DE10058633A1

DE10058633A1 - Sichtweitenbestimmung

Info

Publication number: DE10058633A1
Application number: DE10058633A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hahn
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2000-11-25
Filing date: 2000-11-25
Publication date: 2002-05-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Sichtweite eines Fahrzeugführers (1), insbesondere von einem Automobil zur Benutzung auf öffentlichen Straßen (3), wobei ein Wert für die Trübung der das Fahrzeug umgebenden Atmosphäre (9) ermittelt wird und abhängig von der Fahrsituation des Fahrzeugs aus dem Trübungswert die Sichtweite bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Sichtweite eines Führers von einem Fahrzeug, insbesondere von einem Automobil zur Benutzung auf öffentlichen Straßen.

Aus DE 36 40 449 C1 ist es bekannt, von einem Kraftfahrzeug ei nen Lichtimpuls auszusenden. Ein Teil des Lichtimpulses wird an der das Fahrzeug umgebenden Atmosphäre in Richtung des Fahr zeugs zurückgestreut und dort detektiert. Das detektierte Sig nal wird einer Signalverarbeitung unterzogen und es wird ein Maß für die Sichtweite berechnet. Abhängig von der Sichtweite kann z. B. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf einen bestimm ten Wert begrenzt werden. Gemäß der DE 36 40 449 C1 wird die Sichtweite nur dann bestimmt, wenn das detektierte Signal über eine vorgegebene Zeitspanne hinweg oberhalb eines Schwellenwer tes liegt.

Aus DE 43 24 308 C1 sind ein Verfahren zum Bestimmen der Sicht weite bei dichtem Nebel mittels eines LIDAR (Light Detection And Ranging) sowie ein Sichtweitensensor bekannt. Bei dem Ver fahren wird ein gepulster Laserstrahl gesendet und von dem Ne bel rückgestreutes Laserlicht über zwei Empfangskanäle empfan gen und ausgewertet.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen als Eingangsgröße für Bordsysteme des Fahrzeugs praktisch tauglichen Wert der Sichtweite zu bestimmen.

Das Ziel wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des An spruchs 4 erreicht.

Gemäß einem wesentlichen Gedanken der Erfindung wird ein Wert für die Trübung der das Fahrzeug umgebenden Atmosphäre ermit telt und abhängig von der Fahrsituation des Fahrzeugs aus dem Trübungswert die Sichtweite bestimmt. Die Ermittlung des Trü bungswertes kann durch Messung und/oder auf andere Weise erfol gen. Beispielsweise kann der Trübungswert aus über Funk empfan genen Informationen über das Wetter ermittelt werden.

Die Fahrsituation des Fahrzeugs wird unter anderem durch die Umfeldhelligkeit, die Helligkeitsverteilung (z. B. abhängig von der Diffusität von Tageslicht), die meteorologische Situation des Fahrzeugumfeldes, die Verkehrssituation (z. B. Verkehrsdich te), die Art des Verkehrsweges (z. B. Landstraße, Autobahn oder städtische Straße) und durch fahrdynamischen Größen (z. B. Ge schwindigkeit) beeinflußt. Vorzugsweise wird anhand einer oder mehrerer dieser Einflußfaktoren bestimmt, wie die Sichtweite aus der Trübung zu ermitteln ist. Es wird daher nicht lediglich die Trübung bzw. die Lichtextinktion berücksichtigt, sondern auch berücksichtigt, daß der Fahrzeugführer Sichtziele fahrsi tuationsabhängig unterschiedlich wahrnimmt.

Weiterbildungen und Vorteile der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Fahrsituation und

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Bestimmung der Sichtweite.

Aus Fig. 1 ist eine Fahrsituation ersichtlich, wie sie häufig beim Fahren von Kraftfahrzeugen auf Landstraßen vorkommt. Ein Führer 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges fährt das Fahrzeug auf einer Straße 3. Er muß dabei verschiedene Sicht ziele zuverlässig erkennen können, wenn sich die Sichtziele in nerhalb einer kritischen Entfernung vor dem Fahrzeug befinden. Beispielhaft ist in Fig. 1 das Sichtziel 5 vor einem Hinter grund 7 dargestellt. Der Hintergrund 7 wird beispielsweise un ter anderem durch einen Baum gebildet.

Eine Ausführungsform der Erfindung beruht auf einer Weiterent wicklung der Sichtweitentheorie nach Koschmieder. Danach wird im Freien bei Tage und getrübter Atmosphäre ein großflächiges Sehobjekt gerade erkannt, wenn am Ort der wahrnehmenden Person sein Leuchtdichtekontrast gegenüber dem Horizont 5% beträgt. Die Trübung der Atmosphäre führt mit zunehmender Entfernung vom Sehobjekt zu einer Schwächung der Leuchtdichte und damit des Kontrastes. Gemäß dieser Theorie ist daher die Sichtweite die jenige Entfernung zum Sehobjekt, bei der der ursprüngliche Kon trast am Ort des Sehobjektes auf 5% abgesunken ist. Zur Verein fachung der Theorie und der Bestimmungsmethoden in der Praxis wurden bisher dunkle Sehobjekte verwendet, so daß der Reflexi onsgrad gegenüber der Leuchtdichte des Hintergrundes vernach lässigbar ist. Weiterhin wurde die Leuchtdichte des Hintergrun des als richtungsunabhängig angenommen.

Der Kontrast k am Ort des Beobachters, der sich im Abstand r von dem Sehobjekt befindet, beträgt danach

K = e^{-z r}.

Dabei ist z der Schwächungskoeffizient aufgrund der Trübung der Atmosphäre. Der Effekt der Schwächung beruht physikalisch auf zwei Teileffekten. Zum einen wird das vom Sehobjekt bzw. vom Hintergrund ausgehende Licht an den die Trübung bewirkenden Teilchen gestreut. Dies ist in Fig. 1 für den mit Bezugszeichen 9 bezeichneten Atmosphärenbereich durch Pfeile angedeutet. Zweitens wird die Leuchtdichte durch Lichtabsorption ge schwächt.

Insbesondere im Straßenverkehr reicht diese Art der Ermittlung einer Sichtweite jedoch nicht aus. Die für das Führen eines Kraftfahrzeugs relevanten Sehobjekte, die der Fahrer in Be tracht ziehen muß, haben im Straßenverkehr eine Vielzahl von Formen, Größen und optischen Eigenschaften. Weiterhin befinden sich diese Objekte nur selten vor einem homogenen Hintergrund. Ebenfalls beeinflussen die tageszeitliche Helligkeit und die bei Dunkelheit benutzten Scheinwerfer die Sichtweite. Weiterhin treten unter Umständen Reflexionen von Licht an reflektierenden Objekten, z. B. an einer nassen Straßenoberfläche, auf und kön nen sich die Sichtbedingungen schnell ändern.

Es wird daher vorgeschlagen, bei der Berücksichtigung der Fahr situation die optischen Eigenschaften hypothetischer Sichtziele des Führers zu verwerten. Alternativ oder zusätzlich können auch unterschiedliche Formen und/oder Größen der Sichtziele verwertet werden. Dabei repräsentieren jeweils eines und/oder mehrere der Sichtziele eine und/oder mehrere Fahrsituationen.

Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, bei der Berück sichtigung der Fahrsituation die optischen Eigenschaften einer für die Fahrsituation typischen Umgebung und/oder Änderung der Umgebung des Fahrzeugs zu verwerten. Die Umgebung bildet in der Regel den Hintergrund für Sichtziele des Führers. Unter opti sche Eigenschaften werden nicht nur charakteristische Größen wie Reflexionsgrad und Absorptionsgrad verstanden, sondern auch die Leuchtdichte von Objekten, die eine Lichtquelle aufweisen.

Bei der Berechnung des fahrsituationsabhängigen Kontrastes kann beispielsweise auch eine nasse und daher in bestimmten Fahrsi tuationen lichtreflektierende Straße wie ein selbstleuchtendes Objekt behandelt werden. Dies ist mit einem von der Straße 3 ausgehenden Pfeil in Fig. 1 angedeutet.

Nachdem nun fahrsituationsabhängige hypothetische Sichtziele und/oder Umgebungen eingeführt wurden, kann die Bestimmung der Sichtweite z. B. auf gleiche Weise wie nach Koschmieder erfol gen, indem die Entfernung von dem Sichtziel als die Sichtweite bestimmt wird, bei der ein bestimmter Kontrastwert gerade noch vorhanden ist. Bei optisch inhomogenen Sichtzielen und/oder Um gebungen können auch verschiedene Kontrastwerte oder ein oder mehrere daraus abgeleitete Werte (z. B. ein Mittelwert) herange zogen werden. Insbesondere ist es auch möglich, einen fahrsitu ationsabhängigen Schwellenwert zu verwenden, bei dessen Unter schreiten die Grenze des für den Fahrzeugführer sichtbaren Be reichs überschritten wird. Weiterhin können auch mehrere Krite rien für eine zu betrachtende Fahrsituation festgelegt werden, aus deren zumindest teilweiser Erfüllung ein Wert für die Sichtweite abgeleitet wird.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 11 zur Bestimmung der Sichtweite. Ein Rechner 15 ist mit einem Speicher 13 verbunden, in dem Da ten abgespeichert sind, die unterschiedliche Fahrsituationen des Fahrzeugs repräsentieren. Insbesondere sind dort Daten ei ner Mehrzahl von hypothetischen Sichtzielen und/oder deren op tische Eigenschaften abgespeichert. Weiterhin ist an den Rech ner 15 ein Trübungssensor 17 angeschlossen. Der Trübungssensor 17, z. B. ein LIDAR, versorgt den Rechner 15 mit Informationen über die Trübung der das Fahrzeug umgebenden Atmosphäre. Wei terhin ist ein Umgebungssensor 19 mit dem Rechner 15 verbunden, der den Rechner 15 mit Informationen über den Zustand der Umge bung des Fahrzeugs versorgt, z. B. mit Helligkeitswerten. Außer dem ist ein Navigationssystem 21 mit dem Rechner 15 verbunden. Von diesem bezieht der Rechner 15 Informationen über die Art der Straße, auf der sich das Fahrzeug befindet.

Der Rechner 15 bestimmt nun unter Berücksichtigung eines Wertes für die Trübung und unter Berücksichtigung der Fahrsituation die Sichtweite und gibt sie über einen Ausgang 23 aus. Insbe sondere wählt er dabei abhängig von der Fahrsituation eines oder mehrere der in dem Speicher 13 abgespeicherten Sichtziele aus und berechnet auf dieser Grundlage die Sichtweite. Dabei kann der Rechner 15 auf ein oder mehrere auswählbare Rechenmo delle zur Berechnung der Sichtweite zurückgreifen. Das oder die Rechenmodelle können ebenfalls abhängig von der Fahrsituation ausgewählt werden.

An dem Ausgang 23 sind beispielsweise Bordsysteme wie eine ACC (Adaptive Cruise Control), unter Umständen mit stop-and-go-Steuerung, eine Lichtsteuerung zur Steuerung der Front- und/oder Hecklichter des Fahrzeugs, eine Reibwerterkennung zur Steuerung der Bremsanlage des Fahrzeugs und/oder ein Road Snap-System angeschlossen. Die angeschlossenen Bordsysteme können die Sichtweite bei der Ausführung ihrer Aufgaben berücksichti gen.

Bezugszeichenliste

1

Führer

3

Strasse

5

Sichtziel

7

Hintergrund

9

Atmosphäre

11

Sichtweitenvorrichtung

13

Speicher

15

Rechner

17

Trübungssensor

19

Umgebungssensor

21

Navigationssystem

23

Ausgang

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Sichtweite eines Führers (1) von einem Fahrzeug, insbesondere von einem Automobil zur Benutzung auf öffentlichen Strassen (3), wobei
ein Wert für die Trübung der das Fahrzeug umgebenden Atmosphäre (9) ermittelt wird
und abhängig von der Fahrsituation des Fahrzeugs aus dem Trübungswert die Sichtweite bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei der Berücksichtigung der Fahrsituation die optischen Eigenschaften hypothetischer Sichtziele des Führers ver wertet werden und wobei jeweils eines und/oder mehrere der Sichtziele eine und/oder mehrere Fahrsituationen repräsen tieren.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei der Berücksichtigung der Fahrsituation die optischen Eigenschaften einer für die Fahrsituation typischen Umge bung und/oder Änderung der Umgebung verwertet werden.

4. Vorrichtung (11) zur Bestimmung der Sichtweite eines Füh rers (1) von einem Fahrzeug, insbesondere von einem Auto mobil zur Benutzung auf öffentlichen Strassen (3), mit
einer Ermittlungseinrichtung (17) zur Ermittlung ei nes Wertes für die Trübung der das Fahrzeug umgeben den Atmosphäre (9),
einem Speicher (13) zur Speicherung von Daten, die unterschiedliche Fahrsituationen des Fahrzeugs reprä sentieren, und
einer Recheneinheit (15), die unter Verwendung der Daten aus dem Trübungswert die Sichtweite bestimmt.