WO2017016533A1 - Detektionsvorrichtung zur nebelerkennung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Detektionsvorrichtung zur nebelerkennung für ein kraftfahrzeug Download PDF

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Benedikt BÜTTNER
Mario Schmitt
Hans-Michael Schmitt
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    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Definitions

  • Detection device for detecting fog for a motor vehicle
  • the invention relates to a detection device for detecting fog according to the
  • Optoelectronic sensor devices (Lidar, "Light Detecting and Ranging"), in particular laser-based systems, enable the detection of objects at a distance of more than 100 m from the motor vehicle with a relatively high measuring accuracy and are already state of the art Driving comfort and to increase safety, such as a lane change assistant, a traffic jam assistant, monitoring the dead angle, a crossing assistant and a precrash sensor Depending on the particular application, the sensor device is installed in the motor vehicle.
  • From US 5 118 180 A is a method and a device for the determination of
  • a transceiver device is arranged in the front region of a vehicle, which as
  • Rangefinder acts. A series of measuring beams is directed by the rangefinder to different measuring areas of the road surface. The of the
  • Road surface backscattered radiation is detected by metrology. If the weather conditions change, for example due to fog or other disturbing influences, the characteristic of the backscattered signal will change or no stray signal will be received. The driver is alerted to a dangerous situation by an acoustic or visual warning signal.
  • the sensor devices has a transmitter for linear polarized
  • a receiver having a first receiving device, which measures the intensity of the backscattered radiation from the transmission beam cone in the plane of polarization and perpendicular thereto, and with a second receiving device which measures the intensity of the backscattered radiation from an annular space outside the transmission cone and an evaluation device for Evaluation of the measured signals in order to determine whether a fog, snow or rain wall or a fixed visual obstacle is present at a distance to be determined.
  • the lidar device can be used as a distance warning device in a motor vehicle, and, in connection with a data processing device and a speedometer, which the
  • US Pat. No. 5,987,152 A discloses a method for determining the range of vision, in particular for the movement of a motor vehicle.
  • the original images taken by an optoelectronic recording device are transformed into image features that identify locations of defined brightness changes in the original images.
  • image features that identify locations of defined brightness changes in the original images.
  • Distance values will be the current visibility of a vehicle driver or one
  • Interference signals which are mistakenly detected as fog, so that it can lead to an unfounded warning message.
  • This problem occurs in particular if the space area to be monitored by the detection device and thus acted upon is comparatively large or incomplete.
  • reception signals can be triggered by the reflection on vehicles in front, on bridges, in tunnels, on signs located above the roadway, or by branches located above the roadway and can not reliably be distinguished from a signal triggered by fog. Also in the systems described above is not reliable between a visibility restriction by rain and a
  • This object is achieved by a detection device for detecting fog with the
  • Embodiments of the invention show. The description, especially in the
  • the invention relates to a detection device for detecting fog, wherein the
  • Detection device comprises an opto-electronic fog sensor device, which is designed to act on a spatial area with at least a first optical transmission signal and from this space area a reflected
  • the fog sensor device is as
  • Reflection light barrier also called open light barrier, formed.
  • Detection device for detecting fog is preferably arranged in the front region of the motor vehicle, and even more preferably the detection device for detecting fog is arranged behind the windshield in the vehicle interior.
  • An optical transmission signal in the sense of the invention is for example a pulsed or a continuous laser beam, preferably the optical transmission signal is also a pulsed or a continuous light generated by a light-emitting diode (LED).
  • the optical transmission signal is preferably in the infrared spectral range, more preferably in the near-infrared spectral range.
  • the applied space is determined by the arrangement of the transmitter and the
  • the transmitter and the receiver are arranged so that at least a partial overlap is present.
  • the transmission and reception characteristics are aligned so that the area of space impinges with increasing distance to infinity, for example, because the main emission of the transmitter and the main receiving direction of the transmitter, also referred to as their optical axes, parallel to each other or at an acute angle cut less than 10 °.
  • the applied spatial area is therefore the result of the conjunction of the optical reception profile of the receiver and the optical beam profile of the transmitter.
  • the transmitter and the receiver are aligned so that their optical axes are parallel or intersect at an acute angle with an angle of less than 10 °, preferably less than 5 °, more preferably less than 3 °.
  • the transmitter and the receiver are so
  • transmitter and receiver are arranged on a common circuit board.
  • emitter and receiver are spaced apart, with an air vent or rear mirror base in between.
  • the detection device for detecting fog is preferably arranged so that its detection direction is perpendicular to a tangential plane of the windscreen to unwanted reflections of the optical transmission signal when passing through the
  • Windscreen to reduce, otherwise to an additional reduction of the
  • the transmitted signal emitted by the transmitter is reflected.
  • matter such as, for example, fog or very small drops of water, particles, signs, tunnel walls, branches or similar objects
  • Reflective properties of the matter in the area acted upon the optical transmission signal is reflected.
  • the more the fog is transmitted the more dense the transmission signal radiated by the optical transmitter. detected by the receiver as a received signal
  • an electrical signal is output to the evaluation unit for further analysis, depending on the strength of the received signal.
  • the space area acted upon according to the invention is preferably located in front of
  • An interference signal in the sense of the invention is consequently a reception signal lying above the background noise (baseline), which is not based on a fog condition.
  • a useful signal in the sense of the invention is a received signal, which is based on a fog state. To determine whether the received signal is a useful signal or an interference signal, the detected received signals, taking into account the data on the
  • the reception signal is set to a useful signal based on a threshold value: If the received signal is above a predetermined threshold for fog detection, a fog condition is detected and, for example, a warning signal issued to the motor vehicle driver and / or the vehicle electronics uses the detection result based on the vehicle exterior lighting to control.
  • the threshold for fog detection is adapted according to the respective data about the vehicle operating state and / or the respective vehicle environment data of the immediate motor vehicle environment. Defining the threshold for
  • Nebeldetetation takes place preferably dynamically, i.
  • the threshold for fog detection is constantly updated and adjusted in accordance with the data that is constantly being acquired.
  • the data about the vehicle operating state for example, the
  • Navigation information is correlated via, for example, waters or tunnels.
  • the vehicle environment data of the immediate automotive environment may include, for example, climate data such as temperature, humidity, air pressure, rainfall, or brightness in the vehicle environment.
  • climate data such as temperature, humidity, air pressure, rainfall, or brightness in the vehicle environment.
  • the amount of rain is determined permanently and adjusted according to the amount of rain, the threshold for fog detection. That if the amount of rain is very large, the threshold is set high, and if the amount of rain is small, the threshold is lowered.
  • Threshold is adjusted to the sensitivity of the optoelectronic fog sensor device according to the detected rainfall and thus a false
  • the impacted area of space is preferably above the specified clearance for the road, so that possibly leading vehicles are below the applied space.
  • the resulting cuts are preferably above the specified clearance for the road, so that possibly leading vehicles are below the applied space.
  • Detection direction of the road surface preferably in an angular range of preferably 30 ° -90 °, more preferably in an angular range of 30 ° -80 ° and most preferably in an angular range of 30 ° -60 °.
  • the angle range is preferably to be selected such that the applied space area lies as far as possible in front of the motor vehicle, wherein the
  • a fog detection in such a predetermined space area allows the fog to be detected in front of the vehicle without receiving an interference signal from preceding vehicles.
  • the motor vehicle driver can therefore be warned early and adjust the driving behavior accordingly, for example, the speed can be reduced.
  • the data about the vehicle operating state are preferably obtained via the data bus, which is already available in the motor vehicle, and forwarded to the evaluation unit, i. it is also possible to integrate sensors independent of the detection device for detecting fog into the evaluation unit.
  • the evaluation unit is preferably integrated in the optoelectronic fog sensor device.
  • the detection device according to the invention for detecting fog further comprises a possibility for storing the detected received signals and also the measured data on the vehicle operating state and / or the vehicle environment data of the immediate automotive environment.
  • the data are stored, for example, in each case with the corresponding geographical coordinates and the time, so that both the time course and the course of the data along the route can be called up.
  • the stored data can for example be deposited so that the data is available again when the same route is traveled again.
  • the temporal and / or spatial course of the received signal is used for an additional distinction between a fog state and a non-fog state.
  • the temporal and / or spatial course in the evaluation unit is characterized.
  • a slowly increasing temporal and / or spatial course of the received signal is characteristic of a fog state and a step-like rise characteristic of a tunnel.
  • a stepwise temporal and / or spatial course is a course in which the detected signal jumps from a lower level to a higher level or from a higher level to a lower level within a predetermined distance or time span.
  • the signal is there
  • the predetermined distance is less than 10m, more preferably less than 8m, and the preferred time is the time in which the preferred distance is traveled at the current speed.
  • the predetermined time would be 500 ms and more preferably 400 ms.
  • the temporal and / or spatial course of the received signal reflected by a tunnel is step-shaped.
  • the detected received signal is in the case of a tunnel detection but with high probability above the threshold to
  • a mist condition would thus be erroneously detected.
  • a step-shaped course of the received signal is not characteristic of a fog state, thus a fog state is excluded in the case of a step-like rise of the received signal by the evaluation unit.
  • a tunnel is detected via the change of the brightness value and thus a false detection of a fog state is avoided. If the brightness value falls below a threshold of preferably 20%, more preferably 15% and most preferably 10% of the previously measured brightness value over a predetermined period of time or over a predetermined distance, a tunnel is detected.
  • the evaluation unit then switches to a tunnel mode "Car is driving through a tunnel" and the fog measurement is paused.
  • the tunnel detection by means of a brightness sensor is used in particular on the day.
  • the tunnel mode is exited when it suddenly, i. gradually becomes bright again, i. the brightness value exceeds a predetermined time span or over a predetermined distance a predetermined threshold value.
  • the threshold is between 40% and 60%, more preferably between 45% and 55%, and most preferably 50% of the brightness value detected prior to tunnel detection.
  • the distance covered in the tunnel mode is determined, for example, by a counter, preferably via the data bus available in the motor vehicle anyway. If a predetermined distance is exceeded, the tunnel mode is switched off again, thus avoiding that the fog sensor device falsely pauses.
  • a recognized tunnel is deposited, for example, with the geographical coordinates and the distance in a database in the motor vehicle and / or online. These data can be used when the route is repeatedly traveled, i. the current data is compared with the already stored data and so is the
  • data available online about the region such as the time history of the temperature of the last few days can be compared with the current and / or the predicted temperature.
  • a fog probability can be predicted even before the detection of fog.
  • the temporal temperature profile for the places to be passed For example, the temporal temperature profile for the places to be passed
  • the evaluation automatically connected additional device such as a smartphone or a
  • the Navigation system predetermined route detected an increased fog probability takes place already before the Nebeldetetation a warning message.
  • the warning message can be visual and / or audible and / or haptic.
  • data available on-line during the journey can be downloaded and / or data from mist-warning systems set up on the route can be used.
  • the vehicle environment data recorded by the motor vehicle while driving can be collected, for example, together with the geographical coordinates in a database stored in the motor vehicle and thus lead to an improved prognosis for the probability of mist formation along the route.
  • the coordinates at which fog has actually been detected and the associated data such as the temperature profile, the humidity, the brightness, etc. are stored and stored in a database in the vehicle.
  • This database can also be put online with the approval of the motor vehicle driver and possibly also be used by other road users.
  • the data stored in the motor vehicle and / or the online data are compared with the coordinates of the vehicle and can be used in the fog detection or warning at an increased fog probability.
  • the temporal and / or spatial course of the received signal is analyzed and it is based on the data on the vehicle operating condition and / or the
  • Vehicle environment data of the immediate automotive environment the threshold is adapted to Nebeldetediction.
  • Database for predicting a fog probability or for comparison with the current measurement data can be used.
  • the method for detecting fog for a motor vehicle comprises applying a spatial region having at least one first optical transmission signal and detecting a reflected reception signal from the applied one
  • Room area by an arranged in the front region of the motor vehicle opto-electronic fog sensor device.
  • a temporally parallel process step over detects at least one further sensor, data about the vehicle operating state and / or vehicle environment data of the immediate automotive environment. Based on the strength of the received signal, an electrical signal is generated and sent to the
  • the received signal and / or the data about the vehicle operating state and / or the vehicle environment data of the immediate motor vehicle environment are preferably evaluated in the evaluation unit.
  • a determination whether the received signal is an interference signal or a useful signal is based on the evaluation taking place taking into account the determined data on the vehicle operating condition and / or the vehicle environment data of the immediate automotive environment.
  • the determination is made whether the received signal is an interference signal or a useful signal, based on a threshold for fog detection, the threshold for fog detection on the basis of the determined data on the vehicle operating condition and / or the
  • Vehicle environment data of the immediate automotive environment preferably continuously, is adjusted.
  • the evaluation unit is then preferably the temporal and / or spatial course of the
  • Vehicle operating condition and / or the vehicle environment data of the immediate automotive environment is then used in the further process for determining whether the received signal is a useful signal or a noise signal.
  • FIG. 1 shows a detection device for detecting fog located in the front region of a motor vehicle
  • FIG. 1 schematically shows an inventive arrangement of a detection device for detecting fog 1 in the front region of a motor vehicle 5, wherein the opto-electronic fog sensor device 3 is arranged behind the windshield in the vehicle interior.
  • the optical axis 8 of the optoelectronic fog sensor device 3 intersects the roadway 9 at an angle 10 of approximately 45 °. Due to this angular adjustment, the optical axis 8 is located at a height of 1 m attached optoelectronic
  • Mist sensor device 3 with a hood length of 1, 5m already on the front bumper at a height of about 2.5m. This ensures that the optical axis 8 of the optoelectronic fog sensor device 3 has no point of intersection with a motor vehicle 14 traveling in front. At the same time is the acted upon
  • Space region 4 of the optoelectronic fog sensor device 3 still relatively far ahead of the motor vehicle 5 at a relatively low height with respect to the roadway 9.
  • another sensor 2 is arranged on the roof of the motor vehicle 5, wherein the further sensor 2 at each for the detection of respective data meaningful place on the
  • Motor vehicle 5 may be attached.
  • the Threshold for fog detection adjusted accordingly. If a fog condition is detected, depending on the visibility both a warning message to the
  • FIGS. 2a and 2b show a plan view of the optical beam profile 6, 7 of the transmitter 11 and the receiver 12.
  • the transmitter 11 and the receiver 12 are each arranged so that their optical axes intersect.
  • the angle of intersection of the two optical axes gives, with the same optical beam profile, the size of the optoelectronic
  • Nebul sensor device 3 acted upon space area 4 before. The acted on
  • Spatial region 4 results from the conjunction of the optical beam profile of the transmitter 6 with the optical beam profile of the receiver 7.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are in principle suitable both for the alignment of the optical axes shown in FIG. 2a and for the orientation shown in FIG. 2b, since in both cases a plausibility check of the fog detection takes place despite the extended applied space. But with increasing space but the risk of misdetection increases, arise
  • the applied space area is large, for example, ends at a distance from the fog sensor device, which is more than 2.5 m, preferably more than 3m, more preferably more than 5m.
  • the advantage according to the invention is achieved when the optical axes are at infinity or approximately at
  • Mist sensor device according to the design shown in Figure 2b can be realized comparatively inexpensive.
  • Detection device for fog detection 1 in the front region of the motor vehicle 5 is equipped.
  • a preceding motor vehicle 14 is located below the applied space region 4 and is therefore not detected as an interference signal. The acted on
  • 3a shows a characteristic step-shaped time profile of a received signal 7, which with an optoelectronic fog sensor device 3 of a, with a constant
  • Receiving signal 7 are checked.
  • the time profile of the brightness value shows a temporally offset inverse curve of the time profile of the received signal 7.
  • the result based on the detected received signal can be confirmed by an independent measuring method.
  • tunnel 13 are detected and the motor vehicle 5 is switched to a tunnel mode. In tunnel mode, the measurement pauses for fog detection.
  • Detection device for fog detection 1 in the front region of the motor vehicle 5 is equipped.
  • a preceding motor vehicle 4 lies below the applied space region 4 and is therefore not detected as an interference signal.
  • the mist 16 is shown here via three upward arrows, the arrow being the density of the mist 16.
  • 4 a shows a characteristic monotonously increasing time profile of a received signal 7 detected by an optoelectronic fog sensor device 3, a motor vehicle 5 approaching the mist 16 at a constant speed. If the received signal 7 lies above the threshold adapted in accordance with the data of the further sensor 2 a fog condition is detected.
  • the characteristic time characteristic of the brightness values shown in FIG. 4 b can also be used to distinguish between a fog state and a non-fog state.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung (1) für ein Kraftfahrzeug (5) aufweisend: eine im Frontbereich des Kraftfahrzeugs (5) angeordnete optoelektronische Nebelsensorvorrichtung, die ausgebildet ist, einen Raumbereich (4) mit wenigstens einem ersten optischen Sendesignal zu beaufschlagen und aus diesem Raumbereich (4) ein reflektiertes Empfangssignal zu detektieren, und in Abhängigkeit der Stärke des Empfangssignals ein elektrisches Signal zu Erzeugen, wobei die detektierten Empfangssignale mit Lichtintensitäten korrelieren; wenigstens ein weiterer Sensor (2), welcher zur Detektion von Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder zur Detektion von Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung vorgesehen ist; Die Erfindung istdadurch gekennzeichnet, dasseine Auswerteeinheit unter Berücksichtigung der ermittelten Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder der Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung festlegt, ob das Empfangssignal ein Störsignal oder ein Nutzsignal ist.

Description

Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruch 1.
Optoelektronische Sensoreinrichtungen (Lidar,„Light Detecting and Ranging"), insbesondere laser- basierte Systeme ermöglichen die Erkennung von Objekten in einer Entfernung von über 100m vom Kraftfahrzeug mit einer relativ hohen Messgenauigkeit und sind bereits Stand der Technik. Solche Sensoreinrichtungen finden Anwendung zur Verbesserung des Fahrkomforts und zur Erhöhung der Sicherheit, wie beispielswiese ein Spurwechselassistent, ein Stauassistent, eine Überwachung des Totenwinkels, ein Kreuzungsassistent und eine Precrashsensorik. Abhängig von der jeweiligen Anwendung wird die Sensoreinrichtung in dem Kraftfahrzeug eingebaut.
Aus US 5 118 180 A ist ein Verfahren und eine Einrichtung für die Bestimmung der
Sichtweite eines Fahrers bei Nebel oder anderen Störeinflüssen bekannt. Dabei ist eine Sende-Empfangseinrichtung im Frontbereich eines Fahrzeugs angeordnet, die als
Entfernungsmesser fungiert. Eine Serie von Messstrahlen wird von dem Entfernungsmesser auf unterschiedliche Meßbereiche der Straßenoberfläche gerichtet. Die von der
Straßenoberfläche rückgestreute Strahlung wird messtechnisch erfasst. Wenn sich die Witterungsbedingungen, beispielsweise durch Nebel oder andere Störeinflüsse ändern, ändert sich die Charakteristik des zurückgestreuten Signals oder es wird gar kein Streusignal empfangen. Der Fahrer wird durch ein akustisches oder optisches Warnsignal auf eine Gefahrensituation aufmerksam gemacht.
Aus US 5 206 698 A ist eine Sensoreinrichtung für die Erfassung atmosphärischer
Störungen bekannt. Die Sensoreinrichtungen hat einen Sender für linearpolarisierte
Strahlung, einen Empfänger mit einer ersten Empfangseinrichtung, welche die Intensität der rückgestreuten Strahlung aus dem Sendestrahlkegel in dessen Polarisationsebene und senkrecht dazu misst, und mit einer zweiten Empfangseinrichtung, welche die Intensität der rückgestreuten Strahlung aus einem ringförmigen Raumbereich außerhalb des Sendekegels misst und eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung der gemessenen Signale, um feststellen zu können, ob in einem zu ermittelnden Abstand eine Nebel-, Schnee- oder Regenwand oder ein festes Sichthindernis vorhanden ist. Die Art des Sichthindernisses, sowie dessen
BESTÄTIGUNGSKOPIE Abstand von der Lidareinrichtung werden in einer Anzeige angezeigt. Die Lidareinrichtung lässt sich als Abstandswarngerät in einem Kraftfahrzeug einsetzen, und, im Zusammenhang mit einer Datenverarbeitungseinrichtung und einem Tachometer, welches die
Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs misst, dazu verwenden, dass je nach dem aus den gemessenen Daten bestimmten Umgebungsbedingungen eine optimale Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs durch eine Einwirkung auf das Antriebs- und/oder Bremssystem erreicht wird.
Aus US 5 987 152 A ist ein Verfahren zur Ermittlung der Sichtweite, insbesondere für die Bewegung eines Kraftfahrzeugs bekannt. Bei dem Verfahren werden die von einer optoelektronischen Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Originalbilder in Bildmerkmale transformiert, die Orte von definierten Helligkeitsänderungen in den Originalbildern kennzeichnen. Über eine Entfernungsbestimmung der Bildmerkmale relativ zu der optoelektronischen Aufnahmeeinrichtung und einer anschließenden Filterung der
Entfernungswerte wird die aktuelle Sichtweite eines Fahrzeugführers oder eines auf
Bildverarbeitung basierenden Sensorsystems ermittelt. Der Vorteil gegenüber
herkömmlichen aktiven Verfahren besteht darin, dass ohne aktiven Sender zusätzlich zu Transmissionen in der Atmosphäre der echte Sehobjektkontrast in die Ermittlung der Sichtweite einfließt.
Die vorstehend beschriebenen Systeme sind jedoch anfällig für eine Detektion von
Störsignalen, die fälschlicherweise als Nebel detektiert werden, so dass es zu einer unbegründet ausgelösten Warnmeldung kommen kann. Dieses Problem tritt insbesondere auf, wenn der von der Detektionsvorrichtung zu überwachende und damit beaufschlagte Raumbereich vergleichsweise groß oder nicht abgeschlossen ist. Beispielsweise können Empfangssignale durch die Reflexion an vorausfahrenden Kraftfahrzeugen, an Brücken, in Tunneln, an über der Fahrbahn befindliche Schildern, oder durch über der Fahrbahn befindliche Äste ausgelöst werden und nicht verlässlich von einem durch Nebel ausgelösten Signal unterschieden werden. Auch wird in den vorstehend beschriebenen Systemen nicht verlässlich zwischen einer Sichtweiteneinschränkung durch Regen und einer
Sichtweiteneinschränkung durch Nebel unterschieden. Diese verlässliche Unterscheidung ist jedoch beispielsweise für eine automatische Regelung der Nebelschlussleuchte notwendig, da eine fälschlicherweise eingeschaltete Nebelschlussleuchte das nachfolgende
Kraftfahrzeug blenden kann und somit das Unfallrisiko möglicherweise erhöht. Diese Nachteile entdeckend, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung bereitzustellen die einen Nebelzustand zuverlässiger von einem Nicht-Nebelzustand unterscheiden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 , sowie durch ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Detektionsvorrichtung zur
Nebelerkennung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere
Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im
Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Die Erfindung betrifft eine Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung, wobei die
Detektionsvorrichtung erfindungsgemäß eine optoelektronische Nebelsensorvorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, einen Raumbereich mit wenigstens einem ersten optischen Sendesignal zu beaufschlagen und aus diesem Raumbereich ein reflektiertes
Empfangssignal zu detektieren. Somit ist die Nebelsensorvorrichtung als
Reflexionslichtschranke, auch offene Lichtschranke genannt, ausgebildet. Die
Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung ist bevorzugt im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet und noch bevorzugter ist die Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung hinter der Frontscheibe im Fahrzeuginnenraum angeordnet.
Ein optisches Sendesignal im Sinne der Erfindung ist beispielsweise ein gepulster oder ein kontinuierlicher LASER-Strahl, bevorzugt ist das optische Sendesignal auch ein gepulstes oder ein kontinuierliches durch eine Leuchtdiode (LED) erzeugtes Licht. Bevorzugt liegt das optische Sendesignal im infraroten Spektralbereich, noch bevorzugter im nahinfraroten Spektralbereich.
Der beaufschlagte Raumbereich wird durch die Anordnung des Senders und des
Empfängers bzw. der Anordnung von deren Abstrahl- bzw. Empfangscharakteristik vorgegeben. Der Sender und der Empfänger sind dabei so angeordnet, dass wenigstens eine Teilüberlappung vorhanden ist. Bevorzugt sind die Sende- und Empfangscharakteristik so ausgerichtet, dass der beaufschlagte Raumbereich mit zunehmender Entfernung sich ins Unendliche fortsetzt, weil beispielsweise die Hauptabstrahlrichtung des Senders und die Hauptempfangsrichtung des Senders, auch als deren optische Achsen bezeichnet, parallel zueinander verlaufen oder sich unter einem spitzen Winkel von weniger als 10° schneiden. Der beaufschlagte Raumbereich ergibt sich folglich aus der Konjunktion des optischen Empfangsprofils des Empfängers und des optischen Strahlprofils des Senders. Die
Verbindungsline zwischen dem geometrischen Mittelpunkt des beaufschlagten
Raumbereichs und dem geometrischen Mittelpunkt zwischen Sender und Empfänger gibt die resultierende Detektionsrichtung vor.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Sender und der Empfänger so ausgerichtet sind, dass deren optische Achsen parallel verlaufen oder sich unter einem spitzen Winkel mit einem Winkelbetrag von weniger als 10°, bevorzugt weniger als 5°, noch bevorzugter weniger als 3° schneiden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind der Sender und der Empfänger so
ausgerichtet, dass deren optische Achsen im Bereich unmittelbar am Sender und Empfänger einen Abstand von weniger als 20cm, bevorzugt weniger als 15cm, noch bevorzugter weniger als 10cm aufweisen. Beispielsweise sind Sender und Empfänger auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet. Beispielsweise sind Sender und Empfänger voneinander entfernt, mit einem dazwischen liegenden Luftausströmer oder Rückspiegelfuß angeordnet.
Die Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung ist bevorzugt so angeordnet, dass deren Detektionsrichtung senkrecht zu einer Tangentialebene der Frontscheibe steht, um unerwünschte Reflexionen des optischen Sendesignals beim Durchgang durch die
Frontscheibe zu verringern, die ansonsten zu einer zusätzlichen Verminderung des
Empfangssignals führen.
Befindet sich in dem beaufschlagten Raumbereich Materie wie beispielsweise Nebel bzw. sehr kleine Wassertropfen, Partikel, Schilder, Tunnelwände, Äste oder ähnliche Objekte wird das durch den Sender eingestrahlte Sendesignal reflektiert. Abhängig von den
Reflektionseigenschaften der in dem beaufschlagten Raumbereich befindlichen Materie wird das optische Sendesignal reflektiert. Bei der erfindungsgemäßen Detektion von Nebel wird das durch den optischen Sender eingestrahlte Sendesignal umso stärker reflektiert desto dichter der Nebel ist, d.h. die von dem Empfänger, als Empfangssignal, detektierten
Lichtintensitäten werden folglich größer, je dichter der Nebel ist. Erfindungsgemäß wird Abhängig von der Stärke des Empfangssignals ein elektrisches Signal zur weiteren Analyse an die Auswerteeinheit ausgegeben. Der erfindungsgemäß beaufschlagte Raumbereich befindet sich bevorzugt vor dem
Kraftfahrzeug. In dem beaufschlagten Raumbereich können beispielsweise Schilder, Tunnel, Brücken oder über der Fahrbahn befindliche Äste ein Störsignal auslösen. Ein Störsignal im Sinne der Erfindung ist folglich ein über dem Hintergrundrauschen (Baseline) liegendes Empfangssignal, welches nicht auf einem Nebelzustand beruht. Ein Nutzsignal im Sinne der Erfindung ist hingegen ein Empfangssignal, welches auf einem Nebelzustand beruht. Zur Festlegung ob das Empfangssignal ein Nutzsignal oder ein Störsignal ist, werden die detektierten Empfangssignale unter Berücksichtigung der Daten über den
Fahrzeugbetriebszustand und/oder unter Berücksichtigung der Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung möglichst sofort also in Echtzeit, beispielsweise in weniger als einiger Dekaden Millisekunden in einer Auswerteeinheit analysiert und bewertet.
In einer Ausgestaltung erfolgt die Festlegung des Empfangssignals auf ein Nutzsignal anhand eines Schwellwertes: Liegt das Empfangssignal oberhalb einer vorgegebenen Schwelle zur Nebeldetektion, wird ein Nebelzustand detektiert und beispielsweise ein Warnsignal an den Kraftfahrzeugführer ausgegeben und/oder die Fahrzeugelektronik nutzt das Detektionsergebnis um basierend darauf die Fahrzeugaußenbeleuchtung zu steuern.
Erfindungsgemäß wird die Schwelle zur Nebeldetektion entsprechend der jeweiligen Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder der jeweiligen Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung angepasst. Die Festlegung der Schwelle zur
Nebeldetektion erfolgt dabei bevorzugt dynamisch, d.h. die Schwelle zur Nebeldetektion wird beispielsweise entsprechend der permanent neu gewonnenen Daten ständig aktualisiert und angepasst.
Bevorzugt können die Daten über den Fahrzeugbetriebszustand beispielsweise die
Geschwindigkeit, die Wischgeschwindigkeit des Scheibenwischers, die Uhrzeit, die
Jahreszeit, die Verwendung der Scheinwerfer, die Verwendung der Nebelschlussleuchte, mittels GPS übermittelte geographische Koordinaten mit den in den Karten des
Navigationsgeräts befindliche Informationen über beispielsweise Gewässer oder Tunnel korreliert werden, umfassen.
Bevorzugt können die Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung beispielsweise Klimadaten, wie die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, den Luftdruck, die Regenmenge oder die Helligkeit in der Fahrzeugumgebung umfassen. Bevorzugt werden die Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugnähe in Relation zu der Uhrzeit, der Jahreszeit sowie zu den geographischen Koordinaten gesetzt.
Bei beispielsweise starkem Regen wird das auf der Fahrbahn befindliche Wasser als Gischt durch voranfahrende Kraftfahrzeuge aufgewirbelt. Diese Gischt besteht aus sehr kleinen Wassertropfen und ergibt ein Empfangssignal welches dem Empfangssignal eines
Nebelzustandes entsprechen könnte. Bevorzugt wird unter Verwendung eines weiteren Sensors, beispielsweise eines Regensensors permanent die Regenmenge bestimmt und entsprechend der Regenmenge der Schwellwert zur Nebeldetektion angepasst. D.h. bei einer sehr großen Regenmenge wird der Schwellwert hoch gesetzt und bei einer geringen Regenmenge wird der Schwellwert herabgesetzt. Durch diese Anpassung des
Schwellwertes wird die Sensitivität der optoelektronischen Nebelsensorvorrichtung entsprechend der detektierten Regenmenge angepasst und somit eine fälschliche
Nebeldetektion von Gischt vermieden.
Der beaufschlagte Raumbereich liegt bevorzugt oberhalb des für Straßen vorgegebenen Lichtraumprofils, so dass sich eventuell voranfahrende Kraftfahrzeuge unterhalb des beaufschlagten Raumbereichs befinden. Zudem schneidet die resultierende
Detektionsrichtung die Fahrbahnebene, bevorzugt in einem Winkelbereich von bevorzugt 30°-90°, noch bevorzugter in einem Winkelbereich von 30°-80° und meist bevorzugt in einem Winkelbereich von 30°-60°. Wobei der Winkelbereich bevorzugt so zu wählen ist, dass der beaufschlagte Raumbereich möglichst weit vor dem Kraftfahrzeug liegt, wobei die
resultierende Detektionsrichtung jedoch möglichst keinen Schnittpunkt mit einem
vorausfahrenden Kraftfahrzeug aufweist. Eine Nebeldetektion in einem so vorgegebenen Raumbereich ermöglicht es den Nebel vor dem Fahrzeug zu detektieren, ohne ein Störsignal von vorrausfahrenden Kraftfahrzeugen zu erhalten. Der Kraftfahrzeugführer kann folglich frühzeitig gewarnt werden und das Fahrverhalten entsprechend anpassen, beispielsweise kann die Geschwindigkeit reduziert werden.
Die Daten über den Fahrzeugbetriebszustand werden in einer weiteren Ausgestaltung bevorzugt über den, ohnehin im Kraftfahrzeug, verfügbaren Daten-Bus gewonnen und an die Auswerteeinheit weitergegeben, d.h. es können auch von der Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung unabhängige Sensoren in die Auswerteeinheit eingebunden werden.
Bevorzugt ist die Auswerteeinheit in der optoelektronische Nebelsensorvorrichtung integriert. Die erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung umfasst ferner eine Möglichkeit zu Speicherung der detektierten Empfangssignale und auch der gemessenen Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder der Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung. Die Daten werden beispielsweise jeweils mit den entsprechenden geographischen Koordinaten und der Zeit gespeichert, so dass sowohl der zeitlichen Verlauf als auch der Verlauf der Daten entlang der Strecke abrufbar ist. Die gespeicherten Daten können beispielsweise so hinterlegt sein, dass die Daten bei erneutem Abfahren der gleichen Strecke wieder verfügbar sind.
Bevorzugt wird der zeitliche und/oder räumliche Verlauf des Empfangssignals für eine zusätzlich Unterscheidung zwischen einem Nebelzustand und einem Nicht-Nebelzustand verwendet. Dazu wird der zeitliche und/oder räumliche Verlauf in der Auswerteeinheit charakterisiert. Beispielsweise ist ein langsam ansteigender zeitlicher und/oder räumlicher Verlauf des Empfangssignals charakteristisch für einen Nebelzustand und ein stufenförmiger Anstieg charakteristisch für einen Tunnel. Ein stufenförmiger zeitlicher und/oder räumlicher Verlauf ist ein Verlauf in welchem das detektierte Signal innerhalb einer vorgegebenen Strecke oder Zeitspanne von einem niedrigeren Niveau auf ein höheres Niveau bzw. von einem höheren Niveau auf ein niedrigeres Niveau springt. Das Signal steht dabei
exemplarisch für das Empfangssignal bzw. für entsprechende Daten über den
Fahrzeugbetriebszustand bzw. für entsprechende Fahrzeugumgebungsdaten der
unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung. Bevorzugt ist die vorgegebene Strecke weniger als 10m, noch bevorzugter weniger als 8m lang und die bevorzugte Zeit entspricht der Zeit in welcher die bevorzugte Strecke bei der aktuellen Geschwindigkeit zurückgelegt wird. So läge die vorgegebene Zeitspanne beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 72 km/h bevorzugt bei 500ms und noch bevorzugter bei 400ms.
Beispielsweise ist der zeitliche und/oder räumliche Verlauf des von einem Tunnel reflektierten Empfangssignals stufenförmig. Das detektierte Empfangssignal liegt im Falle einer Tunneldetektion aber mit großer Wahrscheinlichkeit oberhalb der Schwelle zur
Nebeldetektion. Bei alleiniger Berücksichtigung der Stärke des Empfangssignals würde somit fälschlicherweise ein Nebelzustand detektiert werden. Ein stufenförmiger Verlauf des Empfangssignals ist jedoch nicht charakteristisch für einen Nebelzustand, somit wird ein Nebelzustand im Falle eines stufenförmigen Anstiegs des Empfangssignals durch die Auswerteeinheit ausgeschlossen. Bevorzugt wird ein Tunnel über die Änderung des Helligkeitswertes detektiert und so eine fälschliche Detektion eines Nebelzustandes vermieden. Fällt der Helligkeitswert über einen vorgegebenen Zeitspanne bzw. über eine vorgegebene Strecke unter eine Schwelle von bevorzugt 20%, noch bevorzugter 15% und meist bevorzugt von 10% des zuvor gemessen Helligkeitswertes, so wird ein Tunnel detektiert. Die Auswerteeinheit schaltet dann in einen Tunnelmodus "Auto fährt gerade durch einen Tunnel" und die Nebelmessung pausiert. Die Tunnelerkennung mittels eines Helligkeitssensors findet insbesondere am Tag Anwendung.
Der Tunnelmodus wird verlassen, wenn es plötzlich, d.h. stufenförmig wieder hell wird, d.h. der Helligkeitswert übersteigt eine vorgegebene Zeitspanne bzw. über eine vorgegebene Strecke einen vorgegebenen Schwellwert. Bevorzugt liegt der Schwellwert zwischen 40% und 60% noch bevorzugter zwischen 45% und 55% und meistbevorzugt bei 50% des vor der Tunneldetektion detektierten Helligkeitswertes.
Bevorzugt wird die im Tunnelmodus zurückgelegte Entfernung, beispielsweise durch einen Zähler, bevorzugt über das, ohnehin im Kraftfahrzeug, verfügbare Daten-Bus bestimmt. Wird eine vorher festgelegte Entfernung überschritten, so wird der Tunnelmodus wieder abgeschaltet und somit vermieden, dass die Nebelsensorvorrichtung fälschlicherweise pausiert.
Bevorzugt wird ein erkannter Tunnel beispielsweise mit den geographischen Koordinaten und der Entfernung in einer Datenbank im Kraftfahrzeug und/oder Online hinterlegt. Diese Daten können bei wiederholtem Abfahren der Strecke verwendet werden, d.h. die aktuellen Daten werden mit den bereits gespeicherten Daten abgeglichen und so wird die
Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Tunnelerkennung durch wiederholtes Abfahren der Strecke zusätzlich verringert.
Zudem können weitere Daten zur Plausibilitätsanalyse herangezogen werden,
beispielsweise können Online verfügbare Daten über die Region, wie der zeitliche Verlauf der Temperatur der letzten Tage mit der aktuellen und/oder der prognostizierten Temperatur abgeglichen werden. So kann beispielsweise bei starken Temperaturschwankungen schon vor der Detektion von Nebel eine Nebelwahrscheinlichkeit prognostiziert werden.
Beispielsweise kann der zeitliche Temperaturverlauf für die zu passierenden Orte
entsprechend der Eingabe im Navigationssystem zu Beginn der Fahrt heruntergeladen werden. Dies kann beispielsweise durch ein mit der Auswerteeinheit automatisch verbundenes zusätzliches Gerät wie beispielsweise einem Smartphone oder einer
Smartwatch erfolgen oder durch eine im Kraftfahrzeug vorgesehene Internetverbindung. Zusätzlich können in der Auswerteeinheit besonders nebelgefährdete Strecken hinterlegt sein die mit der durch das Navigationssystem vorgeschlagenen Strecke abgeglichen wird, bzw. mit den aktuellen geographischen Koordinaten. Wird für die von dem
Navigationssystem vorgegebene Strecke eine erhöhte Nebelwahrscheinlichkeit festgestellt, erfolgt bereits vor der Nebeldetektion eine Warnmeldung. Die Warnmeldung kann visuell und/oder akustisch und/oder haptisch erfolgen. Darüber hinaus können auch während der Fahrt Online verfügbare Daten heruntergeladen werden und/oder Daten von an der Strecke aufgestellten Nebelwarnanlagen verwendet werden. Die von dem Kraftfahrzeug während der Fahrt aufgenommenen Fahrzeugumgebungsdaten können beispielsweise zusammen mit den geographischen Koordinaten in einer im Kraftfahrzeug hinterlegten Datenbank gesammelt werden und so zu einer verbesserten Prognose über die Wahrscheinlichkeit der Nebelentstehung entlang der Strecke führen. Zudem können beispielsweise die Koordinaten an denen tatsächlich Nebel detektiert worden ist und die dazugehörigen Daten, wie beispielsweise der Temperaturverlauf die Luftfeuchte, die Helligkeit usw. gespeichert und in einer Datenbank im Kraftfahrzeug hinterlegt werden. Diese Datenbank kann bei Zustimmung des Kraftfahrzeugführers auch Online gestellt werden und gegebenenfalls auch von anderen Verkehrsteilnehmern verwendet werden. Die im Kraftfahrzeug und/oder die Online hinterlegten Daten werden mit den Koordinaten des Fahrzeugs abgeglichen und können bei der Nebeldetektion bzw. bei der Warnung bei einer erhöhten Nebelwahrscheinlichkeit verwendet werden.
Bevorzugt wird der zeitliche und/oder räumliche Verlauf des Empfangssignals analysiert und es wird anhand der Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder der
Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung die Schwelle zur Nebeldetektion angepasst wird. Zusätzlich können während der Analyse eine im
Kraftfahrzeug hinterlegte Datenbank und/oder eine Online zur Verfügung gestellten
Datenbank zur Vorhersage einer Nebelwahrscheinlichkeit bzw. zum Abgleich mit den aktuellen Messdaten verwendet werden.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur Nebelerkennung für ein Kraftfahrzeug das Beaufschlagen eines Raumbereichs mit wenigstens einem ersten optischen Sendesignal und das detektieren eines reflektierten Empfangssignals aus dem beaufschlagten
Raumbereich, durch eine im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnete optoelektronische Nebelsensorvorrichtung. In einem zeitlich parallelen Verfahrensschritt werden, über wenigstens einen weiteren Sensor, Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung detektiert. Basierend auf der Stärke des Empfangssignals wird ein elektrisches Signal erzeugt und an die
Auswerteeinheit weitergegeben.
Bevorzugt werden in der Auswerteeinheit das Empfangssignal und/oder die Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder der Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung ausgewertet.
Basierend auf der Auswertung erfolgt unter Berücksichtigung der ermittelten Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder der Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung eine Festlegung ob das Empfangssignal ein Störsignal oder ein Nutzsignal ist.
Bevorzugt erfolgt die Festlegung ob das Empfangssignal ein Störsignal oder ein Nutzsignal ist, anhand einer Schwelle zur Nebeldetektion, wobei die Schwelle zur Nebeldetektion anhand der ermittelten Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder der
Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung, bevorzugt kontinuierlich, angepasst wird.
Bevorzugt werden in der bereitgestellten Auswerteeinheit die detektierten Empfangssignale und/oder die ermittelten Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder der
Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung gespeichert. In der Auswerteeinheit wird dann bevorzugt der zeitliche und/oder räumliche Verlauf des
Empfangssignals und/oder der zeitliche und/oder räumliche Verlauf der ermittelten Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder der Fahrzeugumgebungsdaten der
unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung ausgewertet. Der zeitliche und/oder räumliche Verlauf des Empfangssignals und/oder der räumliche Verlauf der ermittelten Daten über den
Fahrzeugbetriebszustand und/oder der Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung wird dann im weiteren Verfahren für eine Festlegung, ob das Empfangssignal ein Nutzsignal oder ein Störsignal ist, verwendet.
Bevorzugt wird in dem Verfahren zur Nebelerkennung aus einem Nutzsignal eine Sichtweite.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert wird. Diese Zeichnungen zeigen schematisch:
Fig.1 : eine Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung angeordnet im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs;
Fig.2: jeweils eine 2D Darstellung des optischen Strahlprofils einer optoelektronische
Nebelsensorvorrichtung;
Fig. 3: einen charakteristischen zeitlichen Verlauf eines Empfangssignals und eines
Helligkeitssignals im Falle einer Tunneldetektion in einem Nicht-Nebelzustand;
Fig.4:einen charakteristischen zeitlichen Verlauf eines Empfangssignals und eines
Helligkeitssignals im Falle eines Nebelzustandes.
In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal
beschrieben werden.
Fig.1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung einer Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung 1 im Frontbereich eines Kraftfahrzeuges 5, wobei die optoelektronische Nebelsensorvorrichtung 3 hinter der Frontscheibe im Kraftfahrzeuginnenraum angeordnet ist. Die optische Achse 8 der optoelektronischen Nebelsensorvorrichtung 3 schneidet die Fahrbahn 9 in einem Winkel 10 von etwa 45°. Aufgrund dieser Winkeleinstellung liegt die optische Achse 8 der in einer Höhe von 1 m angebrachten optoelektronischen
Nebelsensorvorrichtung 3, bei einer Motorhaubenlänge von 1 ,5m bereits an der vorderen Stoßstange bei einer Höhe von etwa 2,5m. Somit wird sichergestellt, dass die optische Achse 8 der optoelektronischen Nebelsensorvorrichtung 3 keinen Schnittpunkt mit einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug 14 aufweist. Gleichzeitig liegt der beaufschlagte
Raumbereich 4 der optoelektronischen Nebelsensorvorrichtung 3 noch relativ weit vor dem Kraftfahrzeug 5 bei einer relativ niedrigen Höhe in Bezug auf die Fahrbahn 9. Schematisch ist ein weiterer Sensor 2 auf dem Dach des Kraftfahrzeugs 5 angeordnet, wobei der weitere Sensor 2 an jeder für die Erfassung der jeweiligen Daten sinnvollen Stelle an dem
Kraftfahrzeug 5 angebracht sein kann. Durch die Daten des weiteren Sensors 2 wird die Schwelle zur Nebeldetektion entsprechend angepasst. Wenn ein Nebelzustand detektiert wird, kann abhängig von der Sichtweite sowohl eine Warnmeldung an den
Kraftfahrzeugführer als auch eine automatische Regelung der Nebelleuchte 15 erfolgen.
Fig. 2a und Fig. 2b zeigen eine Aufsicht auf das optischen Strahlprofils 6, 7 des Senders 11 und des Empfängers 12. Der Sender 11 und der Empfänger 12 sind jeweils so angeordnet, dass sich ihre optischen Achsen schneiden. Der Schnittwinkel der beiden optischen Achsen gibt, bei gleichem optischem Strahlprofil die Größe des von der optoelektronischen
Nebelsensorvorrichtung 3 beaufschlagten Raumbereichs 4 vor. Der beaufschlagte
Raumbereich 4 ergibt sich aus der Konjunktion des optischen Strahlprofils des Senders 6 mit dem optischen Strahlprofil des Empfängers 7. Die Verbindungslinie zwischen dem
geometrischen Mittelpunkt des beaufschlagten Raumbereichs 4 und dem geometrischen Mittelpunkt zwischen Sender 11 und Empfänger 12 gibt die resultierende Detektionsrichtung 8 der optoelektronischen Nebelsensorvorrichtung 3 vor.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung eigenen sich prinzipiell sowohl für die in Figur 2a gezeigte Ausrichtung der optischen Achsen als auch für die in Figur 2b gezeigte Ausrichtung, da in beiden Fällen eine Plausibilitätsüberprüfung der Nebeldetektion trotz ausgedehntem beaufschlagtem Raumbereich erfolgt. Da aber mit wachsendem Raumbereich aber das Risiko der Fehldetektion steigt, stellen sich
erfindungsgemäßen Vorteile insbesondere bei solchen Ausrichtungen der optischen Achsen ein, bei denen der beaufschlagte Raumbereich groß ist, beispielsweise in einer Entfernung von der Nebelsensorvorrichtung endet, die mehr als 2,5 m, bevorzugt mehr als 3m noch bevorzugter mehr als 5m beträgt. Insbesondere wird der erfindungsgemäße Vorteil dann erreicht, wenn sich die optischen Achsen sich im Unendlichen oder annähernd im
Unendlichen schneiden, wie es in Figur 2b veranschaulicht ist. Eine solche
Nebelsensorvorrichtung gemäß der in Figur 2b gezeigten Auslegung kenn vergleichsweise kostengünstig realisiert werden.
In Fig.3 ist ein Kraftfahrzeug 5 zu sehen, welches mit einer erfindungsgemäßen
Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung 1 im Frontbereich des Kraftfahrzeugs 5 ausgestattet ist. Ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug 14 liegt unterhalb des beaufschlagten Raumbereichs 4 und wird deshalb nicht als Störsignal detektiert. Der beaufschlagte
Raumbereich 4 liegt jedoch oberhalb des für Straßen vorgegebenen Lichtraumprofils, somit wird der vor dem Kraftfahrzeug 5 befindliche Tunne 13 als Störsignal detektiert. Fig.3a zeigt einen charakteristischen stufenförmigen zeitlichen Verlauf eines Empfangssignals 7, welches mit einer optoelektronischen Nebelsensorvorrichtung 3 eines, mit einer konstanten
Geschwindigkeit auf einen Tunnel 13 zufahrenden Kraftfahrzeugs 5 detektiert wurde. Durch dieses charakteristische stufenförmige Signal lässt sich bereits ein Nebelzustand
ausschließen. Anhand der von der optoelektronischen Nebelsensorvorrichtung unabhängig gewonnen Helligkeitswerten der unmittelbaren Fahrzeugumgebung, detektiert durch einen Helligkeitssensor kann das Ergebnis der Analyse des zeitlichen Verlaufs eines
Empfangssignals 7 überprüft werden. Der zeitliche Verlauf des Helligkeitswertes zeigt einen zeitlichen versetzten inversen Verlauf des zeitlichen Verlaufs des Empfangssignals 7. Somit lässt sich das, auf dem detektierten Empfangssignal beruhende Ergebnis durch eine unabhängige Messmethode bestätigen. Insbesondere am Tag werden über die Analyse der Helligkeitswerte Tunnel 13 erkannt und das Kraftfahrzeug 5 wird in einen Tunnelmodus geschaltet. In dem Tunnelmodus pausiert die Messung zur Nebelerkennung.
In Fig.4 ist ein Kraftfahrzeug 5 zu sehen, welches mit einer erfindungsgemäßen
Detektionsvorrichtung zur Nebelerkennung 1 im Frontbereich des Kraftfahrzeugs 5 ausgestattet ist. Ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug 4 liegt unterhalb des beaufschlagten Raumbereichs 4 und wird deshalb nicht als Störsignal detektiert. Der Nebel 16 ist hier über drei nach oben gerichtete Pfeile dargestellt, wobei die Pfeilhöhe für die Dichte des Nebels 16 steht. Fig.4a zeigt einen charakteristischen monoton steigenden zeitlichen Verlauf eines mit einer optoelektronischen Nebelsensorvorrichtung 3 detektierten Empfangssignals 7, eines mit konstanter Geschwindigkeit auf den Nebel 16 zufahrenden Kraftfahrzeugs 5. Liegt das Empfangssignal 7 über der, entsprechend der Daten des weiteren Sensors 2 angepassten Schwelle, so wird ein Nebelzustand detektiert. Zusätzlich kann auch der in Fig.4b dargestellte charakteristische zeitliche Verlauf der Helligkeitswerte zur Unterscheidung zwischen einem Nebelzustand und einen Nicht-Nebelzustand verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1. Detektionsvornchtung zur Nebelerkennung (1) für ein Kraftfahrzeug (5) aufweisend: eine im Frontbereich des Kraftfahrzeugs (5) angeordnete optoelektronische
Nebelsensorvorrichtung (3), die ausgebildet ist, einen Raumbereich (4) mit wenigstens einem ersten optischen Sendesignal (6) zu beaufschlagen und aus diesem Raumbereich (4) ein reflektiertes Empfangssignal (7) zu detektieren, und in Abhängigkeit der Stärke des Empfangssignals (7) ein elektrisches Signal zu
Erzeugen, wobei die detektierten Empfangssignale mit Lichtintensitäten korrelieren; wenigstens ein weiterer Sensor (2), welcher zur Detektion von Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder zur Detektion von Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung, wie Klimadaten, vorgesehen ist; dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit unter Berücksichtigung der ermittelten Daten über den
Fahrzeugbetriebszustand und/oder der Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung festlegt, ob das Empfangssignal (7) ein Störsignal oder ein Nutzsignal ist.
2. Detektionsvornchtung zur Nebelerkennung (1) nach Anspruch 1 , in welcher ein
Empfangssignal (7) als Nutzsignal festgelegt wird, wenn das Empfangssignal (7) eine Schwelle zur Nebeldetektion überschreitet, wobei die Schwelle zur Nebeldetektion entsprechend der ermittelten Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder der Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung angepasst wird.
3. Detektionsvornchtung zur Nebelerkennung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche wobei der zeitliche und/oder räumliche Verlauf des Empfangssignals (7) zur
Festlegung ob das Empfangssignal ein Nutzsignal oder ein Störsignal ist verwendet wird.
4. Detektionsvornchtung zur Nebelerkennung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, in der sich der beaufschlagte Raumbereich (4) oberhalb des für Straßen
vorgegebenen Luftraumprofils befindet und die resultierende Detektionsrichtung (8) der optoelektronischen Nebelsensorvorrichtung (3) die Fahrbahnebene (9) in einem Winkelbereich (10) von bevorzugt 30°-90°, noch bevorzugter in einem Winkelbereich von 30°-80° und meist bevorzugt in einem Winkelbereich von 30°-60° liegt.
5. Detektionsvornchtung zur Nebelerkennung (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, in welcher die Daten über den Fahrzeugbetriebszustand und/oder die Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung durch einen Daten-Bus ermittelt werden.
6. Detektionsvornchtung zur Nebelerkennung (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, in welcher die Auswerteeinheit in die optoelektronischen
Nebelsensorvorrichtung (3) integriert ist.
7. Detektionsvornchtung zur Nebelerkennung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Sender (11) und der Empfänger (12) so ausgerichtet sind, dass deren optische Achsen parallel verlaufen oder sich unter einem spitzen Winkel mit einem Winkelbetrag von weniger als 10°, bevorzugt weniger als 5°, noch bevorzugter weniger als 3° schneiden.
8. Detektionsvornchtung zur Nebelerkennung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Sender (11) und der Empfänger (12) so ausgerichtet sind, dass deren optische Achsen im Bereich unmittelbar am Sender und Empfänger einen Abstand von weniger als 10cm, bevorzugt weniger als 5cm, noch bevorzugter weniger als 3cm aufweisen.
9. Detektionsvornchtung zur Nebelerkennung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, in welcher der Sender (11) innerhalb der Integrationszeit des Empfängers (12) ein Sendesignal ausgibt und die Integrationszeit des Empfängers abhängig von der Geschwindigkeit ist.
10. Verfahren zur Nebelerkennung für ein Kraftfahrzeug (5), welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- Beaufschlagen eines Raumbereichs (4) mit wenigstens einem ersten optischen Sendesignal (6), durch eine im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnete optoelektronische Nebelsensorvorrichtung (3), aufweisend einen Sender (11) und einen Empfänger (12);
- Detektion eines reflektierten Empfangssignals (7) aus dem beaufschlagten
Raumbereich (4) durch die im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnete optoelektronische Nebelsensorvorrichtung (3);
- Erzeugung eines elektrischen Signals basierend auf der Stärke des
Empfangssignals (7);
- Messung von Daten über den Fahrzeugbetnebszustand und/oder Messung von Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung mit wenigstens einem weiteren Sensor (2);
- eine nachfolgende Auswertung der Empfangssignale unter Berücksichtigung der Daten über den Fahrzeugbetnebszustand und/oder der
Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung in einer Auswerteeinheit;
- nachfolgende Festlegung durch die Auswerteinheit, ob das Empfangssignal(7) entweder ein Störsignal oder ein Nutzsignal ist;
- optional wird im Fall eines Nutzsignals ein Warnsignal ausgegeben.
11. Verfahren zur Nebelerkennung für ein Kraftfahrzeug (5) nach Anspruch 10 in
welchem die Festlegung, ob das Empfangssignal(7) entweder ein Störsignal oder ein Nutzsignal ist anhand einer Schwelle zur Nebeldetektion erfolgt, wobei die Schwelle zur Nebeldetektion anhand der ermittelten Daten über den Fahrzeugbetnebszustand und/oder der Fahrzeugumgebungsdaten der unmittelbaren Kraftfahrzeugumgebung angepasst wird.
12. Verfahren zur Nebelerkennung für ein Kraftfahrzeug (5) nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche 10 oder 11 , wobei die Empfangssignale gespeichert werden und der zeitliche und/oder räumliche Verlauf des Empfangssignals (7) ausgewertet wird und der zeitliche und/oder räumliche Verlauf des Empfangssignals (7) für die Festlegung zwischen einem Nutzsignal und einem Störsignal verwendet wird.
13. Verfahren zur Nebelerkennung für ein Kraftfahrzeug (5) nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche 10 bis 12, wobei der Sender (11) und der Empfänger (12) der Nebelsensorvorrichtung (3) so ausgerichtet sind, dass deren optische Achsen parallel verlaufen oder sich unter einem spitzen Winkel mit einem Winkelbetrag von weniger als 10°, bevorzugt weniger als 5°, noch bevorzugter weniger als 3° schneiden.
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