DE102004023323A1 - Sensorvorrichtung und Verfahren in einem Fahrzeug zur Erkennung des Zustands der Straßenoberfläche - Google Patents

Sensorvorrichtung und Verfahren in einem Fahrzeug zur Erkennung des Zustands der Straßenoberfläche Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung in einem Fahrzeug zur Erkennung des Zustandes der Straßenoberfläche, umfassend einen Strahlungsempfänger zur Messung der von einem Bereich der Straßenoberfläche ausgehenden Strahlung, sowie Verarbeitungsmittel zur Weiterverarbeitung gemessener Strahlungswerte zu mindestens einer die Straßenoberfläche kennzeichnenden und zur Ansteuerung eines Fahrtzustandsreglers geeigneten Größe. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind dem oder jedem Strahlungsempfänger Abbildungs-Vergrößerungsmittel vorgeschaltet, zur Abbildung eines räumlich begrenzten, im Abstand wenigstens einiger Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug lokalisierten Bereiches der Straßenoberfläche auf den Strahlungsempfänger.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung in einem Fahrzeug zur Erkennung des Zustandes der Straßenoberfläche, beispielsweise der Fahrbahntemperatur oder des Vorhandenseins von Eis bzw. Wasser auf der Straße. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Sensorvorrichtung zur Bestimmung einer die Straßenoberfläche kennzeichnende und zur Ansteuerung eines Fahrtzustandsreglers geeignete Größe. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.
  • Aus der EP 0898147 A2 sowie der EP 0898148 A2 sind jeweils Systeme zur Erkennung des Zustandes der Straßenoberfläche bekannt. Bei diesen Systemen wird eine spezielle Strahlung auf die Fahrbahnoberfläche eingestrahlt und die rückgestreute Strahlung erfasst und ausgewertet.
  • Aus der JP 03078608 ist bekannt, Infrarotstrahlen auf die Fahrbahnoberfläche zu strahlen und den rückgestrahlten Anteil auszuwerten, um so die Oberflächenstruktur der Fahrbahn zu bestimmen.
  • Nachteilig an den beschriebenen "aktiven" Vorrichtungen ist deren komplizierter Aufbau. Es ist jeweils ein spezieller Strahlungsgeber notwendig, um Licht im sichtbaren bzw. infraroten Bereich auf die Fahrbahn einzustrahlen. Auch müssen Strahlungsgeber und Strahlungsempfänger genau ausgerichtet sein, damit das rückgestreute Licht des Strahlungsgebers empfangen und ausgewertet werden kann.
  • Als "passive" Sensorvorrichtung sei beispielhaft die DE 198 52631 A1 genannt, betreffend eine Vorrichtung zur Verkehrszeichenerkennung. Durch einen digitalen Bildsensor werden Bilder aufgenommen, die potentiell Verkehrszeichen enthalten, und einer Weiterverarbeitung zugeführt. Zur Analyse der Bilder ist dabei eine komplexe Informationsverarbeitungseinheit erforderlich. Eine spezielle Betrachtung der Straßenoberfläche ist ebenso wenig vorgesehen wie die Bestimmung von zur Ansteuerung eines Fahrtzustandsreglers geeigneten Größen.
  • Als nächstliegender Stand der Technik beschreibt die EP 1394755 A1 einen Straßenzustandssensor zur Detektierung der Fahrbahntemperatur. Hierbei wird die von der Fahrbahndecke emittierte Wärmestrahlung empfangen und die entsprechende Fahrbahntemperatur aus den gemessenen Wärmestrahlen bestimmt. Diese Vorrichtung wird in Streufahrzeugen eingesetzt zur Erkennung der Fahrbahntemperatur unter dem Streufahrzeug, um eine zum Auftauen der Straße geeignete Salzmenge aufzubringen.
    •
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einem Fahrzeug eine einfach aufgebaute Sensorvorrichtung zur Erkennung des Zustandes der Straßenoberfläche anzugeben, wobei die Sensorvorrichtung eine die Straßenoberfläche kennzeichnende und zur Ansteuerung eines Fahrzustandsreglers geeignete Größe bestimmt.
  • Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass dem oder jedem Strahlungsempfänger Abbildungs-Vergrößerungsmittel vorgeschaltet sind, zur Abbildung eines räumlich begrenzten, im Abstand wenigstens einiger Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug lokalisierten Bereiches der Straßenoberfläche auf den Strahlungsempfänger.
  • Der große Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie erstmals die Möglichkeit bereitstellt, den Zustand der Straßenoberfläche weit vor dem Fahrzeug zu erkennen. Bei "aktiven" Sensorvorrichtung, beispielsweise den aus der EP 0898147 A2 , der EP 0898148 A2 oder der JP 03078608 bekannten, muss die Intensität des vom Strahlungsgeber auf die Fahrbahn einzustrahlen Lichtes wesentlich höher sein als die Intensität des Umgebungslichtes (Signal-zu-Hintergrund-Verhältnis). Im Sommer sind dies tagsüber ca. 1000 W/m2. Daher ist eine Messung nur im Schatten, also unter dem Fahrzeug, keinesfalls jedoch im Abstand wenigstens einiger Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug, möglich. "Passive" Sensorvorrichtungen sind dem Fachmann entweder nur ohne vorgeschaltetes Abbildungs-Vergrößerungsmittel, wie aus der EP 1394755 A1 , bekannt. Andere bekannte "passive" Sensorvorrichtungen erlauben keine Abbildung eines räumlich begrenzten, im Abstand wenigstens einiger Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug lokalisierten Bereiches der Straßenoberfläche, da der digitale Bildsensor der DE 198 52631 A1 Bilder eines großen Bereichs vor dem Fahrzeug aufnehmen muss, um alle potentiell existierenden Verkehrszeichen zu erfassen. Weiterhin bestimmen derartige bekannte Sensorvorrichtungen keine die Straßenoberfläche kennzeichnenden und zur Ansteuerung eines Fahrzustandsreglers geeigneten Größen.
  • Anders ausgedrückt besteht die grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung im synergistischen Zusammenwirken einer "passiven" Sensorvorrichtung, d.h. ohne eigenen Strahlungsgeber, mit vorgeschalteten Abbildungs-Vergrößerungsmitteln. Das oder die Abbildungs-Vergrößerungsmittel bilden einen räumlich begrenzten, im Abstand wenigstens einiger Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug lokalisierten Bereich der Straßenoberfläche auf einen oder mehrere Strahlungsempfänger ab. Dieser Bereich hat speziell gewählte Abmessungen und Entfernung zum Fahrzeug, um die Straßenoberfläche kennzeichnende und zur Ansteuerung eines Fahrzustandsreglers geeignete Größen zu bestimmen. Der oder die Strahlungsempfänger messen die von diesem Bereich ausgehende und vom Abbildungs-Vergrößerungsmittel abgebildete Strahlung. Dadurch wird die Erkennung des Zustandes der Straßenoberfläche in ausreichender Entfernung vor einem Fahrzeug möglich, um dem Fahrzeugführer rechtzeitig eine Warnung auszugeben, z.B. bei Glätte oder Aquaplaning-Gefahr, und zusätzlich oder alternativ einen Fahrzustandsregler anzusteuern, z.B. einen automatischen Eingriff in die Fahrdynamik. Solche Fahrzustandsregler benötigen zur sicheren und komfortablen Erfüllung ihrer Regleraufgabe die Straßenoberfläche kennzeichnende Größen, die im Abstand einiger Fahrzeuglängen vor der derzeitigen Position des Fahrzeuges, insbesondere im Bremsabstand vor dem Fahrzeug, lokalisiert sind. Beispielsweise ist die Kenntnis der Fahrbahnrauhigkeit von großer Bedeutung zur Bestimmung des Anhalteweges in einer Notbremssituation.
  • Die Erfindung ist besonders einfach aufgebaut, da kein spezieller Strahlungsgeber zur Einstrahlung auf die Fahrbahnoberfläche benötigt wird. Vielmehr wird bereits vorhandene Strahlung genutzt, deren reflektierter Anteil von der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung erfasst wird. Dies ist beispielsweise tagsüber das Sonnenlicht, nachts die Strahlung der Fahrzeugscheinwerfer und/oder von Nachtsicht- Infrarotstrahlern. Somit ergibt sich eine einfach aufgebaute Sensorvorrichtung, die bereits vorhandene Strahlungsquellen nutzt, um deren reflektierten Anteil zur Erkennung des Zustandes der Straßenoberfläche auszuwerten. Natürlich kann erfindungsgemäß beliebige Strahlung, beispielsweise auch Mikrowellenstrahlung, erfasst werden.
  • Vorzugsweise ist wenigstens ein Abbildungs-Vergrößerungsmittel als Linse ausgebildet. Dies ermöglicht eine kostengünstige Verwendung standardisierter Bauelemente, wie beispielsweise einer einfachen Plastiklinse. Es sind jedoch auch höherwertige Anordnungen wie z.B. Linsensysteme möglich. Linsen bzw. Linsensysteme sind je nach Ausführung für eine Vielzahl von Strahlungsarten geeignet, beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, Infrarotstrahlung oder Mikrowellenstrahlung. Linsen bzw. Linsensysteme stellen einfache, robuste Möglichkeiten einer Abbildungsvergrößerung dar und machen die erfindungsgemäße Vorrichtung für eine Vielzahl von Strahlungsquellen einsetzbar.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein spektral auflösender Strahlungsempfänger vorgesehen. Dabei bedeutet "spektral auflösend" das Strahlung unterschiedlicher Spektralbereiche (Wellenlängenbereiche) als Spektraldaten auch unterschiedlich erfasst und bewertet werden kann. Solche Strahlungsempfänger sind beispielsweise ein Spektrometer oder ein Pyrometer. Sie ermöglichen in einem Auswertungsschritt die Bestimmung des Zustandes der Fahrbahnoberfläche über einen Vergleich bzw. Korrelation gemessener Spektraldaten mit entsprechenden Strahlungsreferenzkurven. Solche Strahlungsreferenzkurven sind für verschiedene Situationen, beispielsweise für klaren oder bedeckten Himmel, für Abendrot, Straßenbeleuchtung oder verschiedene Fahrzeugscheinwerfer, gut bekannt. Sie können beispielsweise in einem fahrzeugseitigen Speichermittel vorgehalten werden. Natürlich kann die spektrale Zusammensetzung der Strahlung auch separat bestimmt werden, z.B. durch fortlaufende Messung der Strahlungsreferenzkurve einmal pro Minute.
  • Am einfachsten ist der Einsatz eines einzigen, breitbandigen Spektrometers. Aus Kostengründen wird jedoch meist ein Spektrometer für den Bereich sichtbaren Lichts und/oder ein Pyrometer für den Infrarotbereich (Wärmestrahlung) gewählt, ggf. mit einer entsprechender Umschaltung bzw. Filterung der empfangenen Strahlung. Durch Vergleich bzw. Korrelation der vom Spektrometer gemessenen Spektraldaten mit entsprechenden gespeicherten bzw. separat bestimmten Strahlungsreferenzkurven sind bei der Weiterverarbeitung dann Informationen über Art, Zustand und/oder Nässe des Straßenoberfläche zu gewinnen wie z.B. Asphalt, Beton, unbefestigt, Pflastersteine u.a.. Durch Vergleich bzw. Korrelation der vom Pyrometer gemessenen Spektraldaten mit entsprechenden gespeicherten bzw. separat bestimmten Strahlungsreferenzkurven sind bei der Weiterverarbeitung dann Informationen über die Temperatur der Straßenoberfläche zu gewinnen, als Hinweise z.B. auf Reifglätte oder Eis.
  • Vorzugsweise ist die Sensorvorrichtung zumindest teilweise im oberen Bereich des Fahrzeuges, insbesondere im Bereich des Innenspiegels, angeordnet. Dies ermöglicht eine einfache Realisierung der Abbildung des räumlich begrenzten, im Abstand wenigstens einiger Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug lokalisierten Bereiches der Straßenoberfläche auf den Strahlungsempfänger durch die Abbildungs-Vergrößerungsmittel.
  • Bei einer besonders bevorzugte Ausführungsform ist die Sensorvorrichtung zumindest teilweise im Gehäuse eines fahrzeugseitig bereits vorhandenen Regen- und/oder Lichtsensors vorgesehen. Ein solcher Regen- und/oder Lichtsensor umfasst bereits eine Photodiode zur Messung der Lichtverhältnisse im Bereich des Fahrzeuges. Es ergibt sich eine besonders einfache Realisierung der Erfindung, da in diesem Fall ein fahrzeugseitig bereits vorhandener Strahlungsempfänger in Form der Photodiode lediglich mit einer geeigneten Linse als Abbildungs-Vergrößerungsmittel zur Abbildung eines räumlich begrenzten, im Abstand wenigstens einiger Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug lokalisierten Bereiches der Straßenoberfläche auf die Photodiode versehen werden muss. Zusätzlich sind noch entsprechende Verarbeitungsmittel vorzusehen, beispielsweise in Form eines entsprechenden Steuergerätes, zur Weiterverarbeitung der von der Photodiode gemessenen Strahlungswerte zu mindestens einer die Straßenoberfläche kennzeichnenden und zur Ansteuerung eines Fahrtzustandsreglers geeigneten Größe.
  • Es sei nochmals darauf hingewiesen, das die Erfindung sowohl durch spektral integrierende Strahlungsempfänger, z.B. unter Verwendung der gerade genannten Photodiode im Regen- und/oder Lichtsensor, als auch durch spektral auflösende Strahlungsempfänger realisierbar ist. Die besonders bevorzugte Ausführungsform, bei der die Sensorvorrichtung zumindest teilweise im Gehäuse des Regen- und/oder Lichtsensors vorgesehen ist, kann alleine oder in Kombination als jeder der beiden Fälle ausgeprägt sein. Im Fall eines spektral auflösenden Strahlungsempfängers wird die im Regenund/oder Lichtsensor bereits vorhandene Photodiode zusätzlich durch ein Spektrometer und/oder Pyrometer ersetzt bzw. ergänzt. In diesem Fall sind weiterhin fahrzeugseitige Speichermittel für die Strahlungsreferenzkurven vorgesehen. Es ist darauf zu achten, dass der Strahlungsempfänger für die zu messende Strahlung ungehindert erreichbar ist. Beispielsweise muss bei einem als Pyrometer ausgebildeten Strahlungsempfänger im Gehäuse des Regen- und/oder Lichtsensor die Frontscheibe zumindest partiell für den Wellenlängenbereich transparent ausgebildet sein. Alternativ kann der Strahlungsempfänger an einer anderen geeigneten Stelle vorgesehen sein, z.B. an Scheinwerfer, Kühlergrill, Außenspiegel oder Stoßfänger.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein Strahlungsempfänger eine hochauflösende Kamera umfassen. Beispielsweise kann eine bereits im Fahrzeug vorhandene Kamera, z.B. für Nachtsicht oder Fahrspurerkennung, erfindungsgemäß weitergebildet werden. Dazu sind zum einen entsprechende Änderungen beim Objektiv der Kamera nötig, zur erfindungsgemäßen Abbildung eines räumlich begrenzten, im Abstand wenigstens einiger Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug lokalisierten Bereiches der Straßenoberfläche. Zusätzlich sind noch entsprechende Bildverarbeitungsmittel vorzusehen, beispielsweise in Form eines entsprechenden Steuergerätes, zur Auswertung und Weiterverarbeitung der von der Kamera aufgenommenen Bilder zu mindestens einer die Straßenoberfläche kennzeichnenden und zur Ansteuerung eines Fahrtzustandsreglers geeigneten Größe. Diese Bildverarbeitungsmittel werten beispielsweise automatisiert die Reflexionseigenschaften der Straße aus und bestimmen so die Straßenoberfläche kennzeichnende Größen wie Oberflächenrauhigkeit und Nässe. Beispielsweise blendet auf nasser Straße nachts das gespiegelte Scheinwerferlicht entgegenkommender Fahrzeuge stärker als das direkte, zur Realisierung einer Erkennung von Nässe bei Nacht. Auch bei trockener Straße entstehen Spiegelungen, was auf die sehr flachen Einfallswinkel zurückzuführen ist. Bei derartigen Einfallswinkeln spiegeln auch raue Materialien, wie z.B. Straßenoberflächen. Der Grad der Spiegelung hängt dabei von der Rauhigkeit ab ist damit ein gutes Maß für die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche. Je glatter der Fahrbahnbelag ist, desto weniger Licht der eigenen Scheinwerfer wird zurückgestreut. Der rückgestreute Anteil kann z.B. auch mit dem Lichtsensor gemessen werden. Mit etwas Aufwand, beispielsweise unter Verwendung spezieller Filter, kann die spektral integrierende Kamera sogar zu einer spektral auflösenden Kamera weitergebildet werden, was jedoch auch den für die Bildverarbeitungsmittel erforderlichen Aufwand weiter erhöht.
  • Vorteilhaft ist die Abbildung eines im Abstand von ungefähr 50 bis 100 Meter vor dem Fahrzeug lokalisierten Bereiches der Straßenoberfläche auf den Strahlungsempfänger. Hiermit ist der mögliche Anhalteweg des Fahrzeuges abgedeckt. Es wird bevorzugt ein ungefähr 5 mal 15 Meter großer, begrenzter Bereich der Straßenoberfläche auf den Strahlungsempfänger abgebildet. Dieser Wert beschränkt die Messung lediglich auf den Bereich der Straßenoberfläche und spart angrenzende Gebiete wie etwa Randstreifen o.ä. aus welche die Messung verfälschen könnten. In einer Weiterbildung sind Abstand und Größe des Bereichs variierbar. Wenn zumindest der Abstand des Bereichs mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt wird dem sich vergrößernden Anhalteweg des Fahrzeuges bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit Rechnung getragen.
  • Weitere Verbesserungen ergeben sich beim Berücksichtigen des Sonnenstandes tagsüber, da dieser direkte Auswirkungen auf Strahlungsreferenzkurven und Reflektivität der Straßenoberfläche hat, sowie einer Verwendung von örtlich zugeordneten Daten einer fahrzeugseitigen digitalen Karte, insbesondere Daten betreffend die Art der Straßenoberfläche.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist für die Abbildungs-Vergrößerungsmittel ein Mittel zum Nachführen des Straßenverlaufs vorgesehen. Dies ergibt eine weitere Verbesserung insbesondere bei kurvigen, ansteigenden und abfallenden Strecken. Entsprechende Daten über Kurven sind z.B. aus einer digitalen Karte oder einem Lenkwinkeleinschlag ableitbar.
  • Die Erfindung kann auf verschiedene Weisen realisiert werden. Die aus dem Abbildungs-Vergrößerungsmittel austretende Strahlung kann beispielsweise mittels Lichtleitern dem oder den Strahlungsempfängern zugeleitet werden. Diese können an geeigneter Stelle im Fahrzeug vorgesehen werden. Auch kann vorgesehen sein dass den Abbildungs-Vergrößerungsmitteln mehr als ein Strahlungsempfänger nachgeschaltet ist. Hierzu ist beispielsweise ein Prisma zur Teilung der vom Abbildungsvergrößerungsmittels ausgehenden Strahlung vorgesehen, zur Ansteuerung zweier oder mehrerer Strahlungsempfänger. So ist eine einfache Messung verschiedener die Fahrbahnoberfläche kennzeichnender Größen, z.B. Temperatur und Rauhigkeit, möglich.
  • Alternativ oder zusätzlich zur Ansteuerung eines Fahrzustandsreglers ist vorgesehen, dem Fahrzeugführer Information über eine entsprechende, die Straßenoberfläche kennzeichnende Größe wahrnehmbar auszugeben. Dies kann beispielsweise auf einem Display oder durch eine Sprachausgabe vorgenommen werden. Hierdurch kann der Fahrer wirksam in seiner Fahraufgabe unterstützt werden.
  • Durch die Erfindung sind potentiell gefährliche Situationen beispielsweise auf Brücken, mit einer Temperatur der Straßenoberfläche unter dem Gefrierpunkt bei einer Lufttemperatur über dem Gefrierpunkt, frühzeitig erkennbar. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit Abbildungsvergrößerungsmitteln ist diese Situation bereits im Abstand mehrerer Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug detektierbar und ein Fahrzustandsregler kann entsprechend angesteuert werden, um eine sichere und komfortable Führung des Fahrzeuges zu ermöglichen. Durch Vergleich bzw. Korrelation mit fahrzeugseitig gespeicherten Strahlungsreferenzkurven sowie die zeitliche Variation ist es möglich, Aussagen über Art des Fahrbahnbelages, wie z.B. Wasser, Eis und Reif zu gewinnen sowie evtl. sogar Salzgehalt.
  • Die Erfindung ermöglicht die Erfindung eine vorausschauende Bestimmung des Straßenzustandes bzw. Reibwertes, um so einen minimalen Anhalteweg zu bestimmen. Auch wird die Realisierung eines Glatteiswarners ermöglicht, der auftretende Glätte bzw. Eis schon 50 bis 100 Meter vor einem Fahrzeug detektieren kann und nicht erst unter bzw. vor einem Fahrzeug. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Ansteuerung von Fahrzustandsreglern. Denn solche Fahrzustandsregler verfügen nun über die nötigen Daten, insbesondere im Bereich eines voraussichtlichen Anhalteweges. Dies stellt einen großen Vorteil gegenüber den bekannten Systemen dar, welche lediglich im Bereich des Fahrzeuges Messungen vornehmen. Genannt seien hier bekannte Regen- bzw. Lichtsensoren mit Photodioden zur Erfassung der Lichtverhältnisse im Bereich des Fahrzeuges oder ein Außenthermometer im Fahrzeug. Mithin liefert derart bekannte 'passive' Sensorik lediglich Meßwerte im Bereich des Fahrzeuges bekannt. 'Aktive' Systeme, wie beispielsweise ein Laserscanner zur Erfassung des Straßenverlaufs oder die Vorrichtung gemäß EP 0898147 A2 zur Bestimmung des Zustandes der Fahrbahnoberfläche, sind demgegenüber wesentlich komplizierter aufgebaut, da sie eine eigene Strahlungsquelle verwenden. Hier bietet die Erfindung eine große konstruktive Vereinfachung.
    •
  • Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:
  • 1 Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beim Einsatz tagsüber,
  • 2 die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beim Einsatz nachts,
  • 3 schematisch eine Übersicht über verschiedene Realisierungsformen der Erfindung.
  • In 1 und 2 ist jeweils im unteren Teil schematisch eine Frontscheibe mit fahrzeuginnenseitig aufgebrachten Gehäuse eines Lichtsensors dargestellt. Der Lichtsensor selbst ist durch ein Spektrometer ersetzt. Dem Spektrometer sind Abbildungs-Vergrößerungsmittel vorgeschaltet, zur Abbildung eines räumlich begrenzten, im Abstand wenigstens einiger Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug lokalisierten Bereiches der Straßenoberfläche auf das Spektrometer. Die vom Spektrometer empfangene Strahlung dieses Bereiches ist durch entsprechende Pfeile angedeutet. Im oberen rechten Teil von 1 und 2 sind jeweils schematisch zwei verschiedene Spektren von Streulicht für zwei verschiedene Arten von Straßenoberflächen dargestellt. Diese ergeben sich durch entsprechende Reflexion und Absorption, beispielsweise von Sonnenlicht oder von den Fahrzeugscheinwerfern, an der Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug. Für die fahrzeugseitige Messung des Umgebungslichts reichen nur wenige Wellenlängenbereiche, z.B. 2 bis 5, um die theoretisch sehr gut bekannten Werte für Tageslicht (klarer oder bedeckter Himmel, siehe 1 oben links) sowie verschiedene Fahrzeugscheinwerfer (Halogen oder Xenon, siehe 2 oben links) richtig aus einem Speicher abzurufen.
  • In 3 sind schematisch verschiedene Realisierungsmöglichkeiten der Erfindung dargestellt. Diese können jeweils einzeln oder in Kombination verwendet werden, abhängig von Einsatzzweck, Grad der gewünschten Genauigkeit und Kostenaufwand.

Claims (21)

  1. Sensorvorrichtung in einem Fahrzeug zur Erkennung des Zustandes der Straßenoberfläche, umfassend einen Strahlungsempfänger zur Messung der von einem Bereich der Straßenoberfläche ausgehenden Strahlung, sowie Verarbeitungsmittel zur Weiterverarbeitung gemessener Strahlungswerte zu mindestens einer die Straßenoberfläche kennzeichnenden und zur Ansteuerung eines Fahrtzustandsreglers geeigneten Größe, dadurch gekennzeichnet, dass dem oder jedem Strahlungsempfänger Abbildungs-Vergrößerungsmittel vorgeschaltet sind, zur Abbildung eines räumlich begrenzten, im Abstand wenigstens einiger Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug lokalisierten Bereiches der Straßenoberfläche auf den Strahlungsempfänger.
  2. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abbildungs-Vergrößerungsmittel als Linse oder Linsensystem ausgebildet ist.
  3. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein spektral auflösender Strahlungsempfänger vorgesehen ist.
  4. Sensorvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsempfänger als Spektrometer und/oder als Pyrometer ausgebildet ist.
  5. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung zumindest teilweise im oberen Bereich des Fahrzeuges, insbesondere im Bereich des Innenspiegels, angeordnet ist.
  6. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung zumindest teilweise im Gehäuse eines Regen- und/oder Lichtsensors vorgesehen ist.
  7. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsempfänger eine hochauflösende Kamera umfasst.
  8. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Abstand von ungefähr 50 bis 100 Meter vor dem Fahrzeug lokalisierter Bereich der Straßenoberfläche auf den Strahlungsempfänger abgebildet wird.
  9. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein ungefähr 5 mal 15 Meter großer, begrenzter Bereich der Straßenoberfläche auf den Strahlungsempfänger abgebildet wird.
  10. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Größe und/oder Abstand des Bereiches insbesondere geschwindigkeitsabhängig variierbar sind.
  11. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsempfänger zur Messung von Licht im sichtbaren Bereich und/oder Infrarotstrahlung ausgelegt ist.
  12. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abbildungs-Vergrößerungsmittel ein Mittel zum Nachführen des Straßenverlaufs vorgesehen ist.
  13. System zur Ansteuerung eines Fahrzustandsreglers in einem Fahrzeug, umfassend einen Strahlungsempfänger zur Messung der von einem Bereich der Straßenoberfläche ausgehenden Strahlung, Verarbeitungsmittel zur Weiterverarbeitung gemessener Strahlungswerte zu mindestens einer die Straßenoberfläche kennzeichnenden und zur Ansteuerung eines Fahrzustandsreglers geeigneten Größe, und Ansteuerungsmittel für den Fahrzustandsregler in Abhängigkeit von der oder den die Straßenoberfläche kennzeichnenden Größen, wobei dem Strahlungsempfänger Abbildungs-Vergrößerungsmittel vorgeschaltet sind, zur Abbildung eines im Abstand wenigstens einiger Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug lokalisierten, räumlich begrenzten Bereiches der Straßenoberfläche auf den Strahlungsempfänger.
  14. Verfahren zur fahrzeugseitigen Erkennung des Zustands der Straßenoberfläche, umfassend die Schritte – messen der von einem Bereich der Straßenoberfläche ausgehenden Strahlung, – weiterverarbeiten gemessener Strahlungswerte zu mindestens einer die Straßenoberfläche kennzeichnenden und zur Ansteuerung eines Fahrtzustandsreglers geeigneten Größe, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Messen der von einem Bereich der Straßenoberfläche ausgehenden Strahlung ein abbildungsvergrößernder Schritt vorgesehen ist, zum messen der von einem im Abstand wenigstens einiger Fahrzeuglängen vor dem Fahrzeug lokalisierten, räumlich begrenzten Bereiches der Straßenoberfläche ausgehenden Strahlung.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass spektral aufgelöst gemessen wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Strahlungswerte unter Verwendung fahrzeugseitig gespeicherter Referenz-Strahlungsspektren weiterverarbeitet werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der mindestens einen die Straßenoberfläche kennzeichnenden Größe ein Fahrzustandsregler im Fahrzeug angesteuert wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine die Straßenoberfläche kennzeichnende Größe für den Fahrzeugführer wahrnehmbar ausgegeben wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Information über den Sonnenstand beim Weiterverarbeiten berücksichtigt wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über den Sonnenstand unter Verwendung eines GPS-Signals gewonnenen wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer digitalen Karte gewonnene Information, insbesondere Information über den Fahrbahnbelag, beim Weiterverarbeiten berücksichtigt wird.
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