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Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug mit einem Scheinwerfer und einer Steuereinrichtung zum automatischen Einschalten des Scheinwerfers bei einer Einfahrt in eine tunnelartige Struktur. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogrammprodukt mit einem ausführbaren Programm, welches Befehle enthält, die beim Ausführen des Programms ein automatisches Einschalten des Scheinwerfers bei einem Fahrzeug veranlassen.
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Im Rahmen von Fahrerassistenzsystemen ist es bekannt, dass der Fahrer eines Fahrzeugs durch ein automatisches Einschalten der Scheinwerfer des Fahrzeugs bei Einfahrt in tunnelartige Strukturen unterstützt wird. Im Einfachsten Fall geschieht dies durch Helligkeitssensoren, die ein automatisches Einschalten bei Unterschreitung eines bestimmten Helligkeitswertes veranlassen. Solche Systeme haben jedoch den Nachteil, dass sie bei Einfahrten in eine tunnelartige Struktur vergleichsweise träge sind, so dass das Licht erst innerhalb des Tunnels eingeschaltet wird.
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Um ein frühzeitiges Einschalten der Scheinwerfer bereits vor der Einfahrt zu gewährleisten, ist gemäß der
EP 1 708 125 B1 die Auswertung von Kamerabildern vorgesehen, um frühzeitig einen dunklen Sektor, beispielsweise einen Tunnel zu identifizieren.
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Aus der
JP-H 11 321 441 A ist ein Verfahren zu entnehmen, welches auf Basis von Navigationsdaten die Scheinwerfer vor dem Eintritt in einen Tunnel einschalten.
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Aus der
JP 2004 230 934 A ist weiterhin ein Verfahren zu entnehmen, bei dem vom Tunnel zur Identifizierung desselben elektromagnetische Wellen ausgesendet werden, die von dem Fahrzeug erfasst werden können, um ein frühzeitiges Einschalten der Scheinwerfer veranlassen zu können.
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Gemäß der
DE 10 2005 027 887 A1 ist ein kamerabasiertes System vorgesehen, bei dem mittels Verkehrszeichenerkennung eine Tunneleinfahrt identifiziert wird.
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Aus der
WO 2014/ 083 097 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem beschreiben, bei dem beim Annähern an einen Tunnel auf Basis von bekannten Umwelt- oder Ortsinformationen sowie auf Basis von Umgebungsinformationen, wie beispielsweise Helligkeit, die Schweinwerfer angesteuert werden.
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Aus der
DE 197 43 580 A1 sowie der
DE 197 04 818 A1 sind jeweils Verfahren beschrieben, bei denen durch eine Helligkeitsmessung eine Tunneleinfahrt detektiert wird.
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Aus der
DE 197 56 574 A1 sind unterschiedliche Konzepte für die Lichtsteuerung bei Tunneldurchfahrten zu entnehmen.
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Aus
DE 10 2014 214 097 A1 ist ein Verfahren zum Steuern des Lichtkegels eines Fahrzeugs unter Berücksichtigung einer Bauwerksinformation zu entnehmen. Bei dem Bauwerk handelt es sich insbesondere um einen Tunnel. Mit Hilfe einer Umwelterfassungseinrichtung, insbesondere eine Kamera, werden Abmessungen des Bauwerks, beispielsweise der Abstand zu Tunnelwänden erfasst und der Lichtkegel so eingestellt, dass störende Reflexionen von den Tunnelwänden vermieden sind.
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DE 10 2007 038 084 A1 befasst sich ebenfalls mit der Einstellung eines Lichtkegels bei einer Tunneldurchfahrt. Das Umfeld wird durch eine Kamera oder ein Radarsystem erfasst.
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DE 10 2017 010 906 A1 beschreibt einen Anwendungsfall, bei dem ein Zweirad zur besseren Erkennung des Zweirads in einem Tunnel einen Lichtkegel beispielsweise an die Tunneldecke wirft. Über eine Position-Erkennungseinheit wird identifiziert, ob sich das Fahrzeug im Tunnel befindet. Ein Tunnel wird dann erkannt, wenn Decke und Seitenwände erfasst werden. Ergänzend können auch GPS-Daten sowie Kartenmaterial ausgewertet werden.
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Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Erkennung einer tunnelartigen Struktur zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug, beispielsweise ein PKW oder ein LKW mit einem Scheinwerfer und einer Steuereinrichtung zum automatischen Einschalten des Scheinwerfers bei einer Einfahrt in eine tunnelartige Struktur. Das Fahrerassistenzsystem und das Fahrzeug weisen dabei einen 3D-Sensor auf, der zur Erfassung von dreidimensionalen Strukturen im Umfeld vor dem Fahrzeug ausgebildet ist und der im Betrieb Sensordaten erzeugt. Weiterhin weist das Fahrerassistenzsystem eine Auswerteeinheit auf, die mit dem Sensor verbunden ist und zum Empfangen und Auswerten der Sensordaten ausgebildet ist. Die Auswerteeinheit prüft anhand der von dem 3D-Sensor übermittelten Sensordaten, ob im Umfeld vor dem Fahrzeug eine tunnelartige Struktur vorliegt. Im Falle einer positiven Prüfung, wenn also auf eine tunnelartige Struktur erkannt wird, wird ein Einschaltsignal an die Steuereinrichtung übermittelt, um ein automatisches Einschalten der Scheinwerfer des Fahrzeugs zu veranlassen.
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Unter 3D-Sensor wird ein Sensor verstanden, welcher dreidimensionale Informationen über die Umgebung liefert, d. h. die vom Sensor gelieferten Sensordaten enthalten Abstandsinformationen zu Strukturen in der Umgebung. Durch die Vielzahl der gelieferten Abstandsinformation ist es daher möglich, Strukturen räumlich aufzulösen. Der 3D- Sensor ist dabei derart ausgerichtet, dass er das Vorfeld des Fahrzeugs abtastet.
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Unter tunnelartige Strukturen werden allgemein Strukturen verstanden, die sich entlang einer Fahrbahn, auf der sich das Fahrzeug bewegt, erstrecken und zumindest durch eine Begrenzungswand gebildet sind, die zumindest potentiell zu einer Beeinträchtigung der Lichtverhältnisse führt. Neben dem Identifizieren von eigentlichen Tunneln mit einer Tunneleinfahrt, zwei seitlichen Tunnelwänden und einer Deckenstruktur, werden unter tunnelartige Strukturen aber beispielsweise auch kanalartige Strukturen ohne Deckenstrukturen oder auch Überhänge verstanden.
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Der besondere Vorteil der Verwendung eines 3D-Sensors unter Auswertung der von ihm gelieferten Sensordaten besteht darin, dass sich mit Hilfe der dadurch erhaltenen 3D-Umgebungsinformationen treffendere und genauere Aussagen über die Umgebungsstrukturen ableiten lassen und sich daraus auch eine verbesserte Genauigkeit bei der Identifizierung von tunnelartigen Strukturen erhalten lässt, um frühzeitig einen Tunnel zu identifizieren und die Fahrzeugbeleuchtung rechtzeitig einzuschalten. Gegenüber kamerabasierten Systemen, die lediglich 2D-Informationen liefern, wird der besondere Vorteil erzielt, dass unmittelbar anhand der Sensordaten 3D-Informationen erhalten werden und nicht eine aufwändige Bildauswertung erfolgen muss.
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Die Auswerteeinheit ist weiterhin derart ausgebildet, dass diese zur Überprüfung ausgebildet ist, ob die identifizierte tunnelartige Struktur eine Mindestlänge aufweist und das Einschaltsignal nur dann abgibt, wenn die Mindestlänge überschritten wird. Die Mindestlänge liegt dabei beispielsweise bei zumindest 10 m oder bei zumindest 20 m. Durch diese Maßnahme wird zuverlässig eine tunnelartige Struktur von lediglich kurzen Durchfahrten beispielsweise unter Brücken unterschieden, so dass das Einschaltsignal nur dann ergeht, wenn es tatsächlich erforderlich ist. Durch diese Maßnahme wird ein unnötiges wiederholtes Ein- und Ausschalten der Scheinwerfer vermieden.
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Zur Identifizierung der tunnelartige Struktur ist die Auswerteeinheit - auf Basis der Sensordaten - zur Erkennung von zumindest einer seitlichen, quer zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs verlaufenden Wand sowie einer sich an die Wand anschließenden Öffnung und zumindest einer sich an die Öffnung in Fahrtrichtung anschließenden Tunnelwand ausgebildet ist. Die Öffnung wird dabei als eine Einfahrt in die tunnelartige Struktur, kurz Tunneleinfahrt, identifiziert. Insbesondere werden zwei seitliche Wände identifiziert, welche die Öffnung beidseitig in horizontaler Richtung begrenzen. Unter „quer zu einer Fahrtrichtung“ werden hierbei allgemein Strukturen verstanden, welche nicht parallel zur Fahrtrichtung verlaufen und beispielsweise unter einem Winkel von 30 - 150° zur Fahrtrichtung orientiert sind. Durch die Identifizierung derartiger Querstrukturen werden Tunneleinfahrten allgemein auch im Bereich von Kurven zuverlässig identifiziert.
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Zweckdienlicher Weise ist die Auswerteeinheit anhand der Sensordaten zur Ermittlung einer Breite der Öffnung ausgebildet, wobei das Einschaltsignal in Abhängigkeit der ermittelten Breite abgegeben wird. Insbesondere wird das Einschaltsignal nur dann abgegeben, wenn die Breite der Öffnung unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts ist und zudem vorzugsweise keine Deckenstruktur identifiziert wurde.
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Durch die Abhängigkeit des Einschaltsignals von der Breite der Öffnung ist ein zusätzliches Kriterium zur Identifizierung der tunnelartigen Struktur vorgegeben. Speziell, wenn keine Deckenstruktur erkannt wird, werden durch diese Maßnahme kanalartige Strukturen mit geringer Öffnungsbreite identifiziert, die üblicherweise eingeschränkte Lichtverhältnisse aufweisen, so dass auch bei derartigen Strukturen das Einschalten der Scheinwerfer sinnvoll ist.
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Neben der Erkennung und Identifizierung der Öffnung sowie von zumindest einer und vorzugsweise von zwei Tunnelwänden ist die Auswerteeinheit alternativ oder ergänzend zur Identifizierung einer Deckenstruktur ausgebildet. Zur Erkennung der seitlichen Wände sowie der Tunnelwände weist der 3D-Sensor insbesondere einen horizontalen Erfassungswinkel auf. Zur Identifizierung der Deckenstruktur weist der 3D-Sensor vorzugsweise weiterhin einen vertikalen Erfassungswinkel auf, um also auch Strukturen oberhalb der Fahrbahn zu identifizieren.
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In zweckdienlicher Weise wird das Einschaltsignal auch dann abgegeben, wenn ausschließlich die Deckenstruktur identifiziert wird, also ohne dass eine Tunnelwand und/oder eine seitliche Wand identifiziert wird. Ein Einschaltsignal wird grundsätzlich auch dann veranlasst, wenn eine Deckenstruktur und lediglich eine seitliche Wand und / oder lediglich eine Tunnelwand identifiziert wird.
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Maßgebend für das Einschalten ist insbesondere eine vorgegebene Mindestlänge der identifizierten Deckenstruktur, um unnötige Einschaltvorgänge zu vermeiden. Durch diese Maßnahme werden allgemein auch überhängende Strukturen erkannt, welche ebenfalls die Lichtverhältnisse beeinflussen, so dass das Einschalten der Scheinwerfer sinnvoll ist.
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Als ggf. weiteres Kriterium für die Abgabe des Einschaltsignals wird vorzugsweise eine Breite der Deckenstruktur herangezogen. D. h. das Einschaltsignal wird bevorzugt nur dann abgegeben, wenn die Deckenstruktur eine Mindestbreite überschreitet. Allgemein ist daher die Auswerteeinheit auch zur Ermittlung der Breite der Deckenstruktur ausgebildet.
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Ergänzend ist die Auswerteeinheit vorzugsweise auch zur Identifizierung eines Endes der tunnelartigen Struktur auf Basis der Sensordaten sowie zur Abgabe eines Ausschaltsignals an die Steuereinrichtung ausgebildet. Die Kriterien für die Identifizierung des Endes der tunnelartigen Struktur sind im Wesentlichen komplementär zu denen der Identifizierung der tunnelartigen Struktur. Dies bedeutet, dass auch ein Ende der tunnelartigen Struktur erkannt wird, wenn beispielsweise ein Ende der zumindest einen Tunnelwand, vorzugsweise beider Tunnelwände und/oder ein Ende der Deckenstruktur identifiziert wird. Hierdurch ist insgesamt ein vollautomatisches Ein- und Ausschalten der Scheinwerfer bei Durchfahren einer tunnelartigen Struktur ermöglicht.
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Als 3D-Sensor wird ein Lidar-Sensor oder ein Radar-Sensor eingesetzt. Bei diesen handelt es sich um an sich bekannte Sensoren und Sensorsysteme. Bei einem Lidar-Sensor (light detection and ranging) erfolgt in an sich bekannter Weise eine optische Abstandsmessung von Strukturen, wobei insbesondere Laserlicht, speziell Laserimpulse ausgesendet und ein von den Strukturen reflektiertes Licht wieder empfangen wird. Aus der Laufzeit werden dann Rückschlüsse auf den Abstand gezogen.
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In ähnlicher Weise werden auch mit Radar-Systemen Abstandsmessungen in an sich bekannter Weise durchgeführt, mit dem Unterschied, dass im Vergleich zu den für ein Lidar-System verwendeten optischen Wellenlängen (normaler sichtbarer Bereich oder Infrarot-Bereich) elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich verwendet werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Computerprogrammprodukt, mit einem ausführbaren Programm, welches Befehle enthält, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen folgende Schritte automatisch auszuführen:
- Auf Basis von empfangenen Sensordaten eines in einem Fahrzeug verbauten 3D-Sensors wird geprüft, ob im Umfeld von dem Fahrzeug eine tunnelartige Struktur mit einer Mindestlänge vorliegt, wobei im Falle einer positiven Prüfung ein Einschaltsignal an eine Steuereinrichtung des Fahrzeugs zum automatischen Einschalten des Scheinwerfers des Fahrzeugs abgegeben wird, sofern die Mindestlänge überschritten wird.
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Unter Computerprogrammprodukt wird im einfachsten Fall das ausführbare Programm verstanden. Und Computerprogrammprodukt wird jedoch auch ein Speicher- und Trägermedium mit einem derartigen ausführbaren Programm verstanden. Bei dem Computer handelt es sich beispielsweise um eine zentrale Steuereinheit, die die Steuereinrichtung und die Auswerteeinheit umfasst.
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Die zuvor im Hinblick auf das Fahrerassistenzsystem angegebenen Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Computerprogrammprodukt zu übertragen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen in vereinfachten Darstellungen:
- 1. eine Aufsicht auf ein Fahrzeug auf einer Fahrbahn im Bereich vor einer tunnelartigen Struktur,
- 2. eine Seitenansicht auf ein Fahrzeug auf einer Fahrbahn im Bereich vor einer tunnelartigen Struktur.
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In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein Fahrzeug 2, insbesondere ein PKW oder LKW, befindet sich auf einer Fahrbahn 4, die mehrere Fahrspuren aufweist. In der in der 1 dargestellten Situation mündet die Fahrbahn 4 in eine tunnelartige Struktur 6, die insbesondere durch einen Tunnel gebildet ist. Diese tunnelartige Struktur 6 weist zwei sich quer zur Fahrbahn 4 erstreckende seitliche Wände 8 auf, die zwischen sich eine Öffnung 10 einschließen, die eine Tunneleinfahrt bildet. Die Fahrbahn 4 verläuft also durch die Öffnung 10 hindurch. Die seitlichen Wände 8 begrenzen die Öffnung 10 beidseitig. Die Öffnung 10 weist dabei eine Breite B auf.
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Das Fahrzeug 2 bewegt sich allgemein in eine Fahrtrichtung 12 und die seitlichen Wände 8 sind quer zur Fahrtrichtung 12 orientiert. Im Ausführungsbeispiel der 1 erstreckt sich die Fahrbahn 4 geradlinig und die seitlichen Wände 8 sind unter 90 ° zur Fahrtrichtung 12 orientiert. Unter einer Orientierung quer zur Fahrtrichtung 12 wird allgemein aber auch eine von der senkrechten Orientierung abweichende Orientierung verstanden, so dass Tunneleinfahrten auch im Bereich von Kurven identifiziert werden.
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An die Öffnung 10 in Fahrtrichtung 12 anschließend weist die tunnelartige Struktur 6 gegenüberliegende Tunnelwände 14 auf, zwischen denen die Fahrbahn 4 verläuft.
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Das Fahrzeug 2 weist ein Fahrerassistenzsystem auf, welches zum automatischen Ein- und vorzugsweise auch Ausschalten der Beleuchtung des Fahrzeugs 2 ausgebildet. Das Fahrzeug 2 weist hierzu (Front-)Scheinwerfer 16 sowie Rückleuchten 18 auf. Das Fahrerassistenzsystem weist zum automatischen Einschalten der Beleuchtung einen 3D-Sensor 20 auf, welcher beispielsweise als ein Lidar- oder Radar-Sensor ausgebildet ist. Der 3D-Sensor 20 ist mit einer Auswerteeinheit 22 des verbunden und übermittelt an diese Sensordaten S. Die Auswerteeinheit 22 ist wiederum mit einer Steuereinrichtung 24 verbunden, welche die Scheinwerfer 16 sowie die Rückleuchten 18 ansteuert und diese ein- sowie ausschaltet. Die Auswerteeinheit 22 übermittelt in Abhängigkeit der Auswertung der Sensordaten S an die Steuereinrichtung 24 ein Einschaltsignal E bzw. ein Ausschaltsignal A. Die Übermittlung des Einschaltsignals E erfolgt dann, wenn die Auswerteeinheit 22 anhand der erhaltenen Sensordaten S die tunnelartige Struktur 6 identifiziert hat. Das Ausschaltsignal A wird dann abgegeben, wenn ein Ende der tunnelartigen Struktur 6 identifiziert wird.
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Der 3D-Sensor 20 beruht auf einer Abstandsmessung. Hierzu sendet er elektromagnetische Wellen über einen horizontalen Erfassungsbereich aus, der im Ausführungsbeispiel beispielsweise 90° überstreicht. Der Sensor 20 empfängt von im Vorfeld des Fahrzeugs 2 befindlichen Strukturen reflektiere Anteile, wertet deren Laufzeit aus und ermittelt daraus eine jeweilige Abstandsinformation. Aus den Sensordaten S lässt sich insgesamt ein dreidimensionales Abbild der Umgebung erzeugen. Anhand dieser 3D- Sensordaten S ist die Auswerteeinheit 22 zum Identifizieren der tunnelartigen Struktur 6 ausgebildet.
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Das Fahrerassistenzsystem weist insbesondere die Komponenten Sensor 20, Auswertwerteeinheit 22 und Steuereinrichtung 24 auf, die in der hier beschriebenen Weise zusammenwirken. Die Auswerteeinheit 22 und die Steuereinrichtung 24 sind beispielsweise in einer gemeinsamen Steuereinheit integriert.
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Auf Basis der 3D-Sensordaten S prüft die Auswerteeinheit 22 insbesondere ob folgende Strukturen vorliegen:
- Eine oder zwei seitliche Wände 8, die dazwischen angeordnete Öffnung 10, eine oder zwei Tunnelwände 14, eine Deckenstruktur 26 (vgl. 2). Zusätzlich wird geprüft, ob die tunnelartige Struktur 6 eine Mindestlänge L aufweist und es wird die Breite B der Öffnung 10 ermittelt.
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Bei der Identifizierung zumindest einer seitlichen Wand 8 und zumindest einer Tunnelwand 14 sowie ergänzend entweder einer weiteren Tunnelwand 14 und/oder der Deckenstruktur 26 wird das Einschaltsignal E lediglich dann abgegeben, wenn eine Mindestlänge L der tunnelartigen Struktur 6 identifiziert wird. Speziell wird daher durch die Auswerteeinheit überprüft, ob die Tunnelwand 14 und/oder die Deckenstruktur 26 (vgl. hierzu 2) eine Mindestlänge L aufweist.
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Die Identifizierung einer Deckenstruktur 26 ist für die Erkennung einer tunnelartigen Struktur 6 nicht zwingend erforderlich. Häufig ist ein vertikaler Erfassungswinkel des 3D-Sensors 20 nicht ausreichend groß, um eine Deckenstruktur 26 zuverlässig erfassen zu können.
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Die Auswerteeinheit 22 erkennt daher bereits auf eine tunnelartige Struktur 6, auch wenn keine Deckenstruktur 26 identifiziert wurde.
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Zweckdienlicherweise wertet die Auswerteeinheit 22 die Sensordaten S im Hinblick auf die Breite B der Öffnung aus. Das Einschaltsignal E wird vorzugsweise nur dann abgegeben, wenn die Breite B unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts ist, insbesondere dann, wenn keine Deckenstruktur 26 erkannt wird. Als Maß für den Schwellwert wird beispielsweise ein absolutes Maß herangezogen. Vorzugsweise wird das Maß für den Schwellwert in Abhängigkeit der Breite der Fahrbahn 4 gesetzt. Die Breite der Fahrbahn 4 wird bevorzugt ebenfalls mithilfe der Auswerteeinheit 22 ermittelt. So erfolgt beispielsweise die Abgabe des Einschaltsignals E nur dann, wenn die ermittelte Breite der Öffnung 10 geringer ist als ein Vielfaches, beispielsweise dem Zweifachen der Breite der Fahrbahn 4. Hierdurch werden unnötige Einschaltvorgänge durch natürliche Umgebungsstrukturen neben der Fahrbahn 4 vermieden, wenn beispielsweise die Fahrbahn durch ein enges Tal führt.
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Im Zusammenhang mit der 2 ist die bereits erwähnte Deckenstruktur 26 schematisiert dargestellt, die eine tunnelartige Struktur 6 bildet oder Teil einer solchen ist. Wie zu erkennen ist, weist der 3D-Sensor 20 einen vertikalen Erfassungswinkel auf und ist daher in der Lage, die Deckenstruktur 26 zu identifizieren. Auch hier wird vorzugsweise die Länge der Deckenstruktur 26 dahingehend überprüft, ob diese eine Mindestlänge L überschreitet. Weiterhin wird vorzugsweise überprüft, ob die Deckenstruktur 26 eine Mindestbreite aufweist. Diese liegt beispielsweise bei 5 m oder 10 m, oder beträgt ein Vielfaches, beispielsweise das 0,5- 2 fache der Breite der Fahrbahn 4. Durch die Identifizierung der Deckenstruktur 26, vorzugsweise ergänzend mit einer Tunnelwand 14, werden damit insbesondere auch überhängende Strukturen als tunnelartige Strukturen 6 identifiziert, welche zum Einschalten der Beleuchtung führen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Fahrzeug
- 4
- Fahrbahn
- 6
- tunnelartige Struktur
- 8
- seitliche Wand
- 10
- Öffnung
- 12
- Fahrtrichtung
- 14
- Tunnelwand
- 16
- Scheinwerfer
- 18
- Rückleuchte
- 20
- 3D-Sensor
- 22
- Auswerteeinheit
- 24
- Steuereinrichtung
- 26
- Deckenstruktur
- B
- Breite
- S
- Sensordaten
- E
- Einschaltsignal
- A
- Ausschaltsignal
- L
- Mindestlänge
