CN104094330B - 用于突显道路交通中物体的信号发生结构、系统和方法以及系统的应用和信号发生结构的应用 - Google Patents

用于突显道路交通中物体的信号发生结构、系统和方法以及系统的应用和信号发生结构的应用 Download PDF

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Abstract

一种用于突显道路交通中的物体的信号发生结构、系统和方法以及系统的应用和信号发生结构的应用。本发明涉及一种用于突显道路交通中的物体(1,7)的信号发生结构(20,23,25),包括标记介质(21,24,26)和载体材料(22,24,26),其中,标记介质(21,24,26)覆盖载体材料(22,24,26)的至少一个表面侧地设置在载体材料(22,24,26)上和/或与载体材料(22,24,26)的物质混合,其中,信号发生结构(20,23,25)借助标记介质(21,24,26)反射至少一个能预先给定的波长带的入射电磁辐射。信号发生结构(20,23,25)的特征在于,至少一个能预先给定的波长带的频谱宽度和频谱位置通过包含在标记介质(21,24,26)中的纳米颗粒的尺寸和/或尺寸分布和/或形状影响和/或通过标记介质(21,24,26)的表面纳米结构影响,其中至少一个能预先给定的波长带的频谱位置位于红外频谱范围中。本发明还涉及一种相应的系统、相应的方法以及该信号发生结构和该系统的应用。

Description

用于突显道路交通中物体的信号发生结构、系统和方法以及系统的应用和信号发生结构的应用
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的、用于突显道路交通中的物体的信号发生结构,一种如权利要求14前序部分所述的、用于突显和识别道路交通中的物体的系统,一种如权利要求27前序部分所述的、用于突显和识别道路交通中的物体的方法以及该信号发生结构的应用和该系统的应用。
背景技术
在现有技术中已知各种类型的驾驶员辅助系统,其主要作用是减轻驾驶员在交通事件中的负担。但是,这些驾驶员辅助系统也经常发挥超出纯舒适效果的、预防危险的措施,例如以给驾驶员输出警告的形式或者甚至干预机动车控制。在此,必需的信息检测部分地以环境传感器、数字的地图资料为基础,或者也以机动车与X的通讯为基础。在此,所有这些系统依赖于尽可能高的可靠性以及高密度的检测信息。为了简化用于这种系统或者驾驶员本身的信息检测并由此有效地构成,还已知使交通参与者交通标识也配有特殊的标记。
与此相关,DE102010031254A1公开了一种用于提高行人的交通安全性的交通安全通讯系统。该交通安全通讯系统包括集成到行人的鞋中的交通安全通讯装置以及机动车中的安全隐患分析装置。该安全隐患分析装置发送信号,如果该信号由通讯装置接收,则该信号激活交通安全通讯装置的供电。如果已经激活交通安全通讯装置,它本身发送一信号,安全隐患分析装置由该信号确定行人的位置、步速和必要时趋于增加的危险趋势(例如在识别为儿童时)。只要安全隐患分析装置发现由于自身的机动车对行人造成了实际危险,就给驾驶员发出相应的警告。
由DE10028219A1已知用于行人的标记装置,它例如可以安置在人的衣服上并且借助于不可见的辐射信号或者也包括声音或视觉的信号给出人的位置。标记装置附加地自动检测来自其周围的数据并且由此可以使人觉察到可能的危险。
在DE102008061301A1中描述了通过其它环境传感器信息验证借助于环境传感器检测到的信息,其例如可以用于所谓的“目标验证制动”。为此,借助于摄像机信号验证雷达信号,方式是通过摄像机信号确认,雷达信号被机动车反射。没有设计借助于立体摄像的附加间距测量。由于通过第二传感器的这种验证,信息的可靠性足以用于启动避免事故的自动制动过程。
DE102008023972A1公开了一种用于在行驶的机动车中识别交通有关的信息的方法和装置。为此,分析解读传感器的传感器数据和导航系统的地图数据,用于识别交通相关的信息。在此,传感器可以设计成在行驶方向上观察的摄像机形式的视觉传感器。传感器数据和地图数据被输送到调节器并且由该调节器评估。在评估的范畴内,例如首先将由摄像机识别的交通标识形式的限速与地图数据进行比较。只要地图数据验证限速的有效性,就给驾驶员显示限速。
但是,在现有技术中已知的装置和系统由于各种原因是有缺点的。已知的信号发生结构为了与相应的系统交互作用经常依赖于自身供电,以便主动地产生信号。由此,其可用性取决于存在足够的能量,例如以电池或者合适的发电机的形式。但是,这种标记装置一方面比无源的标记装置更昂贵,另一方面更不可靠,无源的标记装置不主动产生信号,而是仅仅将入射到其的、光学可见的光线基本反射回到其初始方向。这种无源的信号发生结构的例子一方面是所谓的“反光器”,例如用于突显交通参与者,另一方面是交通指示牌,它们一般光学反射地涂层。但是,这种信号发生结构存在缺点,它由于其较小的识别可靠性,按照现有技术例如必须借助于不同的环境传感器至少一次冗余地检测,以便达到对于自主地干预机动车控制足够的可靠性。此外已知的、适合于突显交通参与者的信号发生结构指的是,由于其外部特性和其外观不适合于无损地保留衣物的流行特征或者人的时髦的外表,因此尽管其提高可靠性的作用也经常避免其使用。
发明内容
因此,本发明的目的是,建议一种用于突显道路交通中的物体的信号发生结构,它克服了由现有技术已知的缺陷。
该目的按照本发明通过如权利要求1所述的、用于突显道路交通中的物体的信号发生结构得以实现。
按照本发明的、用于突显道路交通中的物体的信号发生结构包括标记介质和载体材料,其中,所述标记介质覆盖载体材料的至少一个表面侧地设置在载体材料上和/或与所述载体材料的物质混合,其中,所述信号发生结构借助于标记介质反射至少一个能预先给定的波长带的、入射的电磁辐射。按照本发明的信号发生结构的特征在于,至少一个能预先给定的波长带的频谱宽度和频谱位置通过包含在标记介质中的纳米颗粒的尺寸和/或尺寸分布和/或形状影响和/或通过标记介质的表面纳米结构影响,其中,至少一个能预先给定的波长带的频谱位置位于红外频谱范围中。
由此,首先得到的优点是,提供一种所谓的无源的信号发生结构、即没有自身供电的信号发生结构,用于突显道路交通中的物体。通过省略自身供电使所述信号发生结构在制造上是相对不耗费和低成本的。此外,其功能性既不受到电池使用寿命的限制,也不受到在现有技术中已知的发电机的功能性的限制。放弃用于供电的自身发电机尤其能够实现按照本发明的信号发生结构的、相对更高的健壮性和可靠性,因为信号发生结构因此不包括任何在机械方面持久负荷的部件。
通过使用纳米颗粒或者也通过标记介质的可选择的表面纳米结构得到另一优点是,可以针对性地调节至少一个能预先给定的波长带的频谱宽度和频谱位置形式的反射特性。由此例如可以建立相对较窄的反射波长带,具有到非反射波长范围的清晰过渡。已经证实,纳米颗粒或者说表面纳米结构使得能够针对性地调节材料和表面的新的光学特性或者新的光学功能性。所述纳米颗粒例如也可以包含在涂覆到载体材料上的颜料中。
如果为了产生和调节至少一个能预先给定的波长带的频谱宽度和频谱位置代替纳米颗粒使用表面纳米结构,则所述表面纳米结构具有地形学上的廓形,其高度结构基本相当于在波长带中反射的纳米颗粒的尺寸。
通过使用纳米颗粒或者表面纳米结构还能够产生更多的、以可调节的频谱间距间隔的波长带,它们分别反射相应波长的入射电磁辐射。由此,例如可以导致反射的电磁辐射的、与波长有关的强度调制。因为察觉到的结构参数可以附加地随着观察角度改变,由此能够确定取向(例如电磁辐射倾斜地入射或者电磁辐射垂直地入射)。按照本发明,这个特性可以用于为不同的应用确定所突显物体的朝向。
信号发生结构的标记介质不仅可以由固体、而且可以由液体、悬浮液或者粉末构成。因为按照本发明的效果通过标记介质实现,对于载体材料的唯一前提是,该载体材料适合于用标记介质涂层或者说与标记器件的物质混合。合适的标记介质的例子例如是编织物、塑料、金属和漆。尤其对于编织物和漆,可以将标记介质以简单的方式设置在载体材料上。这也允许将信号发生结构安置在例如其光学外形不然会通过传统的反射器、例如所谓的“反光器”改变或影响的物体上。尤其对于时髦的衣物或者时髦饰品这是重要的优点,因为这些物体可以配有按照本发明的信号发生结构,而不会降低其时髦特征或者说其设计或者说其美学价值。因此,也可以通过简单且有效的方式突显道路交通中的行人,以改善其可识别性和可见性。这也有助于减少在交通事故中受伤或死亡的行人数量。
由至少一个能预先给定的、红外频谱范围中的波长带的频谱位置得到另一优点。由此,反射的电磁辐射定位在与可见光分开的频谱范围中并因此对于人眼是不可见的。一方面,这同样有助于保持衣物的设计或时髦特征,因为所述信号发生结构的反射作用对于人眼是不可见的。另一方面简化了信号发生结构的可靠识别,因为该信号发生结构在与可见的频谱范围分开的波长带中反射并因此可以相对简单地根据其波长识别为按照本发明的信号发生结构。
按照本发明的信号发生结构优选由在红外频谱范围中检测的机动车驾驶员辅助系统检测并且识别为信号发生结构。所述驾驶员辅助系统在检测信号发生结构时可以启动与状况相适应的反应,该反应从自主的控制干预、尤其是紧急制动到警告驾驶员直到驾驶员辅助系统的完全的消极状态,如果识别到没有危险并因此无需任何反应。
本发明的优点是,提供一个非常成本低廉的方法,用于突显在道路交通中的行人、尤其是儿童、两轮车和摩托车人、但是也包括交通技术中相关的装置如警告牌或者道路限速标志。
优选地规定,恰当地选择能在不降低其美学价值和/或不改变其外观风格的情况下加工到衣物和/或装饰品和/或运输容器中的载体材料,其中,所述衣物尤其是鞋和/或帽子,其中,所述装饰品尤其是臂带和/或发饰,其中,所述运输容器尤其是背包和/或书包和/或袋子。由此得到有关把一个或多个信号发生结构布置在行人也或者骑车人上、或者说布置在其衣物上的上述优点。通过针对性地这样选择载体材料,使它可以加工到所述的物体中,而不改变物体的美学价值或者不改变其外观风格,实现了信号发生结构的高可接受性,这也有助于相应地提高配备率。因此给出有效的途径,用于防止在行人、骑车人和其它未受保护的交通参与者参与的情况下的交通事故。
按照本发明的信号发生结构优选以简单的方式施加到各种衣物上,例如夹克、帽子、衬衫、裤子和/或鞋子上,即使在它们制成以后并且已经卖到最终用户手里。这例如可以通过选择适合的编织材料作为载体材料实现。
此外优选的是,所述载体材料是衣物和/或装饰物和/或运输容器,其中,所述衣物尤其是鞋和/或帽子,其中,所述装饰物尤其是臂带和/或发饰,其中,所述运输容器尤其是背包和/或书包和/或袋子。这导致另一优点,所述信号发生结构不再必需设置在所述物体上或者必需被加工到物体中,而是所述物体本身形成信号发生结构,因为它们形成载体材料,该载体材料至少在表面侧上以标记介质覆盖。这可以进一步提高按照本发明的信号发生结构的接受性。如上所述,所述标记介质要么可以设计成纳米颗粒的形式,该纳米颗粒设置在载体材料上,要么以表面纳米结构的形式,该表面纳米结构本身也可以是载体材料的一部分。在后一种情况下也将载体材料的表面用作标记介质。
书包可以部分或者全部配有按照本发明的信号发生结构,例如可以使用专门的、纳米结构的纤维来制造。在这种情况下,所述信号发生结构不必经常重新被施加到书包上,因为书包至少部分地由信号发生结构制成并因此突显效果是持久的。如果使用相应的信号检测模块,它们例如包括分辨位置的摄像机,也可以包含形式为标志或条形码的、可机器读取的信息。专门选定的、反射的电磁辐射的红外波长形式的可机器读取的信息也是可行的。附加地,这种可机器读取的信息也可以在对于人眼可视觉看到的可见的波长频谱中形成。例如,可以将只在红外部分中可检测到的条形码与人眼可检测到的象形图组合,其中,所述条形码和象形图描述相同的信息。在这种情况下,人的观察方可以检验由相应的系统读取的信息,这进一步提高了按照本发明方法的可靠性。
适宜地规定,所述标记介质是洗衣剂和/或洗发剂和/或鞋油和/或润肤霜和/或漆和/或纤维和/或粉末和/或悬浮液和/或溶液和/或膏,其中,所述纤维尤其可用于加工编织物和/或纺织物。由此提高了按照本发明的信号发生结构的应用范围,因为它通过标记介质的上述实施形式可以转移或涂覆到许多其它物体或者甚至人身上。例如,在使用鞋油作为标记介质时,擦有这种鞋油的鞋配有标记介质并因此具有上述的特性。同样,如果例如使用洗发剂或者润肤霜作为标记介质的时候,所述信号发生结构可以直接涂覆到人身上。如果使用纤维作为标记介质并且由这种纤维制成衣物,例如外套,则得到特殊的优点,即,所述信号发生结构相对较大并因此发挥相对较大的突显效果。优选对于这种实施变型仅仅为标记介质使用不影响健康的原料。尤其当它是洗发剂或润肤霜时,特别关注对健康的无害性和相容性。例如要避免银质纳米颗粒、所谓的“纳米银”,因为由此可能带来有损健康的后果。
如果所述信号发生结构包含在洗衣剂中,则它在洗涤过程以后通过洗衣剂粘附在相应的衣物上。在这种情况下,通过最终用户使用相应的洗衣剂也可以自动实现在衣物上施加信号发生结构。
用作标记介质的漆特别优选被用于交通指示或者道路表面的涂层,而纤维特别优选用于制造交通警示马甲。
还优选的是,标记介质可以借助于喷洒装置、尤其借助于喷雾装置涂覆到载体材料上。因此获得了简单可能性,将按照本发明的信号发生结构安置在不同类型的物体上或者将物体用作载体材料。对于这种实施变型,优选选择粘附在物体上的且浓缩的悬浮液或者可喷洒的漆作为标记介质。通过这种方式例如可以使衣物、袋子、背包、但是也包括任何静止的物体配有信号发生结构。
优选规定,所述标记介质不持久地粘附在载体材料上。例如通过洗涤衣物可以再次去掉借助于喷洒装置涂覆在衣物上的信号发生结构。这也可以提高使用信号发生结构的意愿,因为由此很大程度不是不可逆地将其涂覆在尤其是衣物上。为了确保持久地突显标记的物体,在这种情况下必需经常重新涂覆。
特别优选通过按照本发明的信号发生结构突显学生的书包。突显部要么可以在制造书包时就已经安置,要么之后通过最终用户自己设置,例如借助于喷洒喷雾装置。因为所述信号发生结构使用的红外波长并对于人眼是看不到的,特别是对于儿童获得了这样的优点,即,不会出现可能视为干扰的书包设计和外观的变化。因此解决了许多儿童由于已知信号发生结构的外观,例如光学的反射元件和所谓的反光器能视觉看到并且发现不美观而因此拒绝穿戴配有这种信号发生结构的警示背心、帽子或书包的问题,尽管它们对儿童在道路交通中的安全性有重大贡献。
必要时必须经常重新涂覆信号发生结构,因为根据粘附形式(例如喷洒或涂抹)和突显的物体(例如衣服或皮肤)的特性,所述标记作用仅在有限的时间内持续。如果信号发生结构与人体部分直接或间接地接触,在这种情况下也要特别注意所有使用的原料对健康的无害性。
此外优选的是,信号发生结构提供至少一个可机器读取形式的编码信息,其中,编码信息包含在至少一维的条形码和/或波长和/或至少一个二维的标记中。由此得到的优点是,不仅传输关于配有信号发生结构的物体的存在的信息,而且还传输例如关于编码的、描述物体的信息。编码的信息可以是物体特性,例如是否是活的物体或者无生命的物体。信息尤其可以描述物体为儿童。因为被信号发生结构反射的电磁辐射对于人眼是觉察不到的,至少一维的条形码以及至少一个二维的标记也不能被人眼察觉到,因此不被认为是干扰的。在此,由于人眼不能觉察到获得的额外优点是,减少了滥用信号发生结构的恶意企图,因为所述信号发生结构不是引人注目或者说不能觉察到的。
特别优选地规定,安置在交通指示牌上的至少一维的条形码或者安置在交通指示牌上的标记也可以在人眼可见的频谱范围中被觉察到,以便通过能预先给定的波长带的更大宽度进一步改善信号发生结构的识别性的识别范围和可靠性。尤其甚至可以规定,已经安置条形码或标记的交通指示牌不含有任何其它形式的其它信息。这种交通指示牌也仅仅具有条形码或标记并且由条形码或标记编码包含的信息对于观察人是不能理解的。
概念“可机器读取的”在本发明的意义上广义地理解并且涉及借助于红外敏感的摄像机或红外敏感的激光扫描器或者各种其它适合于此的装置评估图案、标记或者条形码。如果所述图案、标记或者条形码延伸到可见的频谱,还无需强制使激光扫描器或摄像机是红外敏感的。
尤其优选的是,至少一个编码信息描述一类物体。由此例如可以区分不同类型的指示牌和不同类型的交通参与者,无需由相应的机动车侧的图形识别装置耗费地执行图形识别算法。因此,按照本发明的信号发生结构帮助机动车侧的图形识别装置,更好地解读内容。这使得自主地识别道路交通中的物体变得容易,同时提高识别的可靠性。尤其可以通过这种方式表征和识别道路交通中的儿童,这是尤其有利的,因为儿童由于其经常不小心的行为是特别危险的。
此外优选的是,所述物体是交通参与者和/或交通指示设施,其中,所述交通参与者尤其是机动车和/或行人和/或两轮车,其中,所述交通指示设施尤其是交通指示牌和/或道路标记和/或里程标和/或交通信号灯和/或路灯柱和/或指示柱和/或交通锥标。由此获得的优点是,正好突显道路交通中通常要特别注意的物体。因此在所谓的交通参与者的情况下需要特别注意的是那些与机动车相比特别易受伤害的交通参与者。另一方面,上述的交通提示设施传递交通相关的信息,因此也要特别注意它们。
适宜地规定,纳米颗粒由贵金属、尤其由金制成和/或由碱金属制成。已经证实,在导电的纳米颗粒的尺寸或形状与频谱的反射最大值之间存在关联。在此,本发明充分利用这种效应,入射到导电的纳米颗粒上的电磁辐射激励纳米颗粒的电子云振动,其中,部分电磁辐射被吸收,同时出现与波长显著相关的、由纳米颗粒的尺寸和形状影响的电磁辐射散射。因为所述纳米颗粒通常具有特定的、不可避免的尺寸分布,因此波长带具有频谱宽度。所述尺寸分布一般具有所谓的高斯曲线特性。表示尺寸分布的高斯曲线越宽,反射的波长带宽度也越大。
除了金以外,也通过银、钛、铜和各种碱金属、例如钠实现相对较好的试验结果。贵金属尤其特别好地适于制造纳米颗粒,因为其导电性不会由于氧化而受到损害,因此其电子云特性同样保持不受影响。
纳米颗粒优选借助于烧蚀、尤其激光烧蚀和/或磨蚀制成。烧蚀过程、尤其是激光烧蚀过程是这样的方法过程,其中,通过加热作用在基体产生纳米颗粒并且通过加热作用从基体分离。在磨蚀工艺中,通过磨蚀基体产生纳米颗粒。两种方法具有较好的可控的工艺条件并因此有利地适于加工具有所期望的尺寸或尺寸分布或形状的纳米颗粒。
此外优选的是,所述纳米颗粒的尺寸和/或尺寸分布和/或形状自组织地形成,优选借助于排斥的范德华力形成,即,在存在负的哈梅克常数时形成。所谓的自组织是一种现象,它在纳米颗粒范围或者纳米结构的表面中在特定的工艺条件下出现。在此,根据工艺条件,所述自组织以不同的程度或者以不同的表现形式产生自组织。因此,本发明充分利用在加工纳米颗粒时的自组织现象,因此它们具有相对一致的尺寸或形状。这能够实现能预先给定的波长带的特殊窄带性并因此导致能预先给定的波长带特别清晰地过渡到非反射的频谱范围。通过充分利用范德华力来自组织,依赖于已知的、可计算且可事先确定的效果,它允许,在纳米颗粒的尺寸或尺寸分布或形状方面实现相应可事先确定的特性。通过采用所谓的哈梅克常数来确定范德华力,还提供了相对精确地预言用于自组织的范德华力的大小的可能性,因为哈梅克常数是描述在两个纳米颗粒之间的作用力的参数。尤其在分散系和悬浮液中作用的范德华力的物理描述中,哈梅克常数具有较大的意义。在此,哈梅克常数本身可以由纳米颗粒的介电常数或者电离电势求得。
此外适宜的是,标记介质在红外频谱中、尤其在700nm至1000nm的近红外频谱中具有反射最大值。这个频谱范围不能由人眼察觉到,由此也不能察觉到标记介质本身。因此,所述信号发生结构的光学外观基本只通过几乎可任意选择的载体材料表征。因此,所述信号发生结构在光学上通常不被视为干扰的。此外,上述700nm至1000nm的频谱范围不仅具有良好的传播特性,而且也具有足够高的、透过机动车隔热玻璃的透射性,由此所述信号发生结构可以被机动车的信号检测模块检测到。另外,在该波长范围中可以使用早就公知的、可靠的且特别成本低廉的硅基光电二极管。
本发明还涉及一种用于突显和识别道路交通中物体的系统,包括至少一个信号发生结构和至少一个信号检测模块,其中,所述至少一个信号发生结构反射至少一个能预先给定的波长带的入射电磁辐射,其中,所述至少一个信号检测模块借助于至少一个红外敏感的检测元件检测由至少一个信号发生结构反射的电磁辐射。按照本发明的系统的特征在于,所述至少一个信号发生结构是已经详细描述过的、按照本发明的信号发生结构。按照本发明的信号发生结构的优点已经描述过。通过将信号发生结构包含到按照本发明的、具有用于检测由信号发生结构反射的电磁辐射的信号检测模块的系统中得到附加的优点是,在系统内部能够有效地识别信号发生结构并且必要时评估信号发生结构的编码包含的信息。
有利地规定,所述信号检测模块借助于至少一个辐射元件以能预先给定的波长带的电磁辐射照射至少一个信号发生结构,尤其以700纳米至1000纳米的近红外频谱的电磁辐射照射。采用这个频谱范围导致在对于人眼不能察觉到和相对高的透过隔热玻璃的透射性方面的上述优点。通常使用的隔热玻璃对于在中间红外频谱、即在约30μm至约50μm波长范围中的电磁辐射具有最大反射。此外,700nm至1000nm的波长范围中的电磁辐射对于人、尤其是对于人眼是相对无危险的。尽管如此,如果辐射功率超过特定的功率阈值并且尤其当辐射功率集束或者说连续发射时,在这里也要考虑预防措施。此外,在这个频谱范围中有效的辐射元件和检测元件是相对成本低廉的。
在此,所述辐射元件红外地并因此对于人眼不能察觉到地照射机动车前面的区域直到特定的距离。如果按照本发明的信号发生结构位于红外照射的范围内,它就会反射入射的电磁辐射,使得可以由信号检测模块检测到反射的电磁辐射。
因此,已经可以在具有仅一个辐射元件和仅一个检测元件的按照本发明系统的简单实施例中可靠地识别,通过按照本发明的信号发生结构突显的物体或者说被红外反射的物体是否位于检测元件的检测范围内并因此通常位于机动车前面的危险范围中。
适宜地规定,所述至少一个辐射元件是LED、尤其是红外LED。LED在制造方面相对成本低廉的,同时具有长的使用寿命和微小的能量需求。
优选这样选择至少一个辐射元件的辐射功率,使得可以排除对人和动物眼睛的损害和伤害。辐射功率尤其可以与常见的手电或者必要时机动车前照灯的辐射功率相比较。
特别适宜地规定,所述LED、尤其是红外LED被脉冲式地通电。这一方面提高了LED的使用寿命,因为降低了热引起的磨损效果。另一方面改善了信号发生结构对于信号检测模块的可识别性,因为所述信号检测模块可以针对性地寻找具有给出的脉冲频率的、反射的电磁辐射。
尤其特别适宜的是,所述至少一个红外敏感的检测元件与LED、尤其是红外LED同步被脉冲式地运行。通过至少一个检测元件与LED同步地运行,获得的优点是,可以使用所谓的载频方法。因此,例如可以拒绝所有检测到的、不对应于检测元件或LED的脉冲频率的辐射。这改善信噪比并且降低至少一个LED必需的辐射功率。
此外优选的是,所述至少一个检测元件是光电二极管和/或摄像机和/或激光扫描器。在此,光电二极管的优点是,它可以成本低廉地制造、长寿命和健壮的。而摄像机和激光扫描器的优点是,它们能够分辨位置并且可以读取条形码或二维标记。借助于两个摄像机或立体摄像机还能够确定到信号发生结构的间距。
此外优选的是,信号检测模块包括两个相互独立的检测元件和隔板,其中,检测元件有效检测范围在不同的方向上对准水平面,其中,检测范围尤其通过隔板的布置确定。由此得到的优点是,以简单的方式和方法实现方向识别。如果信号发生结构被所有两个检测元件基本一样好地检测到,则它直接位于信号检测模块的正前方。如果它只被一个检测元件检测到,因为隔板对于另一检测元件遮盖信号发生结构,则所述信号发生结构位于信号检测模块的侧前方。使用的检测元件和用于相对于特定的空间角屏蔽各个检测元件的隔板越多,则可以进一步改善方向识别或者说更高地分辨方向。这种具有作为辐射元件的红外LED的信号检测模块和两个通过隔板分开的、作为检测元件的红外光电二极管公知为所谓的“闭合速度”传感器,并且已经在许多现今的机动车中存在。
通过使用这种已经公知的并且在许多机动车中存在的“闭合速度传感器”作为信号检测模块,按照本发明的系统基本可以在没有附加成本开销的情况下在机动车侧上使用,用于提高道路交通中的安全性。
适宜地规定,至少一个光电二极管和/或至少一个摄像机和/或至少一个激光扫描器借助于日光阻隔滤光片屏蔽在可见光频谱范围中入射的电磁辐射。由此得到的优点是,减少在检测信号发生结构时的干扰影响。这改善信号发生结构识别的可靠性并且减少误识别。
此外有利的是,信号检测模块借助于波长选择的滤光片和/或不同检测元件的、与波长有关的不同敏感性能够读取包含在信号发生结构反射的波长中的编码信息。由此得到的优点是,通过不同的波长带的反射传递的信息可以由信号检测模块识别并且读取。例如,信号发生结构可以反射在700nm至800nm的波长带和在900nm至1000nm的另一波长带中的电磁辐射。这种通过与波长有关的强度调制反射的电磁辐射例如可以含有关于通过信号发生结构突显的物体类型的信息,并且被信号检测模块借助于波长选择的滤光片和/或不同检测元件的与波长有关的不同敏感性读取。
在另一优选的实施例中规定,所述至少一个摄像机和/或至少一个激光扫描器能够根据分辨率读取在信号发生结构的至少一维的条形码和/或二维的标记中包含的编码信息。因此,如果所述信息包含在信号发生结构的至少一维的条形码和/或二维的标记中,上述类型的信息可以通过简单的方式借助于摄像机或者激光扫描器读取。
此外优选的是,所述至少一个辐射元件的辐射功率和至少一个信号发生结构的反射性和至少一个检测元件的敏感性将系统的识别范围限定在15m。因此,在市区中在机动车前面通常相关的识别范围被检测。15m的识别范围通常还是足以使机动车从城区常见的速度借助于自主的制动干预停车并且防止碰撞到配有信号发生结构的物体的事故。此外,通过限制检测区域到15m上还防止检测到相关范围以外的信号发生结构并且导致误识别。因为由此从一开始就排除许多无关的物体,由此使所述系统相对健壮且可靠地工作。
适宜地规定,将所述信号检测模块加入到机动车的驾驶员辅助系统中并且能够用于触发自主的制动干预和/或自主的转向干预和/或借助于光学和/或声学和/或触觉的报警器件警告驾驶员。因此,按照本发明的系统有利地利用在机动车中本来就存在的信号检测模块,这降低系统在机动车中的实施成本。此外,通过驾驶员辅助系统-根据驾驶员辅助系统的特性-可以触发相应的警告或者甚至制动或控制干预。
也优选这样设计所述信号检测模块,使它可以触发自主的制动干预,用于防止其中设置有信号检测模块的机动车与通过信号发生结构突显的或者由其反射的物体上的碰撞事故。如果所述读取装置识别到检测范围中的物体,则可以触发自主的制动干预。必要时在自主的制动干预之前可以给驾驶员以光学的或者声音的或者触觉的警告,使得在驾驶员反应足够快时不再需要制动干预。此外,自主的制动干预可以首先限制在约0.3g的、特定的减速度并且仅当驾驶员方面启动制动过程,才开始完全制动。
在存在有红外能力的、分辨位置的摄像机或者多个具有不同空间朝向的红外光电二极管时,优选附加或者备选地设计有自主的转向干预,用于避开通过信号发生结构标记的物体。在此,转向干预可以类似制动干预首先限制在特定的、事先给定的转向角,仅当驾驶员方面开始转向过程,才能够设定更大转向角。在这种情况下,在干预之前也可以给驾驶员光学或声音或触觉的警告,使得在驾驶员反应足够快时不再执行干预。
此外有利的是,所述检测模块的壳体借助于其楔形的基本形状可以布置在机动车风挡玻璃的内侧上。机动车的挡风玻璃的内侧在很大程度上提供了用于通过信号检测模块检测机动车的前方环境的最佳前提,尤其当这个信号检测模块设置在挡风玻璃上部区域、例如后视镜高度上的时。
本发明还涉及一种用于突显和识别道路交通中的物体的方法,在该方法中借助于至少一个信号发生结构突显物体,其中,所述至少一个信号发生结构反射至少一个能预先给定的波长带的入射电磁辐射,其中,由至少一个信号发生结构反射的电磁辐射被至少一个信号检测模块检测。按照本发明的方法的特征在于,至少一个信号发生结构是已经详细描述的、按照本发明的信号发生结构。按照本发明的信号发生结构和按照本发明的系统(它包括所述信号发生结构)的优点已经描述过。在此,按照本发明的方法导致已经描述过的相同优点。
优选地规定,所述信号发生结构包含至少一个可机器读取形式的编码信息,其中,所述编码信息包含在至少一维的条形码和/或波长和/或至少一个二维的标记中,其中,所述至少一个信号检测模块包括摄像机和/或激光扫描器,它们读取至少一个信息,其中,所述物体是交通指示设施,其中,所述交通指示设施尤其是交通指示牌和/或道路标记和/或里程标和/或交通信号灯和/或路灯柱和/或指示柱和/或交通锥标。在本发明的意义上,道路本身、也就是例如道路路面、类似道路标记也可以被用作交通指示设施。因此,借助于信号发生结构可以在道路上涂覆拐弯、与停车场的距离、加油站或者类似标记。由以可机器读取的形式保存的编码信息、采用读取编码信息的摄像机或激光扫描器以及将信号发生结构布置在上述物体上得出的优点已经详细讨论过。
在另一优选的实施例中规定,所述至少一个读取的信息以对于其可以理解的形式光学和/或声学地输出给机动车驾驶员。因此使得机动车驾驶员能够恰当地对信息做出反应。
此外优选的是,信号发生结构由机动车涂覆在路面上。该实施形式例如对于重现事故时是有利的,如果所述机动车在识别到不可避开的事故情况时将信号发生结构涂覆在道路上,用于以简单的方式重现机动车在快发生事故前的运动轨迹。因为信号发生结构对于人眼是不可见的,机动车的驾驶员在以后通过事故地点时不被刺激。
本发明还涉及所述系统在机动车的驾驶员辅助系统中的应用,该系统用于突显和识别道路交通中的物体。
本发明还涉及应用信号发生结构来突显交通道路中物体,用于在交通指示牌中提供多个可机器读取形式的信息。
附图说明
由从属权利要求和下面参照附图的实施例描述得出其它优选的实施形式。附图示出:
图1按照本发明的突显的交通标识,一个在可见的频谱范围,一个在红外的频谱范围,
图2可见光的频谱和电磁红外辐射的频谱,
图3机动车,它读取按照本发明的突显的交通标识,
图4示例性的信号检测模块,
图5按照本发明的信号发生结构的不同实施例,以及
图6以流程图的形式示出了按照本发明的方法可能流程。
具体实施方式
图1a示出了交通指示牌1,如同在没有辅助措施的情况下通过人眼在可见频谱范围内察觉到的那样。该交通指示牌1表示主行道。借助于设置在交通指示牌1上的红外照射器件2使交通指示牌1通过红外频谱范围内的电磁辐射照射。具有红外敏感的摄像机的机动车(未示出)可以在红外频谱范围内察觉到交通指示牌1,如同在图1b中所示的那样。在红外频谱范围中可以在交通指示牌1上看到二维的条形码,它被红外敏感的摄像机识别并评估。为了改善识别和评估的可靠性,摄像机还配有日光阻隔滤光片,它吸收来自可见频谱范围的干扰辐射影响。按照实施例,所示的条形码首先包含有关于交通指示牌1中的标识是主行道的标记。此外,在条形码中含有指示牌1的准确的GPS位置,以便例如借助于地图匹配方法确定或修正机动车在数字地图上的位置。条形码由相对较大的单个元素构成,以便通过因此同样较大的信噪比确保可靠且无误地读取。
在图2中示出了可见的频谱范围VIS和红外频谱范围IR的波长范围。如同看到的那样,红外频谱范围接近可见频谱范围的波长边界,并因此人眼是不能察觉到的。因此,物体配设以红外频谱范围反射的信号发生结构,人既不感到刺激,也不感到干扰。
图3示出了机动车5,它在道路6上接近交通标识7。交通标识7没有红外照射器件,由此只能反射从环境入射到交通标识7上的电磁辐射。但是,机动车5具有信号检测模块8,它借助于红外LED发射红外辐射锥9。该红外辐射锥入射到交通标识7上并且在那里被反射。现在,只有在红外线中可见的交通标识7上的条形码被信号检测模块8识别并且评估。
在图4中示例性地示出了信号检测模块10,它包括单个的辐射元件11和检测元件12和13。辐射元件11在这种情况下设计为红外LED,而检测元件12和13设计为红外敏感的光电二极管。在检测元件12与13之间由隔板15实现遮蔽功能,它根据对于检测元件12或13而言的入射方向遮蔽非直接正面入射的电磁辐射。这样成形壳体14,使得保证在机动车车厢内部在后视镜高度上容易地将信号检测模块10布置在挡风玻璃后面。电源和数据总线的电连接位于壳体14背面并且在图4中未示出。在红外频谱范围中射出的辐射功率足够地高,以便在直到15m的范围内产生反射,反射可以被检测元件12和13检测到,只要红外反射的物体位于照射范围内。适合的物体例如是足够大的金属物体,如其它机动车或者也包括所有类型的物体,它们通过按照本发明的信号发生结构突显出来。如果反射的、位于红外频谱范围内的辐射被两个检测元件12和13同时检测到,则被评估装置10识别为在15m的检测范围内部位于基本上正前方的物体。如果反射的、位于红外频谱范围内的辐射反之仅由单个检测元件12或13检测到,则由信号检测模块10识别为在检测范围内在侧前方位于前面的物体。在这种情况下,反射的、位于红外频谱范围的辐射由于隔板15防止侧前方入射的辐射的屏蔽功能只能被单个检测元件12或13检测到。根据反射的、位于红外频谱范围内的辐射是否被检测元件12或13检测到,可以由信号检测模块10进行左-右区分。信号检测模块10还能够,在识别到位于检测范围中的物体时触发制动干预并由此防止或者至少减弱即将发生的碰撞。
这种举例描述的信号检测模块10也公知为所谓的“闭合速度”传感器,该信号检测模块包括红外LED11和红外敏感的光电二极管12和13。
在图5a中可以看到按照本发明的信号发生结构20,它包括标记介质21和载体材料22。标记介质21遮盖载体材料22表面侧地设置在载体材料22上。入射到被标记介质21遮盖的载体材料22表面侧上的红外波长带的电磁辐射通过标记介质21窄带地反射。在红外波长带内部入射的电磁辐射被反射,该红外波长带的频谱宽度和频谱位置通过包含在标记介质21中的纳米颗粒的尺寸、尺寸分布和形状影响。标记介质21按照实施例是可喷洒的悬浮液,它借助于喷雾装置被非持久粘附地安置在载体材料22上。在此,载体材料22是学生书包的一部分。
在图5b中示出了信号发生结构23,它包括载体材料24和标记介质24。因为在标记介质24中包含的纳米颗粒已经在制造载体材料24期间与载体材料24的物质混合,不再能从几何上区分载体材料24与标记介质24。通过把标记介质24与载体材料24的物质混合,载体材料24现在具有标记介质24的反射特性。因此,载体材料24的每个表面能够反射至少一个能预先给定的波长带的入射电磁辐射。波长带的频谱宽度和频谱位置位于红外频谱范围内并且通过包含在标记介质24中的纳米颗粒的尺寸、尺寸分布和形状影响。信号发生结构23按照实施例设计为荧光体,它在可见的频谱范围内发出荧光。载体材料24相应地是荧光塑料。此外,信号发生结构23设计用于安置在书包上,以便满足DIN58124标准,该标准规定,至少20%的书包表面必需配有荧光材料。因此,信号发生结构23在可见的频谱范围内发出荧光,这提高对于人眼的可察觉性,同时在红外频谱范围内反射,这又能通过按照本发明的信号检测模块察觉到。
图5c示出了信号发生结构25,它包括载体材料26。在此,表面层27具有表面纳米结构,它形成标记介质。因此,载体材料26和标记介质由相同的材料制成并且区别只在于其不同的表面特性。因此,在所示情况下,标记介质不由纳米颗粒形成,而是由表面纳米结构形成,它具有上述纳米颗粒数量级的地形学上的廓形。
在图6中可以看到按照本发明的、用于突显交通道路中的物体的方法的可能流程。在步骤30中借助于信号检测模块的辐射元件发出700nm至1000nm波长范围的红外辐射。在步骤31中,红外辐射入射到按照本发明的信号发生结构,它具有只在红外频谱范围内可见的二维条形码并且被其反射。反射的红外辐射在步骤32中被信号检测模块的、红外敏感的且分辨位置的摄像机检测到。信号检测模块发现,信号发生结构位于设置有信号检测模块的机动车的侧前方。因为因此不存在急迫的碰撞危险,首先不向驾驶员发出警告。在接着的方法步骤33中评估二维条形码。该条形码描述借助于信号发生结构突显的物体为儿童。因为儿童经常缺乏对于道路交通中危险意识行为的必要谨慎,则现在在步骤34中向机动车的驾驶员发出光学和声音的警告,以便使驾驶员注意,由于设想识别的儿童的不可预见的行为,要考虑突然发生危险状况。

Claims (32)

1.一种用于突显道路交通中的物体(1,7)的信号发生结构(20,23,25),包括标记介质(21,24,26)和载体材料(22,24,26),其中,所述标记介质(21,24,26)覆盖载体材料(22,24,26)的至少一个表面侧地设置在载体材料(22,24,26)上和/或与所述载体材料(22,24,26)的物质混合,其中,所述信号发生结构(20,23,25)借助于标记介质(21,24,26)反射至少一个能预先给定的波长带的入射电磁辐射,
其特征在于,
至少一个能预先给定的波长带的频谱宽度和频谱位置通过包含在标记介质(21,24,26)中的纳米颗粒的尺寸和/或尺寸分布和/或形状来影响和/或通过标记介质(21,24,26)的表面纳米结构来影响,其中,至少一个能预先给定的波长带的频谱位置位于红外频谱范围中。
2.根据权利要求1所述的信号发生结构,其特征在于,能合适地选择载体材料(22,24,26),用于在不降低其美学价值和/或不改变其外观风格的情况下加工到衣物和/或装饰品和/或运输容器中。
3.根据权利要求1所述的信号发生结构,其特征在于,所述载体材料(22,24,26)是衣物和/或装饰品和/或运输容器。
4.根据权利要求1所述的信号发生结构,其特征在于,所述标记介质(21,24,26)是洗衣剂和/或洗发剂和/或鞋油和/或润肤霜和/或漆和/或纤维和/或粉末和/或悬浮液和/或溶液和/或膏体。
5.根据权利要求1所述的信号发生结构,其特征在于,所述标记介质(21,24,26)能借助于喷洒装置涂覆到所述载体材料(22,24,26)上。
6.根据权利要求1所述的信号发生结构,其特征在于,所述标记介质(21,24,26)不持久地粘附在所述载体材料(22,24,26)上。
7.根据权利要求1所述的信号发生结构,其特征在于,所述信号发生结构(20,23,25)提供至少一个能机器读取形式的编码信息,其中,所述编码信息包含在至少一维的条形码和/或波长和/或至少一个二维的标记中。
8.根据权利要求7所述的信号发生结构,其特征在于,所述至少一个编码信息描述一类物体(1,7)。
9.根据权利要求1所述的信号发生结构,其特征在于,所述物体(1,7)是交通参与者和/或交通指示设施(1,7)。
10.根据权利要求1所述的信号发生结构,其特征在于,所述纳米颗粒由贵金属制成和/或由碱金属制成。
11.根据权利要求1所述的信号发生结构,其特征在于,所述纳米颗粒借助于烧蚀和/或磨蚀制成。
12.根据权利要求1所述的信号发生结构,其特征在于,所述纳米颗粒的尺寸和/或尺寸分布和/或形状自组织地形成。
13.根据权利要求1所述的信号发生结构,其特征在于,所述标记介质(21,24,26)具有在红外频谱中的反射最大值。
14.一种用于突显和识别道路交通中的物体(1,7)的系统,包括至少一个信号发生结构(20,23,25)和至少一个信号检测模块(8,10),其中,所述至少一个信号发生结构(20,23,25)反射至少一个能预先给定的波长带的入射电磁辐射,其中,所述至少一个信号检测模块(8,10)借助于至少一个红外敏感的检测元件(12,13)检测由至少一个信号发生结构(20,23,25)反射的电磁辐射,
其特征在于,
所述至少一个信号发生结构(20,23,25)是根据权利要求1至13中任一项所述的信号发生结构(20,23,25)。
15.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述信号检测模块(8,10)借助于至少一个辐射元件(11)以能预先给定的波长带的电磁辐射照射所述至少一个信号发生结构(20,23,25)。
16.根据权利要求15所述的系统,其特征在于,所述至少一个辐射元件(11)是LED(11)。
17.根据权利要求16所述的系统,其特征在于,所述LED(11)被脉冲式地通电。
18.根据权利要求17所述的系统,其特征在于,所述至少一个红外敏感的检测元件(12,13)与LED(11)被同步脉冲式地运行。
19.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述至少一个检测元件(12,13)是光电二极管(12,13)和/或摄像机和/或激光扫描器。
20.根据权利要求16所述的系统,其特征在于,所述信号检测模块(8,10)包括两个相互独立的检测元件(12,13),其中,所述检测元件(12,13)的有效检测范围在不同的方向上对准水平面。
21.根据权利要求19所述的系统,其特征在于,至少一个光电二极管和/或至少一个摄像机和/或至少一个激光扫描器借助于日光阻隔滤光片屏蔽在可见光频谱范围中的入射电磁辐射。
22.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述信号检测模块(8,10)借助于波长选择的滤光片和/或不同检测元件(12,13)的、与波长有关的不同的敏感性能够读取包含在信号发生结构(20,23,25)的、反射的波长中的编码信息。
23.根据权利要求19所述的系统,其特征在于,所述至少一个摄像机和/或至少一个激光扫描器能够根据分辨率读取在信号发生结构(20,23,25)的至少一维的条形码中和/或二维的标记中提供的编码信息。
24.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述至少一个辐射元件(11)的辐射功率和至少一个信号发生结构(20,23,25)的反射性以及至少一个检测元件的敏感性将系统的识别范围限制在15m。
25.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述信号检测模块(8,10)被并入到机动车的驾驶员辅助系统并且能够触发自主的制动干预和/或自主的转向干预和/或借助于光学和/或声学和/或触觉的报警器件的对驾驶员的警报。
26.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述信号检测模块(8,10)的壳体(14)借助于其楔形的基本形状能布置在机动车风挡玻璃的内侧上。
27.一种用于突显和识别道路交通中的物体(1,7)的方法,在该方法中借助于至少一个信号发生结构(20,23,25)突显物体(1,7),其中,所述至少一个信号发生结构(20,23,25)反射至少一个能预先给定的波长带的入射电磁辐射,其中,通过至少一个信号检测模块(8,10)检测由至少一个信号发生结构(20,23,25)反射的电磁辐射,
其特征在于,
所述至少一个信号发生结构(20,23,25)是根据权利要求1至13中的任一项所述信号发生结构(20,23,25)。
28.根据权利要求27所述的方法,其特征在于,所述信号发生结构(20,23,25)提供至少一个能机器读取形式的编码信息,其中,所述编码信息包含在至少一维的条形码和/或波长和/或至少一个二维的标记中,其中,所述至少一个信号检测模块(8,10)包括读取至少一个信息的摄像机和/或激光扫描器,其中,所述物体(1,7)是交通指示设施(1,7)。
29.根据权利要求27或28所述的方法,其特征在于,将至少一个读取的信息以机动车(5)的驾驶员能理解的形式光学和/或声学地输出给驾驶员。
30.根据权利要求27或28所述的方法,其特征在于,所述信号发生结构(20,23,25)被机动车(5)施加在路面(6)上。
31.根据权利要求14至26中的任一项所述的系统在机动车(5)的驾驶员辅助系统中的应用。
32.根据权利要求1至13中的任一项所述的信号发生结构(20,23,25)在交通指示牌(1,7)中提供能机器读取形式的多个信息的应用。
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