DE102013220250A1 - Apparatus for a vehicle for detecting the quality of a surface, and method of detecting the nature of a surface during operation of a vehicle - Google Patents

Apparatus for a vehicle for detecting the quality of a surface, and method of detecting the nature of a surface during operation of a vehicle

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DE102013220250A1 DE102013220250.4A DE102013220250A DE102013220250A1 DE 102013220250 A1 DE102013220250 A1 DE 102013220250A1 DE 102013220250 A DE102013220250 A DE 102013220250A DE 102013220250 A1 DE102013220250 A1 DE 102013220250A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) für ein Fahrzeug (1) zum Erkennen der Beschaffenheit einer Oberfläche (30, 32) einer Fahrbahn. The invention relates to a device (10) for a vehicle (1) for recognizing the nature of a surface (30, 32) of a roadway. Erfindungsgemäß ist eine Polarisationskamera (12) zum Erfassen polarisierten Lichts (122), das von der Oberfläche (30, 32) reflektiert wird, vorgesehen. According to the invention a polarization camera (12) polarized light detecting (122) that is reflected from the surface (30, 32) is provided. Ferner ist ein Verfahren zum Erkennen der Beschaffenheit einer Oberfläche (30, 32) beim Betrieb eines Fahrzeugs (1) offenbart. Further, a method for detecting the nature of a surface (30, 32) during operation of a vehicle (1) is disclosed.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Erkennen der Beschaffenheit einer Oberfläche einer Fahrbahn. The present invention relates to a device for a vehicle for detecting the condition of a surface of a roadway.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erkennen der Beschaffenheit einer Oberfläche einer Fahrbahn beim Betrieb eines Fahrzeugs. Further, the present invention relates to a method for detecting the condition of a surface of a road surface during operation of a vehicle.
  • Hintergrund der Erfindung Background of the Invention
  • Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit Vorrichtungen, die eine Beschaffenheit einer Oberfläche (Boden) erkennen, wie beispielsweise ob ein Niederschlag wie Glatteis und/oder (Eis)Regen auf einer Fahrbahn vorhanden ist, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Vehicles, in particular motor vehicles, with devices which recognize a texture of a surface (floor), such as whether a precipitate such as black ice, and / or (ice) rain on a road is present, are known from the prior art. Bekannte Vorrichtungen in Serienfahrzeugen beschränken sich jedoch auf eine reine Temperaturmessung der Umgebungsluft des Fahrzeugs und geben unterhalb einer festgelegten Schwelle, zB unterhalb von 5°C, nur eine pauschale Warnung vor möglicher Glätte aus, ohne in diese Warnung weitere Bewertungsfaktoren einzubeziehen. However, known devices in mass-produced vehicles are limited to a pure temperature measurement of the ambient air of the vehicle and give below a predetermined threshold, for example below 5 ° C, only a flat warning of possible smoothness of without involving additional weighting factors in this warning.
  • Dadurch, dass diese Vorrichtungen als einzige Informationsquelle die Temperatur der Umgebungsluft nutzen, können sie bisher nur verhältnismäßig unzuverlässig warnen. Because these devices use the only source of information, the temperature of the ambient air, they can warn only relatively unreliable so far. Daher kommt es bei den herkömmlichen Vorrichtungen häufig zu Fehlwarnungen. Therefore, there are often false alarms in the conventional devices. Dies führt letztendlich zur Gefahr, dass solche Warnungen vom Fahrer nicht mehr ernst genommen oder gar nicht mehr berücksichtigt werden. This ultimately leads to the danger that such warnings from the driver no longer taken seriously or not at all be considered. Andersherum kann eine solche Vorrichtung auch in bestimmten Situationen fälschlicherweise keine Warnung ausgeben, obwohl die Straßen von Glatteis bedeckt sind, z. The other way around such a device may incorrectly issue any warning in certain situations, although the roads are covered with ice, z. B. bei auf kaltem Boden der Fahrbahn bei gefrierender Nässe mit Lufttemperaturen von über 5°C. B. when cold on the bottom of the road in case of freezing with wet air temperatures of about 5 ° C. Beide Aspekte führen letztlich zu einer deutlich verminderten Verkehrssicherheit. Both aspects ultimately lead to a significantly reduced traffic safety.
  • Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist daher, eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Erkennen der Beschaffenheit einer Oberfläche einer Fahrbahn zu schaffen, die die Beschaffenheit der Oberfläche sicher und zuverlässig erkennt. Is therefore to provide a device for a vehicle for detecting the condition of a surface of a roadway that detects the condition of the surface safe and reliable object of the present invention.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. This object is achieved by an apparatus comprising the features of claim 1.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Erkennen der Beschaffenheit einer Oberfläche einer Fahrbahn beim Betrieb eines Fahrzeugs anzugeben, das die Beschaffenheit der Oberfläche sicher und zuverlässig erkennt. A further object of the invention to provide a method for detecting the condition of a surface of a road surface during operation of a vehicle, which detects the condition of the surface safe and reliable.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 8 umfasst. This object is achieved by a method comprising the features of claim 8.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Erkennen der Beschaffenheit einer Oberfläche einer Fahrbahn (Straße) des Fahrzeugs umfasst erfindungsgemäß mindestens eine Polarisationskamera zum Erfassen polarisierten Lichts, das von der Oberfläche reflektiert wird. The inventive device for a vehicle for detecting the condition of a surface of a road (road) of the vehicle according to the invention comprises at least one polarization camera for detecting polarized light that is reflected from the surface. Diese Polarisationskamera zeichnet sich dadurch aus, dass mit einer einzigen Aufnahme aussagekräftige Bilder bzw. Bilddaten aufgenommen werden können. This polarization camera is characterized in that, with a single recording meaningful images or image data can be recorded. Dabei kann die Polarisationskamera derart konstruiert sein, dass sie beispielsweise mit vor einem Sensor der Kamera rotierenden Polfilterrädern, Strahlteilern oder LCD-Elementen arbeitet. Here, the polarization camera may be constructed so that it operates for example in front of a sensor of the camera rotating Polfilterrädern, beam splitters or LCD elements. Bevorzugt umfasst die Polarisationskamera bei der Erfindung aber einen nanostrukturierten CMOS-Sensor, bei dem Polarisationsfilter direkt in den einzelnen Pixeln verankert sind. Preferably, however, the polarization camera comprises in the invention a nanostructured CMOS sensor are directly anchored in the individual pixels in the polarization filters. Somit ist gewährleistet, dass man mit einer einzigen Aufnahme Pixel für Pixel linear polarisiertes Licht erfasst und misst. Thus it is ensured that one recorded with a single recording pixel by pixel linearly polarized light and measures. Zudem ist diese Art von Polarisationskamera kostengünstiger als die zuvor genannten Arten. In addition, this type of polarization camera is cheaper than the types mentioned above.
  • Dadurch, dass bei der Erfindung die Polarisationskamera polarisiertes Licht, welches von der Oberfläche reflektiert wird, erfasst, wie beispielsweise Niederschlag in Form von Wasser oder Eis oder Eisregen auf einer Fahrbahn, kann über die Polarisationscharakteristik des von der Fahrbahn reflektierten Lichts unterschiedliche Fahrbahnzustände bzw. die Beschaffenheit der Fahrbahn ermittelt und unterschieden werden. In that, in the invention, the polarization camera polarized light which is reflected from the surface is detected, such as precipitation in the form of water or ice, or freezing rain on a road, can on the polarization characteristic of the light reflected from the roadway light different road conditions or the road condition are identified and distinguished. Hier können dann Fahrbahnunterschiede, wie trockener Asphalt, nasser Asphalt, Wasserflächen sowie gefrorene Bereiche auf der Straße ebenso wie beispielsweise beginnende Eisbildung, identifiziert werden. Here you can then track differences, such as dry asphalt, wet asphalt, water areas and frozen areas on the road as well, such as incipient ice formation can be identified.
  • Ein bevorzugter Einsatzbereich der Erfindung betrifft Kraftfahrzeuge, doch ist die Erfindung nicht nur auf diesen Bereich beschränkt. A preferred area of ​​application of the invention relates to motor vehicles, but the invention is not limited to this area. Somit kann diese Polarisationskamera nicht nur bei Kraftfahrzeugen wie bei PKWs, LKWs oder Nutzfahrzeugen Anwendung finden, sondern ggf. auch bei Schienenfahrzeugen. Thus, this polarization camera found not only in motor vehicles like cars, trucks or commercial vehicles application, but possibly also in rail vehicles.
  • Die Lichtquelle, die das Licht aussendet, dann an der Oberfläche der Fahrbahn reflektiert und von dort zumindest teilweise als polarisiertes Licht in Richtung der Polarisationskamera gelenkt wird, kann beispielsweise die Sonne sein. The light source which emits the light, then reflected at the surface of the road and is at least partly directed from there as polarized light in the direction of the polarization camera may be, for example, the sun. Bei dieser einfachen Ausführungsform der Erfindung ist somit keine weitere Lichtquelle beim, am oder im Fahrzeug notwendig. In this simple embodiment of the invention, no further light source in, on or in the vehicle thus is necessary.
  • Um die Erfindung jedoch auch bei schlechten Lichtbedingungen bzw. in der Dämmerung und in der Nacht funktionsfähig zu halten, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten bevorzugten Ausführungsform eine Lichtquelle zum Bestrahlen der Oberfläche der Fahrbahn mit Licht auf. In order to keep the invention, however, even in poor lighting conditions or at dusk and night operational, the device according to the invention in a first preferred embodiment of a light source for irradiating the surface of the roadway with light. Die Polarisationskamera erfasst zumindest einen Teil des polarisierten Lichts, das durch Reflexion des Lichts der Lichtquelle an der Oberfläche entsteht. The polarization camera captures at least a portion of the polarized light that is produced by reflection of the light from the light source on the surface.
  • Bevorzugt befindet sich dieses von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht im für Menschen nicht sichtbaren Bereich, wird aber durch die in der Vorrichtung vorhandene Polarisationskamera sicher erfasst. Preferably, this emitted from the light source is in the non-human visible range, but is certainly detected by the presence in the apparatus polarization camera. Die Wellenlänge des Lichts der Lichtquelle ist daher außerhalb des Intervalls 380 nm bis 780 nm. The wavelength of the light from the light source is therefore outside the interval 380 nm to 780 nm.
  • Ein wesentlicher Vorteil einer solchen Ausführungsform mit integrierter Lichtquelle besteht darin, dass die Qualität bzw. die Polarisationscharakteristik des ausgesendeten Lichts der Lichtquelle bekannt ist, sowohl bei der Sonne als Lichtquelle auch bei einer im bzw. am Fahrzeug integrierten Lichtquelle. A significant advantage of such an embodiment with integrated light source is that the quality or the polarization characteristic of the emitted light of the light source is known to both the sun as a light source even in an integrated in or on the vehicle light source. Nachfolgend wird diese Polarisationscharakteristik auch „erste Polarisationscharakteristik“ benannt zur Unterscheidung der Polarisationscharakteristik des polarisierten Lichts, die auch „zweite Polarisationscharakteristik“ benannt wird. Hereinafter, the polarization characteristic is also called "first polarization characteristic" named to distinguish the polarization characteristic of the polarized light, also called "second polarization characteristic" is named.
  • So umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform ein Datenverarbeitungs- und Steuersystem zur Bestimmung des Vorhandenseins von Niederschlag und/oder zur Bestimmung eines Typs von Niederschlag auf der Oberfläche. Thus, the device according to the invention in a further embodiment comprises a data processing and control system for determining the presence of precipitate and / or to determine a type of precipitation on the surface. Dabei ist das Datenverarbeitungs- und Steuersystem mit der Polarisationskamera derart verbunden, dass das Datenverarbeitungs- und Steuersystem eine zweite Polarisationscharakteristik des polarisierten Lichts ermittelt und durch Vergleich mit der bekannten ersten Polarisationscharakteristik des Lichts der Lichtquelle eine Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein und/oder den Typ von Niederschlag auf der Oberfläche ermittelt. Here, the data processing and control system with the polarization camera is connected in such a way that the data processing and control system determines a second polarization characteristic of the polarized light, and by comparison with the known first polarization characteristic of the light from the light source is a probability of the presence and / or type of precipitation determined on the surface. Aus diesem Vergleich und dem daraus resultierenden Unterschied der Polarisationscharakteristika des ausgesendeten Lichts einerseits und des reflektierten polarisierten Lichts andererseits kann auf den Fahrbahnzustand geschlossen werden, insbesondere ob ein Niederschlag vorhanden ist und/oder um welchen Typ von Niederschlag es sich handelt, beispielsweise Regen, (Glatt)Eis, Eisregen, Schnee oder Hagel. From this comparison, and the resulting difference in the polarization characteristics of the emitted light on the one hand and the reflected polarized light on the other hand can be closed on the road condition, especially if a precipitate is present and / or which type of precipitation is, for example, rain, (Glatt ) ice, freezing rain, snow or hail.
  • Um die von der Polarisationskamera erfassten Daten und von dem Datenverarbeitungs- und Steuersystem ermittelten Informationen zum Fahrbahnzustand für das Fahrzeug weiter vorteilhaft zu nutzen, ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mindestens ein Assistenzsystem mit dem Datenverarbeitungs- und Steuersystem in der Weise verbunden bzw. gekoppelt, dass die bei der Bestimmung des Vorhandenseins und/oder Typs von Niederschlag ermittelten Daten und/oder Informationen des Datenverarbeitungs- und Steuersystems als Eingangsparameter zum Einstellen des Assistenzsystems übermittelt werden. To further advantageous to use the captured by the polarization camera data and determined by the data processing and control system information on road conditions for the vehicle, in another embodiment of the invention, at least an assistance system with the data processing and control system is connected in such a manner or coupled, that the determined during the determination of the presence and / or type of precipitation data and / or information from the data processing and control system are transmitted as input parameters for adjusting the assist system. Die Daten bzw. Information über das Vorhandensein bzw. über den Typ von Niederschlag werden somit beim Einstellen des Assistenzsystems berücksichtigt. The data or information about the presence or of the type of precipitate are thus taken into account in setting the assistance system. Dabei kann das mindestens eine Assistenzsystem beispielsweise ein Antiblockiersystem (ABS) und/oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) umfassen. Here, the example comprise an antilock braking system (ABS) and / or an electronic stability program (ESP) at least one assistance system. Sofern notwendig, kann das Assistenzsystem nach erkanntem Niederschlag eine definierte Bremskraft auf mindestens ein Rad des Fahrzeugs ausüben. If necessary, the assistance system, a defined braking force can exert on at least one wheel of the vehicle detected by precipitation. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass das Assistenzsystem wie ABS und/oder ESP nach erfindungsgemäßem Erkennen von Niederschlag auf der Fahrbahn nicht in jedem Fall direkt und unmittelbar in das Fahrverhalten des Fahrzeugs eingreift bzw. bremst, Stattdessen dienen die ermittelten Daten und/oder Information zum Niederschlag dazu, dass erst im Falle eines nötigen Eingreifens das Assistenzsystem reagiert und eine oben genannte Bremsung auslöst. In this case, one has to consider that the assistance system such as ABS and / or ESP does not directly and immediately engaged by inventive detection of precipitation on the road surface in each case, in the driving behavior of the vehicle or brakes, instead serve the determined data and / or information for precipitation mean that only in case of a necessary intervention responds the assistance system and triggers an above braking. Eine automatische Bremsung unmittelbar nach erfindungsgemäßem Erkennen von Niederschlag ohne Eingriff bzw. Wunsch des Fahrers des Fahrzeugs ist in aller Regel sehr gefährlich und daher nicht gewünscht. An automatic brake according to the invention immediately after detecting precipitation without intervention or request of the driver of the vehicle is very dangerous and, therefore, usually not desired.
  • Ebenso ist denkbar, dass sowohl das ABS als auch das ESP mit dem Datenverarbeitungs- und Steuersystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Fahrzeug verbunden ist. It is also conceivable that both the ABS and the ESP with the data processing and control system of the device according to the invention is connected in the vehicle.
  • Es ist auch denkbar, dass das mindestens eine Assistenzsystem eine akustische und/oder visuelle Einrichtung (Ausgabeeinrichtung) umfasst, die derart ausgebildet ist, dass bei ermitteltem Vorhandensein bzw. Typ von Niederschlag, beispielsweise (Glatt)Eisbildung, auf der Fahrbahn, der Fahrer einen Warnhinweis erhält, beispielsweise ein akustisches Signal, einen akustischen Sprachhinweis (beispielsweise einen gesprochenen Hinweis durch ein Navigationssystem), ein visuelles Aufleuchten einer Signalleuchte (Warnblinkleuchte) und/oder einen visuellen Sprachhinweis (beispielsweise einen Sprachhinweis auf dem Display eines Navigationssystems). It is also conceivable that the at least one assistance system comprises an acoustic and / or visual device (output device), which is designed such that, when ermitteltem presence or type of precipitation, for example, (Glatt) ice formation on the roadway, the driver is a warning obtained, for example, an acoustic signal, an audible voice message (for example, a voice command by a navigation system), a visual illumination of a warning light (warning light) and / or a visual voice message (for example, a voice message on the display of a navigation system). Neben solcherlei Sprachhinweisen und akustischen Signalen ist auch denkbar, über (weitere) Displayanzeigen oder Head-up Displays (HUD) Informationen einzublenden. Besides These kinds of voice prompts and audible signals is also possible via (more) display ads or head-up displays (HUD) display information. Beim HUD ergibt sich zudem die Möglichkeit, Bereiche der Fahrbahn, die glatt oder nass sind, im Blickfeld des Fahrers zu markieren. When HUD is also the opportunity to highlight areas of the road that are smooth or wet in the field of vision results. Durch die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfassten Daten und ermittelten Informationen zum Fahrbahnzustand kann das Fahrzeug auf diese Weise gezielt auf die vorherrschenden Fahrbahnbedingungen eingestellt und an den Fahrer kann eine Warnung über Glatteis oder über eine nasse Fahrbahn ausgegeben werden. By the detected by the inventive apparatus and data obtained information about the road conditions, the vehicle can be set in this way, specifically to the prevailing road conditions and to the driver a warning of ice or on a wet road can be output. Ein solchermaßen mit dem Datenverarbeitungs- und Steuersystem und der Polarisationskamera verbundenes bzw. gekoppeltes Assistenzsystem trägt somit wesentlich zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr bei. A thus connected to the data processing and control system and the polarization camera or coupled assistance system thus contributes significantly to the increase of the road safety.
  • Zur weiteren Verbesserung der Ergebnis- bzw. Vorhersagequalität von Niederschlag auf der Oberfläche einer Fahrbahn ist neben dem oben beschriebenen Vergleich der Polarisationscharakteristika auch die Verknüpfung des Datenverarbeitungs- und Steuersystems sowie eines Assistenzsystems, beispielsweise ABS/EPS und/oder Ausgabe mit Glatteiswarnung, an die Messung mindestens eines weiteren physikalischen Parameters denkbar. To further improve the Profitability or prediction quality of precipitation on the surface of a road in addition to the above-described comparison, the polarization characteristics is also the linking of the data processing and control system and an auxiliary system, for example ABS / EPS and / or output with ice warning, the measurement at least one further physical parameter conceivable. Solche weiteren physikalischen Parameter werden als weitere Bewertungsfaktoren beim Ermitteln der Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein bzw. Typ von Niederschlag auf der Oberfläche berücksichtigt. Such further physical parameters are taken into account as a further evaluation factors when determining the probability of the presence or type of precipitation on the surface. So sieht eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, aus Messwerten zu Lufttemperatur, Luftdruck, relativer Luftfeuchtigkeit, Niederschlagsmenge, Bodentemperatur (Temperatur der Oberfläche der Fahrbahn), die in einer Umgebung des Fahrzeugs ermittelt werden, und/oder Daten Informationen aus einer Wettervorhersage eine Wahrscheinlichkeit für eine Niederschlagsbildung ableiten zu können. Thus, a further embodiment of the apparatus and method of the invention before, from measured values ​​for air temperature, air pressure, relative humidity, rainfall, soil temperature (temperature of the road surface), which are determined in an environment of the vehicle, and / or data information from to derive a weather forecast, a probability of precipitation. Mit diesen Informationen kann dann die bereits beschriebene Erkennung von Niederschlag, insbesondere von (Glatt)Eisflächen durch das Datenverarbeitungs- und Steuersystem, unterstützt und verfeinert werden. This information can then detect precipitation already described, in particular of (smooth) ice by the data processing and control system, supported and refined. Hierzu ist denkbar, dass die obigen Daten von dem Datenverarbeitungs- und Steuersystem auch aus dem Internet abgerufen werden. For this purpose, it is conceivable that the above data from the data processing and control system also be accessed from the Internet. Das Datenverarbeitungs- und Steuersystem stellt hierzu einmal oder in regelmäßigen Zeitabständen eine Internetverbindung her. The data processing and control system must provide once or periodically connects to the Internet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erkennen der Beschaffenheit einer Oberfläche beim Betrieb eines Fahrzeugs umfasst mehrere Schritte, wie nachfolgend beschrieben wird. The inventive method for recognizing the nature of a surface during operation of a vehicle comprises several steps, as will be described below. Ein polarisiertes Licht wird mit einer Polarisationskamera im bzw. am Fahrzeug erfasst. A polarized light is detected with a polarization camera in or on the vehicle. Dabei wird die Oberfläche der Fahrbahn mit Licht der Sonne oder bevorzugt mit Licht einer Lichtquelle im bzw. am Fahrzeug bestrahlt. The surface of the road surface with light of the sun or preferably with light of a light source in or on the vehicle is irradiated. Das polarisierte Licht entsteht durch Reflexion des Lichts der Lichtquelle an der Oberfläche, wie oben bereits beschrieben. The polarized light is caused by reflection of the light of the light source on the surface, as already described above. Das Licht der Lichtquelle weist eine bekannte erste Polarisationscharakteristik auf. The light from the light source has a known first polarization characteristic. Anschließend wird eine zweite Polarisationscharakteristik des polarisierten Lichts bestimmt. Subsequently, a second polarization characteristic of the polarized light is determined. Dabei wird ein Datenverarbeitungs- und Steuersystem des Fahrzeugs verwendet, wozu das Datenverarbeitungs- und Steuersystem mit der Polarisationskamera verbunden ist. Here, a data processing and control system of the vehicle is used, for which purpose the data processing and control system is connected to the polarization camera. Anschließend werden die ersten und zweiten Polarisationscharakteristika durch das Datenverarbeitungs- und Steuersystem miteinander verglichen und eine Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein von Niederschlag und/oder eine Wahrscheinlichkeit für den Typ von Niederschlag auf der Oberfläche aus der Abweichung der beiden Polarisationscharakteristika anhand von vorgegebenen Bewertungsfaktoren ermittelt. Subsequently, the first and second polarization characteristics by the data processing and control system are compared with each other and determines a probability of the presence of precipitation and / or a likelihood for the type of precipitation on the surface from the deviation of the two polarization characteristics based on predetermined weighting factors. Die Bewertungsfaktoren basieren auf dem allgemeinen Fachwissen, dass einzelne bekannte typische Polarisationscharakteristika dem generellen Vorhandensein von Niederschlag bzw. sogar gewissen Typen von Niederschlag (beispielsweise Regen, (Glatt)Eis, Eisregen, Schnee, Hagel, etc.) zugeordnet werden können sind. The evaluation factors based on general knowledge that single known typical polarization characteristics are the general presence of precipitation or even certain types of precipitation (as rain, (smooth) ice, freezing rain, snow, hail, etc.) can be assigned. Die Bewertungsfaktoren können daher für die bzw. in der Vorrichtung vorgegeben sein, insbesondere auch von dem Datenverarbeitungs- und Steuersystem abgerufen werden bzw. dort hinterlegt sein. The weighting factors can be predetermined for or in the apparatus therefore, in particular, also by the data processing and control system can be accessed and be stored there. Auf diese Weise können die Bewertungsfaktoren für die Berechnung der Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein von Niederschlag und auch für die Berechnung einer Wahrscheinlichkeit für den Typ des Niederschlags genutzt werden. In this way, the weighting factors used to calculate the probability of the presence of precipitation and also for calculating a probability for the type of precipitation can be used. Wie oben bereits dargelegt, können neben dem oben beschriebenen Vergleich der Polarisationscharakteristika auch weitere physikalische Parameter als Bewertungsfaktoren genutzt werden. As already mentioned above, also other physical parameters can be used as weighting factors in addition to the above comparison of the polarization characteristics.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens ein Assistenzsystem mit dem Datenverarbeitungs- und Steuersystem gekoppelt, wie oben bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereits ausführlich beschrieben. In a further embodiment of the inventive method an assistance system with the data processing and control system of the device according to the invention is at least coupled as above with respect to already described in detail.
  • Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch die im Fahrzeug eingebaute Polarisationskamera eine zuverlässigere und sichere Erkennung von Niederschlag auf einer Oberfläche, wie beispielsweise Glatteis auf einer Fahrbahn, sowie die Identifikation von Bedingungen, bei denen Glatteis entstehen kann, möglich ist. An advantage of the apparatus and method of the invention is that by the vehicle-mounted polarization camera is a reliable and safe detection of precipitation on a surface such as ice on a road, as well as the identification of conditions where ice may occur, it is possible is. Dadurch werden die bisher aus dem Stand der Technik bekannten und einleitend beschriebenen offensichtlichen Fehlmeldungen zur Glättebildung vermieden. Thus, the previously known from the prior art, and described in the introduction obvious misreporting the smoothness formation can be avoided. Zudem kann die Verkehrssicherheit erheblich gesteigert werden, wenn eine zuverlässige Glatteiserkennung verfügbar ist, die neben gezielten Warnungen für den Fahrer auch die Einstellung verschiedener Assistenzsysteme an die vorherrschenden Fahrbahnbedingungen möglich macht. In addition, the traffic safety can be considerably increased if a reliable ice detection is available that makes possible the setting of various assistance systems to the prevailing road conditions in addition to specific warnings to the driver.
  • Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Exemplary embodiments are intended to illustrate the invention and its advantages with reference to the accompanying drawings. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. The proportions in the figures do not always correspond to the real size ratios, as some forms simplified and other forms to better illustrate enlarged relative to other elements are shown. Dabei zeigen: They show:
  • 1 1 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Erkennen der Beschaffenheit einer Oberfläche; is a schematic perspective view of an embodiment of the inventive device for a vehicle for detecting the condition of a surface; und and
  • 2 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines in der erfindungsgemäßen Vorrichtung integriertem Datenverarbeitungs- und Steuersystems zur Bestimmung des Vorhandenseins bzw. Typs von Niederschlags auf der Oberfläche. a schematic view of an embodiment of an integrated device according to the invention in the data processing and control system for determining the presence or type of precipitation on the surface.
  • Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. The same or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Furthermore, the sake of clarity, only reference numerals in the individual figures, which are necessary for the description of each figure. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar. The illustrated embodiments are only examples of how the apparatus and method of the invention can be designed and thus represent no final limitation of the invention.
  • 1 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung shows a schematic perspective view of an embodiment of the device according to the invention 10 10 für ein Fahrzeug for a vehicle 1 1 zum Erkennen der Beschaffenheit einer Oberfläche for recognizing the nature of a surface 30 30 , . 32 32 , wie beispielsweise einer Fahrbahnoberfläche. Such as a road surface. Wie allgemein aus der Physik bekannt ist, kommt in der Natur sowohl unpolarisiertes als auch polarisiertes Licht vor. As is well known from physics, occurs in nature both unpolarized and polarized light. So werden von einer Sonne Thus, by a sun 14 14 als Lichtquelle ausgestrahlte Lichtstrahlen emitted light beams as the light source 42 42 (Sonnenstrahlen) teilweise als unpolarisiertes Licht (Sun rays) partly as unpolarized light 44 44 als auch teilweise als polarisiertes Licht as well as partially polarized light 122 122 an der Oberfläche on the surface 30 30 , . 32 32 reflektiert. reflected.
  • Anstelle der oder zusätzlich zur Nutzung des Sonnenlichts Instead of or in addition to use of sunlight 42 42 kann die erfindungsgemäße Vorrichtung the apparatus may according to the invention 10 10 eine Lichtquelle a light source 14 14 am/im Fahrzeug on / in the vehicle 1 1 aufweisen, wobei die Lichtquelle , said light source 14 14 ein Licht a light 142 142 in Richtung der Oberfläche towards the surface 30 30 , . 32 32 ausstrahlt. radiates. Das Licht The light 142 142 wird ebenfalls zumindest teilweise an der Oberfläche is also at least partially at the surface 30 30 , . 32 32 als polarisiertes Licht as polarized light 122 122 reflektiert. reflected. Auf diese Weise ist die Erfindung auch bei schlechten Lichtbedingungen bzw. in der Dämmerung oder bei Nacht stets funktionsfähig. In this way, the invention is always functional, even in low light conditions or at dusk or at night. Um das Augenlicht anderer Verkehrsteilnehmer nicht zu stark zu blenden, ist die Wellenlänge des Lichts To prevent excessive blinding eye light of other road users is the wavelength of light 142 142 der Lichtquelle the light source 14 14 bevorzugt außerhalb des für Menschen nicht sehbaren Lichtwellenbereichs, also außerhalb des Intervalls 380 nm bis 780 nm. preferably not outside of the foreseeable human light wave range, that is, outside the interval 380 nm to 780 nm.
  • Die Vorrichtung The device 10 10 weist erfindungsgemäß eine Polarisationskamera According to the invention has a polarization camera 12 12 zum Erfassen des polarisierten Lichts for detecting the polarized light 122 122 auf. on. Durch die Erfassung der Polarisation des von bestimmten Fahrbahnbereichen reflektierten Lichts By detecting the polarization of the reflected light from specific areas of the roadway 122 122 ist es möglich, trockenen Asphalt vom nassen Asphalt, Wasserflächen sowie gefrorene Bereiche it is possible to dry asphalt on wet asphalt, water areas and frozen areas 32 32 auf der Fahrbahn ebenso wie z. on the roadway as such. B. beginnende Eisbildung B. incipient ice formation 32 32 auf der Fahrbahn zu identifizieren, wie bereits oben ausführlich beschrieben. to identify on the road, as described in detail above.
  • Um das Vorhandsein oder sogar den Typ von Niederschlag To the Vorhandsein or even the type of precipitation 32 32 genau und eindeutig bestimmen zu können, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung accurately and to be able to clearly determine the inventive device comprises 10 10 ein in one in 2 2 dargestelltes Datenverarbeitungs- und Steuersystem illustrated data processing and control system 16 16 zur Bestimmung des Vorhandenseins und/oder des Typs von Niederschlag for determining the presence and / or type of precipitation 32 32 , wie beispielweise eine in Such as one in 1 1 dargestellte Eisfläche ice illustrated 32 32 . , Dabei ist das Datenverarbeitungs- und Steuersystem Thereby, the data processing and control system 16 16 mit der Polarisationskamera with the polarization camera 12 12 derart über eine erste Verbindung in such a way via a first connection 124 124 , beispielsweise eine Verkabelung oder eine Funkverbindung, verbunden, dass das Datenverarbeitungs- und Steuersystem , For example, a wiring or a radio link connected to the data processing and control system 16 16 eine zweite Polarisationscharakteristik des polarisierten Lichts a second polarization characteristic of the polarized light 122 122 bestimmt und daraus eine Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein oder Typ von Niederschlag bzw. Eis and determines therefrom a probability of the presence or type of precipitation or ice 32 32 auf der Oberfläche on the surface 30 30 ermittelt, ggf. unter Verwendung weiterer physikalischer Parameter als weitere Bewertungsfaktoren, wie oben ausführlich beschrieben. determined, if appropriate using further physical parameter as a further evaluation factors described in detail above.
  • In der in In the in 2 2 gezeigten Ausführungsform weist die Vorrichtung Embodiment shown, the apparatus comprises 10 10 ferner ein Assistenzsystem Further, an assistance system 18 18 auf, das mit dem Datenverarbeitungs- und Steuersystem on which the data processing and control system 16 16 über eine zweite Verbindung via a second connection 126 126 , beispielsweise eine Verkabelung oder eine Funkverbindung, verbunden ist. , For example, a wiring or a radio link, is connected. Dieses Assistenzsystem ist beispielsweise ein ABS This assistance system, for example, an ABS 18 18 . , Ebenso ist aber auch denkbar, dass das Assistenzsystem Likewise, however, that the assistance system is also conceivable 18 18 ein ESP ist. is an ESP. Ferner ist es möglich, dass das Assistenzsystem sowohl ein ABS als auch ein ESP It is also possible that the assistance system both ABS and ESP 18 18 ist. is. Die bei der Bestimmung des Vorhandenseins und/oder Typs von Niederschlag In the determination of the presence and / or type of precipitation 32 32 ermittelten Daten und/oder Informationen des Datenverarbeitungs- und Steuersystems determined data and / or information from the data processing and control system 16 16 werden über die zweite Verbindung are over the second connection 126 126 als Eingangsparameter zum Einstellen des Assistenzsystems as input parameters for adjusting the assist system 18 18 übermittelt. transmitted. Bei einer Bestimmung von Niederschlag In a determination of precipitation 32 32 auf der Oberfläche on the surface 30 30 mit der Polarisationskamera with the polarization camera 12 12 wird das ABS bzw. ESP is the ABS or ESP 18 18 derart aktiviert und eingestellt, dass das Fahrzeug and activated so set that the vehicle 1 1 gezielt gebremst wird, wie oben bereits ausführlich beschrieben, ehe es auf den Niederschlag is deliberately braked, already described in detail above, before it to precipitate 32 32 trifft. meets. Somit ermöglicht die Erfindung neben einem zuverlässigen und präzisen Erkennen von Niederschlag bzw. Eis Thus, the invention allows not only a reliable and accurate detection of precipitation or ice 32 32 auf der Oberfläche on the surface 30 30 auch eine erhöhte Sicherheit im Verkehr, da ein rechtzeitiges Abbremsen möglich ist. also increased safety in traffic as a timely braking is possible.
  • Das Datenverarbeitungs- und Steuersystem The data processing and control system 16 16 kann ferner mit einer Ausgabe (einrichtung) can further comprising an output (means) 20 20 für einen Warnhinweis (wie oben bereits ausführlich beschrieben) bei ermitteltem Vorhandensein und/oder ermitteltem Typ von Niederschlag for an alert (as already described in detail) at ermitteltem presence and / or type of precipitation ermitteltem 32 32 auf der Oberfläche on the surface 30 30 über eine dritte Verbindung a third connection 128 128 verbunden sein, wiederum per Kabel oder drahtlos per Funk. be connected, in turn, wired or wireless.
  • Alle anderen Elemente sind bereits ausführlich in All other elements are detailed in 1 1 beschrieben. described.
  • Alle zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung und des Verfahrens können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination Verwendung finden. All embodiments of the apparatus and method described above may, both separately also be used in any combination.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Fahrzeug vehicle
    3 3
    Rad wheel
    10 10
    Vorrichtung device
    12 12
    Polarisationskamera polarization camera
    122 122
    polarisiertes Licht polarized light
    124 124
    erste Verbindung first link
    126 126
    zweite Verbindung second connection
    128 128
    dritte Verbindung third connection
    14 14
    Lichtquelle light source
    142 142
    ausgesendetes Licht light emitted
    16 16
    Datenverarbeitungs- und Steuersystem Data processing and control system
    18 18
    Assistenzsystem (ABS, EPS, Display, Sprachhinweis) Assistance system (ABS, EPS, display, voice note)
    20 20
    Ausgabe(einrichtung) Output (device)
    30 30
    Oberfläche surface
    32 32
    Niederschlag precipitation
    42 42
    Sonnenstrahlen Sunbeams
    44 44
    unpolarisiertes Licht unpolarized light

Claims (10)

  1. Vorrichtung ( means ( 10 10 ) für ein Fahrzeug ( ) (For a vehicle 1 1 ) zum Erkennen der Beschaffenheit einer Oberfläche ( ) (For detecting the condition of a surface 30 30 , . 32 32 ) einer Fahrbahn, gekennzeichnet durch eine Polarisationskamera ( ) Of a road surface, characterized by a polarization camera ( 12 12 ) zum Erfassen polarisierten Lichts ( ) (For detecting polarized light 122 122 ), das von der Oberfläche ( ), Which from the surface ( 30 30 , . 32 32 ) reflektiert wird. ) Is reflected.
  2. Vorrichtung ( means ( 10 10 ) nach Anspruch 1, umfassend eine Lichtquelle ( ) According to claim 1, comprising a light source ( 14 14 ) zum Bestrahlen der Oberfläche ( ) (For irradiating the surface 30 30 , . 32 32 ) mit Licht ( ) with light ( 142 142 ), wobei die Polarisationskamera ( ), Where the polarization camera ( 12 12 ) zumindest einen Teil des polarisierten Lichts ( ) At least (a part of the polarized light 122 122 ), das durch Reflexion des Lichts ( ), Which (by reflection of the light 142 142 ) der Lichtquelle ( () Of the light source 14 14 ) an der Oberfläche ( ) on the surface ( 30 30 , . 32 32 ) entsteht, erfasst. ) Arises detected.
  3. Vorrichtung ( means ( 10 10 ) nach Anspruch 2, wobei die Wellenlänge des Lichts ( ) According to claim 2, wherein the wavelength of light ( 142 142 ) der Lichtquelle ( () Of the light source 14 14 ) außerhalb des Intervalls 380 nm bis 780 nm ist. ) Is 380 nm to 780 nm outside the interval.
  4. Vorrichtung ( means ( 10 10 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, umfassend ein Datenverarbeitungs- und Steuersystem ( ) (According to any of claims 2 to 3, comprising a data processing and control system 16 16 ) zur Bestimmung des Vorhandenseins und/oder eines Typs von Niederschlag ( ) (To determine the presence and / or type of precipitation 32 32 ) auf der Oberfläche ( ) on the surface ( 30 30 ), wobei das Datenverarbeitungs- und Steuersystem ( ), The data processing and control system ( 16 16 ) mit der Polarisationskamera ( ) (With the polarization camera 12 12 ) derart verbunden ist, dass das Datenverarbeitungs- und Steuersystem ( ) Such that the data processing and control system ( 16 16 ) eine zweite Polarisationscharakteristik des polarisierten Lichts ( ) (A second polarization characteristic of the polarized light 122 122 ) ermittelt und durch Vergleich mit einer bekannten ersten Polarisationscharakteristik des Lichts ( ) And determined (by comparison with a known first polarization characteristic of the light 142 142 ) der Lichtquelle ( () Of the light source 14 14 ) eine Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein und/oder den Typ von Niederschlag ( ) A probability of the presence and / or the type of precipitation ( 32 32 ) auf der Oberfläche ( ) on the surface ( 30 30 ) ermittelt. ) Is determined.
  5. Vorrichtung ( means ( 10 10 ) nach Anspruch 4, wobei das Datenverarbeitungs- und Steuersystem ( ) According to claim 4, wherein said data processing and control system ( 16 16 ) derart ausgebildet ist, dass in die Bestimmung des Vorhandenseins und/oder Typs von Niederschlag ( ) Is constructed such that in the determination of the presence and / or type (precipitation 32 32 ) auf der Oberfläche ( ) on the surface ( 30 30 ) Werte einer Lufttemperatur, eines Luftdruck, einer relativen Luftfeuchtigkeit, einer Niederschlagsmenge und/oder einer Temperatur der Oberfläche ( ) Values ​​of an air temperature, an air pressure, relative humidity, a precipitation amount and / or a temperature of the surface ( 30 30 ), die in einer Umgebung des Fahrzeugs ( ) Which (in an environment of the vehicle 1 1 ) vorliegen, und/oder das Datenverarbeitungs- und Steuersystem ( ) Are present, and / or the data processing and control system ( 16 16 ) Daten aus einer Wettervorhersage einbeziehbar sind. ) Data from a weather forecast are incorporable.
  6. Vorrichtung ( means ( 10 10 ) nach Anspruch 4 oder 5, umfassend mindestens ein Assistenzsystem ( ) According to claim 4 or 5, comprising at least one assistance system ( 18 18 ), insbesondere ein Antiblockiersystem (ABS) und/oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm (EPS), wobei die bei der Bestimmung des Vorhandenseins und/oder Typs von Niederschlag ( ), In particular an antilock brake system (ABS) and / or an electronic stability program (EPS), wherein the (in the determination of the presence and / or type of precipitation 32 32 ) ermittelten Daten und/oder Informationen des Datenverarbeitungs- und Steuersystems ( ) Determined data and / or information from the data processing and control system ( 16 16 ) als Eingangsparameter zum Einstellen des Assistenzsystems ( ) (As input parameters for adjusting the assist system 18 18 ) übermittelt werden. ) Are transmitted.
  7. Vorrichtung ( means ( 10 10 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Datenverarbeitungs- und Steuersystem ( ) According to one of claims 4 to 6, wherein the data processing and control system ( 16 16 ) mit einer Ausgabe ( ) (With an output 20 20 ) für einen Warnhinweis bei ermitteltem Vorhandensein und/oder ermitteltem Typ von Niederschlag ( ) (For a warning when ermitteltem presence and / or type of precipitation ermitteltem 32 32 ) auf der Oberfläche ( ) on the surface ( 30 30 ) verbunden ist. ) connected is.
  8. Verfahren zum Erkennen der Beschaffenheit einer Oberfläche ( A method of detecting the nature of a surface ( 30 30 , . 32 32 ) einer Fahrbahn beim Betrieb eines Fahrzeugs ( ) Of a road surface during operation of a vehicle ( 1 1 ), gekennzeichnet durch die Schritte: • Bestrahlen der Oberfläche ( (• irradiating the surface:), characterized by the steps of 30 30 , . 32 32 ) mit Licht ( ) with light ( 142 142 ) einer Lichtquelle ( ) (Of a light source 14 14 ) des Fahrzeugs ( ) of the vehicle ( 1 1 ), wobei das Licht ( ), Wherein the light ( 142 142 ) eine bekannte erste Polarisationscharakteristik hat; ) Has a known first polarization characteristic; • Erfassen von polarisiertem Licht ( • detecting polarized light ( 122 122 ) mit einer Polarisationskamera ( ) (With a polarization camera 12 12 ) des Fahrzeugs ( ) of the vehicle ( 1 1 ), wobei das polarisierte Licht ( ), The polarized light ( 122 122 ) durch Reflexion des Lichts ( ) (By reflection of the light 142 142 ) der Lichtquelle ( () Of the light source 14 14 ) an der Oberfläche ( ) on the surface ( 30 30 , . 32 32 ) entsteht; ) Is produced; • Ermitteln einer zweiten Polarisationscharakteristik des polarisierten Lichts ( • determining a second polarization characteristic of the polarized light ( 122 122 ) durch ein Datenverarbeitungs- und Steuersystem ( ) (By a data processing and control system 16 16 ) des Fahrzeugs ( ) of the vehicle ( 1 1 ), wobei das Datenverarbeitungs- und Steuersystem ( ), The data processing and control system ( 16 16 ) mit der Polarisationskamera ( ) (With the polarization camera 12 12 ) verbunden ist; ) connected is; • Vergleichen der ersten und zweiten Polarisationscharakteristika durch das Datenverarbeitungs- und Steuersystem ( • comparing the first and second polarization characteristics by the data processing and control system ( 16 16 ); ); und • Ermitteln einer Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein und/oder einen Typ von Niederschlag ( and • determining a probability of the presence and / or type of precipitation ( 32 32 ) auf der Oberfläche ( ) on the surface ( 30 30 ) aus der Abweichung der beiden Polarisationscharakteristika anhand von vorgegebenen Bewertungsfaktoren durch das Datenverarbeitungs- und Steuersystem ( ) (From the deviation of the two polarization characteristics based on predetermined weighting factors by the data processing and control system 16 16 ). ).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei mindestens ein weiterer physikalischer Parameter als weiterer Bewertungsfaktor beim Ermitteln der Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein und/oder den Typ von Niederschlag ( The method of claim 8, wherein at least one further physical parameters (as a further factor in determining the probability of the presence and / or type of precipitation 32 32 ) auf der Oberfläche ( ) on the surface ( 30 30 ) berücksichtigt wird; ) Is taken into account; insbesondere eine Lufttemperatur, ein Luftdruck, eine relative Luftfeuchtigkeit, eine Niederschlagsmenge und/oder eine Temperatur der Oberfläche ( in particular an air temperature, air pressure, relative humidity, a precipitation amount and / or a temperature of the surface ( 30 30 ), die in einer Umgebung des Fahrzeugs ( ) Which (in an environment of the vehicle 1 1 ) ermittelt werden; ) be determined; und/oder Daten aus einer Wettervorhersage. and / or data from a weather forecast.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei mindestens ein Assistenzsystem ( Method according to one of claims 8 to 9, wherein at least one assistance system ( 18 18 ), insbesondere ein Antiblockiersystem (ABS) und/oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm (EPS), mit dem Datenverarbeitungs- und Steuersystem ( (), In particular an antilock brake system (ABS) and / or an electronic stability program (EPS), with the data processing and control system 16 16 ) derart gekoppelt wird, dass die bei der Bestimmung des Vorhandenseins und/oder Typs von Niederschlag ( ) Is coupled such that the (in the determination of the presence and / or type of precipitation 32 32 ) ermittelten Daten und/oder Informationen des Datenverarbeitungs- und Steuersystems ( ) Determined data and / or information from the data processing and control system ( 16 16 ) als Eingangsparameter zum Einstellen des Assistenzsystems ( ) (As input parameters for adjusting the assist system 18 18 ) übermittelt werden. ) Are transmitted.
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