DE102005008850B4

DE102005008850B4 - Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102005008850B4
Application number: DE102005008850.3A
Authority: DE
Inventors: Dr. Georgiadis Christos; Frank Montag; Dr. Richwin Matthias; Thomas Weber; Jörg Christian
Original assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2005-02-26
Filing date: 2005-02-26
Publication date: 2022-10-06
Anticipated expiration: 2025-02-27
Also published as: DE102005008850A1; WO2006089777A1

Abstract

Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs mit einer Lichtsensoreinrichtung, umfassend zumindest einen optoelektronischen Sensor sowie eine das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors hinsichtlich seiner Frequenzanteile bewertende elektronische Schaltung als Mittel zur Unterscheidung zwischen natürlichem und künstlichem Licht, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung eine Filtereinrichtung zur Abtastung des elektrischen Ausgangssignals des lichtempfindlichen optoelektronischen Sensors auf das Vorhandensein für künstliches Licht charakteristischer Frequenzanteile aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs mit einer Lichtsensoreinrichtung, umfassend zumindest einen optoelektronischen Sensor sowie eine das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors hinsichtlich seiner Frequenzanteile bewertende elektronische Schaltung als Mittel zur Unterscheidung zwischen natürlichem und künstlichem Licht.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erkennung von künstlichem Licht mit einem eine Beleuchtungssituation erfassenden optoelektronischen Sensor.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist durch die DE 195 23 262 A1 bekannt geworden. Diese Vorrichtung weist eine Lichtsensoreinrichtung auf, die einen ersten Lichtsensor zur ungerichteten Erfassung der allgemeinen Umgebungshelligkeit in der Umgebung des Kraftfahrzeugs sowie einen zweiten, gerichtet die Lichtverhältnisse in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erfassenden Lichtssensor aufweist. In Verbindung mit dem zur Erfassung der Umgebungshelligkeit vorgesehenen Lichtsensor ist bei dieser Vorrichtung optional der Einsatz eines Absorptionsfilters zur Unterscheidung von natürlichem und künstlichem Licht vorgesehen. Die Lichtsensoreinrichtung ist mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung verbunden, die unter Berücksichtigung der Signale beider Sensoren und des aktuellen Schaltzustandes der Beleuchtungseinrichtungen ermittelt, ob eine Änderung von deren Schaltzustand erforderlich ist.
Die hierbei optional vorgesehene Unterscheidung zwischen natürlichem und künstlichem Licht ist insbesondere für die Erkennung der Beleuchtungssituation bei einer Tunneldurchfahrt erforderlich, da eine extrem helle Beleuchtung in einem Tunnel ansonsten als Tageslicht gewertet werden könnte, was zu unerwünschtem Ausschalten oder verspätetem bzw. ganz unterbleibendem Einschalten der Fahrzeugbeleuchtung führen würde. Bei dieser bekannten Vorrichtung erfolgt eine Vermeidung dieser Situation dadurch, dass mit Hilfe eines optischen Absorptionsfilters vor dem Umgebungslichtsensor ein spektraler Anteil des Umgebungslichtes von diesem ferngehalten wird. Dieser spektrale Anteil ist so gewählt, dass in diesen große Anteile künstlichen Lichtes fallen, während natürliches Licht dort nur einen geringen Anteil hat.
Diese Vorgehensweise stellt also in gewisser Weise eine Negativauswahl dar, bei der versucht wird, künstliches Licht nach Möglichkeit von dem Sensor fern zu halten. Damit gehen aber zum einen wesentliche Informationen verloren, die in diesem Anteil der Strahlung stecken, zum anderen ergeben sich auch weitere Probleme etwa durch den Einfluss eingefärbter Windschutzscheiben, durch welche die spektrale Zusammensetzung des Lichtes ebenfalls beeinflusst wird.
Die DE 698 12 836 T2 zeigt eine Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die hier offenbarte Lichtsensoreinrichtung umfasst optoelektronische Sensoren, deren elektrische Ausgangssignale durch Mittel zur Erfassung des Vorhandenseins von periodischen Signalkomponenten zur Unterscheidung zwischen natürlichem und künstlichem Licht analysiert werden.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art derart weiterzubilden, dass eine positive Erkennung künstlicher Lichtquellen möglich ist, und somit ein zuverlässiges Reagieren der Vorrichtung auch bei beleuchteten Tunneldurchfahrten ermöglicht ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die elektronische Schaltung eine Filtereinrichtung zur Abtastung des elektrischen Ausgangssignals des lichtempfindlichen optoelektronischen Sensors auf das Vorhandensein für künstliches Licht charakteristischer Frequenzanteile aufweist.
Die weitere Aufgabe, ein zuverlässiges Verfahren zur Erkennung von künstlichem Licht mit einem eine Beleuchtungssituation erfassenden optoelektronischen Sensor bereitzustellen, wird dadurch gelöst, das das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors mittels einer Filtereinrichtung auf Anteile mit für künstliches Licht charakteristischen Frequenzen abgetastet wird, und dass bei einem einen vorgebbaren Schwellwert überschreitenden Anteil solcher Frequenzen an dem gesamten Signal das Vorliegen von künstlichem Licht festgestellt wird.
Weitere Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sowie des Verfahrens sind in den zusätzlichen Unteransprüchen angegeben und gehen auch aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels hervor.
Dabei zeigen:

1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung mit einer analogen Filtereinrichtung
2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung mit einer digitalen Filtereinrichtung

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs umfasst einen ersten optoelektronischen Sensor zur ungerichteten Erfassung der allgemeinen Umgebungshelligkeit in der Umgebung des Kraftfahrzeugs sowie einen zweiten optoelektronischen Sensor, der gerichtet die Lichtverhältnisse in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erfasst. Der Einbauort der Vorrichtung befindet sich hinter der Windschutzscheibe etwa im Bereich des Spiegelfußes des Innenrückspiegels. Diese Position ermöglicht zum einen eine durch das Fahrzeug selbst nur wenig beeinträchtigte Erfassung der Umgebungshelligkeit zum anderen ist sie geradezu ideal zur Messung der richtungsspezifischen Helligkeit in Fahrtrichtung. Die optoelektronischen Sensoren sind Bestandteil einer elektronischen Schaltung, in der die Ausgangssignale der Sensoren direkt oder nach analoger Filterung mittels eines A/D-Wandlers digitalisiert und einem zur Auswertung der Messergebnisse vorgesehenen Mikroprozessor zugeführt werden. Der Mikroprozessor ist verbunden mit einer Steuereinheit zur Generierung von Ein- und Ausschaltsignalen für die Beleuchtungseinrichtungen des Fahrzeugs. In der nachfolgenden Beschreibung der elektronischen Schaltung wird jeweils auf einen optoelektronischen Sensor Bezug genommen. Dabei kann es sich sowohl um denjenigen zur Erfassung der Umgebungshelligkeit als auch um den zur Messung der Helligkeit in Fahrtrichtung handeln. Insbesondere um die Beleuchtungssituation bei der Einfahrt in einen Tunnel mit sehr heller Beleuchtung richtig zu erkennen, kann es vorteilhaft sein, auch den vorausschauenden Sensor mit der Möglichkeit der Unterscheidung von natürlichem und künstlichem Licht zu versehen.
In einer Ausführungsform gemäß 1 werden die Ausgangssignale des optoelektronischen Sensors 1 dem A/D-Wandler 5 einerseits direkt über einen ersten Eingang E1 und andererseits indirekt nach Durchlaufen einer Filtereinrichtung über einen zweiten Eingang E2 zugeführt. Die Filtereinrichtung umfasst eingangsseitig einen Hochpass 2, durch welchen das Signal von niederfrequenten Anteilen, also insbesondere von Gleichanteilen befreit wird. Am Ausgang des Hochpasses 2 liegt daher ein Signal vor, welches im Wesentlichen keine Anteile von natürlichem Licht mehr enthält. Dieses Wechselsignal wird in der nächsten Stufe, einem Gleichrichter 3 in ein Gleichspannungssignal umgewandelt, und dann in einem Tiefpass 4 geglättet. Das Ausgangssignal des Tiefpasses 4 wird dem Eingang E2 des A/D-Wandlers 5 zugeführt und von diesem als digitaler Wert an den Mikroprozessor 6 weitergeleitet. Es gibt ein Maß für denjenigen Anteil des von dem optoelektronischen Sensor empfangenen Lichtes, welcher Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz des Hochpasses 2 enthält, d.h zum überwiegenden Teil aus künstlichen Lichtquellen stammt.
In einer alternativen Ausführungsform gemäß 2 werden die Ausgangssignale des optoelektronischen Sensors 1 dem A/D-Wandler 5 nur direkt über einen Eingang E1 zugeführt und von diesem als digitale Werte an den Mikroprozessor 6 weitergeleitet. Wählt man die Abtastfrequenz des A/D-Wandlers ausreichend hoch, d.h. mindestens doppelt so hoch wie die höchste erwartete charakteristische Frequenz, so repräsentieren die eingelesenen Werte als Funktion der Zeit mit hinreichender Genauigkeit den zeitlichen Verlauf des Sensorsignals. Die Ermittlung der Frequenzanteile kann dann auf numerischem Wege durch entsprechende Filterfunktionen oder Frequenzanalyseverfahren erfolgen. Das Ergebnis wird hierbei i.a. umso genauer werden, je höher die Abtastfrequenz gewählt wird, was wiederum einen höheren Rechenaufwand bedeutet.
Ist die gesuchte charakteristische Frequenz bekannt, bietet es sich deshalb eher an, die Abtastung mit einer Frequenz vorzunehmen, die in der Nähe dieser gesuchten Frequenz liegt. Die eingelesenen Werte werden dann als Funktion der Zeit derart variieren, dass sich eine Schwingung ergibt, deren Frequenz der Differenz zwischen der gesuchten charakteristischen und der Abtastfrequenz entspricht. Je näher die Abtastfrequenz also der gesuchten Frequenz ist, desto geringer wird die Frequenz dieser resultierenden Schwingung sein.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung können als optoelektronische Sensor auch solche Empfänger verwendet werden, die auf typische Leuchtmittel angepasst sind z.B. Si-Photodioden oder -transistoren, V()-Empfänger oder schmalbandige Empfänger, die nur auf bestimme Wellenlängenbereiche empfindlich sind. Es können auch strahlformende (brechende, beugende, absorbierende, reflektierende) Elemente eingesetzt werden, die eine bestimmte Winkelcharakteristik erzeugen. In Verbindung mit dem Lichtsensor können auch optische Filter eingesetzt werden, die eine bestimmte Wellenlängencharakteristik erzeugen.
Die Messverfahren können auf die bei künstlicher Beleuchtung relevanten Frequenzen optimiert werden, z.B. auf 33,3 Hz oder 100-120 Hz. Gleichzeitig können dabei Frequenzen von Störeffekten wie z.B. eine durch Baumreihen verursachte Modulation des Umgebungslichtes unterdrückt werden. Die Messverfahren können auch so angepasst werden, dass auch in dem Falle, dass Licht von verschiedenen Lichtquellen mit einem Phasenversatz auftrifft, noch Kunstlicht erkannt wird. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn verschiedene benachbarte Lichtquellen in einem Tunnel durch verschiedene Phasen der Netzversorgung betrieben werden.
Die Parameter des Messsystems, z.B. Abtastrate oder Parameter des Filters, können in Abhängigkeit von weiteren Umgebungsbedingungen, z.B. der Umgebungshelligkeit, der Fahrzeuggeschwindigkeit etc. verändert werden.
Der Lichtsensor kann vorteilhaft mit weiteren Sensoren in einem System integriert werden, z.B. Regensensor, Solarsensor und bzw. oder Beschlagsensor.
Das Signal „Kunstlicht liegt vor“ kann vorteilhaft in Kombination mit weiteren Kriterien, z.B. Intensitätsschwellen, -flanken oder-peaks zur Erkennung eines beleuchteten Tunnels verwendet werden.

Claims

Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs mit einer Lichtsensoreinrichtung, umfassend zumindest einen optoelektronischen Sensor sowie eine das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors hinsichtlich seiner Frequenzanteile bewertende elektronische Schaltung als Mittel zur Unterscheidung zwischen natürlichem und künstlichem Licht, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung eine Filtereinrichtung zur Abtastung des elektrischen Ausgangssignals des lichtempfindlichen optoelektronischen Sensors auf das Vorhandensein für künstliches Licht charakteristischer Frequenzanteile aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung in analoger Schaltungstechnik einen Hochpass, eine Gleichrichterschaltung sowie eine Tiefpass umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung einen A/D-Wandler sowie einen Mikroprozessor umfasst, wobei der A/D-Wandler zur Abtastung des elektrischen Ausgangssignals des optoelektronischen Sensors mit zumindest dem zweifachen der höchsten erwarteten charakteristischen Frequenzen ausgelegt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsensoreinrichtung im Bereich der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, und die zu messende Strahlung hauptsächlich durch diese hindurch empfängt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsensoreinrichtung einen Umgebungslichtsensor zur ungerichteten Erfassung der allgemeinen Lichtverhältnisse (Helligkeit) in der Umgebung des Kraftfahrzeugs und einen gerichtet die Lichtverhältnisse in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erfassenden Richtungssensor umfasst.
Verfahren zur Erkennung von künstlichem Licht mit einem eine Beleuchtungssituation erfassenden optoelektronischen Sensor, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors mittels einer Filtereinrichtung auf Anteile mit für künstliches Licht charakteristischen Frequenzen abgetastet wird, und dass bei einem einen vorgebbaren Schwellwert überschreitenden Anteil solcher Frequenzen an dem gesamten Signal das Vorliegen von künstlichem Licht festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors mittels eines A/D-Wandlers abgetastet wird, wobei die Abtastfrequenz zumindest dem zweifachen der höchsten erwarteten charakteristischen Frequenz entspricht, und dass die Abtastwerte in einem Mikroprozessor einer Frequenzanalyse unterworfen werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors mittels eines A/D-Wandlers abgetastet wird, wobei die Abtastfrequenz in der Nähe der erwarteten charakteristischen Frequenz liegt, und dass die Abtastwerte in einem Mikroprozessor einer Frequenzanalyse unterworfen werden.