DE102014210992A1 - sensor system - Google Patents

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Konrad Rothenhäusler
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem (2) für ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeuges (4) umfassend mehrere Komponenten (6, 22), nämlich zumindest einen Sensor (6) zur Generierung von Sensordaten und eine Aufbereitungseinheit (22) zur Aufbereitung der Sensordaten, wobei eine zumindest abschnittsweise Übermittelung der Sensordaten vom Sensor (6) an die Aufbereitungseinheit (22) durch optische Übertragung mittels eines mechanisch steifen und optisch transparenten Bauteils (8).The invention relates to a sensor system (2) for a driver assistance system of a motor vehicle (4) comprising a plurality of components (6, 22), namely at least one sensor (6) for generating sensor data and a conditioning unit (22) for processing the sensor data, wherein at least one Sectional transmission of the sensor data from the sensor (6) to the processing unit (22) by optical transmission by means of a mechanically rigid and optically transparent component (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem für ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeuges umfassend mehrere Komponenten, nämlich zumindest einen Sensor zur Generierung von Sensordaten und eine Aufbereitungseinheit zur Aufbereitung der Sensordaten. The invention relates to a sensor system for a driver assistance system of a motor vehicle comprising a plurality of components, namely at least one sensor for generating sensor data and a conditioning unit for processing the sensor data.

Aktuell werden in Kraftfahrzeugen mehr und mehr elektrische Verbraucher und elektronische Komponenten, wie Sensoren oder Sensorsysteme, verbaut, wobei diese typischerweise über ein so genanntes Bordnetz von einer zentralen Energiequelle aus mit elektrischer Energie gespeist werden. Zudem erfolgt typischerweise über das Bordnetz der Austausch von Daten zwischen verschiedenen elektronischen Komponenten, sodass das Bordnetz in der Regel eine ganze Reihe von Kabelverbindungen umfasst, die über die gesamte Karosserie des Kraftfahrzeuges verteilt angeordnet sind. Currently, more and more electrical consumers and electronic components, such as sensors or sensor systems, installed in motor vehicles, which are typically fed via a so-called electrical system from a central power source with electrical energy. In addition, the exchange of data between different electronic components is typically carried out via the electrical system, so that the electrical system usually includes a whole series of cable connections, which are distributed over the entire body of the motor vehicle.

Für die entsprechenden Kabelverbindungen des Bordnetzes steht dabei in der Regel nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung, sodass die Freiheiten bei der Positionierung der Kabelverbindungen und somit bei der Positionierung der elektrischen Verbraucher und der elektronischen Komponenten eingeschränkt sind. Es lassen sich daher nicht beliebig viele elektrische Verbraucher oder elektronische Komponenten an beliebigen Positionen im Kraftfahrzeug positionieren, sodass diesbezüglich häufig Kompromisse eingegangen werden müssen. Dies stellt insbesondere im Falle von Sensoren oder Sensorsystemen ein Problem dar, da deren Effektivität vielfach von der relativen Position im Kraftfahrzeug oder am Kraftfahrzeug abhängt, sodass hier eine Anpassung der Positionierung an dem vorhandenen Bauraum nicht ohne Weiteres vorgenommen werden kann und statt dessen in solchen Fällen eine Anpassung des Bauraumes an die vorgesehene Position des Sensors oder des Sensorsystems vorgenommen werden muss. For the corresponding cable connections of the electrical system is usually only a limited space available, so that the freedom in the positioning of the cable connections and thus in the positioning of the electrical load and the electronic components are limited. Therefore, it is not possible to position any number of electrical consumers or electronic components at any desired positions in the motor vehicle, so that compromises often have to be made in this respect. This is a problem in particular in the case of sensors or sensor systems, since their effectiveness often depends on the relative position in the motor vehicle or on the motor vehicle, so that an adjustment of the positioning of the existing space can not be made readily here and instead in such cases an adaptation of the installation space must be made to the intended position of the sensor or the sensor system.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, zusätzliche Freiheiten bei der Gestaltung von Kraftfahrzeugen hinsichtlich der Integration elektrischer Verbraucher oder elektronischer Komponenten zu schaffen. Proceeding from this, the object of the invention is to provide additional freedom in the design of motor vehicles with regard to the integration of electrical consumers or electronic components.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Sensorsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten. This object is achieved by a sensor system having the features of claim 1. Preferred developments are contained in the dependent claims.

Der Erfindung liegt hierbei die Idee zugrunde, ein ohnehin vorgesehenes Bauteil, also insbesondere ein Trägerbauteil oder ein Strukturbauteil, zu modifizieren, sodass dieses zusätzlich für eine optische Übertragung von Daten genutzt werden kann. Die auf diese Weise geschaffene Datenübertragungsstrecke wird dann an Stelle eines klassischen Kabels oder einer klassischen flexiblen Leitung zur zumindest abschnittsweisen Übertragung von Daten genutzt und dementsprechend wird dann auf den Einsatz eines entsprechenden Kabels bzw. einer entsprechenden Leitung im entsprechenden Abschnitt verzichtet. Aufgrund dieses Verzichts und der Nutzung eines ohnehin vorgesehenen Bauteils wird zur Realisierung der Datenübertragungsstrecke kein zusätzlicher Bauraum benötigt und es bieten sich flexiblere Möglichkeiten eine Datenübertragungsstrecke zur Übertragung von Daten zwischen elektronischen Komponenten in einem Kraftfahrzeug zu realisieren. The invention is based on the idea of modifying an already provided component, that is to say in particular a carrier component or a structural component, so that it can additionally be used for an optical transmission of data. The data transmission path created in this way is then used instead of a conventional cable or a classical flexible line for the at least partial transmission of data, and accordingly the use of a corresponding cable or a corresponding line in the corresponding section is then dispensed with. Because of this waiver and the use of an already provided component, no additional space is required for the realization of the data transmission path and there are more flexible possibilities to realize a data transmission path for the transmission of data between electronic components in a motor vehicle.

Eine entsprechend umgesetzte Datenübertragungsstrecke ist jedoch nicht nur als Alternative zu einer klassischen Kabelverbindung vorgesehen, sondern wird in einigen Anwendungsfällen ergänzend realisiert, um auf diese Weise eine Art Zwei-Wege-System vorzugeben, wobei eine der beiden Übertragungsstrecken des Zwei-Wege-Systems als Standard-Übertragungsstrecke genutzt wird, wohingegen die andere Übertragungsstrecke aus Ausweich-Lösung oder Notfall-Lösung vorgesehen ist, für den Fall, dass die Standard-Übertragungsstrecke beispielsweise defektbedingt nicht nutzbar ist. In einem derartigen Szenario erfolgt die Datenübertragung dann beispielsweise standardmäßig über das klassische Bordnetz des Kraftfahrzeuges und im Falle einer Störung dieser Datenübertragungsstrecke, beispielsweise aufgrund eines Kabelbruchs, erfolgt behelfsweise die Übermittelung der Daten durch optische Übertragung über das für eine optische Übertragung modifizierte Bauteil. However, a correspondingly converted data transmission path is not only provided as an alternative to a classic cable connection, but is additionally implemented in some applications, in order to specify a kind of two-way system, one of the two transmission paths of the two-way system as standard Transmission line is used, whereas the other transmission path from avoidance solution or emergency solution is provided, in the event that the standard transmission link, for example, due to the defect is not usable. In such a scenario, the data transmission then takes place, for example, by default via the conventional on-board network of the motor vehicle and in the event of a disruption of this data transmission path, for example due to a cable break, the transmission of the data takes place by optical transmission over the component modified for an optical transmission.

Ein derartiges Bauteil ist hierbei als mechanisch steifes Bauteil ausgelegt und als optisch transparentes Bauteil ausgebildet. Weiter wird das Bauteil zur Übermittlung von Daten, insbesondere Sensordaten, durch optische Übertragung genutzt und hierfür umfasst das Bauteil ein optisches Medium, welches zur Lichtleitung, insbesondere von Licht im Infrarotbereich, geeignet ist. Mit Hilfe des Bauteils ist somit eine optische Datenübertragungsstrecke realisiert, mittels derer eine zumindest abschnittsweise Übermittlung von Sensordaten von einem Sensor, beispielsweise einer Kamera, an eine Aufbereitungseinheit, zum Beispiel eine Sensordatenfusionseinheit, erfolgt. Such a component is in this case designed as a mechanically rigid component and formed as an optically transparent component. Furthermore, the component is used for the transmission of data, in particular sensor data, by optical transmission and for this purpose the component comprises an optical medium which is suitable for light transmission, in particular of light in the infrared range. An optical data transmission path is thus realized with the aid of the component, by means of which an at least partial transmission of sensor data from a sensor, for example a camera, to a processing unit, for example a sensor data fusion unit, takes place.

Bei jenem Sensor handelt es sich dabei um eine Komponente eines Sensorsystems für ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeuges oder eines anderen Fortbewegungsmittels, also zum Beispiel eines Personenkraftwagens, eines Flugzeugs oder eines Schiffes. Mit diesem Sensor werden hierbei Sensordaten generiert, die dann an eine weitere Komponente des Sensorsystems, nämlich die Aufbereitungseinheit, übermittelt werden, um die Sensordaten dann in der Aufbereitungseinheit aufzubereiten. Bevorzugt wird mit Hilfe des mechanisch steifen und optisch transparenten Bauteils hierbei die gesamte Datenübertragungsstrecke zwischen dem Sensor und der Aufbereitungseinheit realisiert, sodass für die Übermittlung der Sensordaten keinerlei klassische Kabel oder flexible Leitungen, also auch keine optischen Kabel, wie Glasfaserkabel, und auch keine klassische Steckverbindungen genutzt und benötigt werden. Durch den gezielten Verzicht auf klassische Kabelverbindungen und insbesondere auf klassische Steckverbindungen lassen sich nicht nur Kosteneinsparungen erzielen, darüber hinaus ist es auch möglich, einzelne Komponenten des Sensorsystems oder das komplette Sensorsystem frei im Kraftfahrzeug zu positionieren, ohne dass hierfür das klassische Bordnetz des Kraftfahrzeuges angepasst werden muss oder dass zusätzliche Kabelverbindungen oder Leitungen vorgesehen und in das Kraftfahrzeug integriert werden müssen. Es werden also einerseits Kabelverbindungen und Steckverbindungen eingespart und andererseits lassen sich Sensoren oder Sensorsysteme freier positionieren und im Kraftfahrzeug verteilen oder anordnen. In that sensor, it is a component of a sensor system for a driver assistance system of a motor vehicle or other means of transportation, so for example, a passenger car, an aircraft or a ship. With this sensor sensor data are generated here, which are then transmitted to a further component of the sensor system, namely the processing unit, to the Sensor data then to be processed in the conditioning unit. Preferably, the entire data transmission path between the sensor and the processing unit is realized with the help of the mechanically rigid and optically transparent component, so that for the transmission of the sensor data no classic cables or flexible cables, so no optical cables, such as fiber optic cable, and no conventional connectors used and needed. By deliberately dispensing with classic cable connections and in particular to classic connectors, not only can cost savings be achieved, moreover, it is also possible to position individual components of the sensor system or the complete sensor system freely in the motor vehicle, without the traditional vehicle electrical system of the motor vehicle being adapted for this purpose or that additional cable connections or lines must be provided and integrated into the motor vehicle. Thus, on the one hand, cable connections and connectors are saved, and on the other hand, sensors or sensor systems can be positioned more freely and distributed or arranged in the motor vehicle.

Bevorzugt ist zudem zumindest eine Komponente, insbesondere der Sensor, an dem mechanisch steifen und optisch transparenten Bauteil befestigt, sodass das Bauteil nicht nur als Träger- oder Strukturbauteil im Kraftfahrzeug fungiert, sondern auch als Träger für zumindest eine Komponente des Sensorsystems und bevorzugt für alle Komponenten des Sensorsystems. Auf diese Weise lassen sich dann weitere Bauteile einsparen, da z. B. auf zusätzliche Gehäusebauteile für die Komponenten des Sensorsystems verzichtet werden kann, wenn deren Funktion durch das mechanisch steife und optisch transparente Bauteil mit übernommen wird. In addition, at least one component, in particular the sensor, is preferably fastened to the mechanically rigid and optically transparent component, so that the component not only functions as a carrier or structural component in the motor vehicle, but also as a carrier for at least one component of the sensor system and preferably for all components of the sensor system. In this way, then further components can be saved because z. B. can be dispensed with additional housing components for the components of the sensor system, if their function is taken over by the mechanically rigid and optically transparent component with.

Dabei ist es weiter von Vorteil, wenn das mechanisch steife und optisch transparente Bauteil plattenartig ausgestaltet ist und die Position der an diesem Bauteil befestigten Komponente variabel wählbar ist. Die Befestigung der Komponente kann somit an verschiedenen Positionen relativ zum Bauteil erfolgen, ohne dass das Bauteil hierfür angepasst werden muss und dementsprechend können das Bauteil und die Komponente zur Realisierung verschiedener Ausführungen genutzt werden, die sich hinsichtlich der Position der Komponente unterscheiden. Hierdurch werden zusätzliche Freiheiten bei der Gestaltung des Sensorsystems und/oder bei der Integration in ein Kraftfahrzeug geschaffen. It is further advantageous if the mechanically rigid and optically transparent component is designed plate-like and the position of the component attached to this component is variably selectable. The attachment of the component can thus be carried out at different positions relative to the component without the component must be adapted for this purpose and accordingly, the component and the component can be used to implement various designs that differ with respect to the position of the component. This creates additional freedom in the design of the sensor system and / or in the integration into a motor vehicle.

Von Vorteil ist es des Weiteren eine Fensterscheibe als mechanisch steifes und optisch transparentes Bauteil zu nutzen. Entsprechende Fensterscheiben sind bei einem Kraftfahrzeug ohnehin vorgesehen und lassen sich mit verhältnismäßig geringem technischem Aufwand modifizieren, sodass diese zur optischen Übertragung von Sensordaten genutzt werden können. It is also advantageous to use a window pane as a mechanically rigid and optically transparent component. Corresponding windows are provided in a motor vehicle anyway and can be modified with relatively little technical effort, so that they can be used for the optical transmission of sensor data.

Dabei wird eine entsprechende Fensterscheibe für die optische Übertragung bevorzugt mit einer Lichtleiterschicht versehen, mit deren Hilfe optische Signale durch Totalreflektion übertragen werden. Die Lichtleiterschicht fungiert in diesem Fall also als optische Übertragungsstrecke für die Sensordaten und dementsprechend werden zur Übertragung von Sensordaten Lichtsignale in die Lichtleiterschicht eingekoppelt. Diese Lichtsignale breiten sich dann in der Lichtleiterschicht aus, wobei die Signalstärke der Lichtsignale aufgrund der Totalreflektion auch bei größeren Wegstrecken kaum abnimmt. Die Einkoppelung entsprechender Lichtsignale ist dabei unabhängig von der relativen Position zur Fensterscheibe oder an der problemlos möglich, sodass im Prinzip die gesamte Fensterscheibe genutzt werden kann, um zwischen zwei beliebigen Positionen an der Oberfläche der Fensterscheibe eine optische Übertragungsstrecke zu realisieren. Da für die optische Übertragung von Sensordaten typischerweise Licht genutzt wird mit einer Wellenlänge außerhalb des so genannten sichtbaren Spektrums, wird durch die Nutzung der Fensterscheibe für die optische Übertragung von Sensordaten die klassische Funktion der Fensterscheibe im Kraftfahrzeug nicht beeinträchtigt, sodass selbst Bereiche im so genannten Sichtfeld des Fahrzeugführers des Kraftfahrzeuges für eine entsprechende optische Übertragung genutzt werden können. In this case, a corresponding window pane for the optical transmission is preferably provided with a light guide layer, with the aid of which optical signals are transmitted by total reflection. The light guide layer functions in this case as an optical transmission path for the sensor data and accordingly, light signals are coupled into the light guide layer for the transmission of sensor data. These light signals then propagate in the optical waveguide layer, the signal strength of the light signals scarcely decreasing due to the total reflection, even over longer distances. The coupling of corresponding light signals is possible regardless of the relative position to the window or on the problem, so that in principle the entire window can be used to realize an optical transmission path between any two positions on the surface of the window glass. Since light is typically used for the optical transmission of sensor data with a wavelength outside the so-called visible spectrum, the use of the window pane for the optical transmission of sensor data does not affect the classic function of the window pane in the motor vehicle, so even areas in the so-called field of view the driver of the motor vehicle for a corresponding optical transmission can be used.

In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei die Fensterscheibe aus zwei Glasscheiben mit dazwischen liegender Zwischenschicht aufgebaut und somit nach Art einer Verbundglasscheibe ausgebildet. Dabei dient die Zwischenschicht als Lichtleiterschicht und ist bevorzugt durch eine Polyvinylbutyral-Folie (PVB-Folie) gegeben. Eine derart gestaltete Fensterscheibe kommt dabei insbesondere zum Einsatz, wenn die Frontscheibe eines Kraftfahrzeuges als mechanisch steifes und optisch transparentes Bauteil genutzt werden soll. In a preferred embodiment, the window pane is made up of two glass panes with an intervening intermediate layer and thus formed in the manner of a laminated glass pane. In this case, the intermediate layer serves as a light guide layer and is preferably given by a polyvinyl butyral film (PVB film). A window pane designed in this way is used in particular when the windshield of a motor vehicle is to be used as a mechanically rigid and optically transparent component.

Zur Ein- und/oder Auskoppelung eines optischen Signals oder Lichtsignals in bzw. aus dem mechanisch steifen und optisch transparenten Bauteil ist weiter bevorzugt ein optisches Koppelelement zwischen der zumindest einen Komponente, die an dem mechanisch steifen und optisch transparenten Bauteil befestigt ist, und diesem Bauteil positioniert. Dieses Koppelelement dient dabei zudem bevorzugt ausschließlich zur Einbringung optischer Signale in eine Lichtleiterschicht des Bauteils und dementsprechend nicht zur Befestigung der Komponente am Bauteil. Das Koppelelement ist hierzu z. B. nach Art eines Prismas gestaltet und dient somit zur Manipulation der Ausbreitungsrichtung der optischen Signale. For coupling and / or decoupling an optical signal or light signal into and out of the mechanically rigid and optically transparent component, it is further preferred to provide an optical coupling element between the at least one component which is fastened to the mechanically rigid and optically transparent component and to this component positioned. This coupling element also preferably serves exclusively for introducing optical signals into a light guide layer of the component and accordingly not for fastening the component to the component. The coupling element is z. B. designed in the manner of a prism and thus serves to manipulate the propagation direction of the optical signals.

Einer weiteren Ausgestaltungsvariante des Sensorsystems entsprechend werden zwei beabstandete, mechanisch steife und optische transparente Bauteile für die optische Übertragung von Sensordaten genutzt, wobei diese zudem bevorzugt optisch miteinander gekoppelt sind. Es werden also beispielsweise zwei Fensterscheiben eines Kraftfahrzeuges mittels eines Glasfaserkabels optisch miteinander gekoppelt, sodass im Falle einer Übertragung von Sensordaten Lichtsignale aus einer der beiden Fensterscheiben in das Glasfaserkabel eingekoppelt werden und am anderen Ende aus dem Glasfaserkabel in die andere Fensterscheibe eingekoppelt werden. Hierdurch lassen sich z. B. verschiedene Komponenten des Sensorsystems an verschiedenen Fensterscheiben des Kraftfahrzeuges positionieren, die dann durch optische Übertragung Sensordaten über die Fensterscheiben und die optische Koppelung zwischen den Fensterscheiben untereinander austauschen und auf diese Weise untereinander kommunizieren. According to a further embodiment variant of the sensor system, two spaced, mechanically rigid and optically transparent components are used for the optical transmission of sensor data, wherein these are also preferably optically coupled with one another. Thus, for example, two window panes of a motor vehicle are optically coupled to one another by means of a fiber optic cable, so that in the case of transmission of sensor data, light signals from one of the two window panes are coupled into the fiber optic cable and coupled from the fiber optic cable into the other window pane at the other end. This allows z. B. position various components of the sensor system on different windows of the motor vehicle, which then exchange optical data transmission via the window panes and the optical coupling between the windows and communicate with each other in this way.

Von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn das Sensorsystem derart gestaltet ist, dass mittels der optischen Übertragung nicht nur eine Übermittlung von Sensordaten erfolgt sondern zudem die Energieversorgung zumindest einer Komponente, insbesondere eines Sensors, sicher gestellt wird. Das mechanisch steife und optisch transparente Bauteil wird dann also nicht nur als Datenübertragungsstrecke genutzt sondern zudem quasi als Energieversorgungsleitung, über welche Energie in Form von Licht an zumindest einer der Komponenten zur Energieversorgung dieser Komponente übertragen wird. In der Komponente erfolgt dann zweckdienlicherweise eine Umwandlung von Licht in elektrische Energie für elektronische Bausteine in der Komponente. Alternativ lassen sich für eine Energieversorgung auch klassische Kabelverbindungen nutzen oder aber Metallleiterbahnen, die beispielsweise auf das mechanisch steife und optisch transparente Bauteil aufgedampft oder in eine Fensterscheibe einlaminiert werden. In addition, it is advantageous if the sensor system is designed in such a way that not only a transmission of sensor data takes place by means of the optical transmission, but also the power supply of at least one component, in particular of a sensor, is ensured. The mechanically rigid and optically transparent component is then used not only as a data transmission path but also as a kind of energy supply line, via which energy in the form of light is transmitted to at least one of the components for supplying energy to this component. Conveniently, the component then converts light into electrical energy for electronic components in the component. Alternatively, it is also possible to use conventional cable connections for a power supply or else metal conductor tracks which are vapor-deposited, for example, on the mechanically rigid and optically transparent component or laminated into a window pane.

Insbesondere in den Fällen, in denen eine Fensterscheibe als mechanisch steifes und optisch transparentes Bauteil genutzt wird, erfolgt zwangsläufig auch eine Einkoppelung von Umgebungslicht in die optische Übertragungsstrecke, also beispielsweise in die Lichtleiterschicht der Fensterscheibe. Dabei lässt sich dieser eigentlich unerwünschte und störende Effekt vorteilhaft ausnutzen, indem dadurch bedingte Störeinflüsse auf die optische Übertragung von Sensordaten ermittelt und ausgewertet werden. Hierbei werden auf der Basis der Störeinflüsse Umgebungsparameter ermittelt, die insbesondere die Sichtverhältnisse im Umfeld des Kraftfahrzeuges charakterisieren. In particular, in the cases where a window pane is used as a mechanically rigid and optically transparent component, there is inevitably also an input of ambient light into the optical transmission path, that is, for example, into the light guide layer of the window pane. In this case, this actually undesirable and disturbing effect can advantageously be exploited by determining and evaluating conditional interference influences on the optical transmission of sensor data. In this case, environmental parameters are determined on the basis of the interference, which characterize in particular the visibility in the environment of the motor vehicle.

Vorteilhaft ist hierbei zum Beispiel, wenn ein Umgebungsparameter ermittelt wird, der die Lichtverhältnisse in der Umgebung charakterisiert. Im einfachsten Fall wird dabei eine reine Differenzierung zwischen hell und dunkel vorgenommen und mit Hilfe dieser Information erfolgt dann die Steuerung des Abblendlichts des Kraftfahrzeuges im Rahmen einer Lichtanlagenautomatik, sodass beispielsweise das Abblendlicht vollautomatisch eingeschaltet wird, wenn das Kraftfahrzeug in einen Tunnel einfährt, und vollautomatisch wieder ausgeschaltet wird, sobald das Kraftfahrzeug den Tunnel wieder verlässt. It is advantageous here, for example, if an environmental parameter is determined which characterizes the light conditions in the environment. In the simplest case, a pure differentiation between light and dark is made and with the help of this information then the control of the low beam of the motor vehicle is carried out as part of a lighting system automatic, so that, for example, the dipped beam is switched on fully automatically when the motor vehicle enters a tunnel, and fully automatically again is turned off when the motor vehicle leaves the tunnel again.

Alternativ oder zusätzlich hierzu lassen sich durch eine Analyse der Störeinflüsse auch Umgebungsbedingungen detektieren, die auf Regen, Schnee oder Eis schließen lassen. As an alternative or in addition to this, an analysis of the disturbing influences can also be used to detect environmental conditions which suggest rain, snow or ice.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt: An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawing. It shows:

1 in einer Blockschaltbilddarstellung ein Sensorsystem für ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeuges. 1 in a block diagram representation of a sensor system for a driver assistance system of a motor vehicle.

Ein nachfolgend exemplarisch beschriebenes und in 1 skizziertes Sensorsystem 2 ist in einem Kraftfahrzeug 4 verbaut und dient hier zur Realisierung eines Fahrerassistenzsystems, mit dessen Hilfe ein Fahrzeugführer des Kraftfahrzeuges 4 bei der Führung des Kraftfahrzeuges 4 unterstützt wird. Hierzu umfasst das Sensorsystem 2 zwei Einzelkameras 6, die zusammen eine Art Stereo-Kamera bilden und somit eine räumliche Umgebungserfassung ermöglichen. An example described below and in 1 sketched sensor system 2 is in a motor vehicle 4 installed and used here for the realization of a driver assistance system, with the help of a driver of the motor vehicle 4 in the leadership of the motor vehicle 4 is supported. This includes the sensor system 2 two single cameras 6 , which together form a kind of stereo camera and thus enable a spatial environment detection.

Die beiden Einzelkameras 6 sind hierbei an der Frontscheibe 8 des Kraftfahrzeuges 4 befestigt, wobei jede der beiden Einzelkameras 6 im Bereich einer der beiden A-Säulen des Kraftfahrzeuges 4 randseitig am unteren Ende der Frontscheibe 8 positioniert ist. Auf diese Weise ist ein möglichst großer räumlicher Abstand zwischen den beiden Einzelkameras 6 gegeben, was für die räumliche Abbildung der Umgebung des Kraftfahrzeuges 4 vorteilhaft ist. The two single cameras 6 are here on the windscreen 8th of the motor vehicle 4 attached, with each of the two single cameras 6 in the range of one of the two A-pillars of the motor vehicle 4 at the edge at the lower end of the windscreen 8th is positioned. In this way, the greatest possible spatial distance between the two individual cameras 6 given, what the spatial representation of the environment of the motor vehicle 4 is advantageous.

Eine jede Einzelkamera umfasst dabei eine Optik 10 und einen Bildsensor 12, mit deren Hilfe Sensordaten oder Bilddaten generiert werden. Diese Bilddaten, die zunächst als elektrische Signale vorliegen, werden nachfolgend in einer Wandlereinheit 14 in pulsweitenmodulierte Lichtsignale umgewandelt und anschließend mittels eines Koppelelements 16 in eine Lichtleiterschicht 18 eingekoppelt. Das Koppelelement 16 ist dabei nach Art eines Prismas ausgestaltet und dient dementsprechend dazu, die Lichtsignale derart gerichtet in die Lichtleiterschicht 18 einzukoppeln, dass diese sich nachfolgend unter Ausnutzung des Prinzips der Totalreflektion in der Lichtleiterschicht 18 ausbreiten. Each individual camera includes an optic 10 and an image sensor 12 , which are used to generate sensor data or image data. These image data, which are initially present as electrical signals, are subsequently in a converter unit 14 converted into pulse width modulated light signals and then by means of a coupling element 16 in a light guide layer 18 coupled. The coupling element 16 is designed in the manner of a prism and serves accordingly to the light signals directed in the optical fiber layer 18 couple them in that subsequently using the principle of total reflection in the light guide layer 18 spread.

Jene Lichtleiterschicht 18 ist hierbei Teil der Frontscheibe 8 und durch eine PVB-Folie gegeben, die zwischen zwei Glasscheiben 20 positioniert ist. Die Frontscheibe 8, oder genauer die Lichtleiterschicht 18, wird somit als optische Datenübertragungsstrecke für die mittels der Einzelkameras 6 generierten Bilddaten genutzt und dementsprechend wird auf eine Übertragung über eine klassische Kabelverbindung verzichtet. That light guide layer 18 This is part of the windscreen 8th and by a PVB film placed between two sheets of glass 20 is positioned. The windscreen 8th , or more precisely the light guide layer 18 , Thus, as an optical data transmission path for the means of single cameras 6 generated image data is used and accordingly is dispensed with a transmission via a classic cable connection.

Etwa mittig an der Frontscheibe im Bereich des Dachhimmels des Kraftfahrzeuges 4 auf der Innenseite der Frontscheibe 8 werden die über die Lichtleiterschicht 18 übermittelten Lichtsignale aus der Lichtleiterschicht 18 mit Hilfe eines weiteren prismaartigen Koppelelements 16 wieder ausgekoppelt und in einer sich daran anschließenden Wandlereinheit 14 wieder in elektrische Signale umgewandelt. Das entsprechende Koppelelement 16 sowie die sich daran anschließende Wandlereinheit 14 sind dabei Teil einer Aufbereitungseinheit 22, in der die Bilddaten der beiden Einzelkameras 6 aufbereitet und ausgewertet werden. Hierzu umfasst die Aufbereitungseinheit 22 eine Datenfusionseinheit 24, in der die Bilddaten der Einzelkameras 6 für eine räumliche Darstellung der Umgebung des Kraftfahrzeuges 4 fusioniert werden. Die so aufbereiteten Bilddaten werden dann im Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung des Fahrzeugführers des Kraftfahrzeuges 4 genutzt, indem beispielsweise basierend auf den Bilddaten Abstände zu Objekten in der Umgebung ermittelt und dem Fahrzeugführer angezeigt werden. Approximately in the middle of the windscreen in the area of the headliner of the motor vehicle 4 on the inside of the windscreen 8th Be the over the light guide layer 18 transmitted light signals from the light guide layer 18 with the help of another prism-like coupling element 16 decoupled again and in an adjoining converter unit 14 converted back into electrical signals. The corresponding coupling element 16 as well as the subsequent converter unit 14 are part of a processing unit 22 in which the image data of the two single cameras 6 prepared and evaluated. This includes the processing unit 22 a data fusion unit 24 in which the image data of the individual cameras 6 for a spatial representation of the environment of the motor vehicle 4 be merged. The thus processed image data are then in the driver assistance system to support the driver of the motor vehicle 4 used, for example, determined based on the image data distances to objects in the environment and displayed to the driver.

Darüber hinaus umfasst die Aufbereitungseinheit 22 eine Auswerteeinheit 26, mittels derer die ausgekoppelten Lichtsignale auf Störeinflüsse hin analysiert werden, um hieraus die Lichtverhältnisse in der Umgebung des Kraftfahrzeuges 4 zu ermitteln. Dabei gilt es zu bedenken, dass Licht aus der Umgebung zwangsläufig auch in die Lichtleiterschicht 18 einkoppelt und dementsprechend auch durch das Koppelelement 16 der Aufbereitungseinheit 22 ausgekoppelt wird. Das Umgebungslicht verändert dabei die Lichtintensität des ausgekoppelten Lichtsignals und bedingt eine Art Hintergrundrauschen, dessen Intensitätsniveau für die Stärke des Umgebungslichts charakteristisch ist. Da die Bildsignale der Einzelkameras 6 als pulsweitenmodulierte Lichtsignale mit ausreichend großer Pulsamplitude übermittelt werden, lässt sich der Einfluss des Umgebungslichts in der Aufbereitungseinheit 22 problemlos herausfiltern und separat in der Auswerteeinheit 26 auswerten. In addition, the processing unit includes 22 an evaluation unit 26 , by means of which the decoupled light signals are analyzed for interference, in order to determine the light conditions in the environment of the motor vehicle 4 to investigate. It should be remembered that light from the environment inevitably in the light guide layer 18 coupled and accordingly also by the coupling element 16 the processing unit 22 is decoupled. The ambient light changes the light intensity of the decoupled light signal and causes a kind of background noise whose intensity level is characteristic of the intensity of the ambient light. Because the image signals of the single cameras 6 are transmitted as pulse width modulated light signals with sufficiently large pulse amplitude, the influence of ambient light in the processing unit can be 22 filter out easily and separately in the evaluation unit 26 evaluate.

Die mittels der Auswerteeinheit 26 ermittelte Stärke des Umgebungslichts wird dann genutzt, um die Lichtanlage des Kraftfahrzeuges 4 anzusteuern und auf diese Weise eine Art Lichtautomatik zu realisieren. Dabei wird ein einfacher Schwellwertvergleich genutzt, um zu entscheiden, ob aufgrund der Lichtverhältnisse in der Umgebung des Kraftfahrzeuges 4 das Abblendlicht eingeschaltet wird oder nicht. The by means of the evaluation unit 26 determined strength of the ambient light is then used to the lighting system of the motor vehicle 4 to drive and to realize in this way a kind of automatic light. In this case, a simple threshold comparison is used to decide whether due to the lighting conditions in the environment of the motor vehicle 4 the dipped beam is turned on or not.

In einer nicht näher dargestellten alternativen Ausführungsvariante des Sensorsystems 2 umfasst dieses zusätzlich eine dritte Einzelkamera 6, die bezüglich des Aufbaus den beiden zuvor beschriebenen Einzelkameras 6 entspricht, die jedoch an der Heckscheibe des Kraftfahrzeuges 4 positioniert und befestigt ist. Dementsprechend werden die mittels dieser Einzelkamera 6 generierten Bilddaten für eine optische Übertragung zunächst in die Heckscheibe eingekoppelt. Zudem weisen die Heckscheibe und die Frontscheibe des Kraftfahrzeuges 4 bei dieser Ausführungsvariante des Sensorsystems 2 Spiegelelemente auf, mit deren Hilfe eine optische Koppelung zwischen der Frontscheibe und der Heckscheibe des Kraftfahrzeuges 4 umgesetzt ist, sodass die Bilddaten der Einzelkamera 6 an der Heckscheibe des Kraftfahrzeuges 4 als optische Signale über die Heckscheibe und die Spiegelelemente in die Frontscheibe eingekoppelt und schließlich an die Aufbereitungseinheit 22 übertragen werden. In an alternative embodiment of the sensor system, not shown in more detail 2 this additionally includes a third single camera 6 regarding the construction of the two individual cameras described above 6 corresponds, however, to the rear window of the motor vehicle 4 is positioned and fastened. Accordingly, the means of this single camera 6 generated image data for optical transmission initially coupled into the rear window. In addition, the rear window and the front window of the motor vehicle 4 in this embodiment of the sensor system 2 Mirror elements, with the help of an optical coupling between the windscreen and the rear window of the motor vehicle 4 is implemented so that the image data of the single camera 6 at the rear window of the motor vehicle 4 as optical signals via the rear window and the mirror elements coupled into the windscreen and finally to the processing unit 22 be transmitted.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with each other in other ways, without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

2 2
Sensorsystem sensor system
4 4
Kraftfahrzeug motor vehicle
6 6
Einzelkamera Single camera
8 8th
Frontscheibe windscreen
10 10
Optik optics
12 12
Bildsensor image sensor
14 14
Wandlereinheit converter unit
16 16
Koppelelement coupling element
18 18
Lichtleiterschicht Light guide layer
20 20
Glasscheibe pane
22 22
Aufbereitungseinheit conditioning unit
24 24
Datenfusionseinheit Data fusion unit
26 26
Auswerteeinheit evaluation

Claims (12)

Sensorsystem (2) für ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeuges (4) umfassend mehrere Komponenten (6, 22), nämlich zumindest einen Sensor (6) zur Generierung von Sensordaten und eine Aufbereitungseinheit (22) zur Aufbereitung der Sensordaten, wobei eine zumindest abschnittsweise Übermittelung der Sensordaten vom Sensor (6) an die Aufbereitungseinheit (22) durch optische Übertragung mittels eines mechanisch steifen und optisch transparenten Bauteils (8). Sensor system ( 2 ) for a driver assistance system of a motor vehicle ( 4 ) comprising a plurality of components ( 6 . 22 ), namely at least one sensor ( 6 ) for the generation of sensor data and a processing unit ( 22 ) for the preparation of the sensor data, wherein an at least partial transmission of the sensor data from the sensor ( 6 ) to the processing unit ( 22 ) by optical Transmission by means of a mechanically stiff and optically transparent component ( 8th ). Sensorsystem (2) nach Anspruch 1, wobei zumindest eine Komponente (6, 22), insbesondere der Sensor (6), an dem mechanisch steifen und optisch transparenten Bauteil (8) befestigt ist. Sensor system ( 2 ) according to claim 1, wherein at least one component ( 6 . 22 ), in particular the sensor ( 6 ), on the mechanically stiff and optically transparent component ( 8th ) is attached. Sensorsystem (2) nach Anspruch 2, wobei das mechanisch steife und optisch transparente Bauteil (8) plattenartig ausgestaltet ist und wobei die Position der an diesem Bauteil (8) befestigten Komponente (6, 22) variabel wählbar ist. Sensor system ( 2 ) according to claim 2, wherein the mechanically rigid and optically transparent component ( 8th ) is designed plate-like and wherein the position of the on this component ( 8th ) attached component ( 6 . 22 ) is variably selectable. Sensorsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Kraftfahrzeug (4) eine Fensterscheibe (8) aufweist, die als mechanisch steifes und optisch transparentes Bauteil (8) dient. Sensor system ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the motor vehicle ( 4 ) a window pane ( 8th ), which is a mechanically rigid and optically transparent component ( 8th ) serves. Sensorsystem (2) nach Anspruch 4, wobei die Fensterscheibe (8) für die optische Übertragung eine Lichtleiterschicht (18) aufweist, über die durch Totalreflexion optische Signale übertragen werden. Sensor system ( 2 ) according to claim 4, wherein the window pane ( 8th ) for the optical transmission of a light guide layer ( 18 ), via which optical signals are transmitted by total reflection. Sensorsystem (2) nach Anspruch 5, wobei die Fensterscheibe (8) aus zwei Glasscheiben (20) mit dazwischenliegender Folie (18) als Lichtleiterschicht (18) besteht. Sensor system ( 2 ) according to claim 5, wherein the window pane ( 8th ) made of two glass panes ( 20 ) with intervening foil ( 18 ) as a light guide layer ( 18 ) consists. Sensorsystem (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei zwischen der zumindest einen Komponente (6, 22), die an dem mechanisch steifen und optisch transparenten Bauteil (8) befestigt ist, und diesem Bauteil (8) ein optisches Koppelelement (16) positioniert ist zur Ein- und/oder Auskoppelung eines optischen Signals in bzw. aus diesem Bauteil (8). Sensor system ( 2 ) according to one of claims 2 to 6, wherein between the at least one component ( 6 . 22 ) attached to the mechanically rigid and optically transparent component ( 8th ), and this component ( 8th ) an optical coupling element ( 16 ) is positioned for coupling and / or decoupling an optical signal into or out of this component ( 8th ). Sensorsystem (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Kraftfahrzeug (4) für die optische Übertragung zumindest zwei beabstandete mechanisch steife und optisch transparente Bauteile (8) aufweist, welche optisch miteinander gekoppelt sind. Sensor system ( 2 ) according to one of claims 5 to 7, wherein the motor vehicle ( 4 ) for the optical transmission at least two spaced mechanically rigid and optically transparent components ( 8th ), which are optically coupled together. Sensorsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei durch optische Übertragung mittels des mechanisch steifen und optisch transparenten Bauteils (8) zudem die Energieversorgung zumindest einer Komponente (6, 22), insbesondere des Sensors (6), erfolgt. Sensor system ( 2 ) according to one of claims 1 to 8, wherein by optical transmission by means of the mechanically stiff and optically transparent component ( 8th ) the power supply of at least one component ( 6 . 22 ), in particular the sensor ( 6 ), he follows. Sensorsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das mechanisch steife und optisch transparente Bauteil (8) zumindest eine metallische Leiterbahn aufweist, über die die Energieversorgung zumindest einer Komponente (6, 22), insbesondere des Sensors (6), erfolgt. Sensor system ( 2 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the mechanically rigid and optically transparent component ( 8th ) has at least one metallic conductor track via which the power supply of at least one component ( 6 . 22 ), in particular the sensor ( 6 ), he follows. Sensorsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei dieses eine Auswerteeinheit (26) umfasst, mittels derer Störeinflüsse auf die optische Übertragung ermittelt und ausgewertet werden, wobei auf der Basis der Störeinflüsse Umgebungsparameter ermittelt werden, insbesondere Umgebungsparameter, welche die Sichtverhältnisse im Umfeld des Kraftfahrzeuges (4) charakterisieren. Sensor system ( 2 ) according to one of claims 1 to 10, wherein this one evaluation unit ( 26 ), by means of which disturbing influences on the optical transmission are determined and evaluated, wherein environmental parameters are determined on the basis of the disturbing influences, in particular environmental parameters which limit the visibility in the environment of the motor vehicle ( 4 ) characterize. Sensorsystem (2) nach Anspruch 11, wobei ein Umgebungsparameter ermittelt wird, der die Lichtverhältnisse im Umfeld charakterisiert. Sensor system ( 2 ) according to claim 11, wherein an environmental parameter is determined, which characterizes the lighting conditions in the environment.
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