DE10135108A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Fahrspurerkennung - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Fahrspurerkennung

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Fahrspurermittlung umfaßt üblicherweise eine Strahlungsquelle mit mehreren aneinandergereihten Lichtquellen zur Ausleuchtung eines Fahrbahnstreifens sowie eine Detektoranordnung mit mehreren Photodetektorelementen zur ortsbezogenen Detektion des auf der Fahrbahn reflektierten Lichts der Strahlungsquelle. Die neue Vorrichtung soll mit geringerem Schaltungsaufwand kostengünstig realisierbar sein. DOLLAR A Die neue Vorrichtung zur Fahrspurermittlung umfaßt Mittel zur sequentiellen Ansteuerung der Lichtquellen und ein Photodetektorelement zur Detektion des an der Fahrbahn reflektierten Lichts der Lichtquellen. Die Vorrichtung weist vorteilhafterweise eine Linsenvorrichtung auf, über die Lichtquellen derart unscharf auf Abtastausschnitte der Fahrbahn abgebildet werden, daß jeweils zwei der Abtastausschnitte sich teilweise überschneiden. Dadurch ist ein breiter Fahrbahnstreifen mit wenigen Lichtquellen abtastbar. Durch eine Interpolation der Meßergebnisse ist die von der Anzahl der Lichtquellen abhängige Ortsauflösung verbesserbar. DOLLAR A Die neue Vorrichtung ist in Kraftfahrzeugen zur Realisierung von Systemen zur automatischen Spurhaltung oder Einschlafwarnsystemen einsetzbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fahrspurerkennung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 195 07 957 C1 be­ kannt. Diese bekannte Vorrichtung umfaßt eine Strahlungsquelle mit mehreren an­ einandergereihten Infrarot-Leuchtdioden sowie eine Detektoranordnung mit mehre­ ren als CCD-Reihe ausgeführten Photodetektorelementen und eine Auswerteeinheit zur Laufzeitmessung, Kontrasterkennung und Konturerkennung. Die Strahlungs­ quelle ist dabei seitlich an einem Kraftfahrzeug angebracht und beleuchtet einen neben dem Kraftfahrzeug verlaufenden Fahrbahnstreifen. Das auf dem Fahrbahn­ streifen reflektierte Licht wird daraufhin auf die Photodetektorelemente der CCD- Reihe abgebildet. Der seitliche Fahrbahnbereich des Kraftfahrzeugs wird somit be­ rührungslos abgetastet, wobei die Ortsauflösung durch die CCD-Reihe bestimmt wird.
Aus der DE 32 11 620 C1 ist des weiteren eine Vorrichtung zur Fahrspurerkennung bekannt, die eine als Stablichtquelle oder Leuchtdiodenreihe ausgeführte Strah­ lungsquelle aufweist und die eine Vielzahl von Photodetektorelementen zur Detekti­ on des auf der Fahrbahn auf jeweils einem Abtastausschnitt reflektierten Lichts auf­ weist.
Der wesentliche Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß sie einen hohen Ener­ gieverbrauch und aufwendige Mittel zur Detektion des reflektierten Lichts aufwei­ sen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die kostengünstig herstellbar ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. durch die Merk­ male des Patentanspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltun­ gen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Strahlungsquelle mit mehreren Lichtquellen, die auf jeweils einen Abtastausschnitt der Fahrbahn abgebildet wer­ den. Die Lichtquellen werden dabei sequentiell angesteuert und senden somit nach­ einander Lichtstrahlen aus, wobei die Lichtstrahlen vorteilhafterweise gepulst, d. h als Folge von Einzellichtimpulsen, ausgesendet werden. Die Vorrichtung umfaßt des weiteren ein Photodetektorelement zur Detektion des an der Fahrbahn in Richtung des Photodetektorelements reflektierten Anteils der von den Lichtquellen sequenti­ ell ausgesendeten Lichtstrahlen.
Die Vorrichtung weist vorteilhafterweise eine Linsenvorrichtung auf, über die Licht­ quellen derart unscharf auf die Fahrbahn abgebildet werden, daß sich jeweils zwei der Abtastausschnitte teilweise überschneiden. Damit läßt sich ein breiter Fahr­ bahnstreifen auch mit wenigen Lichtquellen abtasten.
Vorzugsweise werden die Lichtquellen der Strahlungsquelle nacheinander angesteu­ ert, so daß das Photodetektorelement nacheinander jeweils einen von einer der Lichtquellen stammenden Lichtstahl empfängt und ein entsprechendes Signal er­ zeugt. Die Fahrbahn wird somit zeilenweise abgetastet, wobei für jeden Abtastaus­ schnitt einer Zeile, ein Helligkeitswert als Abtastpunkt (Pixel) ermittelt wird. Das auf der Fahrbahn reflektierte Licht der Lichtquellen wird vom Photodetektorelement lichtquellenbezogen detektiert, d. h. es werden den Lichtquellen zugeordnete Hellig­ keitswerte ermittelt, die jeweils dem reflektierten Anteil des von der jeweiligen Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahls entsprechen.
Vorteilhafterweise wird der Kontrast in einer von den Lichtquellen abgetasteten Zeile der Fahrbahn durch Auswertung der Helligkeitswerte analysiert und bei einem an einer bestimmten Zeilenposition auftretendem Kontrast, ein dieser Zeilenposition entsprechender Abstandswert als Grobwert des Abstands zwischen dem Fahrzeug und einem Markierungsstreifen der Fahrbahn ermittelt.
In einer Vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Ortsauflösung des Ver­ fahrens dadurch verfeinert, daß durch eine Kontrastanalyse benachbarte Lichtquel­ len identifiziert werden, die auf einen den Rand eines Markierungsstreifens enthal­ tenden Fahrbahnbereich abgebildet werden. Aus den diesen Lichtquellen zugeord­ neten Helligkeitswerten wird dann ein Feinwert zur Korrektur des als Grobwert er­ mittelten Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Markierungsstreifen ermittelt.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Ortsauflösung der Vor­ richtung aufgrund der sequentiellen Ansteuerung der Lichtquellen und der licht­ quellenbezogenen Detektion der reflektierten Lichtstrahlen durch die Sendeseite bestimmt ist. Dies hat zur Folge, daß man mit einer geringen Anzahl von kleinen und preisgünstigen Lichtquellen, beispielsweise mit Leuchtdioden, eine hohe Ortsauflö­ sung und eine hohe Meßgenauigkeit erhält. Aus der sequentiellen Ansteuerung der Lichtquellen resultiert zudem ein geringer Energieverbrauch, eine geringe elektrische Belastung der Lichtquellen sowie eine geringe und gleichmäßige Verteilung der Wärmeentwicklung. Ein weiterer Vorteil besteht in dem geringen Schaltungsauf­ wand, da die Vorrichtung auf der Empfangsseite lediglich ein einziges Photodetekto­ relement aufweist und somit auch nur für ein Detektorsignal in einer nachgeschalte­ ten Signalverarbeitungseinrichtung zu verarbeiten ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich bestens zur Realisierung von automa­ tischen Spurhaltesystemen für Kraftfahrzeuge oder zur Realisierung Einschlafwarn­ systemen zur Warnung der Fahrer vor einem drohenden Verlassen der Fahrspur.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung zur Fahrspurermittlung,
Fig. 2 ein Diagramm der ausgesendeten Lichtpulse,
Fig. 3 eine Signalauswerteeinrichtung,
Fig. 4 ein von der Signalauswerteeinrichtung erzeugtes Signal,
Fig. 5a, b eine abgetastete Zeile einer Fahrbahn und zugehörige Helligkeitswerte.
Gemäß Fig. 1 umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Strahlungsquelle S mit einer vorgegebenen Anzahl von Lichtquellen, beispielsweise eine Leuchtdioden­ zeile mit 16 Infrarot-Leuchtdioden, sowie eine Linsenvorrichtung L zur Abbildung der Lichtquellen auf einen Abschnitt der Fahrbahn FB. Die Vorrichtung ist vorteilhafter­ weise in einen Außenspiegel SP eines Kraftfahrzeugs FS derart eingebaut, daß die Lichtquellen über die Linsenvorrichtung L nach unten strahlen und dabei auf jeweils einen Abtastausschnitt A1, A2, . . . A16 eines etwa 90 cm langen, neben dem Fahr­ zeug FS quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Fahrbahnstreifens I abgebildet werden. Die Lichtquellen werden dabei derart unscharf auf die jeweiligen Abtastausschnitte A1, A2, . . . A16 abgebildet, daß benachbarte Abtastausschnitte sich teilweise über­ schneiden, d. h benachbarte Lichtquellen werden auf sich überschneidende Abta­ stausschnitte abgebildet. Die Vorrichtung weist ferner ein Photodetektorelement D auf, das beispielsweise als PIN-Diode ausgeführt ist und das die auf der Fahrbahn reflektierten Lichtstrahlen der Lichtquellen detektiert und ein dem detektierten Licht entsprechendes Detektorsignal erzeugt.
Das Fahrzeug kann für die linke und rechte Fahrzeugseite jeweils eine eigene Vor­ richtung zur Fahrspurerkennung aufweisen.
Die Lichtquellen werden während des Betriebs derart angesteuert, daß sie der Reihe nach jeweils einen Lichtstrahl aussenden, d. h. sie werden sequentiell wie ein Lauf­ licht angesteuert und sie wirken somit wie eine Strahlungsquelle, die die Fahrbahn zeilenweise, mit einem von einem Abtastausschnitt zum nächsten springenden Lichtstrahl abtastet.
Bei der Ansteuerung der Lichtquellen ist dabei die Zeit zu beachten, die für eine Messung genutzt werden kann, da unterbrochene Markierungsstreifen MS, insbe­ sondere bei hoher Geschwindigkeit, für die Vorrichtung nur eine endliche Zeit sicht­ bar sind. Beispielsweise bleiben bei einer Geschwindigkeit von 180 km/h und bei einer Streifenlänge von 2,5 m nur 50 ms Zeit, um die Markierungsstreifen MS zu erfassen. In dieser kurzen Zeit muß zwischen einer Annäherung, Entfernung oder Parallelfahrt zum Markierungsstreifen MS unterschieden werden können. Daraus leitet sich ab, daß zumindest eine mehrfache Abtastung innerhalb der 50 ms erfol­ gen muß.
Um eine optimale Unterdrückung von Fremdlicht, insbesondere des Sonnenlichts zu erreichen, werden die Lichtquellen (LED1, LED2), wie in Fig. 2 gezeigt, gepulst be­ trieben. Die Lichtquellen senden somit den jeweiligen Lichtstrahl als moduliertes Signal LS aus, so daß der von einer Lichtquelle ausgesendete Lichtstrahl sich aus einer Folge von n Lichtpulsen zusammensetzt, die mit einer vorgegebenen Pulswie­ derholfrequenz fm (Modulationsfrequenz) ausgesendet werden. Die vorgegebene Pulswiederholfrequenz fm beträgt beispielsweise 455 kHz.
Das vom Photodetektorelement D erzeugte Detektorsignal DS wird gemäß Fig. 3 einer Signalauswerteeinrichtung zugeführt, deren Aufgabe darin liegt, Markierungs­ streifen, die zur Begrenzung der Fahrspur auf der Fahrbahn FB vorgesehen sind, zu erkennen und den Abstand des Fahrzeugs FS zu erkannten Markierungsstreifen zu ermitteln.
In der Signalauswerteeinrichtung wird das Detektorsignal DS zunächst mit einem Eingangsverstärker V0 selektiv verstärkt, danach mit einem Synchrongleichrichter oder Lock-In-Demodulator DEM synchron zur vorgegebenen Pulswiederholfrequenz fm gleichgerichtet und anschließend mit einem Tiefpaßfilter LP gefiltert. Der Syn­ chrongleichrichter DEM weist beispielsweise zwei Operationsverstärker V1, V2 auf, die abwechselnd durch einen nachgeschalteten Schalter SW aktiviert werden. Der Schalter SW ist dabei als MOS-Feldeffekttransistor ausgeführt und er wird im Takt der Pulswiederholfrequenz fm umgeschaltet. Durch die Synchrongleichrichtung er­ reicht man eine Unterdrückung von Fremdlichteinflüssen, da diese mit der Pulswie­ derholfrequenz fm nicht korreliert sind. Damit wird eine gute Rauschunterdrückung erreicht und die Erkennung der Markierungsstreifen sowohl bei Nacht als auch bei Tag auch bei extremer Sonnenstrahlung gewährleistet.
Der dem Synchrongleichrichter DEM nachgeschaltete Tiefpaß LP dient der Unter­ drückung der Pulswiederholfrequenz fm aus dem vom Synchrongleichrichter DEM abgegebenen Signal. Seine Grenzfrequenz ist so bemessen, daß an seinem Ausgang noch eine ausreichende Flankensteilheit für die Pixelscanfrequenz erreicht wird. Die Grenzfrequenz ist somit beispielsweise gleich dem Produkt aus Pixelscanfrequenz und der Anzahl der Lichtquellen, bei 100 Hz Pixelscanfrequenz und 16 Lichtquellen also gleich 1,6 kHz. Die Pixelscanfrequenz entspricht dabei der Frequenz, mit der die Abtastausschnitte abgetastet werden.
Dem Tiefpaßfilter LP ist ein Mikroprozessor µP zur weiteren Verarbeitung des von dem Tiefpaßfilter LP abgegebenen Signals PD nachgeschaltet. Der Mikroprozessor µP steuert des weiteren über eine Treiber- und Modulatorvorrichtung DRV die Licht­ quellen LED1, LED2, . . . LED16 der Strahlungsquelle S an.
Fig. 4 zeigt das am Ausgang des Tiefpaßfilters LP abgegebene Signal PD. Dieses Signal wird zur Erzeugung eines Meßsignals in dem Mirkoprozessor µP nach einer Einschwingzeit abgetastet, wobei eine Mehrfache Abtastung, wie in der Figur durch Pfeile dargestellt, und eine Mittelwertsbildung aufgrund der hierdurch erzielbaren weiteren Rauschunterdrückung vorteilhaft ist.
Gemäß Fig. 5 erhält man durch die zeilenweise Abtastung der Fahrbahn für jede Lichtquelle LED1, LED2, . . . und somit für jeden Abtastausschnitt A1, A2, . . . auf den die jeweilige Lichtquelle LED1, LED2, . . . abgebildet wird, einen Helligkeitswert (Pi­ xel), der der jeweiligen Lichtquelle zugeordnet wird. Das auf der Fahrbahn reflektier­ te Licht der Lichtquellen LED1, LED2, . . . wird somit lichtquellenbezogen detektiert und ausgewertet. Jeder Lichtquelle LED1, LED2, . . . ist zudem ein Abstandswert x(1), x(2), . . . zugeordnet, der dem Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Abtastaus­ schnitt A1, A2, . . ., auf den die jeweilige Lichtquelle abgebildet wird, entspricht. Durch die Zuordnung der Helligkeitswerte y(1), y(2), . . . zu den Lichtquellen LED1, LED2, . . . wird somit ist auch jedem Helligkeitswert y(1), y(2), . . . ein Abstandswert x(1), x(2), . . . zugeordnet.
Fig. 5a zeigt die Abstandswerte x(1), x(2), . . . und die zugehörigen Helligkeitswerte y(1), y(2), . . ., die man erhält, wenn die in Fig. 5b als Beispiel gezeigte Fahrbahnzeile abgetastet wird. Gemäß Fig. 5b liegen die Abtastausschnitte A1, A2, . . . An - 1 auf einem nicht markierten Bereich der Fahrbahn und die Abtastausschnitte An, An + 1, An + 2 zumindest teilweise auf dem Markierungsstreifen MS. Dies führt zu niedrigen Helligkeitswerten y(1), y(2), . . . y(n - 1) für die Abtastausschnitte A1, A2, . . . An - 1 und zu demgegenüber höheren Helligkeitswerten y(n), y(n + 1), y(n + 2) für die Abtastaus­ schnitte An, An + 1, An + 2, wobei die Helligkeitswerte um so größer sind, je größer der Anteil des Markierungsstreifen MS aus dem entsprechenden Abtastausschnitt ist.
Die im Mikroprozessor µP als Ergebnis der Signalauswertung erzeugten Helligkeits­ werte y(1), y(2), y(3), . . . sind jeweils ein Maß des Reflexionsfaktors des von der je­ weiligen Lichtquelle LED1, LED2, LED3, . . . bestrahlten Abtastausschnitts A1, A2, A3, der Fahrbahn FB. Sie repräsentieren den Kontrastverlauf in den abgetasteten Zeilen der Fahrbahn, da eine Lichtquelle, die auf einen dunklen Abtastausschnitt, beispielsweise auf den Abtastausschnitt An, abgebildet wird, einen niedrigereren Helligkeitswert liefert als eine Lichtquelle, die auf einen hellen Abtastausschnitt, beispielsweise auf den Abtastausschnitt An + 2, abgebildet wird. Ein hoher Hellig­ keitswert y(1), y(2), . . . ist somit ein Indiz dafür, daß die Lichtquelle, die zu diesem Helligkeitswert geführt hat, auf einen gegenüber der übrigen Fahrbahn helleren Mar­ kierungsstreifen MS abgebildet wird.
Wenn der einer Lichtquelle LED1 bzw. LED2 bzw. . . . zugeordnete Helligkeitswert y(1) bzw. y(2) bzw. . . . oder die mehreren benachbarten Lichtquellen zugeordneten Hel­ ligkeitswerte um einen Schwellwert, also um mehr als ein Rauschwert, höher ist bzw. sind als die übrigen Helligkeitswerte (in Fig. 5a trifft dies für die Helligkeits­ werte y(n), y(n + 1) und y(n + 2) zu), so bedeutet dies, daß diese Lichtquelle bzw. diese Lichtquellen auf einen Markierungsstreifen MS der Fahrbahn abgebildet wurde bzw. wurden. Zur Ermittlung der Position des Markierungsstreifen MS wird daher diese Lichtquelle oder werden diese Lichtquellen identifiziert. Der Abstandswert, der der identifizierten Lichtquelle zugeordnet ist, oder, falls mehrere Lichtquellen identifiziert werden, der kleinste der den identifizierten Lichtquellen zugeordneten Abstandswer­ te (in Fig. 5a ist das der Abstandswert x(n)) entspricht dann dem Grobwert des Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Markierungsstreifen MS.
Bei der Benutzung von 16 Lichtquellen LED1, LED2, . . . und Abbildung dieser Licht­ quellen auf einen 90 cm langen Fahrbahnstreifen sind die Mitten x(1), x(2), . . . der Abtastausschnitte A1, A2, . . ., auf die die Lichtquellen abgebildet werden, um rund 6 cm voneinander beabstandet. Dies bedeutet, daß der Abstand des Fahrzeugs FS von dem Markierungsstreifen MS mit einer Auflösung von 6 cm ermittelt wird.
Die Auflösung läßt sich jedoch durch eine Interpolation verfeinern. Man erhält somit eine Sub-Pixel-Auflösung. Hierbei wird die Tatsache berücksichtigt, daß für eine Lichtquelle, die auf einen den Rand des Markierungsstreifen MS enthaltenden Abta­ stausschnitt abgebildet wird, ein Helligkeitswert ermittelt wird, der von dem Flä­ chenanteil des Markierungsstreifens MS aus dem Abtastausschnitt dieser Lichtquelle abhängig ist. So liefert die Lichtquelle, die gemäß Fig. 5b auf den Abtastaus­ schnitt An und somit nur zu einem geringen Teil auf den Markierungsstreifen MS abgebildet wird, einen geringeren Helligkeitswert y(n) als die benachbarte Licht­ quelle, die auf den Abtastausschnitt An + 1 und somit zu einem höheren Anteil auf den Markierungsstreifen MS abgebildet wird. Aus den diesen Lichtquellen zugeord­ neten Helligkeitswerte y(n) und y(n + 1) läßt sich daher ein Feinwert d berechnen, der ein Maß für den Abstand des Randes des Markierungsstreifens MS von der Mitte x(n) des Abtastausschnitts An ist. Mit dem Feinwert d wird dann der als Grobwert x(n) des Abstands zwischen dem Fahrzeug FS und dem Markierungsstreifen MS ermittelte Abstandswert auf den genaueren Abstandswert xi korrigiert.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zur Ermittlung des Feinwerts d zunächst das Kontrastverhältnis K in der abgetasteten Zeile ermittelt. Das Kontrastverhältnis K entspricht dabei dem Abstand zwischen zwei Helligkeitswerten, von denen der eine dem Reflexionsfaktor des Markierungsstreifens MS und der andere dem Refle­ xionsfaktor der nicht markierten Fahrbahn entspricht. Den Feinwert d erhält man dann durch Ermittlung des Schnittpunkts der Geraden g1 und g2, wobei die Gerade g1 dem halben Kontrastverhältnis K/2 entspricht und die Gerade g2 diejenige Ge­ rade darstellt, die die beiden Punkte P(n) = (x(n), y(n)) und P(n + 1) = (x(n + 1), y(n + 1)) verbindet. Des weiteren ist es denkbar, die Gerade g2 durch eine Kurve zu ersetzen, die durch die Punkte P(n), P(n + 1) und durch weitere in der Nähe dieser Punkte lie­ gende Punkte interpoliert wird, beispielsweise durch die in der Nähe des Randes des Markierungsstreifens MS liegenden Punkte P(n - 1), P(n), P(n + 1), P(n + 2).
Der Abstand des Fahrzeugs zum Markierungsstreifen MS läßt sich somit auch bei der Verwendung von lediglich 16 Lichtquellen und bei einer Abbildung dieser Licht­ quellen auf einen 90 cm langen Fahrbahnstreifen mit einer Auflösung von ca. 1 cm ermitteln. Aufgrund der geringen Anzahl von Lichtquellen läßt sich diese hohe Orts­ auflösung mit geringem Rechenaufwand und geringem Schaltungsaufwand realisie­ ren.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Fahrspurerkennung mit einer mehrere Lichtquellen (LED1, LED2, . . .) aufweisenden Strahlungsquelle (S), dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (DRV) zur sequentiellen Ansteuerung der Lichtquellen (LED1, LED2, . . .) vorgesehen sind und daß ein Photodetektorelement (D) zur Detektion des auf der Fahrbahn reflek­ tierten Lichts der Lichtquellen vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Linsenvorrich­ tung (L) zur Abbildung der Lichtquellen (LED1, LED2, . . .) auf einen Streifen der Fahr­ bahn (FB) vorgesehen ist, wobei die Linsenvorrichtung (L) bezüglich den Lichtquellen (LED1, LED2, . . .) derart positioniert ist, daß jeweils zwei der Lichtquellen (LED1, LED2, . . .) unscharf auf sich überschneidende Abtastausschnitte (A1, A2, . . .) der Fahrbahn (FB) abgebildet werden.
3. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (LED1, LED2, . . .) zur zeilenweisen Abtastung der Fahrbahn (FB) nacheinander jeweils einen Lichtstrahl aussenden, daß die auf der Fahrbahn (FB) reflektierten Lichtstrahlen vom Photodetektorelement (D) detektiert werden und daß aus den vom Photodetektorelement (D) detektierten Lichtstrahlen Helligkeitswerte (y(1), y(2), . . .) ermittelt werden, die dem reflektierten Anteil des von jeweils einer der Lichtquellen (LED1, LED2, . . .) ausgesendeten Lichtstrahls entspre­ chen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrast in einer von den Lichtquellen (LED1, LED2, . . .) abgetasteten Zeile der Fahrbahn durch Aus­ wertung der Helligkeitswerte (y(1), y(2), . . .) analysiert wird und daß bei einem an einer bestimmten Zeilenposition auftretendem Kontrast, ein dieser Zeilenposition entsprechender Abstandswert (x(n)) als Grobwert des Abstands zwischen dem Fahr­ zeug (FS) und dem Markierungsstreifen (MS) der Fahrbahn ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Auswertung der Helligkeitswerte (y(1), y(2), . . .) zwei der Lichtquellen identifiziert werden, die auf einen den Rand eines Markierungsstreifens (MS) enthaltenden Fahrbahnbereich abgebildet werden, und daß aus den diesen Lichtquellen zugeordneten Helligkeits­ werten (y(n), y(n + 1)) ein Feinwert (d) zur Korrektur des als Grobwert (x(n)) ermittel­ ten Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Markierungsstreifen (MS) ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen der Lichtquellen (LED1, LED2, . . .) mit einer vorgegebenen Pulswieder­ holfrequenz (fm) gepulst ausgesendet werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005023862A1 (de) * 2005-05-24 2006-11-30 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Spurerkennungssystem und Betriebsverfahren hierfür

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0451117A2 (de) * 1990-04-05 1991-10-09 Nevio Nati Elektronische Sicherheitsvorrichtung für Lastwagen
DE3786857T2 (de) * 1986-02-19 1994-03-10 Auto Sense Ltd Verfahren zum nachweis von gegenständen und elektrooptische vorrichtung.
DE19604338A1 (de) * 1995-02-18 1996-08-29 Univ Dresden Tech Einrichtung zur Zählung und Klassifizierung von Fahrzeugen

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19507957C1 (de) * 1995-03-07 1996-09-12 Daimler Benz Ag Fahrzeug mit optischer Abtasteinrichtung für einen seitlichen Fahrbahnbereich

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3786857T2 (de) * 1986-02-19 1994-03-10 Auto Sense Ltd Verfahren zum nachweis von gegenständen und elektrooptische vorrichtung.
EP0451117A2 (de) * 1990-04-05 1991-10-09 Nevio Nati Elektronische Sicherheitsvorrichtung für Lastwagen
DE19604338A1 (de) * 1995-02-18 1996-08-29 Univ Dresden Tech Einrichtung zur Zählung und Klassifizierung von Fahrzeugen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005023862A1 (de) * 2005-05-24 2006-11-30 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Spurerkennungssystem und Betriebsverfahren hierfür

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