DE102016014305A1

DE102016014305A1 - Verfahren zur Erkennung und Unterdrückung von Reflexionen des optischen Taxi-Dachzeichenalarms in Fensterscheiben.

Info

Publication number: DE102016014305A1
Application number: DE102016014305.3A
Authority: DE
Inventors: Anselm Fabig
Original assignee: Kienzle Argo GmbH
Current assignee: Kienzle Argo GmbH
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-05-09

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Erkennung und Unterdrückung von Reflexionen des roten Lichts der optischen Taxi-Alarmdachzeichen in Schaufensterscheiben oder reflektierenden Oberflächen. Dazu wird ein nicht sichtbares PRN moduliertes Testsignal ausgestrahlt. Reflexionen werden erkannt und das sichtbare Alarmsignal innerhalb kürzester Zeit abgeschaltet. Die Erkennung beruht auf der Anwendung eines KKF Optimalfilters auf das Empfangssignal. Das beschriebene Verfahren ist vollständig kompatibel zu der vorhandenen Elektronik.

Description

EINLEITUNG
Die Fahrzeugdachzeichen mit dem Schriftzug TAXI sind heute teilweise mit zusätzlichen roten Leuchtdioden (LEDs) ausgestattet. Diese sind in jeweils zwei Gruppen a drei LEDs vorne und hinten derart angeordnet, daß sie nur nach vorne und hinten strahlen.
Im Falle einer Notsituation kann der Taxifahrer einen stillen Alarm auslösen und hiermit optisch signalisieren. Neben einer möglichen Alarmierung über Funk dienen die roten LEDs dazu, Passanten und Hilfskräfte auf die Notsituation aufmerksam zu machen.
Im Alarmfall blinken die roten LEDs mit ca. 2 Hz und 50% Tastverhältnis.
In der Vergangenheit wurden die Alarm-LEDs im Dachzeichen nur nach vorne und hinten angeordnet, um den mitfahrenden Täter nicht durch sichtbare Spiegelungen und Reflexionen links und rechts am Straßenrand auf den ausgelösten Alarm aufmerksam zu machen.
PROBLEM
Wenn die Alarm-LEDs im Taxi-Dachzeichen zur besseren Aufmerksamkeit auch nach links und rechts leuchten sollen, besteht das Problem, die möglichen Reflexionen und Spiegelungen am Straßenrand, z.B. in Schaufensterscheiben zu unterdrücken.
Die Lösung der gestellten Aufgabe muß aber auch kompatibel mit allen bisherigen Ansteuerschaltungen (eines Dachzeichens) im Fahrzeug sein. Die herkömmliche Ansteuerung des Alarmdachzeichens und Doppelkammerdachzeichen sind in [6] und [7] dokumentiert.
Stand der Technik
Die folgenden Druckschriften wurden während der Recherche und Beurteilung bisher herangezogen.

[1] DE 92 11 930 U1 ,

[2] DE 40 21 146 C2 ,

[3] DE 295 20 708 U1 ,

[4] US 4 882 570 und

[5] EP 1 088 702 A2

[6] DE 196 24 789 C2

[7] DE 101 20 781 C2
Die Indikation eines Notfalls mit roten LEDs in Dachzeichen auf Fahrzeugdächern ist im Basispatent [6] beschrieben:
Die Patentschrift des Autors [7] zur Ansteuerung von Doppelkammer-Dachzeichen mit beleuchteter Konzessionsnummer wurde schaltungstechnisch berücksichtigt.
Ein Verfahren zur aktiven Unterdrückung von Spiegelungen und Reflexionen ist bisher nicht dokumentiert. Die Notwendigkeit ist aber bekannt, wie ein Zitat aus dem Basispatent [6] zeigt: „ ...die dem stummen oder stillem Alarm dienen, der dem Taxifahrer im Falle einer Bedrohung für Leib und Leben die Benachrichtigung der Umgebung ermöglicht, ohne daß der Bedrohende hiervon etwas merkt.“
Umgangen wurde das Problem bisher dadurch, daß die Alarm LEDs eben NICHT nach links und rechts gestrahlt haben.
Bild 1 zeigt den Stand der Technik. Hier bezeichnet (1) das Taxameter, (3) den kombinierten TAXI-Schriftzugschalter mit Strommeßeinrichtung und Lampenausfallwarnung, (4) das ALARM-LED Steuergerät und (2) das Dachzeichen, das über eine Zweidrahtleitung mit dem Steuergerät verbunden ist. Über eine Diode (11) werden die Glühlampen abgeschaltet, wenn der stille Alarm ausgelöst wird.
Vorteile der Erfindung
Aufgabe :
Die Hauptaufgabe der Erfindung ist es, Reflexionen des roten Lichts der Alarm-LEDs in Schaufensterscheiben o.ä. zu erkennen und aktiv zu unterdrücken, indem die Alarm LEDs abgeschaltet werden.
Lösung :
Die Aufgabe wird mit den im Patentanspruch angegebenen Mitteln gelöst. Eine Weiterbildung der Erfindung kann den Unteransprüchen entnommen werden.
Vorteile :
Durch die aktive Unterdrückung der entstehenden Reflexionen und Spiegelungen wird es möglich, Taxi Alarmdachzeichen auch mit roten LEDs nach links und rechts auszustatten und so die Aufmerksamkeit von Passanten auf sich zu ziehen ohne jedoch die Aufmerksamkeit eines mitfahrenden Täters zu erregen.
Beschreibung der Ausführung
Bild 2 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung. Die Erfindung besteht aus den zusätzlichen Komponenten IR-LEDs (8), IR-Empfänger (10), PRN Code Generator (6), Optimalfilter (13), Entscheider (14) und Schalter (15).
Die verwendeten Infrarot (IR)-LEDs (8) haben die gleichen Abstrahlwinkel wie die eingesetzten roten Alarm LEDs (5).
Wird das Alarmdachzeichen in den stillen Alarm Modus versetzt, dann wird die Versorgungspannung umgepolt. Siehe [6] und [7]. Die folgenden Ausführungen beziehen sich nur noch auf den Zustand der „Umpolung“, d.h. wenn vom Fahrzeug der Steuerbefehl „Alarm LED ein“ gegeben wird. Dies geschieht im Alarmfall ca. 2x pro Sekunde. Die erfindungsgemäße Schaltung muß also auch nur innerhalb der Umpolungszeiten versorgt werden. Die Diode (16) gewährleistet dies.
Parallel zu den roten LEDs werden infrarot leuchtende LEDs (8) mit einer pseudo Zufallsfolge (6) angesteuert. Vorzugsweise handelt es sich hier um den bekannten Barker Code. Und hier vorzugsweise um die 11-Chip lange Variante. Es kann jedoch aber auch jede andere PRN Folge verwendet werden, die bei kurzer Codelänge gute Korrelationseigenschaften aufweist.
Als Modulation wird vorzugsweise die Amplituden-Tastung oder ASK eingesetzt. Ein Leistungstreiber (7) liefert den Strom zum Betrieb der IR-LEDs (8).
Das derart PRN modulierte Licht wird dann zusammen mit dem roten Licht der Alarm LEDs ausgesendet. PRN bedeutet hierbei „pseudo random noise“ und kennzeichnet Folgen, die aussehen und sich verhalten wie zufälliges Rauschen, die in Wahrheit jedoch wohl determiniert sind.
Zur Bestimmung der minimalen Abtastrate der PRN Folge wird die Eigenschaft des menschliche Auges zugrundegelegt. Dieses kann Bewegungen bis ca. 50 Hz auflösen. Also muß das Einschalten der roten Alarm LEDs auf max. 20 ms begrenzt werden .
Das Optimalfilter muß also in deutlich weniger als 20 ms, also vorzugsweise innerhalb von 10 ms eine Reflexion erkennen.
Unter Zugrundelegung des vorzugsweise verwendeten Barker Codes ergibt sich daher eine minimale Abtastrate von moderaten 1.100 Hz. Die Chips des 11-stelligen PRN Codes werden daher vorzugsweise mit dieser Datenrate durch ein digitales Schieberegister in (6) erzeugt und ASK moduliert ausgesendet (8).
Das zu reflektierte und zu detektierende Signal wird mit einem IRempfindlichen Phototransistor (10) aufgenommen, mit einem Verstärker (12) im Pegel angepaßt. Das pegelangepaßte Signal wird mit einem Abtaster (17) diskretisiert und synchron mit der o.a. Abtastrate abgetastet. Zur Diskretisierung wird ein Schmitt-Trigger verwendet, da das Signal ASK moduliert ist.
Eine synchrone Abtastung ist zulässig, da die Lichtgeschwindigkeit selbst bei einer 50m entfernten Schaufensterscheibe nur zu einer Signallaufzeit hin- und zurück von 333 ns führt. Die Periodendauer der Abtastrate beträgt dagegen 909 µs und ist damit 3 Zehnerpotenzen größer.
Es folgt das Optimalfilter oder auch Korrelator (13). Der Korrelator führt nun eine der PRN Codelänge angepaßte Kreuzkorrelation durch. Das Optimalfilter ist als Korrelator in Hardware, vorzugsweise in einem FPGA ausgeführt.
Der Block „Entscheider“ (14) deaktiviert immer dann den Schalttransistor (15) wenn das Ergebnis des Korrelators den Empfang einer gesendeten PRN Folge meldet. Denn genau dann lag eine Reflexion an einer Fensterscheibe oder reflektierenden Wand vor.
Zusätzlich ist zwischen den Sende-LED (8) und der Empfangs-LED (10) eine optische Trennwand zwischen (8) und (10) angeordnet. Im Bild 2 symbolisiert durch (9). Diese optische Trennwand ist parallel zu den Flächennormalen der beiden LED Strahlungsdiagramme ausgerichtet und verhindert ein direkte Kopplung zwischen Sende- und Empfangs-LED. Hierdurch kann nur reflektiertes Licht den Empfänger erreichen und direktes Streulicht wird ausgeblendet.
Bei einer üblichen Alarm Blinkrate von 2 Hz und 50% Tastverhältnis wird der beschriebene Ablauf ca. 25 Mal pro Taktung der LEDs durchlaufen.
Wird eine Geschwindigkeit des Taxis von 50 km/h, also ca. 13,9 m/s zugrundegelegt dann passiert das Fahrzeug eine 3m Schaufensterfront in 220 ms. Dies entspricht ungefähr einer Alarm LED Einschaltperiode. Das erfindungsgemäße Verfahren unterdrückt das rote Licht innerhalb von 10 ms oder 14 cm. Fahrstrecke.
Dadurch, daß die beschriebene Hardware bestehend aus den o.a. Komponenten nur während der Alarmperioden eingeschalter wird, bleibt das Verfahren kompatibel zu vorhandenen Steuergeräten und Verdrahtungen.
Bild 3 zeigt die Anordnung auf dem Fahrzeugdach (18) im Dachzeichen (19). Beispielhaft ist nur die Anordnung nach rechts mit Reflexion (20) an einer Wand (21) gezeichnet. Die erfindungsgemäße Schaltung aus Bild 2 wird bis zu viermal im Dachzeichen eingesetzt.
Dazu wird die oben beschriebene Anordnung mindestens zwei Mal, also links und rechts im Dachzeichen eingesetzt. Die Anordnung kann aber auch als Erweiterung in die Abstrahlrichtungen vorne und hinten eingebaut werden.
Bild 4 zeigt diese optimale Anordnung. Hier ist die mechanische Anordnung der Alarm-LEDs (5), der IR Sende-LED (8), der Trennwand (9) und der Empfangs-LED (10) dargestellt.
Bildbezeichnungen

Bild	Bezeichnung
Bild 1	Stand der Technik, Prinzip der Aktivierung der ALARM Leuchtdioden. Druckschriften [2], [3], [6] und [7].
Bild 2	erfindungsgemäße Schaltung.
Bild 3	erfindungsgemäße Anordnung der LEDs auf dem Fahrzeugdach.
Bild 4	erfindungsgemäße Anordnung im Dachzeichen. Sicht von oben.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 9211930 U1 [0007]
DE 4021146 C2 [0007]
DE 29520708 U1 [0007]
US 4882570 [0007]
EP 1088702 A2 [0007]
DE 19624789 C2 [0007]
DE 10120781 C2 [0007]

Claims

Verfahren zur Unterdrückung von Reflexionen des optischen Taxi-Dachzeichenalarms in Fensterscheiben, dadurch gekennzeichnet daß eine mögliche Reflexion so schnell erkannt wird, so daß das menschliche Auge sie nicht wahrnehmen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche LEDs im nicht sichtbaren Lichtspektrum zur Erkennung der Reflexion verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung der Reflexion das modulierte Licht der Alarm LEDs verwendet wird
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer pseudozufälligen Signalfolge gearbeitet wird, um sonstige optische Störungen der Umgebung auszublenden
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise ein Barker-Code verwendet wird, um das ausgesendete Licht zu modulieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung der Reflexion vorzugsweise mit einem Optimalfilter durchgeführt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sichtbaren roten LEDs zusätzlich nach links und rechts bezogen auf die Fahrzeugrichtung angeordnet werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sichtbaren roten LEDs zusammen mit den nicht sichtbaren infraroten LEDs zusätzlich nach links und rechts bezogen auf die Fahrzeugrichtung angeordnet werden.