DE102013002304B3

DE102013002304B3 - Optical sensor system for motor vehicle for detecting road condition, has controller, whose control is effected such that signal component of transmitted signal controls error in receiver output signal

Info

Publication number: DE102013002304B3
Application number: DE201310002304
Authority: DE
Inventors: Hendrik Uwe Hill; Bernd Burchard
Original assignee: Elmos Semiconductor SE
Current assignee: Elmos Semiconductor SE
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2033-02-06

Abstract

The optical sensor system has a controller (CT1) with a receiver output signal (S1-1) for generating a compensation transmission signal, where the compensation transmission signal is supplied to a compensation transmitter (K1) for controlling. The signal of the compensation transmitter is received by a receiver (D1) after passing through a third transmission path. The control by controller is effected such that the signal component of transmitted signal (S5) controls error in the receiver output signal, and the system noise is zero.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System zur Erkennung des winterlichen Straßenzustands.The present invention relates to an optical system for detecting the winter road condition.

Solche Sensoren sind nicht neu. So wird beispielsweise in Jonsson, P. ”Remote sensor for winter road surface status detection”, Sensors, 2011 IEEE, Digital Object Identifier: 10.1109/ICSENS.2011.6127089, 2011, Page(s): 1285–1288 ausführlich die Erkennung von Eis und Schnee diskutiert. Im Folgenden wird diese Schrift zur Abkürzung mit L1 bezeichnet.Such sensors are not new. Thus, for example, in Jonsson, P. "Sensors for the detection of ice and ice", Sensors, 2011 IEEE, Digital Object Identifier: 10.1109 / ICSENS.2011.6127089, 2011, Page (s): 1285-1288 Snow is discussed. Hereinafter, this font is abbreviated to L1.

Das dort beschriebene System weist Sensoren auf, die bei ca. 2000 nm, 1500 nm und 1000 nm arbeiten.The system described therein has sensors that operate at about 2000 nm, 1500 nm and 1000 nm.

Ein wesentlicher Nachteil des Systems ist, dass es nicht sehr gut zwischen einer nassen und einer mit Schneematsch bedeckten Straße unterscheiden kann. Dies ist in L1 klar beschreiben.A major disadvantage of the system is that it can not distinguish very well between a wet and a slush-covered road. This is clearly described in L1.

Außerdem ist es gegenüber Fremdlichteinflüssen und Sensorverschmutzung nicht abgesichert.In addition, it is not protected against external light influences and sensor contamination.

Es ist eine wesentliche Eigenschaft des erfindungsgemäßen Systems, dass dieses gegenüber einer Verschmutzung der Optiken und Sensordrift unempfindlich ist. Diese Eigenschaft ist bei einem Automobil von besonderer Bedeutung. Die Verschmutzungen der Optiken ist ein wesentliches Problem des realen Betriebs der Sensoren. Bei einem Eissensor handelt es sich darüber hinaus um einen möglicherweise sicherheitsrelevanten Sensor. Verschmutzungen, die zu Fehlmessungen führen können, sind daher von besonderer Bedeutung.It is an essential feature of the system according to the invention that it is insensitive to contamination of the optics and sensor drift. This property is of particular importance in an automobile. The contamination of the optics is a major problem of the real operation of the sensors. An ice sensor is also a potentially safety-related sensor. Dirt that can lead to incorrect measurements are therefore of particular importance.

Aus DE 10 2004 001 046 B4 ist ein Verfahren zur Feststellung und Quantifizierung von Wasser, Schnee, Matsch, Eis und Raureif auf Verkehrswegsoberflächen bekannt. Das wesentliche Merkmal des dort offenbarten Verfahrens ist, dass Halbleiterstrahlungsquellen unterschiedlicher Emissionswellenlängen so der Reihe nach ein- und wieder ausgeschaltet werden, dass jeweils maximal eine zu einem Zeitpunkt eingeschaltet ist, deren Licht auf die zu vermessende Oberfläche gelenkt wird und das zurückgestreute Licht außerhalb des Glanzreflexes eingesammelt und auf ein Empfangselement geleitet wird, dessen Fotostrom verstärkt und von einer Auswerteeinheit mit dem Ein- und Ausschalten der Quellen korreliert registriert wird. Dabei wird ein Teil des Messlichts als Referenz direkt aus den Halbleiterstrahlungsquellen einem separaten Empfänger zugeleitet wird. Jedes von der Fahrbahnoberfläche aufgenommene Spektrum wird dann durch dieses Referenzspektrum geteilt. Dieses Verfahren in der Patentschrift DE 10 2004 001 046 B4 ist wie das in L1 offenbarte Verfahren nicht robust gegen Fremdlicht und empfindlich gegenüber Sensordrift und Sensorverschmutzung. Die kürzeste verwendet Wellenlänge ist 800 nm, weshalb das Verfahren die mikrokristalline Struktur, die Schnee seine weiße Farbe gibt, nicht auswerten kann.Out DE 10 2004 001 046 B4 A method for detecting and quantifying water, snow, mud, ice and hoarfrost on traffic route surfaces is known. The essential feature of the method disclosed therein is that semiconductor radiation sources of different emission wavelengths are switched on and off in turn so that in each case at most one is switched on at a time whose light is directed onto the surface to be measured and the backscattered light outside the gloss reflex is collected and directed to a receiving element whose photocurrent is amplified and registered correlated by an evaluation with the switching on and off of the sources. In this case, a portion of the measuring light is fed as a reference directly from the semiconductor radiation sources a separate receiver. Each spectrum picked up by the road surface is then divided by this reference spectrum. This method in the patent specification DE 10 2004 001 046 B4, like the method disclosed in L1, is not robust against extraneous light and sensitive to sensor drift and sensor contamination. The shortest wavelength used is 800 nm, which is why the process can not evaluate the microcrystalline structure that gives snow its white color.

In der Offenbarung DE 19816004 A1 wird eine Anordnung zur Fahrbahnzustandserkennung mit einer Infrarot(IR)-Anordnung offenbart, welche mittels einer IR-Sendeeinrichtung einen Fahrbahnbereich ausleuchtet und mittels einer IR-Empfangseinrichtung Strahlung von der Fahrbahn aufnimmt und die Intensität rückgestreuter IR-Strahlung in zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen für eine Aussage über den Fahrbahnzustand auswertet. Wesentliches Merkmal der Anordnung ist, dass die Sendeeinrichtung die emittierte IR-Strahlung in zumindest einem der beiden Wellenlängenbereiche zeitlich in der Intensität variiert und die Empfangseinrichtung zumindest einen Teil der rückgestreuten Strahlung mit dem Zeitverlauf der Intensitätsvariation der emittierten Strahlung korreliert. Diese Anordnung in der Anmeldung DE 19816004 A1 ist wie das in L1 offenbarte Verfahren nicht robust gegen Fremdlicht und empfindlich gegenüber Sensordrift und Sensorverschmutzung. Die kürzeste verwendet Wellenlänge ist 950 nm, weshalb das Verfahren die mikrokristalline Struktur, die dem Schnee seine weiße Farbe gibt, ebenfalls nicht auswerten kann.In the Revelation DE 19816004 A1 an arrangement for road condition detection with an infrared (IR) arrangement is disclosed, which illuminates a roadway area by means of an IR transmitting device and receives radiation from the roadway by means of an IR receiving device and the intensity of backscattered IR radiation in two different wavelength ranges for a statement about evaluates the road condition. An essential feature of the arrangement is that the transmitting device varies the emitted IR radiation temporally in intensity in at least one of the two wavelength ranges and the receiving device correlates at least a portion of the backscattered radiation with the time course of the intensity variation of the emitted radiation. This arrangement in the application DE 19816004 A1 Like the method disclosed in L1, it is not robust against extraneous light and sensitive to sensor drift and sensor contamination. The shortest wavelength used is 950 nm, which is why the method can not evaluate the microcrystalline structure that gives the snow its white color.

Die internationale Anmeldung WO 96264301 offenbart ein Verfahren zum Feststellen des Oberflächenzustands, insbesondere von Verkehrswegen hinsichtlich Trockenheit, Nässe oder Vereisung, bei dem die Oberfläche mit einer Strahlungsquelle mit Infrarotanteil bestrahlt wird und die reflektierte Strahlung gleichzeitig in verschiedenen Wasser und Eis charakterisierenden Wellenlängenbereichen gemessen wird, wobei abhängig von den gemessenen Signalen eine Aussage über den Oberflächenzustand getroffen wird. Wesentliches Merkmal dieser internationalen Anmeldung ist, dass die reflektierte Strahlung gleichzeitig in mindestens vier Wellenlängenbereichen selektiv gemessen wird, die eine genügende Eindringtiefe der Strahlung in die Oberfläche zulassen, wobei ein erster und ein zweiter Wellenlängenbereich so gewählt werden, dass sie von einer Absorption der Wassermoleküle, unabhängig vom Aggregatzustand, wenig beeinflusst werden, und ein dritter und vierter Wellenlängenbereich so gewählt werden, dass sie kennzeichnend für Wasser und Eis sind, und dass ein durch die Eindringtiefe hervorgerufener Einfluss des Untergrundes auf die im dritten und vierten Wellenlängenbereich gemessenen Signale mittels der Information der im ersten und zweiten Wellenlängenbereich gemessenen Signale kompensiert wird.The international application WO 96264301 discloses a method for determining the surface condition, in particular of driveways, dampness or icing, in which the surface is irradiated with a source of infrared radiation and the reflected radiation is measured simultaneously in different water and ice characterizing wavelength ranges, depending on the measured signals a statement about the surface condition is made. An essential feature of this international application is that the reflected radiation is selectively measured simultaneously in at least four wavelength ranges which allow a sufficient penetration depth of the radiation into the surface, wherein a first and a second wavelength range are selected such that they are dependent on absorption of the water molecules, irrespective of the state of aggregation, and a third and fourth wavelength range are chosen so that they are characteristic of water and ice, and that an influence of the ground caused by the penetration depth on the signals measured in the third and fourth wavelength ranges by means of the information of in the first and second wavelength ranges measured signals is compensated.

Diese Anordnung in der internationalen Anmeldung WO 96264301 ist wie das in L1 offenbarte Verfahren nicht robust gegen Fremdlicht und empfindlich gegenüber Sensordrift und Sensorverschmutzung. Die kürzeste verwendet Wellenlänge ist 800 nm, weshalb auch dieses Verfahren die mikrokristalline Struktur, die dem Schnee seine weiße Farbe gibt, ebenfalls nicht auswerten kann. Besonders muss hier darauf hingewiesen werden, dass zwar eine Kompensation vorgenommen wird. Diese führt jedoch nicht zu einem Verschwinden der Empfangssignale. Insbesondere bei starker Sonneneinstrahlung kann es daher zu einer Übersteuerung der Eingangsverstärker kommen. Der Untergrund wird hier in einem anderen Spektralbereich gemessen und von einem zweiten Spektralbereich abgezogen. Dies setzt voraus, dass hier eine mehr oder weniger konstante Korrelation vorliegt, was aber in der Regel nicht der Fall ist. This arrangement in the international application WO 96264301 Like the method disclosed in L1, it is not robust against extraneous light and sensitive to sensor drift and sensor contamination. The shortest wavelength used is 800 nm, which is why this method too can not evaluate the microcrystalline structure that gives the snow its white color. In particular, it should be noted here that although a compensation is made. However, this does not lead to a disappearance of the received signals. In particular, in strong sunlight, it may therefore lead to overdriving the input amplifier. The background is measured here in another spectral range and subtracted from a second spectral range. This assumes that there is a more or less constant correlation, which is not the case in most cases.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Es die Aufgabe der Erfindung, zusätzlich eine sichere Unterscheidung zwischen Schneematsch und einer nassen Straße bei gleichzeitiger Fremdlichtrobustheit herzustellen.It is the object of the invention to additionally produce a reliable distinction between slush and a wet road with simultaneous extraneous light robustness.

Die sichere Unterscheidung zwischen Schneematsch und einer nassen Straße wird dabei durch ein System gemäß dem Anspruch 1 erreicht.The safe distinction between slush and a wet road is achieved by a system according to claim 1.

Die Fremdlichtrobustheit wird ebenfalls durch ein System gemäß dem Anspruch 1 erreicht.The Fremdlichtrobustheit is also achieved by a system according to claim 1.

Grundgedanke der ErfindungBasic idea of the invention

Es ist eine wesentliche Erkenntnis im Rahmen dieser Erfindung, dass Schneematsch und eine nasse Straße aufgrund der mikrokristallinen Struktur visuell unterschieden werden können. Dies ist auf die erhöhte Reflektivität des Schneematschs im optisch sichtbaren Wellenlängenbereich zurückzuführen. Aus diesem Grund muss der spektrale Bereich eines Straßensensors entsprechend der im Stand der Technik genannten Schriften, die ohne Ausnahme keine Wellenlänge kleiner als 800 nm verwenden und empfehlen, über den NIR Bereich so erweitert werden, dass der Bereich des visuellen Lichts miterfasst wird. Es ist die wesentliche Erkenntnis dieser, dass es Erfindung im Gegensatz zum Stand der Technik eben nicht ausreichend ist, nur den NIR Spektralbereich zu untersuchen.It is an essential finding in the context of this invention that slush and a wet road can be distinguished visually due to the microcrystalline structure. This is due to the increased reflectivity of the slush in the optically visible wavelength range. For this reason, the spectral range of a road sensor according to the prior arts, which without exception use and recommend no wavelength smaller than 800 nm, must be extended beyond the NIR range so as to detect the range of the visual light. It is the essential realization of this that, in contrast to the prior art, invention is not sufficient to investigate only the NIR spectral range.

Es ist also zusätzlich zu den drei Bereichen, die beispielsweise in der Schrift L1 genannt sind, mindestens ein weiterer spektraler Bereich im Bereich von 800 nm bis 100 nm notwendig. Vorzugsweise sollten natürlich mehrere Bereiche untersucht werden. Da Schnee typischerweise eher im blauen Bereich reflektiert, ist es beispielsweise sinnvoll im Bereich von 300 nm bis 200 nm eine blaue LED als Sendediode oder einen geeigneten Detektor mit Filterscheibe zu benutzen.Thus, in addition to the three areas, which are mentioned for example in the text L1, at least one further spectral range in the range from 800 nm to 100 nm is necessary. Preferably, of course, several areas should be examined. Since snow typically reflects more in the blue range, it makes sense, for example, to use a blue LED as a transmitting diode or a suitable detector with filter disk in the range from 300 nm to 200 nm.

Ein solches Sensorsystem muss also über mindestens vier Messkanäle verfügen. Im Gegensatz zum Stand der Technik muss im Falle eines erfindungsgemäßen Systems jedoch mindestens einer der mindestens vier Messkanäle ein Messkanal im Bereich von 800 nm bis 100 nm sein. Jeder der mindestens vier Messkanäle liefert einen Messwert.Such a sensor system must therefore have at least four measuring channels. In contrast to the prior art, in the case of a system according to the invention, however, at least one of the at least four measuring channels must be a measuring channel in the range from 800 nm to 100 nm. Each of the at least four measuring channels supplies a measured value.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn ein Messkanal einen Reflexionswert der Straße innerhalb des elektromagnetischen Spektrums von in etwa 1750 nm bis 2250 nm erfasst, wobei der Wert von 1950 nm als gut geeignete Peak-Empfindlichkeit aus der Literatur (L1) bekannt ist.It is known from the prior art that it is particularly advantageous if a measurement channel detects a reflection value of the road within the electromagnetic spectrum of approximately 1750 nm to 2250 nm, the value of 1950 nm being the most suitable peak sensitivity from the literature (L1) is known.

Des Weiteren ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn ein zweiter Messkanal einen Reflexionswert der Straße innerhalb des elektromagnetischen Spektrums von in etwa 1250 nm bis 1750 nm erfasst, wobei der Wert von 1550 nm als gut geeignete Peak-Empfindlichkeit aus der Literatur (L1) bekannt ist.Furthermore, it is known from the prior art that it is particularly advantageous if a second measurement channel detects a reflection value of the road within the electromagnetic spectrum of approximately 1250 nm to 1750 nm, the value of 1550 nm being suitable as a suitable peak Sensitivity from the literature (L1) is known.

Sodann ist es ebenfalls als besonders vorteilhaft bekannt, wenn ein dritter Messkanal einen Reflexionswert der Straße innerhalb des elektromagnetischen Spektrums von in etwa 750 nm bis 1250 nm erfasst, wobei der Wert von 960 nm als gut geeignete Peak-Empfindlichkeit aus der Literatur (L1) bekannt ist.Then, it is also known to be particularly advantageous if a third measurement channel detects a reflection value of the road within the electromagnetic spectrum of approximately 750 nm to 1250 nm, the value of 960 nm being known as well-suited peak sensitivity from the literature (L1) is.

Über diesen Stand der Technik hinaus und im Gegensatz zu diesem ist es jedoch zusätzlich besonders vorteilhaft, wenn ein erfindungsgemäßer vierter Messkanal einen Reflexionswert der Straße innerhalb des elektromagnetischen Spektrums von in etwa 100 nm bis 750 nm erfasst, wobei der Wert einer InGaN LED als Sender mit 420 nm als Sendewellenlänge in Kombination mit einer Fotodiode als besonders gut geeignet erscheint.Beyond this prior art and in contrast to this, however, it is additionally particularly advantageous if a fourth measurement channel according to the invention detects a reflection value of the road within the electromagnetic spectrum of approximately 100 nm to 750 nm, the value of an InGaN LED serving as the transmitter 420 nm appears as a transmission wavelength in combination with a photodiode particularly well suited.

Die Erfindung wird weiter zunächst anhand eines ersten Messkanals erläutert. Dessen Komponenten sind mit der Zahl 1 bezeichnet. Das Prinzip wird im Verlauf auf komplexere Systemstrukturen übertragen. Jeder Messkanal besteht aus einem Sender H1 und einem Empfänger D1. Der Sender H1 wird mit dem Speisesignal S5 eines Generators G1 betrieben. Der Sender sendet in eine erste Übertragungsstrecke I1 hinein, an deren Ende sich die zu vermessende Straße, das Objekt O1, befindet. Dieses reflektiert in eine zweite Übertragungsstrecke I2 hinein, an dessen Ende sich der Empfänger D1 befindet. Dieser wandelt das empfangene Signal S1 nach Durchgang und Modifikation durch die Übertragungsstrecken I1 und I2 und nach Reflektion am Objekt O1 in das Empfängerausgangssignal S1 um. Aus diesem erzeugt der Regler CT1 das Kompensationssendesignal S3 mit dem ein Kompensationssender K1 gespeist wird, der über eine typischerweise bekannte Übertragungsstrecke I3 ebenfalls in den Empfänger D1, vorzugsweise linear überlagernd einstrahlt. Hierbei wird der Regler CT1 so ausgestaltet, dass der Signalanteil des Empfängerausgangssignals S1, der proportional zum Sendesignal S5 ist, bis auf den unvermeidlichen Regelfehler und das unvermeidliche Systemrauschen Null ist.The invention will be further explained first with reference to a first measuring channel. Its components are designated by the number 1. The principle is transferred to more complex system structures. Each measuring channel consists of a transmitter H1 and a receiver D1. The transmitter H1 is operated with the supply signal S5 of a generator G1. The transmitter transmits into a first transmission link I1, at the end of which the road to be measured, the object O1, is located. This reflects into a second transmission link I2, at the end of which the receiver D1 is located. This converts the received signal S1 after passage and modification by the Transmission lines I1 and I2 and after reflection on the object O1 in the receiver output signal S1 order. For this, the controller CT1 generates the compensation transmission signal S3 with which a compensation transmitter K1 is fed, which also radiates via a typically known transmission path I3 into the receiver D1, preferably in a linearly superimposing manner. In this case, the controller CT1 is designed so that the signal component of the receiver output signal S1, which is proportional to the transmission signal S5, is zero except for the unavoidable control error and the unavoidable system noise.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 12174144.1 , deren Offenlegungsumfang und deren Ansprüche Teil dieser Anmeldung sein sollen, ist bekannt, dass mit Hilfe von Skalar-Produkten ein solcher Regler sehr einfach realisiert werden kann.From the European patent application EP 12174144.1 , whose scope of disclosure and their claims are intended to be part of this application, it is known that with the help of scalar products such a controller can be realized very easily.

Hierbei werden die Signale S1 und S5 als Vektoren aufgefasst. Durch Bildung des Skalar-Produkts zwischen S1 und S5 – man spricht auch von einer Hilbert-Projektion von S1 auf S5 – wird der Anteil von S5 in S1 bestimmt. Dies geschieht real durch Multiplikation des Signals S1 mit dem Signal S5 zum Signal S8 mit einer Multiplikationseinheit M1 und anschließende Filterung mit einem Filter F und/oder Integration. Dies entspricht einer Transformation des Signals S1 in den S5 Raum. Ein solches Skalar-Produkt zweier Signale S1 und S5 wird im Folgenden durch den Ausdruck <S1, S5> bezeichnet.Here, the signals S1 and S5 are understood as vectors. By forming the scalar product between S1 and S5 - which is also called a Hilbert projection from S1 to S5 - the proportion of S5 in S1 is determined. This is done in reality by multiplying the signal S1 with the signal S5 to the signal S8 with a multiplication unit M1 and subsequent filtering with a filter F and / or integration. This corresponds to a transformation of the signal S1 into the S5 space. Such a scalar product of two signals S1 and S5 is referred to below by the expression <S1, S5>.

Nach der Skalar-Produktbildung wird das so erhaltene Filterausgangssignal S9 zum Verstärkerausgangssignal S4 verstärkt.After the scalar product formation, the filter output signal S9 thus obtained is amplified to the amplifier output signal S4.

Dieses wird durch Multiplikation mit dem Signal S5 in den Zeit-Bereich zurück transformiert. Es ergibt sich das Kompensationsvorsignal S6, das durch Addition des optionalen Offsets B1 zum Kompensationssendesignal S3 wird.This is transformed back into the time domain by multiplication with the signal S5. The result is the compensation bias signal S6, which becomes the compensation transmission signal S3 by adding the optional offset B1.

Im Folgenden wird ein System mit vier Messkanälen beschrieben. Die Verwendung von mehr Messkanälen ist möglich und äußerst sinnvoll, da hierdurch die Genauigkeit erhöht wird.The following describes a system with four measurement channels. The use of more measuring channels is possible and extremely useful, as this increases the accuracy.

Wird jeder Sender H1 bis H4 eines der vier Messkanäle mit jeweils einem Generator G1 bis G4 betrieben, und sind alle Regler CT1 bis CT4 gleich ausgelegt, so ist es besonders sinnvoll die Signale S5_1 bis S5_4 der Generatoren G1 bis G4 so auszulegen, dass für zwei beliebige Sendesignale S5_i und S5_j mit 0 < i < 5 und 0 < j < 5 und i ≠ j gilt: <S5_i, S5_j> = 0 If each transmitter H1 to H4 of one of the four measuring channels is operated in each case with a generator G1 to G4, and if all controllers CT1 to CT4 have the same design, it is particularly expedient to design the signals S5_1 to S5_4 of the generators G1 to G4 such that two Any transmit signals S5_i and S5_j with 0 <i <5 and 0 <j <5 and i ≠ j are: <S5_i, S5_j> = 0

Zwei solche Signale sind orthogonal zueinander, da deren Skalar-Produkt Null ist.Two such signals are orthogonal to each other because their scalar product is zero.

Dies hat den Vorteil, dass durch die Orthogonalität der Sendesignale S5_1 bis S5_4 die Kanäle durch die zugeordneten Regler CT_1 bis CT_4 getrennt werden können.This has the advantage that due to the orthogonality of the transmission signals S5_1 to S5_4, the channels can be separated by the associated controllers CT_1 to CT_4.

In der Regel beschränkt sich die Abstrahlung jedes der Sender H1 bis H4 jedoch nicht auf einen spezifischen Wellenlängenbereich. Vielmehr werden sich die Abstrahlungsbereiche teilweise in unterschiedlicher Weise überlappen.In general, however, the radiation of each of the transmitters H1 to H4 is not limited to a specific wavelength range. Rather, the radiation areas will partially overlap in different ways.

Ebenso beschränkt sich in der Regel die Empfindlichkeit jedes der Empfänger D1 bis D4 nicht auf einen spezifischen Wellenlängenbereich. Vielmehr werden sich die Empfindlichkeitsbereiche der Empfänger ebenfalls teilweise in unterschiedlicher Weise überlappen.Also, typically, the sensitivity of each of the receivers D1 to D4 is not limited to a specific wavelength range. Rather, the sensitivity ranges of the receivers will also partially overlap in different ways.

Es ergeben sich für das hier diskutierte vierkanalige Beispiel somit 4 × 4, also 16, Paarungen von Sendern H1 bis H4 mit Empfängern D1 bis D4. Es ist sinnvoll, für jedes dieser Paare aus einem Sender Hi und einem Empfänger Dj einen Regler CT_i_j vorzusehen (mit 0 < i < 5 und 0 < j < 5). Der Regler CT_i_j bildet das Skalar-Produkt aus dem Sendesignal S5_i des zugehörigen Senders Hi und dem Empfängerausgangssignal S1_j des zugehörigen Empfängers Dj. Somit werden im beispielhaften Fall eines Systems mit vier Sendern H1 bis H4, vier verschiedene Kompensationsvorsignale S6_i_j mit i von 1 bis 4 für den Empfänger Dj und den zugehörigen Kompensationssenden Kj gebildet. Um hieraus jeweils ein einzelnes Kompensationssignal S3_j bilden zu können, werden diese Signale S6_1_j bis S6_4_j und ein optionaler Offset B1_j zum Kompensationssignal S3_j summiert. Mit diesem wird der Kompensationssender Kj betrieben. Dieser strahlt typischerweise summierend in den Empfänger Dj ein. Hierdurch wird für den Empfänger Dj die Regelschleife geschlossen. Das beispielhafte System verfügt somit über vier Regelschleifen, wobei jede Regelschleife vier Regler aufweist.Thus, for the four-channel example discussed here, 4 × 4, ie 16, pairings of transmitters H1 through H4 with receivers D1 through D4 result. It makes sense to provide a controller CT_i_j for each of these pairs of a transmitter Hi and a receiver Dj (with 0 <i <5 and 0 <j <5). The controller CT_i_j forms the scalar product from the transmission signal S5_i of the associated transmitter Hi and the receiver output signal S1_j of the associated receiver Dj. Thus, in the exemplary case of a system having four transmitters H1 to H4, four different compensation bias signals S6_i_j are formed with i from 1 to 4 for the receiver Dj and the associated compensation transmit Kj. In order to be able to form a single compensation signal S3_j therefrom, these signals S6_1_j to S6_4_j and an optional offset B1_j are added to the compensation signal S3_j. With this the compensation transmitter Kj is operated. This typically emits summing into the receiver Dj. This closes the control loop for the receiver Dj. The exemplary system thus has four control loops, each control loop having four controllers.

Jeder der Regler CT_i_j liefert ein Signal S4_i_j, das ein Ausgangssignal des Systems darstellt. Gleichzeitig werden die Regelparameter aller Regler CT_i_j typischerweise gleich gewählt und zwar in der Art, dass die jeweiligen Empfängerausgangssignale S1_j keine Anteile der Sendesignale S5_1, S5_2, S5_3 und S5_4 des beispielhaften Systems mehr aufweisen. Von den unvermeidlichen Regelfehlern und dem Systemrauschen sei hierbei abgesehen.Each of the controllers CT_i_j provides a signal S4_i_j representing an output signal of the system. At the same time, the control parameters of all controllers CT_i_j are typically selected to be the same, namely in such a way that the respective receiver output signals S1_j no longer have any portions of the transmission signals S5_1, S5_2, S5_3 and S5_4 of the exemplary system. From the inevitable rule errors and the system noise is hereby ignored.

Diese Vorgehen hat im Gegensatz zum Stand der Technik und insbesondere zur WO 96264301 den Vorteil, dass das die Eingangsstufen der Regler nicht übersteuert werden, da das Eingangssignal, wenn kein Störer mit einer zu einem der S5_1 bis S5_4 korrelierten Signalanteil in einen der Empfänger D1 bis D4 einstrahlt, im Idealfall nur ein Gleichsignal ist. Das oben beschriebene Skalarprodukt im Regler ist daher Null und kann beliebig verstärkt werden, wodurch das System insbesondere im Gegensatz zum Stand der Technik sehr linear wird. Durch die Summation in den Empfängern D1 bis D4 ist das System gegen Verschmutzung resistent, was ebenfalls ein wesentlicher Unterschied zum Stand der Technik ist. Eine Summation ist zwar auch in der DE 19816004 A1 , insbesondere in deren 2 beschrieben, dort erfolgt die Summation aber nicht in der Art, dass die Überlagerung zweier Sendesignale ein Gleichsignal ergibt. Sind Störer mit von 0 Hz verschiedenen Frequenzanteilen vorhanden, so werden beim erfindungsgemäßen System zumindest die Signalanteile der Sendersignale eliminiert, was ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist. Außerdem führt die Linearisierung durch die große mögliche Verstärkung des verbleibenden Regelfehlers zu einer geringeren Temperaturdrift, was ebenfalls ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist, in dem beispielsweise explizit die Verwendung eines Temperatursensors vorgeschlagen wird.This procedure has in contrast to the prior art and in particular to WO 96264301 the advantage that the input stages of the controller are not overdriven, since the input signal, if no interferer with a correlated to one of the S5_1 to S5_4 signal component in one of the receivers D1 to D4, ideally only a DC signal. The The scalar product described above in the controller is therefore zero and can be arbitrarily amplified, which makes the system very linear, in contrast to the prior art. The summation in the receivers D1 to D4 makes the system resistant to contamination, which is also a significant difference from the prior art. A summation is indeed in the DE 19816004 A1 , especially in their 2 described there, but the summation is not done in such a way that the superposition of two transmit signals results in a DC signal. If interferers with frequency components other than 0 Hz are present, at least the signal components of the transmitter signals are eliminated in the system according to the invention, which is a significant advantage over the prior art. In addition, the linearization leads to a lower temperature drift due to the large possible amplification of the remaining control error, which is also a significant advantage over the prior art, in which, for example, the use of a temperature sensor is explicitly proposed.

Für die Realisierung des Straßenzustandssensors ist es vorteilhaft, das Spektrum von 100 nm bis 2000 nm in mindestens vier, beispielsweise gleich große Bereiche von ungefähr 500 nm einzuteilen. Die Reflektivitäten seinen mit R1 bis R4 bezeichnet. Diese spannen einen vierdimensionalen Raum auf. Der Strahlungsuntergrund wird in den verschiedenen Spektralbereichen als unterschiedlich angenommen. Das erfindungsgemäße System benötigt im Gegensatz zum Stand der Technik keine Annahme eines vergleichbaren Strahlungsuntergrundes, um eine Kompensation, wie beispielsweise in der WO 9626430 , vornehmen zu können.For the realization of the road condition sensor, it is advantageous to divide the spectrum from 100 nm to 2000 nm into at least four, for example, equal areas of approximately 500 nm. The reflectivities are denoted by R1 to R4. These span a four-dimensional space. The radiation background is assumed to be different in the different spectral ranges. The inventive system needs in contrast to the prior art no assumption of a comparable radiation background to compensate, as in the WO 9626430 to be able to make.

Es ist nun besonders wichtig, dass das System durch zu einander orthogonale oder zumindest nicht kollineare Vektoren zu kalibrieren. Hierzu werden verschiedene Norm-Reflektionen mit dem System vermessen.It is now particularly important to calibrate the system by orthogonal or at least non-collinear vectors. For this purpose, different standard reflections are measured with the system.

Man erhält so eine 16×4 Kalibartionsmatrix, mit der die spektralen Messbereiche getrennt werden können.This gives a 16 × 4 calibration matrix, with which the spectral measuring ranges can be separated.

Eine andere Möglichkeit ist es, statistische Daten der 16-dimensionalen Ergebnisvektoren von Norm-Straßenzuständen in einer Datenbank mit Schwerpunkt und Streuung (Sigma) für jeden Norm-Straßenzustand abzulegen und durch die euklidische Bestimmung des gewichteten Abstands zwischen diesen Prototypen in besagter Datenbank und einem gemessenen und zu bewertenden Ausgangsvektor der S4_i_j Signale (mit 0 < i < 5 und 0 < j < 5) und anschließendem Vergleich dieses Abstands mit einem Schwellwert die Zuordnung zu einem dieser prototypischen Norm-Straßenzustände zu treffen.Another possibility is to store statistical data of the 16-dimensional result vectors of standard road conditions in a database with centroid and scatter (sigma) for each standard road condition and by Euclidean determination of the weighted distance between these prototypes in said database and a measured one and evaluating the output vector of the S4_i_j signals (with 0 <i <5 and 0 <j <5) and then comparing this distance with a threshold value to make the assignment to one of these prototypical standard road conditions.

Abschließend sind noch einige Bemerkungen zur Wahl der Sender und Empfänger sinnvoll.Finally, a few remarks on the choice of sender and receiver make sense.

Es ist besonders sinnvoll, wenn sich die Schwerpunkte der Abstrahlungsmaxima der Sender innerhalb des Spektralbereiches von 100 nm bis 2250 nm unterscheiden und möglichst gleichmäßig verteilen.It is particularly useful if the focal points of the emission maxima of the transmitters differ within the spectral range of 100 nm to 2250 nm and distribute as evenly as possible.

Gleiches gilt für die Empfindlichkeitsschwerpunkte der Empfänger.The same applies to the sensitivity centers of the receivers.

Noch besser ist es, wenn die Empfindlichkeitsschwerpunkte der Empfänger sich von denen der Sender unterscheiden, wobei es jedoch für jeden Sender mindestens einen Empfänger geben muss, der dessen Strahlung empfangen kann und für jeden Empfänger mindestens einen Sender geben muss, der eine durch diesen empfangbare Strahlung aussendet.It is even better if the sensitivity centers of the receivers differ from those of the transmitters, but for each transmitter there must be at least one receiver which can receive its radiation and for each receiver must have at least one transmitter which transmits radiation that can be received by it sending out.

Als Letztes soll noch angegeben werden, inwieweit das System sich vereinfachen lässt.Finally, it should be stated to what extent the system can be simplified.

Je nach der gewünschten Reaktionsgeschwindigkeit des Systems ist es sinnvoll, statt eines Raummultiplex, im beispielhaften Fall durch 16 Regler realisiert, einen Zeitmultiplex durch wenige oder sogar nur einen Regler vorzusehen und durch Multiplexer die Sender und Empfänger dem Regler jeweils zuzuschalten.Depending on the desired reaction rate of the system, it makes sense, instead of a spatial multiplex, realized in the exemplary case by 16 controllers to provide a time division by a few or even just a controller and connect the transmitters and receivers to the controller by multiplexers.

Schließlich sei noch erwähnt, dass die Anzahl der Sender nicht unbedingt 4 betragen muss, sondern auch kleiner oder größer sein kann.Finally, it should be mentioned that the number of transmitters is not necessarily 4, but may be smaller or larger.

Auch die Anzahl der Empfänger muss nicht unbedingt 4 betragen, sondern auch kleiner oder größer sein kann.Also, the number of receivers does not necessarily have to be 4, but may also be smaller or larger.

Wichtig ist, dass der Rang der Kalibrationsmatrix mindestens 4 beträgt, also mindestens 4 unabhängige Messkanäle bestehen, und dass diesen Messkanälen für die aufgabengemäße Verwendung als Straßenzustandssensor vier Spektralbereiche zugeordnet werden können.It is important that the rank of the calibration matrix is at least 4, ie there are at least 4 independent measurement channels, and that four spectral ranges can be assigned to these measurement channels for the purposeful use as a road condition sensor.

Es ist daher denkbar, dass

• zwei Sender und zwei Empfänger ausreichend sein könnten oder
• ein breitbandiger Empfänger und vier schmalbandige Sender oder
• ein breitbandiger Sender und vier schmalbandige Empfänger.

It is therefore conceivable that

• two transmitters and two receivers could be sufficient or
• one broadband receiver and four narrowband transmitters or
• one broadband transmitter and four narrowband receivers.

Beschreibung der FigurenDescription of the figures

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Regler. Dieser wird im Folgenden mit CT1, CT2, CT3, CT4, CT_1_1, CT_1_2, CT_1_3, CT_1_4, CT_2_1, CT_2_2, CT_2_3, CT_2_4, CT_3_1, CT_3_2, CT_3_3, CT_3_4, CT_4_1, CT_4_2, CT_4_3 und CT_4_4 bezeichnet. 1 shows a controller according to the invention. This will be described below with CT1, CT2, CT3, CT4, CT_1_1, CT_1_2, CT_1_3, CT_1_4, CT_2_1, CT_2_2, CT_2_3, CT_2_4, CT_3_1, CT_3_2, CT_3_3, CT_3_4, CT_4_1, CT_4_2, CT_4_3 and CT_4_4.

Das am Anschluss b in den Regler eingespeiste Eingangssignal S1(t), typischerweise das Empfängerausgangssignal, wird mit dem am Anschluss a eingespeisten Sendesignal S5(t) im Multiplizierer M1 zum Ausgangssignal S8(t) multipliziert. Durch eine Filterung im Filter F werden die höheren Frequenzanteile weggefiltert. Es handelt sich beim Filter F typischerweise um ein Tiefpassfilter. Das Filter sollte typischerweise die Sendesignale S5(t) deutlich unterdrücken und Gleichanteile durchlassen. Die Bandbreite des Filters F bestimmt die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems. Eine Realisierung des Filters F als reiner Integrator ist möglich. Die Multiplikation M1 und die anschließende Filterung durch das Filter F bilden das Skalar-Produkt <S1(t), S5(t)> aus den beiden Signalen S1(t) und S5(t). Das Ergebnis dieses Skalar-Produktes ist das Filterausgangssignal S9(t). Es repräsentiert die Projektion des Eingangssignals S1(t) auf das Sendesignal S5(t) und gibt damit an, wie viel von S5(t) im Signal S1(t) enthalten ist. Das Filterausgangssignal S9(t) wird im Verstärker V1 zum Verstärkerausgangssignal S4(t) verstärkt. Dieses bildet gleichzeitig das Ausgangssignal. Es wird am Anschluss d ausgegeben.The input signal S1 (t), typically the receiver output signal, fed into the regulator at the terminal b is multiplied by the transmit signal S5 (t) in the multiplier M1 fed to the terminal a to the output signal S8 (t). By filtering in the filter F, the higher frequency components are filtered out. The filter F is typically a low-pass filter. The filter should typically significantly suppress the transmit signals S5 (t) and pass DCs. The bandwidth of the filter F determines the reaction rate of the system. A realization of the filter F as a pure integrator is possible. The multiplication M1 and the subsequent filtering by the filter F form the scalar product <S1 (t), S5 (t)> from the two signals S1 (t) and S5 (t). The result of this scalar product is the filter output signal S9 (t). It represents the projection of the input signal S1 (t) onto the transmit signal S5 (t) and thus indicates how much of S5 (t) is contained in the signal S1 (t). The filter output signal S9 (t) is amplified in the amplifier V1 to the amplifier output signal S4 (t). This simultaneously forms the output signal. It is output at the terminal d.

Das Signal S4(t) wird mit dem Sendesignal S5(t) multipliziert und durch Addition des am Anschluss c eingespeisten Kompensationsvorsignals S6v(t) des vorhergehenden Reglers zum Kompensationsvorsignal S6(t). Dieses wird am Anschluss e an den nachfolgenden Regler weitergegeben.The signal S4 (t) is multiplied by the transmission signal S5 (t) and by addition of the compensation bias signal S6v (t) of the preceding controller fed to the terminal c to the compensation bias signal S6 (t). This is forwarded at connection e to the following controller.

2 zeigt ein beispielhaftes System unter Verwendung von vier Reglern CT1, CT2, CT3, CT4 gemäß 1. Ein Generator G1 erzeugt das Sendesignal S5 mit dem der breitbandige Sender H1 betrieben wird. Dieser strahlt in die schmalbandigen Empfänger D1, D2, D3 und D4 ein. Dabei wird dessen Strahlung zuvor an dem Messobjekt, beispielsweise der Straßenoberfläche, reflektiert. Dieses Messobjekt ist zur Vereinfachung und Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht eingefügt. Die Empfänger werden durch eine Kombination aus einer Diode und einem Widerstand symbolisiert. 2 FIG. 12 shows an example system using four controllers CT1, CT2, CT3, CT4 according to FIG 1 , A generator G1 generates the transmission signal S5 with which the broadband transmitter H1 is operated. This radiates into the narrowband receivers D1, D2, D3 and D4. In this case, its radiation is previously reflected on the measurement object, for example the road surface. This measurement object is not included for the sake of simplicity and clarity of the drawing. The receivers are symbolized by a combination of a diode and a resistor.

Das Ausgangssignal S1_1 des Empfängers D1 ist mit dem Anschluss a des Reglers CT1 verbunden.The output signal S1_1 of the receiver D1 is connected to the terminal a of the controller CT1.

Das Ausgangssignal S1_2 des Empfängers D2 ist mit dem Anschluss a des Reglers CT2 verbunden.The output signal S1_2 of the receiver D2 is connected to the terminal a of the controller CT2.

Das Ausgangssignal S1_3 des Empfängers D3 ist mit dem Anschluss a des Reglers CT3 verbunden.The output signal S1_3 of the receiver D3 is connected to the terminal a of the controller CT3.

Das Ausgangssignal S1_4 des Empfängers D4 ist mit dem Anschluss a des Reglers CT4 verbunden.The output signal S1_4 of the receiver D4 is connected to the terminal a of the controller CT4.

Der Regler CT1 erzeugt ein Kompensationssignal S3_1 mit dem der Kompensationssender K1 gesteuert wird, der ebenfalls in den Empfänger D1 einstrahlt.The controller CT1 generates a compensation signal S3_1 with which the compensation transmitter K1 is controlled, which also radiates into the receiver D1.

Der Regler CT2 erzeugt ein Kompensationssignal S3_2 mit dem der Kompensationssender K2 gesteuert wird, der ebenfalls in den Empfänger D2 einstrahlt.The controller CT2 generates a compensation signal S3_2 with which the compensation transmitter K2 is controlled, which also radiates into the receiver D2.

Der Regler CT3 erzeugt ein Kompensationssignal S3_3 mit dem der Kompensationssender K3 gesteuert wird, der ebenfalls in den Empfänger D3 einstrahlt.The controller CT3 generates a compensation signal S3_3 with which the compensation transmitter K3 is controlled, which also radiates into the receiver D3.

Der Regler CT4 erzeugt ein Kompensationssignal S3_4 mit dem der Kompensationssender K4 gesteuert wird, der ebenfalls in den Empfänger D4 einstrahlt.The controller CT4 generates a compensation signal S3_4 with which the compensation transmitter K4 is controlled, which also radiates into the receiver D4.

Die Empfänger D1, D2, D3 und D4 empfangen also ein überlagertes Signal des jeweiligen Senders H1 bzw. H1, H3 oder H4 nach Durchgang durch die Übertragungsstrecke und Reflektion am Objekt und das Signal des Kompensationssender K1 bzw. K2, K3 oder K4. Diese Überlagerung ist vorzugsweise linear.The receivers D1, D2, D3 and D4 thus receive a superimposed signal of the respective transmitter H1 or H1, H3 or H4 after passing through the transmission path and reflection on the object and the signal of the compensation transmitter K1 or K2, K3 or K4. This superposition is preferably linear.

Die Kompensationssignale S3_1, S3_2, S3_3 und S3_4 werden von den zugehörigen Reglern CT1, CT2, CT3 und CT4 in der Art erzeugt, dass die jeweiligen Empfängerausgangssignale S1_1, S1_2, S1_3 und S3_4 keine Anteile des Speisesignals S5 mehr bis auf solche, die auf die unvermeidlichen Regelfehler und das Systemrauschen zurückzuführen sind, enthalten.The compensation signals S3_1, S3_2, S3_3 and S3_4 are generated by the associated controllers CT1, CT2, CT3 and CT4 in such a way that the respective receiver output signals S1_1, S1_2, S1_3 and S3_4 no longer share any of the supply signal S5 except those associated with the unavoidable control errors and system noise.

Die vier Regler CT1, CT2, CT3 und CT4 erzeugen die vier Ausgangssignale S4_1, S4_2, S4_3 und S4_4. Aus diesen erzeugt das Interface IF eine Aussage über den Straßenzustand.The four controllers CT1, CT2, CT3 and CT4 generate the four output signals S4_1, S4_2, S4_3 and S4_4. From these, the interface IF generates a statement about the road condition.

Beispielhaft sind Empfindlichkeitsmaxima für die verschiedenen Empfänger D1, D2, D3 und D4 angegeben. Solche Empfindlichkeitsmaxima können im einfachsten Fall durch Filterscheiben in Kombination mit geeigneten Detektoren erreicht werden.As an example, sensitivity maxima are given for the different receivers D1, D2, D3 and D4. Such sensitivity maxima can be achieved in the simplest case by filter disks in combination with suitable detectors.

3 zeigt eine komplexere beispielhafte Vorrichtung mit vier Sendern H1 bis H4 mit unterschiedlichen Abstrahlungsschwerpunkten und vier Empfängern D1 bis D4 mit unterschiedlichen Empfindlichkeitsschwerpunkten. 3 shows a more complex exemplary device with four transmitters H1 to H4 with different focal points and four receivers D1 to D4 with different sensitivity centers.

Die Zeichnung ist vereinfacht, um eine gewisse Übersicht zu ermöglichen.The drawing is simplified to allow a certain overview.

Jedem Sender Hi mit 0 < i < 5 ist ein Generator Gi zugeordnet. Die vier Generatoren G1 bis G4 erzeugen vier Sendesignale S5_1 bis S5_4. Diese sind zueinander bezüglich des in den Reglern CT_i_j (mit 0 < i < 5 und 0 < j < 5) realisierten Skalar-Produkts orthogonal. Each transmitter Hi with 0 <i <5 is assigned a generator Gi. The four generators G1 to G4 generate four transmission signals S5_1 to S5_4. These are orthogonal to each other with respect to the scalar product realized in the controllers CT_i_j (where 0 <i <5 and 0 <j <5).

Es wird angenommen, dass jeder Sender H1 bis H4 in jeden Empfänger D1 bis D4 einstrahlt und dort auch ein mehr oder minder großes Signal S1_1 bis S1_4 erzeugt.It is assumed that each transmitter radiates H1 to H4 into each receiver D1 to D4 and also generates a more or less large signal S1_1 to S1_4 there.

Die Empfänger D1 bis D4 sind wieder durch die Kombination einer Diode und eines Widerstands symbolisiert.The receivers D1 to D4 are again symbolized by the combination of a diode and a resistor.

Zu jedem Paar aus Empfänger Ausgangssignal S1_i (mit 0 < i < 5) und Sendesignal S5_j (mit 0 < j < 5) ist ein Regler CT_i_j vorgesehen, der diese Signale durch das bereits besprochene Skalar-Produkt als Transformation verknüpft und die Rücktransformation durch Multiplikation mit S5_j vornimmt. Um nun ein Kompensationssignal S3_j zu erzeugen, wird in den ersten Regler CT_j_1 am Anschluss b das zugehörige Signal S1_j eingespeist. In der Zeichnung ist das so dargestellt, dass die Leitung am jeweils rechten Rand der Box, die den jeweiligen Regler darstellt, einen ausgefüllten schwarzen Kreis zeigt, was die Verbindung symbolisieren soll.For each pair of receiver output signal S1_i (with 0 <i <5) and transmit signal S5_j (with 0 <j <5), a controller CT_i_j is provided, which links these signals by the already discussed scalar product as a transformation and the inverse transformation by multiplication with S5_j. In order now to generate a compensation signal S3_j, the associated signal S1_j is fed into the first controller CT_j_1 at the connection b. In the drawing, this is shown so that the line at the respective right edge of the box, which represents the respective controller, a filled black circle shows what the link should symbolize.

Die jeweilige Leitung S1_j wird auf diese Weise mit den jeweiligen anderen drei Reglern CT_j_2, CT_j_3 und CT_j_4 in 2 verbunden.The respective line S1_j in this way with the respective other three controllers CT_j_2, CT_j_3 and CT_j_4 in 2 connected.

Am jeweiligen Anschluss a wird jeweils das jeweilige Signal S5_1 in den jeweiligen Regler CT_j_1, das jeweilige Signal S5_2 in den jeweiligen Regler CT_j_2, das jeweilige Signal S5_3 in den jeweiligen Regler CT_j_3 und das jeweilige Signal S5_4 in den jeweiligen Regler CT_j_4 eingespeist.The particular signal S5_1 in the respective controller CT_j_1, the respective signal S5_2 in the respective controller CT_j_2, the respective signal S5_3 in the respective controller CT_j_3 and the respective signal S5_4 in the respective controller CT_j_4 are respectively fed at the respective connection a.

Darüber hinaus wird in den jeweiligen ersten Regler CT_j_1 am jeweiligen Anschluss c ein Masse-Signal eingespeist, da diese Regler jeweils keinen Vorgänger haben.In addition, a ground signal is fed into the respective first controller CT_j_1 at the respective connection c, since these controllers each have no predecessor.

Der jeweilige Anschluss e des jeweiligen Reglers CT_j_1 wird über die jeweilige Leitung S6_j_1 mit dem jeweiligen Anschluss c des jeweiligen Reglers CT_j_2 verbunden.The respective connection e of the respective controller CT_j_1 is connected via the respective line S6_j_1 to the respective connection c of the respective controller CT_j_2.

Der jeweilige Anschluss e des jeweiligen Reglers CT_j_2 wird über die jeweilige Leitung S6_j_2 mit dem jeweiligen Anschluss c des jeweiligen Reglers CT_j_3 verbunden.The respective connection e of the respective controller CT_j_2 is connected via the respective line S6_j_2 to the respective connection c of the respective controller CT_j_3.

Der jeweilige Anschluss e des jeweiligen Reglers CT_j_3 wird über die jeweilige Leitung S6_j_3 mit dem jeweiligen Anschluss c des jeweiligen Reglers CT_j_4 verbunden.The respective connection e of the respective controller CT_j_3 is connected via the respective line S6_j_3 to the respective connection c of the respective controller CT_j_4.

Am jeweiligen Anschluss e des jeweiligen Reglers CT_j_4 wird aus dem jeweiligen Signal S6_j_4 durch Addition einer jeweiligen optionalen Konstante B1_j das jeweilige Kompensationssendesignal S3_j gebildet. Die jeweiligen Signale S5_j_4, die jeweiligen Addierer und die jeweiligen Konstanten B1_j sind zur besseren Übersichtlichkeit jeweils nicht eingezeichnet.At the respective terminal e of the respective controller CT_j_4, the respective compensation transmission signal S3_j is formed from the respective signal S6_j_4 by adding a respective optional constant B1_j. The respective signals S5_j_4, the respective adders and the respective constants B1_j are not shown in each case for better clarity.

Das jeweilige Kompensationssendesignal S3_j steuerte den jeweiligen Kompensationssender Kj, der in den jeweiligen Empfänger Dj überlagernd einstrahlt.The respective compensation transmission signal S3_j controlled the respective compensation transmitter Kj, which radiates superimposing into the respective receiver Dj.

Die Regelung durch die jeweiligen Regler CT_i_j erfolgt wieder in der Art, dass das jeweilige Empfängerausgangssignal S1_j keine Anteile des jeweiligen Sendesignals S5_i mehr enthält. Von den unvermeidlichen Regelfehlern und dem Systemrauschen wird hierbei in erster Näherung abgesehen.The regulation by the respective controllers CT_i_j takes place again in such a way that the respective receiver output signal S1_j no longer contains any components of the respective transmission signal S5_i. Of the inevitable control errors and the system noise is hereby waived in the first approximation.

Jeder der Regler CT_i_j liefert nun ein zugehöriges Ausgangssignal S4_i_j. Diese werden an das Interface IF gegeben, wo sie ggf. nach Umformung durch die beschriebene Matrixmultiplikation oder direkt ausgegeben werde oder gelesen werden können.Each of the controllers CT_i_j now supplies an associated output signal S4_i_j. These are given to the interface IF, where they can possibly be read or output after conversion by the described matrix multiplication or directly.

Diese komplexe und aufwendige Anordnung kann durch Zeitmultiplex vereinfacht werden.This complex and expensive arrangement can be simplified by time division.

4 zeigt eine beispielhafte Anordnung dafür. Hierbei werden die Sender Hi weiterhin mit jeweils einem Signal S5_i betrieben. Allerdings werden nun die Empfänger Dj und die Kompensationssender Kj nacheinander an einen einzigen Regler CT1 geschaltet. Dabei werden die Ausgangssignale der Empfänger nacheinander auf das Signal S1 gelegt. Ist zwischen zwei Empfängerausgangssignalen auf diese Art umgeschaltet worden, so werden nach einander die Sendesignale S5_i durch einen Multiplexer auf das Signal S5 gelegt und die Messung durchgeführt. Ist der Durchgang für die vier Sendesignale beendet, so wird das nächste Empfängerausgangssignal auf die Leitung S1 gelegt und so fort, bis der Zyklus von neuem beginnt. 4 shows an exemplary arrangement thereof. In this case, the transmitters Hi continue to be operated in each case with a signal S5_i. However, the receivers Dj and the compensation transmitters Kj are now connected in succession to a single controller CT1. The output signals of the receiver are successively placed on the signal S1. If this has been changed over between two receiver output signals, the transmit signals S5_i are successively applied to the signal S5 by a multiplexer and the measurement is carried out. When the passage for the four transmit signals is completed, the next receiver output is placed on line S1 and so on until the cycle begins again.

Mit jeder neuen Konfigurationseinstellung über die beiden Muxe nimmt das Signal S4 einen neuen Wert, den Messwert, an, der einer der Leitungen S4_i_j aus 3 entspricht.With each new configuration setting via the two muxes, the signal S4 takes a new value, the measured value, of one of the lines S4_i_j 3 equivalent.

Der Vorteil diese Anordnung ist die Ressourcenschonung. Der Nachteil ist die geringere Geschwindigkeit.The advantage of this arrangement is the conservation of resources. The disadvantage is the lower speed.

Die Steuerung der Muxe erfolgt zweckmäßigerweise durch eine Logik im Interface IF.The control of the Muxe is expediently carried out by a logic in the interface IF.

Liste der wichtigsten BezugszeichenList of the most important reference numbers

B1

optional offset

B1_1

first optional offset

B1_2

second optional offset

B1_3

third optional offset

B1_4

fourth optional offset

CT1

first controller

CT2

second controller

CT3

third controller

CT4

fourth controller

D1

first recipient

D2

second receiver

D3

third receiver

D4

fourth receiver

F

Filter (typically a low-pass filter)

G1

first signal generator

G2

second signal generator

G3

third signal generator

G4

fourth signal generator

H1

first station

H2

second transmitter

H3

third transmitter

H4

fourth transmitter

I1

first transmission path from the transmitter H1 to the object O1

I2

second transmission path from the reflective object to the receiver D1

I3

third transmission path from the compensation transmitter K1 to the receiver D1

K1

compensation transmitter

M1

multiplication unit

O1

Object to be measured (road surface)

S1

Receiver output

S3

Compensation transmission signal

S4

Amplifier output

S5

Supply signal of the transmitter

S5_1

Supply signal of the generator G1 transmitter

S5_2

Supply signal of the generator G2 transmitter

S5_3

Supply signal of the transmitter of the generator G3

S5_4

Supply signal of the generator G4 transmitter

S6

Kompensationsvorsignal

S8

Multiplication output

S9

Filter output

Claims

Optical sensor system for a motor vehicle for detecting road conditions, characterized in that - the reflection properties of the road surface are measured and, - at least four spectral regions of the electromagnetic spectrum between 100 nm wavelength and 2000 nm wavelength are detected and - measured values in the form of signals or data for the further processing is made available, and the sensor system has at least four measuring channels whose output represents one of the measured values, and the spectral intensity of the reflection in a range from 100 nm to 750 nm is at least temporarily measured by at least one measuring channel, and - That by a generator (G1) a feed signal (S5) is generated and - that this feed signal (S5) at least one transmitter (H1) is supplied and controls this and - that this transmitter (H1) at least in a first transmission path (I1) hineinst rahlt and - that at the end of this transmission line an optional object (O) the signal in at least one second transmission line (I2) into reflected and - that at the end of this second transmission path (I2) this reflected signal received by at least one receiver (D1) and in at least one receiver output signal (S1) is converted and - that from at least this receiver output signal (S1) by at least one controller (CT1) at least one compensation transmission signal (S3) is generated and - that this compensation transmission signal (S3) at least one compensation transmitter (K1) is supplied and controls this and - that at least this compensation transmitter (K1) radiates into at least one third transmission path (I3) and - that the signal of this compensation transmitter (K1) after passing through at least this third transmission path (I3) at least by the said receiver (D1) simultaneously overlapping is received, whose E receiver signal (S1) was used to generate said compensating transmission signal (S3), and - that the control by said controller (CT1) is such that the signal component of said transmission signal (S5) in said receiver output signal (S1) except for a control error and System noise is zero.

Sensor system according to claim 1, characterized in that - it has at least one transmitter and at least one receiver.

Sensor system according to one of the preceding claims, characterized in that it has n transmitters, the spectral center of gravity of the emission of each of these transmitters being different from that of the n-1 other transmitters.

Sensor system according to one of the preceding claims, characterized in that it has m receiver, wherein the spectral center of gravity of the sensitivity spectrum of at least one, preferably each of these receivers is different from that of the m - 1 other receivers.

Sensor system according to claims 3 and 4, characterized in that - the product of m and n is greater than 4 and - the spectral centers of the sensitivity spectra of each of the receivers are different from the spectral centers of the respective emission of each of the transmitters.

Sensor system according to one of the preceding claims, characterized in that - at least temporarily, the spectral intensity of the reflection in a range of 1750 nm to 2250 nm is measured by at least one measuring channel.

Sensor system according to one of the preceding claims, characterized in that - at least temporarily measured by at least one measuring channel, the spectral intensity of the reflection in a range of 1250 nm to 1750 nm.

Sensor system according to one of the preceding claims, characterized in that - that is at least temporarily measured by at least one measuring channel, the spectral intensity of the reflection in a range of 750 nm to 1250 nm.

Sensor system according to one of the preceding claims characterized - That is measured by at least one channel, at least temporarily, the spectral intensity of the reflection in a range of 100 nm to 750 nm.

Sensor system according to one or more of the preceding claims, characterized in that - at least one of the controllers (CT1) transforms at least one receiver output signal (S1) into the S5 signal space by transmitting at least one transmit signal (S5) with said receiver output signal (S1) through a linear form , in particular a scalar product linked to at least one signal (S10), the scalar product preferably being formed by multiplication followed by filtering, in particular followed by filtering in the form of integration or low-pass filtering, and - the said controller (CT1) at least one signal (S10) thus formed is amplified to at least one amplifier output signal (S4) and - said controller (CT1) transforms at least one amplifier output signal (S4) back into the time domain, in particular by the said amplifier output signal (S4) being connected to said transmission signal (S5) to at least one compensation transmission pre-signal (S6 ) - said controller (CT1) - either converts the compensation transmit bias signal (S6) by adding at least one optional bias value B1 to the compensation signal (S3), or - the bias value B1 is zero and the addition is omitted Compensation send signal S6 is identical to the compensation signal S3 and, - the complex gain v of the amplifier in the controller (CT1) is chosen so that the controlled system is stable