[发明专利]用于借助组合的声学和电磁广角传感装置确定车道表面性质的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量车道性质的装置、一种安全和/或驾驶员辅助系统、一种车辆和一种用于测量车道性质的方法。 

背景技术

在由驾驶员预先给定的车道上行驶期间即便在道路状况不良的情况下，安全和驾驶员辅助系统仍保持车辆。这些系统以已知方式响应于与车轮接触的、例如借助于加速度传感器测量到的转矩和力，由此确定与车辆的给定车道的偏差并且必要时将车辆又引导回到该给定车道上。 

为了改善安全和驾驶员辅助系统的调节特性已建议确定车道的表面性质，由此安全和驾驶员辅助系统能够预防性地干预车辆的行驶性能。例如可以通过探测车辆车轮前面的薄冰层来减小车轮处的加速度并由此确保行驶稳定性。 

为了测量车道的表面特性，已知的是检查预见性的雷达传感器的反散射。DE102006032735A1公开了测量垂直于车道入射的雷达波的反射幅值和反射相位并由此推导出车道的表面特性。 

然而，所有这些系统借助于主动式传感器仅有条件地确定车道表面的特性，这是因为通过这些系统测量的参数和由此提供的边界条件至今对于明确地描述车道表面是不够的，因而会出现关于车道性质的多义性。 

发明内容

根据本发明的用于测量车道性质的装置的优点在于，该装置能够更可靠地确定车道的性质。该装置包括声学测量装置，该声学测量装置用于由声学测量装置发射的声波和被车道反射的声波的幅值比和/或相位比来确定至少一个声学反射系数。声学测量装置允许确定车道的机械-弹性特性， 例如车道的弹性及其表面特性。这样能够表述车道材料的特征。因此，例如能通过沥青较软和较光滑的特性来区分沥青车道和混凝土或鹅卵石车道。根据本发明的装置还包括电磁测量装置，该电磁测量装置用于由第二测量装置发射的电磁波和被车道反射的电磁波的幅值比和/或相位比来确定至少一个电磁反射系数。通过电磁测量装置除了确定机械-弹性特性外还能确定车道的介电特性，并因此能得出关于车道表面的进一步结论。湿的鹅卵石(Kopfsteinpflaster)由于水的较大的相对介电常数导致电磁测量装置结果不同于例如受一定固体污染过的干的鹅卵石。根据本发明，该装置设置成基于至少一个声学反射系数和至少一个电磁反射系数来确定车道的性质，因为通过声学和电磁测量装置的协同作用显著限制用于确定车道表面特性的必要参数空间，这致使明显降低在确定其性质时的多义性的危害。因此，测量结果更为可靠。 

从属权利要求示出本发明优选的改进设计。 

在本发明的进一步改进设计中，声学测量装置和电磁测量装置设置成基于波在车道上的不同入射角来分别确定至少两个声学反射系数和电磁反射系数。由对声波和电磁波的反散射的角相关性的分析将另一边界条件引入测量方法中，这进一步限制描述车道表面性质的可能的参数空间并更可靠地正确确定车道的性质。例如仅用垂直入射角的方法此时可能遭受多义性。 

在本发明的另一实施方式中，电磁波是雷达波和/或声波是超声波。能用低价和占空间小的信号发生器来容易地产生这种波。 

在本发明的另一有利的构造中，电磁测量装置具有第一传感器和与远离第一传感器设置的第二传感器。在此，第一传感器设置用于接收由第二传感器发射的电磁波，而第二传感器设置用于接收由第一传感器发射的电磁波。这样，能容易地实现上述角相关性。 

此外，这样能确定电磁反射系数的空间变化，这又允许得到关于车道性质的更可靠的结论。 

在一种改进方式中，两个传感器是广角传感器，因而它们能以较大的彼此间距设置在车辆上。这允许将多个传感器安置在车辆上，并用一个唯一的发射的电磁波来研究具有不同入射角的多个被反射的波。 

在本发明的改进方式中，装置设置用于根据入射角由声学或电磁反射系数的极限值确定车道的性质。视地面而定，例如能根据佐普利兹(Zoeppritz)方程来确定的声学反射系数在一定角度下具有最大值或最小值。对于例如能根据菲涅耳(Fresnel)方程来确定的电磁反射系数亦如此，即便对于电磁反射系数来说最大值和最小值表现得不那么明显。 

在本发明的附加的改进方式中，该装置设置用于根据电磁反射系数的符号/正负号(Vorzeichen)来确定车道上两层的顺序。由此，例如能确定车道是湿的还是干的。 

根据本发明的装置优选地以千兆赫范围内的频率发射电磁波。 

本发明还给出用于车辆的具有根据本发明的装置的安全和/或驾驶员辅助系统。安装系统和/或驾驶员辅助系统中的根据本发明的装置允许主动调节车的行驶性能并确保更可靠的行驶。