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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kameragestützten Bestimmung der Richtung der auf ein Kraftfahrzeug einwirkenden Sonnenstrahlung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 6 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 bzw. 10.
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Die Sonneneinstrahlung ist eine für die Regelung der Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs wichtige Einflussgröße. Der Grund dafür ist, dass Kraftfahrzeuge eine vergleichsweise große Fensterfläche aufweisen, durch welche die Sonnenstrahlung die zu regelnde Innentemperatur in großem Maß beeinflusst. Ferner ist die Sonnenstrahlung bei der Regelung einer Klimaanlage von besonderer Bedeutung, da Menschen nicht nur die unmittelbare Temperatur der Umgebung wahrnehmen, sondern auch die auftreffende und empfangene Wärmestrahlung.
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Bei einer sogenannten Mehrzonenklimaregelung, bei welcher beispielsweise der Fahrer und Beifahrer die von ihnen gewünschte Umgebungstemperatur unabhängig voneinander einstellen können, muss die Regelung berücksichtigen, dass eine Person unmittelbar der Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist, während die andere Person im Schatten sitzt. Damit eine derartige Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs zu einer hinreichend guten Regelung in der Lage ist, muss die Richtung der Sonneneinstrahlung bekannt sein.
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Um die Sonneneinstrahlung erfassen zu können, können Sonnensensoren, beispielsweise Photodioden, verwendet werden, die die Intensität und den Einstrahlungswinkel der Sonne bestimmen. Dabei kann die Anordnung derartiger Sonnensensoren innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs erfolgen. Bei einer Anordnung innerhalb des Fahrzeugs werden vielfältige Anforderungen an die Fahrzeugkonstruktion gestellt, wobei trotz sorgfältiger Auswahl der Anordnung des Sonnensensors dessen Funktion vom Fahrzugnutzer oftmals unabsichtlich behindert werden kann. Bei einer Anordnung außerhalb des Fahrzeugs erhöht sich der Einbauaufwand aufgrund von Kabeldurchführungen, längeren Kabeln, Wasserdichtigkeit etc.
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Ferner können Umwelteinflüsse im Außenbereich, wie beispielsweise Verschmutzungen, Schnee oder Vereisung, die Messwerte verfälschen.
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Die Druckschrift
DE 102 56 644 A1 betrifft ein Verfahren zum Erfassen des Azimutwinkels, des Flächenwinkels, der Lichtintensität und/oder die Helligkeit der Lichtquelle, insbesondere der Sonne, mittels eines optischen Systems, wobei das optische System ein Bildverarbeitungssystem mit einem Mittel zur Bildaufnahme und einem Mittel zur Verarbeitung des von dem Aufnahmemittel gelieferten Bildsignals umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- – mittels des Aufnahmemittels wird ein Bild eines Objekts und/oder eines Schattens des Objekts erfasst und in das Bildsignal umgewandelt, und
- – mittels des Verarbeitungsmittels wird das Bildsignal ausgewertet und der Azimutwinkel, der Flächenwinkel, die Lichtintensität und/oder die Helligkeit der Lichtquelle ermittelt.
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Die Druckschrift
DE 195 44 893 A1 bezieht sich auf eine Klimaanlage mit mindestens zwei Klimatisierungskanälen zur Klimatisierung unterschiedlicher Fahrzeuginnenraumbereiche sowie mit einer Sonneneinstrahlungssensorik mit mehreren einzelnen Sensorelementen zur Erfassung der Sonneneinstrahlung in unterschiedlichen Raumwinkelbereichen. Dabei sind die Klimatisierungskanäle in ihrer Klimatisierungsleistung einzeln steuerbar, und jedem Klimatisierungskanal ist ein jeweiliges Sensorelement der Sonneneinstrahlungssensorik zugeordnet, das die Sonneneinstrahlung im wesentlichen beschränkt auf denjenigen Raumwinkelbereich erfasst, welcher lagemäßig mit dem vom betreffenden Klimatisierungskanal klimatisierten Fahrzeuginnenraumbereich korrespondiert, und dessen Ausgangssignal direkt die Klimatisierungsleistung des betreffenden Klimatisierungskanals beeinflusst.
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Die Druckschrift
DE 199 00 735 A1 beschreibt eine Verfahren zum Betreiben einer Funktionseinheit in einem Kraftfahrzeug unter Verwendung einer auch Wärmestrahlen detektierenden Kameraeinheit, welche ein Thermogramm des Fahrgastinnenraumes mit darin befindlichen Gegenständen bzw. Personen erstellt. Das so erstellte Thermogramm wird zur Ansteuerung sich daran orientierender Elemente der Funktionseinheit verwendet. Als entsprechende Funktionseinheiten kann beispielsweise eine Heiz- oder Klimaanlage, Sonnenblende oder Beleuchtung in Frage kommen. Mit dem ermittelten Thermogramm ist auch eine Ermittlung des Sonnenstandes möglich.
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Die Druckschrift
DE 10 2009 058 135 A1 betrifft ein Verfahren zum Nachführen einer Solarzelleneinheit gegenüber einer Einstrahlrichtung, wobei die Solarzelleneinheit unterschiedliche Winkelstellungen einnehmen und einstrahlabhängige Intensitätswerte erzeugen kann. Dabei umfasst das Verfahren einen Schritt des Empfangens eines momentanen ersten Intensitätswertes bei einer ersten Winkelstellung über eine Empfangsschnittstelle. In einem weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen einer Verstellinformation zum Verstellen der Solarzelleneinheit um einen vorgegebenen Verstellwinkel in eine zweite Winkelstellung. Ferner weist das Verfahren einen Schritt des Empfangens eines momentanen zweiten Intensitätswertes bei der zweiten Winkelstellung über die Empfangsschnittstelle auf. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines gespeicherten Intensitätsprofils der Solarzelleneinheit, wobei das Intensitätsprofil in Bezug auf eine Referenzeinstrahlung eine Zuordnung zwischen von der Solarzelleneinheit eingenommenen unterschiedlichen Winkelstellungen und bei den unterschiedlichen Winkelstellungen entsprechend erzeugten Intensitätswerten aufweist. In einem nächsten Schritt umfasst das Verfahren ein Bestimmen einer Winkelstellungsabweichung basierend auf dem ersten Intensitätswert, dem zweiten Intensitätswert, dem Verstellwinkel und dem Intensitätsprofil, wobei die Winkelstellungsabweichung eine Abweichung der zweiten Winkelstellung von einer in Bezug auf eine momentane Einstrahlrichtung optimale Winkelstellung repräsentiert. Ferner weist das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens einer Nachführinformation zum Nachführen der Solarzelleneinheit entsprechend der Winkelstellungsabweichung.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kameragestützten Bestimmung der Richtung und/oder Intensität der auf ein Kraftfahrzeug einwirkenden Sonnenstrahlung zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 6 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 9 und 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur kameragestützten Bestimmung der Richtung der auf ein Kraftfahrzeug einwirkenden Sonnenstrahlung, wobei zur Beobachtung des Umfelds des Kraftfahrzeugs mindestens eine Kamera verwendet wird, wird die Richtung der Sonnenstrahlung aufgrund der Position eines Schattenbildes eines Objekts in Relation zu einem weiteren optischen Abbild dieses Objekts oder mindestens einem weiteren Objekt im Bild der mindestens einen Kamera bestimmt. Auf diese Weise kann aus der Relation der in den Kamerabildern enthaltenen optischen Abbildern, nämlich beispielsweise dem Verhältnis aus dem Schattenbild des Objekts und seinem Höhenbild, der Sonnenstand und damit die Richtung der Sonneneinstrahlung ermittelt werden.
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Weiter bevorzugt kann das Objekt durch die Leitplanke links oder die Leitplanke rechts der Fahrbahn einer Autobahn und das weitere Objekt durch Markierungen auf der Fahrbahn, beispielsweise die die Markierung des Seitenstreifens, gebildet werden. Objekte können beispielsweise auch Verkehrszeichen, Verkehrsschilder oder sonstige Objekte am Rand der Fahrbahn sein, wie beispielsweise einzelne frei stehende Bäume.
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So kann beispielsweise die Relation durch den Abstand zwischen dem Schattenbild des Objekts und dem Abbild des weiteren Objekts definiert sein. Mit anderen Worten, der Abstand zwischen dem Schattenwurf des Objekts und dem optischen Abbild des weiteren Objekts, beispielsweise einer Fahrbahnmarkierung, ist ein Maß für den Sonnenstand.
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Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der Relation zwischen der Schattenposition des Objekts zu weiteren optischen Abbildern dieses Objekts oder eines weiteren Objekts über einen vorgegebenen Zeitraum. Durch die Beobachtung der Relation des Schattens zu einem weiteren optischen Abbild über einen vorgegebenen längeren Zeitraum kann die Richtung der Sonneneinstrahlung sicherer bestimmt werden. Bei einer Verwendung der Kenntnis über den Sonnenstand für die Regelung einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug ist aufgrund der Regelungsträgheit der Klimaanlage die Mittelung über einen vorgegebenen Zeitraum vorzuziehen, um einen sicheren Sonnenstand bezüglich des Kraftfahrzeugs zu verwenden, insbesondere da sich die thermodynamischen Auswirkungen im Bereich von Minuten bewegen.
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Vorzugsweise wird auf diese Weise der Höhenwinkel der Sonnenstrahlung bestimmt.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren zur kameragestützten Bestimmung der Richtung der auf ein Kraftfahrzeug einwirkenden Sonnenstrahlung, wobei zur Beobachtung des Umfelds des Kraftfahrzeugs mindestens zwei Kameras verwendet werden, nämlich mindestens eine Kamera nach links und eine Kamera nach rechts, werden zur Bestimmung der Richtung der einfallenden Sonnenstrahlung die Belichtungsverhältnisse der Kameras zueinander ausgewertet.
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Dabei wird vorteilhafterweise lediglich die Belichtung des kompletten Bildes jeder Kamera bestimmt und der Inhalt der aufgenommenen Bilder spielt keine Rolle. Insbesondere müssen einzelne Objekte und deren Schatten nicht ausgewertet werden.
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Ferner können neben den seitlichen Kameras auf Kameras nach vorne und/oder hinten eingesetzt werden.
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Weiter bevorzugt kann das Verfahren der Bestimmung der Belichtungsverhältnisse auch in Kombination mit der Schattenwurfauswertung eingesetzt werden.
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Vorzugsweise werden die Kameras des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise durch Außenkameras gebildet. So können die Kameras nach links und rechts in den Außenspiegeln angeordnet sein, während die Kamera nach vorne hinter dem Innenrückspiegel angeordnet ist und nach draußen schaut.
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Eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung zur kameragestützten Bestimmung der Richtung der auf ein Kraftfahrzeug einwirkenden Sonnenstrahlung, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform eingerichtet und ausgelegt ist, umfasst:
- – mindestens eine Kamera zur Beobachtung des Kraftfahrzeugumfeldes,
- – eine Bildverarbeitungseinrichtung zum Auswerten der Kamerabilder, wobei die Bildverarbeitungseinrichtung die Position eines Schattenbildes eines Objekts und eine weiteres optische Abbild dieses Objekts oder eines weiteren Objekts in den Kamerabildern bestimmt, und
- – eine Einrichtung zur Bestimmung des Sonnenstandes aus einer Relation der Position des Schattenbildes des ersten Objekts zu dem weiteren optischen Abbild.
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Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur kameragestützten Bestimmung der Richtung der auf ein Kraftfahrzeug einwirkenden Sonnenstrahlung, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform eingerichtet und ausgelegt ist, umfasst:
- – mindestens zwei Kameras zur Beobachtung des Kraftfahrzeugumfeldes, nämlich mindestens eine Kamera zur linken Seite und eine Kamera zur rechten Seite,
- – eine Einrichtung zur Bestimmung der Belichtung jeder Kamera,
- – eine Einrichtung zur Bestimmung der Belichtungsverhältnisse der Kameras untereinander, und
- – eine Einrichtung zur Bestimmung der Richtung der Sonnenstrahlung aus den Belichtungsverhältnissen der Kameras untereinander.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
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1 ein Blockschaltbild der ersten Ausführungsform, und
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2 ein Blockschaltbild der zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Ermittlung der Richtung der Sonnenstrahlung mittels des Schattenwurfes eines Objekts. Ein Kamera 1 erzeugt Umfelddaten des Umfeldes eines Kraftfahrzeugs. Dabei kann es sich bei der Kamera 1 um eine im Innern des Fahrzeugs oder eine außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Kamera handeln. Die Kamera 1 liefert Bilder der Umgebung an eine Bildverarbeitungseinrichtung 2, die in den Bildern nach einem Schattenbild eines Objektes sucht. Ferner sucht die Bildverarbeitungseinrichtung nach einem weiteren optischen Abbild desselben Objekts oder eines weiteren Objekts. Wesentlich dafür ist, dass ein Zusammenhang zwischen den beiden optischen Abbildern besteht, aus dem auf die Richtung der Sonneneinstrahlung geschlossen werden kann. So ist beispielsweise das Verhältnis aus der Höhe eines Objekts wie eines Verkehrschildes zu der Länge seines Schattens eine Funktion des Höhenwinkels der Sonneneinstrahlung. Ferner ist der Abstand zwischen dem Schattenbild einer Leitplanke auf der Fahrbahn und einer Fahrbahnmarkierung eine Funktion des Sonnenstandes. Hat die Bildverarbeitung die geeigneten optischen Abbilder in den Bildern der Kamera1 gefunden. So errechnet aus dem Zusammenhang zwischen dem Schattenbild und dem weiteren optischen Abbild eine Richtungsbestimmungseinrichtung 3 die Richtung der auf das Kraftfahrzeug einfallenden Sonnenstrahlung, beispielsweise den Höhenwinkel sowie die bestrahlte Seite des Kraftfahrzeugs.
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2 zeigt das Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zur kameragestützten Bestimmung der Richtung der auf ein Kraftfahrzeug einwirkenden Sonnenstrahlung. In diesem Beispiel werden vier Kameras verwendet, obwohl die minimale Anzahl von Kameras zwei beträgt, nämlich jeweils eine nach jeder Seite.
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Mittels vier am Kraftfahrzeug angeordneten Kameras, nämlich einer nach vorne gerichteten Kamera 10, einer nach hinten gerichteten Kamera 11, einer nach links gerichteten Kamera 12 und einer nach rechts gerichteten Kamera 13, wird das gesamte Umfeld des Fahrzeugs erfasst und überwacht. In entsprechenden, den jeweiligen Kameras 10 bis 13 zugeordneten Belichtungseinrichtungen 14, 15, 16 und 17 wird die von der entsprechenden Kamera erfasste Lichtmenge, d.h. die Belichtung, ermittelt. Die von jeder Kamera 1 bis 13 erfasste Belichtung wird einer Einrichtung 18 zur Ermittlung der Belichtungsverhältnisse der Kameras 10 bis 13 untereinander zugeführt. Mit anderen Worten, die Einrichtung 18 ermittelt die Verhältnisse der erfassten Lichtmengen der einzelnen Kameras. Aus den Verhältnissen lässt sich in einer weiteren Einrichtung 19 die Richtung bestimmen, aus der das Fahrzeug bestrahlt wird. Auf diese Weise kann nur aus den einfallenden Lichtmengen ohne Ermittlung eines Schattenwurfs die Richtung der einfallenden Sonnenstrahlung bestimmt werden. Voraussetzung dafür ist eine vollständige Überwachung des Fahrzeugumfeldes mittels einer Mehrzahl von Kameras zur Bestimmung der Belichtungsverhältnisse.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kamera
- 2
- Bildverarbeitung
- 3
- Bestimmung der Richtung der Sonneneinstrahlung
- 10
- Kamera nach vorne
- 11
- Kamera nach hinten
- 12
- Kamera nach links
- 13
- Kamera nach rechts
- 14
- Belichtung Kamera 11
- 15
- Belichtung Kamera 12
- 16
- Belichtung Kamera 13
- 17
- Belichtung Kamera 14
- 18
- Ermittlung der Belichtungsverhältnisse der Kameras untereinander
- 19
- Ermittlung der Richtung der Sonneneinstrahlung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10256644 A1 [0006]
- DE 19544893 A1 [0007]
- DE 19900735 A1 [0008]
- DE 102009058135 A1 [0009]
