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Sensorfusion erkennt Regen, Schnee und Eis auf der Fahrbahn

Gemeinsam mit Kooperationspartnern hat der Zulieferer Continental eine neue Strategie der Sensorfusion entwickelt. Das neue System soll dazu dienen, den Fahrer frühzeitig auf glatte Straßenverhältnissen hinzuweisen und wurde im Rahmen des europäischen "Friction"-Projektes innerhalb des "6th Framework Programme" entwickelt. Zum Teil wird es von der Europäischen Kommission gefördert.

Die neue Strategie der Sensorfusion nutzt Informationen von Fahrdynamiksensoren und wertet diese mit Informationen aus, die von zusätzlich eingebauten Umgebungs- und Reifensensoren stammen. Das System soll warnen, sobald die Grenze der Haftung zwischen Reifen und Fahrbahn erreicht ist, erklärt der Zulieferer. Zu diesem Zweck berechnet das System die Reifenhaftung, die ein bestimmtes Fahrmanöver erfordert (nötige Reibung), schätzt die jeweils maximal zur Verfügung stehende Reifenhaftung ab (Reibungspotenzial) und berechnet die verbleibende Differenz zwischen beiden Werten.

Sensoren liefern die Datengrundlage, um die Reibung zwischen Reifen und Fahrbahn zu berechnen. Im Forschungsfahrzeug dienen zwei Strategien dazu, die aktuellen Reibungsverhältnisse auf der Grundlage des dynamischen Fahrzeugverhaltens zu ermitteln. Die Strategie des Zulieferers verarbeitet unter anderem die Längs- und Querbeschleunigung, die Raddrehgeschwindigkeit, die Gierrate und den Lenkwinkel. Ein mathematisches Modell der Querbeschleunigung dient dazu, das unter Idealbedingungen zu erwartende Fahrzeugverhalten zu berechnen. Ein Abgleich mit den Informationen über das tatsächliche Fahrzeugverhalten liefert einen Hinweis auf die herrschenden Reifenhaftungsverhältnisse. Während der Entwicklung des Systems zur Sensorfusion wurde diese Strategie mit einem zweiten Verfahren zur Reibungsberechnung kombiniert, das auf der Lenkkraft basiert. Diese alternative Strategie wurde im Centro Ricerche Fiat entwickelt.

Umgebungssensoren liefern Informationen über das Umfeld des Fahrzeugs an das zweite Teilmodul zur Fusion der Umgebungsmerkmale: So erfasst ein optischer Sensor Veränderungen der Menge an Licht, das von der Fahrbahnoberfläche unmittelbar vor dem Vorderrad (im Bereich zwischen 0,4 und 1,5 Meter voraus) reflektiert wird. Eine Polarisationskamera erkennt Verschiebungen zwischen den Anteilen der vertikalen und horizontalen Polarisation des Lichts, das von der Straßenoberfläche im Bereich zwischen fünf und 20 Meter vor dem Fahrzeug zurückgeworfen wird. Schließlich dient ein Laserscanner dazu, Objekte wie Schneeflocken oder Regentropfen in einem Bereich zwischen 50 und 100 Meter vor dem Fahrzeug zu erkennen und daraus die herrschenden Wetterverhältnisse abzuleiten. Ein Thermometer misst die Temperatur der Fahrbahnoberfläche, die Temperatur der Umgebungsluft wird von einem weiteren Thermometer erfasst. Zusätzlich liefern im Reifen integrierte Sensoren die Informationen über die aktuelle Reifenverformung beim Abrollen. Das System erkennt beginnendes Aquaplaning und liefert ein entsprechendes Warnsignal. Durch Verarbeitung der Informationen von den Umgebungssensoren und eine Plausibilitätsprüfung anhand der Thermometermesswerte kann das System die Straßenverhältnisse erkennen - und damit auch mögliche Probleme für die Reifenhaftung.

Für eine Warnung des Fahrers werden Sensorausgangssignale und die Rechenergebnisse der Teilmodule zu einem Gesamtwert für die Haftung zwischen Reifen und Fahrbahn integriert. Diese Information kann den Fahrer rechtzeitig warnen und darüber hinaus dazu dienen, Systeme zur Minderung der Unfallschwere oder Systeme zur Kollisionsvermeidung gerade bei ungünstigen Witterungsbedingungen wirkungsvoller zu machen.
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