environment sensor data are generated, which represent an environment of the vehicle (1); - Control signals for at least partially automatic guidance of the vehicle (1) are generated as a function of the surroundings sensor data; characterized in that - a method for automatically detecting wetness (14) on a road surface (6) according to one of the preceding claims is carried out; and - the control signals are generated as a function of the overall characteristic value for the wetness (14) on the road surface (6).

procedure after claim 8 , characterized in that - a parameter for at least partially automatic guidance of the vehicle (1) is adjusted as a function of the overall characteristic value for the wetness (14) on the road surface (6); and - the control signals are generated according to the adjusted parameter.

Procedure according to one of Claims 8 or 9 , characterized in that - depending on the overall characteristic value for the wetness (14) on the road surface (6), a confidence value for the surroundings sensor data is determined; and - the control signals are generated depending on the confidence value.

Procedure according to one of Claims 8 until 10 , characterized in that - the surroundings sensor data are generated by means of a surroundings sensor system (3, 4) of the vehicle (1); and - an operating parameter of the environment sensor system (3, 4) is adjusted as a function of the overall characteristic value for the wetness (14) on the road surface (6).

Procedure according to one of Claims 8 until 11 , characterized in that an algorithm for generating the environment sensor data is adapted depending on the overall characteristic value for the wetness (14) on the road surface (6).

Active optical sensor arrangement (3) for a vehicle (1) for automatically detecting wetness (14) on a road surface (6). pointing - a transmission unit (7), which is set up to emit a plurality of light pulses (9) in the direction of the road surface (6); - A detector unit (8) which is set up to detect reflected portions (9') of the plurality of emitted light pulses (9); and - an evaluation unit (10) which is set up to identify a multiplicity of echoes based on the detected reflected components (9'); characterized in that the evaluation unit (10) is set up to - assign each of the echoes to exactly one of the plurality of emitted light pulses (9); - to determine a wetness indicator for each light pulse (9) of the plurality of emitted light pulses (9) depending on at least one characteristic property of the respective light pulse (9) associated echoes; and - to determine an overall characteristic value for the wetness (14) on the road surface (6) based on the wetness indicators.

Electronic vehicle guidance system (2) for a vehicle (1), comprising - an environment sensor system (3, 4) which is set up to generate environment sensor data which represent an environment of the vehicle (1); - A control unit (5) which is set up to generate control signals for at least partially automatic guidance of the vehicle (1) as a function of the surroundings sensor data; characterized in that - the electronic vehicle guidance system (2) has an active optical sensor arrangement (3). Claim 13 having; and - the control unit (5) is set up to generate the control signals as a function of the overall characteristic value for the wetness (14) on the road surface (6).

Computer program product with instructions, where - the instructions when followed by an active optical sensor array Claim 13 are carried out, cause the active optical sensor arrangement to perform a method according to any one of Claims 1 until 7 to carry out; or - the commands when sent by an electronic vehicle guidance system (2). Claim 14 be executed, the electronic vehicle guidance system (2) cause a method according to one of Claims 8 until 12 to perform.