DE10017840A1

DE10017840A1 - Visibility determination device used in vehicle, receives and converts backscattered light pulses into electrical signal and determines visibility distance

Info

Publication number: DE10017840A1
Application number: DE10017840A
Authority: DE
Inventors: Thomas Pfendler; Siegbert Steinlechner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2001-10-25

Abstract

A light receiver (2) receives the backscattered light pulses after being transmitted from a light transmitter (1). The received pulse is converted into an electrical signal and is evaluated to receive a curve representing the visibility distance. An Independent claim is also included for visibility determination method.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sichtweitenbe stimmung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.The invention relates to a device and a method for the visibility range mood according to the independent claims.

In Kraftfahrzeugen dienen derartige Vorrichtungen und Verfahren dazu, die Sichtweite in der Atmosphäre für den Fahrzeuglenker zu bestimmen. Die Sicht weite kann z. B. durch Nebel, Regen oder Dunst eingeschränkt sein. Die Sicht weite wird beispielsweise als Grundinformation für den Fahrer oder für eine Ge schwindigkeitsregeleinrichtung (z. B. "Adaptive Cruise Control") oder für eine Empfehlung einer Maximalgeschwindigkeit (z. B. 50 km/h bei einer Sichtweite von 50 m) verwendet.In motor vehicles, such devices and methods are used to: Determine visibility in the atmosphere for the vehicle driver. The view wide can z. B. restricted by fog, rain or haze. The view is used for example as basic information for the driver or for a Ge speed control device (eg "Adaptive Cruise Control") or for a Recommend a maximum speed (e.g. 50 km / h with a range of vision of 50 m) is used.

Aus der DE 196 29 713 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur triangu lierenden Sichtweitenmessung nach dem Rückstreuprinzip (LIDAR) beschrieben, bei welchen die Rückstreuung eines von einem Sender ausgesendeten, räumlich begrenzten Lichtstrahls in einem räumlich begrenzten Detektionsbereich ausge wertet wird. Der Detektionsbereich wird durch Triangulation gebildet, d. h. Sen der und Empfänger sind in einem vorbestimmten Abstand seitlich voneinander entfernt angeordnet und beleuchten bzw. empfangen aus unterschiedlichen Rich tungen. Der Detektionsbereich ergibt sich dann aus dem Überlappungsbereich der Sendekeule und der Empfangskeule.DE 196 29 713 A1 describes a method and a device for triangu described visibility measurement based on the backscatter principle (LIDAR), where the backscattering of one emitted by a transmitter, spatially limited light beam in a spatially limited detection area is evaluated. The detection area is formed by triangulation, i. H. Sen the and receiver are at a predetermined distance laterally from each other arranged remotely and illuminate or receive from different rich exercises. The detection area then results from the overlap area of the Transmitting lobe and receiving lobe.

In DE 196 29 712 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sichtweiten messung, insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, beschrieben, bei wel chen die Rückstreuung eines von einem Sender ausgesendeten Lichtstrahls in zwei unterschiedlich weit vom Sender entfernt befindlichen Detektionszellen (Raumzonen) ausgewertet wird. Auch hier werden die Detektionszellen durch Triangulation gebildet. Die Detektionszellen ergeben sich dann aus dem Über lappungsbereich der Sende- und Empfangskeulen.DE 196 29 712 A1 describes a method and a device for visibility measurement, in particular for use in motor vehicles, described at wel Chen the backscattering of a light beam emitted by a transmitter in two detection cells located at different distances from the transmitter (Room zones) is evaluated. The detection cells are also checked here Triangulation formed. The detection cells then result from the overs lapping area of the transmitting and receiving lobes.

Aus DE 195 30 289 A1 ist ebenfalls ein Sensor zur Sichtweitenermittlung auf der Basis des Triangulationsprinzips nach dem LIDAR-Prinzip bekannt.From DE 195 30 289 A1 there is also a sensor for determining the visibility range on the Basis of the triangulation principle according to the LIDAR principle known.

Bei einer Triangulation kann Nebel-Information jedoch nur aus einem räumlichen Gebiet gewonnen werden, das durch die Geometrie der Optik bestimmt wird. Es gibt wesentliche Einschränkungen wegen der endlichen Basisbreite (Abstand Sender-Empfänger) und der endlichen Justiergenauigkeit.In the case of a triangulation, however, fog information can only come from a spatial Area that is determined by the geometry of the optics. It are significant restrictions due to the finite base width (distance Transmitter-receiver) and the finite adjustment accuracy.

Ferner sind bereits Vorrichtungen und Verfahren zur Sichtweitenbestimmung be kannt, welche die Sichtweite durch Messung der optischen Transmission entlang einer festen Meßstrecke, beispielsweise am Rand von Autobahnen und auf Flug häfen bestimmen.Furthermore, devices and methods for determining the range of vision are already available knows which the visual range along by measuring the optical transmission a fixed measuring section, for example on the edge of highways and on flight determine ports.

Advantages of the invention

Die Vorrichtung und das Verfahren zur Sichtweitenbestimmung gemäß den unab hängigen Ansprüchen sind besonders gut für die Verwendung einer Laserlicht quelle mit sehr geringer mittlerer Laserleistung (Laserklasse 1) geeignet. Da die Kurvenform ausgewertet wird, kann auf hochgenaue Phasenmessungen verzichtet werden. Die Kurvenform muß jedoch lediglich in einigen wenigen (z. B. vier) Punkten des rückgestreuten Lichts ausgewertet werden. Der Vorteil gegenüber triangulierenden Verfahren, d. h. solchen Verfahren, bei denen Lichtsender und Lichtempfänger derart voneinander beabstandet sind, daß sich ihre optischen Ach sen in einem Winkel merklicher Größe schneiden, ist zudem, daß weder eine be sonders hohe Genauigkeit der optischen Komponenten, noch eine hochgenaue optische Justierung notwendig ist. Dies bietet kostenmäßige Vorteile bei Produktion und Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung einerseits, andererseits er höht dies auch die Wartungsfreundlichkeit der Vorrichtung, wenn sie einmal in Betrieb genommen ist. Ferner läßt sich die gesamte Signalverarbeitung durch analoge Bauelemente realisieren, so daß beispielsweise kein Signalprozessor und auch kein schneller A/D-Wandler notwendig ist. Daher eignen sich die erfin dungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut für einen Sichtweitensensor für den Einbau in ein Kraftfahrzeug.The device and the method for determining the visibility according to the independent claims are particularly well suited for the use of a laser light source with a very low average laser power (laser class 1 ). Since the curve shape is evaluated, highly precise phase measurements can be dispensed with. However, the curve shape only has to be evaluated in a few (e.g. four) points of the backscattered light. The advantage over triangulating methods, ie those methods in which the light transmitter and the light receiver are spaced such that their optical axes intersect at an angle of noticeable size, is also that neither a particularly high accuracy of the optical components, nor a highly accurate optical adjustment is necessary. This offers cost advantages in the production and installation of the device according to the invention on the one hand, on the other hand it also increases the ease of maintenance of the device once it has been put into operation. Furthermore, the entire signal processing can be realized by analog components, so that, for example, no signal processor and also no fast A / D converter is necessary. Therefore, the device according to the invention and the method according to the invention are particularly well suited for a visibility sensor for installation in a motor vehicle.

Bei der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der Erfindung kann die Anzahl, die Entfernung und die Ausdehnung der Meßzellen beliebig festgelegt werden. Ferner sind die Meßwerte eines Pulssystems deutlich aussagekräftiger.In the device and the method according to the invention, the number, the distance and the extent of the measuring cells can be set arbitrarily. The measured values of a pulse system are also significantly more meaningful.

Für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug ist auch das Vorsehen einer Gleichlichtre gelung von Vorteil, da hierdurch eine Anpassung des Meßverfahrens an große Umgebungshelligkeit möglich ist. Weiter vorteilhaft ist es auch, wenn die Mes sung der Umgebungshelligkeit in einem separaten Meßkanal erfolgt. Dann läßt sich eine besonders gute Beurteilung der Fahrersichtweite durchführen.For use in a motor vehicle it is also necessary to provide a constant light gelung advantageous, as this adjusts the measuring method to large Ambient brightness is possible. It is also advantageous if the measurement ambient brightness in a separate measuring channel. Then lets carry out a particularly good assessment of the driver's visibility.

drawing

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung be schrieben. In der Zeichnung zeigen:The invention will be based on an embodiment and the drawing wrote. The drawing shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels; Fig. 1 is a block diagram of the embodiment of the invention;

Fig. 2 ein Schaltbild der Zündeinrichtung; Fig. 2 is a circuit diagram of the ignition device;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Zeitsteuerung; Fig. 3 is a block diagram of the timing control;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm zur Zeitsteuerung; Fig. 4 is a timing diagram for timing control;

Fig. 5 ein Blockschaltbild des Optoverstärkers und des Gleichlichtreglers; und Fig. 5 is a block diagram of the optical amplifier and the constant light regulator; and

Fig. 6 typische Kurvenformen des Empfangssignals. Fig. 6 typical waveforms of the received signal.

Die Vorrichtung zur Sichtweitenbestimmung gemäß dem Ausführungsbeispiel funktioniert nach dem LIDAR-Prinzip und ist zum Einbau in ein Kfz vorgesehen. Gemäß Fig. 1 werden durch einen Lichtsender 1 periodische Lichtpulse erzeugt, durch eine Fokussiereinrichtung 12 in eine Richtung 11 gebündelt und ausgesen det. Das in der Atmosphäre rückgestreute Licht wird von einem Lichtempfänger 2 empfangen und von dort einer Auswertung zugeführt. Hierbei wird die Richt charakteristik der Strahlung vorteilhafterweise so gewählt, daß einerseits ein ge nügend großer Winkelbereich erfaßt wird, in dem über die Nebeldichte gemittelt wird. Andererseits sollte der Winkelbereich in Verbindung mit dem Einbauort und der -lage nicht so groß werden, daß Hindernisse (z. B. Motorhaube, Straße, Brücken) die Strahlung reflektieren und Fehlmessungen verursachen.The device for determining the visibility according to the exemplary embodiment works according to the LIDAR principle and is intended for installation in a motor vehicle. Referring to FIG. 1 periodic light pulses are generated by a light transmitter 1, det focused by a focusing means 12 in a direction 11 and ausgesen. The light backscattered in the atmosphere is received by a light receiver 2 and from there it is evaluated. Here, the directional characteristic of the radiation is advantageously chosen so that, on the one hand, a sufficiently large angular range is detected, in which the fog density is averaged. On the other hand, the angular range in connection with the installation location and position should not be so large that obstacles (e.g. bonnet, road, bridges) reflect the radiation and cause incorrect measurements.

Der Lichtsender 1 weist eine Laserdiode 10 auf, die durch eine Zündeinrichtung 13 gepulst wird. Die für die Zündung erforderliche Gleichspannung, die in der Regel höher als die in einem Kraftfahrzeug zur Verfügung stehende Bordspan nung von 12 V liegt, wird in einem DC-DC-Konverter 14 erzeugt. Angesteuert wird die Zündeinrichtung 13 durch eine Zeitbasis 3, die aus einem von einem Taktgeber 31 gelieferten Signal von z. B. 60 MHz Taktsignale von z. B. 50 kHz liefert. Da das Zünden der Laserdiode 10 gegenüber dem von der Zeitbasis 3 ge lieferten Taktsignal um einige 10 ns verzögert ist, befindet sich zwischen der Zeitbasis 3 und der Zündeinrichtung 13 eine Schaltung 5 zum Laufzeitausgleich. Dort wird die zeitliche Lage des Stromimpulses der Laserdiode 10 bestimmt, die mit der Lage des Lichtimpulses korrespondiert. Die Laufzeitausgleichsschaltung 5 verschiebt die Ansteuerimpulse für die Laserdiode 10 gegenüber den Impulsen der Zeitbasis 3 so, daß die Lichtpulse mit einem von dem Taktgeber 31 vorgege benen Taktsignal zusammenfallen.The light transmitter 1 has a laser diode 10 which is pulsed by an ignition device 13 . The DC voltage required for the ignition, which is generally higher than the on-board voltage of 12 V available in a motor vehicle, is generated in a DC-DC converter 14 . The ignition device 13 is controlled by a time base 3 , which is derived from a signal supplied by a clock generator 31 , e.g. B. 60 MHz clock signals from z. B. provides 50 kHz. Since the ignition of the laser diode 10 is delayed by a few 10 ns compared to the clock signal supplied by the time base 3 , there is a circuit 5 for delay time compensation between the time base 3 and the ignition device 13 . The temporal position of the current pulse of the laser diode 10 is determined there, which corresponds to the position of the light pulse. The delay compensation circuit 5 shifts the drive pulses for the laser diode 10 with respect to the pulses of the time base 3 so that the light pulses coincide with a clock signal from the clock generator 31 .

Der Lichtempfänger 2 weist eine Photodiode 20 und eine Empfangsoptik 22 auf. Die Empfangsoptik 22 mit der optischen Achse 21 bündelt das von der Atmosphä re rückgestreute Laserlicht und richtet es auf die Photodiode 20. Das Ausgangs signal der Photodiode 20 wird von einem besonders rauscharmen, breitbandigen Optoverstärker (ein Transimpedanz-Optoverstärker) 23 verstärkt. Vorteilerhaf terweise wird die Richtcharakteristik des Lichtempfängers entsprechend demjeni gen des Lichtsenders 1 ausgewählt.The light receiver 2 has a photodiode 20 and receiving optics 22 . The receiving optics 22 with the optical axis 21 bundles the laser light backscattered from the atmosphere and directs it onto the photodiode 20th The output signal of the photodiode 20 is amplified by a particularly low-noise, broadband opto-amplifier (a transimpedance opto-amplifier) 23 . The directional characteristic of the light receiver is advantageously selected in accordance with that of the light transmitter 1 .

Damit Gleichanteile im empfangenen Licht, also solche Anteile, die Lichtanteilen entsprechen, die nicht von der Laserdiode erzeugt wurden (z. B. Fremdlicht), den Optoverstärker 23 nicht übersteuern, ist ein Gleichlichtregler 24 vorgesehen.A constant light controller 24 is provided so that constant components in the received light, that is to say those components that correspond to light components that were not generated by the laser diode (for example extraneous light), do not override the optical amplifier 23 .

Über einen weiteren Verstärker, den AC-Zwischenverstärker 7, gelangt das ver stärkte Signal der Photodiode 20 auf ein Abtastglied 4, das, ebenfalls gesteuert von der Zeitbasis 3, das Signal zu einer vorgebbaren Anzahl von Zeitpunkten (be vorzugt vier Zeitpunkte) abtastet und hält (sample-and-hold-Funktion). Die ein zelnen Abtastzellen des Abtastglieds 4 sind durch kostengünstige CMOS- Analogschalter realisiert. Die Ausgänge des Abtastglieds 4 münden jeweils in (analoge) Mittelwertbildner 8, wodurch das Signal/Rauschverhältnis verbessert wird. Die Mittlungsdauer liegt vorzugsweise in der Größenordnung von einer Sekunde.About a further amplifier, the AC repeater 7 , the ver amplified signal of the photodiode 20 passes to a sensing element 4 , which, also controlled by the time base 3 , samples and holds the signal at a predeterminable number of times (preferably four times) (sample-and-hold function). The individual scanning cells of the scanning element 4 are realized by inexpensive CMOS analog switches. The outputs of the scanning element 4 each open into (analog) averaging devices 8 , which improves the signal / noise ratio. The averaging time is preferably of the order of one second.

Des weiteren ist ein separater Lichtempfänger 6 vorgesehen, in welchem die Um gebungshelligkeit erfaßt wird. Die Erfassung der Umgebungshelligkeit ist wichtig für die Bestimmung der vom Fahrer empfundenen Sichtweite. Der Photostrom dieses Lichtempfängers, der ebenfalls eine Photodiode aufweist, wird durch einen "langsamen" Optoverstärker 61 verstärkt. Über einen Multiplexer 9 kann jeweils eines der gemittelten Empfangssignale bzw. der Umgebungshelligkeit ausgewählt und ausgewertet werden.Furthermore, a separate light receiver 6 is provided, in which the ambient brightness is detected. The detection of the ambient brightness is important for determining the visibility perceived by the driver. The photocurrent of this light receiver, which also has a photodiode, is amplified by a "slow" opto-amplifier 61 . A multiplexer 9 can be used to select and evaluate one of the average received signals or the ambient brightness.

Fig. 2 zeigt die schaltungsmäßige Ausgestaltung der Zündeinrichtung 13. Die Zündung der Laserdiode 10 erfolgt durch Entladen des auf die erhöhte Spannung (86 V) aufgeladenen Kondensators 137 über zwei Transistoren 131, 133, die als Thyristor verschaltet sind. Gegenüber der Verwendung eines "echten" Thyristors hat die Schaltung der beiden Transistoren 131, 133 den Vorteil, daß sie schneller schaltet sowie kleinere Abmessungen aufweist. Das Taktsignal zur Zündung der Laserdiode 10 wird über den Widerstand 135 herangeführt. Über den Widerstand 54 wird der Stromimpuls des Lasers, der zum Lichtimpuls synchron verläuft, er faßt. Die Widerstände 132, 134 sorgen für ein sicheres Sperren der Transistoren 131, 133 vor der Entladung. Fig. 2 shows the circuit practical embodiment of the igniter. 13 The laser diode 10 is ignited by discharging the capacitor 137 , which is charged to the increased voltage (86 V), via two transistors 131 , 133 , which are connected as a thyristor. Compared to the use of a "real" thyristor, the switching of the two transistors 131 , 133 has the advantage that it switches faster and has smaller dimensions. The clock signal for firing the laser diode 10 is introduced via the resistor 135 . The current pulse of the laser, which runs synchronously with the light pulse, is captured via the resistor 54 . The resistors 132 , 134 ensure a safe blocking of the transistors 131 , 133 before the discharge.

Bei der Zeitsteuerung gemäß Fig. 3 gibt die Zeitbasis 3 den Soll-Zeitpunkt der Laserzündung jeweils z. B. durch eine steigende Flanke im Soll-Taktsignal S vor. Am Widerstand 54 liegt eine Taktflanke (also ein Spannungsimpuls) immer dann an, wenn die Laserdiode 10 tatsächlich zündet (Ist-Signal I). Die beiden Signale S und I werden in einem Phasenvergleicher 51 verglichen. Der nachgeschaltete Regler 52 beeinflußt einen steuerbaren Phasenschieber 53, der ein Taktsignal T der Zeitbasis 3 verschiebt. Dieses Taktsignal T hat dieselbe Frequenz wie das Soll-Taktsignal S, jedoch eilt die ansteigende Flanke von T jeweils derjenigen des Soll-Taktsignals S voraus. Im eingeschwungenen Fall sorgt der Regler 52 dafür, daß die Signale S und I phasengleich sind (also jeweils zum selben Zeitpunkt eine Taktflanke auftritt), d. h. die Summe der Laufzeiten des Phasenschiebers 53, der Zündeinrichtung 13 und der Laserdiode 10 ergibt genau den vorgegebenen Zeit unterschied zwischen positiver Taktflanke in T und positiver Taktflanke in S.At the timing shown in FIG. 3 indicates the time base 3 the target time of the laser firing each z. B. before by a rising edge in the desired clock signal S. A clock edge (ie a voltage pulse) is always present at the resistor 54 when the laser diode 10 actually ignites (actual signal I). The two signals S and I are compared in a phase comparator 51 . The downstream controller 52 influences a controllable phase shifter 53 , which shifts a clock signal T of the time base 3 . This clock signal T has the same frequency as the target clock signal S, but the rising edge of T always leads that of the target clock signal S. In the steady state, the controller 52 ensures that the signals S and I are in phase (that is, a clock edge occurs at the same time in each case), that is, the sum of the running times of the phase shifter 53 , the ignition device 13 and the laser diode 10 gives exactly the predetermined time difference between positive clock edge in T and positive clock edge in S.

Fig. 4 zeigt das entsprechende Zeitdiagramm für das Signal T (obere Zeitachse) mit den Zeitpunkten T1, T2, T3, T3 der Taktflanken sowie für Signal I (untere Zeitachse) mit den Zündzeitpunkten I1, I2, I3, I4. Wie zu erkennen ist, sind Takt zeitpunkte und Ist-Zeitpunkte jeweils zeitversetzt. Fig. 4 I3, I4 shows the corresponding timing diagram for the signal T (upper time axis) with the times T1, T2, T3, T3 the clock edges and to signal I (lower time axis) with the ignition points I1, I2,. As can be seen, cycle times and actual times are each time-shifted.

Fig. 5 zeigt die Ausgestaltung des Optoverstärkers 23 und des Gleichlichteglers 24. Der Transimpedanz-Optoverstärker 23 wird durch einen Operatonsverstärker 231 und einen Gegenkopplungswiderstand 245 gebildet. Der Gleichlichtregler 24 weist einen Regler 241, eine steuerbare Stromsenke 242 und eine Differenzglied 243 auf. Die Photodiode 20 liefert den Signalstrom entsprechend dem empfange nen Lichtsignal (Echo), der von einem Gleichstromanteil überlagert ist, welcher durch die Umgebungshelligkeit oder von Schweinwerferlicht hervorgerufen wird. Der nichtinvertierende Eingang des Transimpedanz-Operationsverstärkers 231 liegt auf einer festen Referenzspannung U_ref. Im Falle eines Gleichstroms würde zunächst der Verstärker permanent ausgesteuert, wodurch sich die Ausgangsspan nung des Verstärkers im Mittel von U_ref unterscheidet. Dieser Unterschied wird in dem Differenzglied 243 erfaßt und dem (gegenüber den zu empfangenden Im pulsen langsamen) Regler 241 zugeführt, der wiederum die steuerbare Stromsenke 242 so ansteuert, daß die vom Gleichstrom bewirkte Auslenkung stark reduziert wird. Hierdurch wird verhindert, daß große Gleichstromanteile den Optoverstär ker 23 in die Sättigungsgrenze treiben. Fig. 5 shows the configuration of the optical amplifier 23 and the constant light leveling device 24th The transimpedance opto-amplifier 23 is formed by an operational amplifier 231 and a negative feedback resistor 245 . The constant light controller 24 has a controller 241 , a controllable current sink 242 and a differential element 243 . The photodiode 20 supplies the signal current corresponding to the received light signal (echo), which is superimposed by a direct current component, which is caused by the ambient brightness or by headlight light. The non-inverting input of the transimpedance operational amplifier 231 is at a fixed reference voltage U _ref . In the case of a direct current, the amplifier would first be driven permanently, whereby the output voltage of the amplifier differs on average from U _ref . This difference is detected in the differential element 243 and fed to the controller 241 (which is slow compared to the pulses to be received), which in turn controls the controllable current sink 242 in such a way that the deflection caused by the direct current is greatly reduced. This prevents large DC components from driving the optical amplifier 23 into the saturation limit.

Der Regler 241 ist so ausgelegt, daß er bei kleinen Gleichlichtströmen noch nicht reagiert; die Stromsenke 242 ist dann abgeschaltet. Dies hat den Vorteil, daß dann durch die Stromsenke 242 auch kein zusätzliches Rauschen eingebracht wird. Erst bei größeren Gleichströmen (d. h., wenn der Verstärker Gefahr läuft, die Sättigungsgrenze zu erreichen) beginnt die Regelung zu arbeiten.The regulator 241 is designed such that it does not yet react to small constant light currents; the current sink 242 is then switched off. This has the advantage that no additional noise is then introduced by the current sink 242 . The control only starts to work with larger direct currents (ie if the amplifier runs the risk of reaching the saturation limit).

Fig. 6A-D zeigt typische Zeitverläufe des Empfangssignals für verschiedene Witterungsverhältnisse bzw. Verkehrssituationen. Die Zeitverläufe entsprechen den durch die Vorrichtung empfangenen und verarbeiteten Reflexionen des aus gestrahlten Lichts an der Atmosphäre (in vielen Schichten) bzw. an Objekten, die sich im Sende-/Empfangsbereich befinden. Das Empfangssignal stellt also eine Überlagerung vieler Reflexionen dar (Echo). Fig. 6A-D shows typical time courses of the received signal for different weather conditions or traffic situations. The time profiles correspond to the reflections received and processed by the device of the light emitted from the atmosphere (in many layers) or from objects which are located in the transmission / reception area. The received signal therefore represents a superimposition of many reflections (echo).

Die senkrechten Striche deuten die Abtastzeitpunkte an (hier im Beispiel vier). Fig. 6A zeigt das Echo eines vorausfahrenden Fahrzeugs. Das rückgestreute Signal hat eine Kurvenform, die weitgehend der ausgesendeten Kurvenform ent spricht ("hartes" Echo). Freie Sicht erzeugt kein Echo, vgl. Fig. 6B. Starker Nebel führt zu Echos aus der Nebelschicht, vgl. Fig. 6C. Der Kurvenverlauf beginnt mit einer relativ hohen Amplitude und fällt dann schnell ab. Bei leichtem Nebel kann das Signal besser durch die Nebelschicht hindurchtreten und erzeugt ein schwächeres Echo, so daß die Amplitude weniger hoch ist, vgl. Fig. 6D.The vertical lines indicate the sampling times (four in this example). Fig. 6A shows the echo of a preceding vehicle. The backscattered signal has a curve shape that largely corresponds to the emitted curve shape ("hard" echo). Clear view does not produce an echo, cf. Figure 6B. Heavy fog leads to echoes from the fog layer, cf. Figure 6C. The curve starts with a relatively high amplitude and then drops quickly. With light fog, the signal can pass through the fog layer better and generates a weaker echo, so that the amplitude is less high, cf. Figure 6D.

Aus der Kurvenform des dem Echo entsprechenden Empfangssignals wird die Sichtweite bestimmt. Die Sichtweitenbestimmung erfolgt durch Klassifizierung der verschiedenen Kurvenformen. Hierfür kann eine Mikroprozessorschaltung 15 (Fig. 1) vorgesehen sein. Die Mikroprozessorschaltung kann auch zur Steuerung der gesamten Vorrichtung bzw. zur Durchführung des Verfahrens eingesetzt wer den.The visual range is determined from the curve shape of the received signal corresponding to the echo. Visibility is determined by classifying the various curve shapes. A microprocessor circuit 15 ( FIG. 1) can be provided for this. The microprocessor circuit can also be used to control the entire device or to carry out the method.

Die Echosignale können in einem Mikroprozessor weiterverarbeitet werden, um z. B. eine Signalisierung für den Fahrer auszulösen oder in die Fahrzeugsteuerung einzugreifen ("Adaptive Cruise Control").The echo signals can be processed in a microprocessor e.g. B. trigger a signal for the driver or in the vehicle control intervene ("Adaptive Cruise Control").

Claims

1. A device for determining the visibility range, comprising:
a light transmitter ( 1 ) for periodically emitting light pulses,
a light receiver ( 2 ) for receiving and converting backscattered light pulses into an electrical received signal,
characterized in that
the visibility is determined by evaluating the curve shape of the received signal.

2. Device according to claim 1, characterized in that the light transmitter ( 1 ) and the light receiver ( 2 ) have substantially parallel optical axes ( 11 , 21 ).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a scanning element ( 4 ) is provided for sampling the received signal.

4. The device according to claim 3, characterized in that the scanning element ( 4 ) has a 4-fold measuring cell, which scans the received signal at four locations.

5. The device according to claim 3 or 4, characterized in that the sensing element ( 4 ) contains CMOS technology.

6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that means ( 8 ) for averaging the respectively sampled values over a number of received signals are provided.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a time base ( 3 ) for generating control signals for the light transmitter ( 1 ) and the sensing element ( 4 ) and a delay compensation element ( 5 ) for synchronizing the time base with the emitted light pulses are provided are.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a device 23 is provided for regulating constant light components in the received signal.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a separate device ( 6 , 24 ) is provided for determining the ambient brightness.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized records that the signal processing is implemented in analog technology.

11. The device according to any one of the preceding claims, characterized in that the light transmitter ( 1 ) is formed by a laser light source, in particular a semiconductor laser.

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a transistor circuit ( 13 ) is provided for ignition of the light transmitter ( 1 ), which forms a thyristor function.

13. Device according to one of the preceding claims, characterized indicates that the evaluation of the curve shape is a classification has gear.

14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a control computer ( 15 ) is provided for control.

15. The device according to any one of the preceding claims, characterized records that it is designed for operation in a motor vehicle.

16. Procedure for determining the visibility range with the following steps:
Emit periodic light pulses,
Receiving and converting backscattered light pulses into an electrical received signal,
characterized in that
the visibility is determined by evaluating the curve shape of the received signal.

17. The method according to claim 16, characterized in that emitted and received light pulses in substantially parallel optical axes exhibit.

18. The method according to claim 16 or 17, characterized in that the Receive signal at a predetermined number of points, in particular right at four points.

19. The method according to claim 18, characterized in that to the Points sampled values each over a number of reception signals are averaged.

20. The method according to any one of claims 16 to 19, characterized in net that equal light components in the received signal are corrected.

21. The method according to any one of claims 16 to 20, characterized in net that the light pulses from a laser light source, especially a Semiconductor lasers are generated.

22. The method according to any one of claims 16 to 21, characterized in net that the evaluation of the curve shape by classification pre is taken.

23. The method according to any one of claims 16 to 22, characterized in net that it is designed for operation in a motor vehicle.