DE102019122075A1

DE102019122075A1 - Beleuchtungsvorrichtung für eine Infrastruktur in der Nähe einer Fahrbahn sowie System zur Detektion eines Verkehrsteilnehmers

Info

Publication number: DE102019122075A1
Application number: DE102019122075.0A
Authority: DE
Inventors: Claas Tebrügge; Yuliang Sun; Mathias Niedling
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2021-02-18

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung (1) für eine Infrastruktur in der Nähe einer Fahrbahn, umfassend mindestens eine Lichtquelle (3), die im installierten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung Licht (4) zur Beleuchtung der Fahrbahn und/oder der Umgebung der Fahrbahn aussenden kann, sowie eine Sendevorrichtung zur Aussendung detektierbarer elektromagnetischer Strahlung, die zur Detektion eines Verkehrsteilnehmers (5) genutzt werden kann, wobei die Lichtquelle (3) als Sendevorrichtung dient, so dass das von der Lichtquelle (3) ausgesandte Licht (4) als elektromagnetische Strahlung zur Detektion des Verkehrsteilnehmers (5) verwendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Infrastruktur in der Nähe einer Fahrbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Vorrichtung für die Detektion eines Verkehrsteilnehmers, eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Infrastruktur in der Nähe einer Fahrbahn mit einer derartigen Vorrichtung, eine Lichtzeichenanlage für eine Infrastruktur in der Nähe einer Fahrbahn sowie ein System zur Detektion eines Verkehrsteilnehmers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Eine Beleuchtungsvorrichtung und ein System der vorgenannten Art sind aus der KR 101 786 615 B1 bekannt. Das darin beschriebene System zur Detektion eines Verkehrsteilnehmers umfasst eine Straßenlaterne, die neben einer Fahrbahn angeordnet ist und im Betrieb Licht zur Beleuchtung der Fahrbahn und eines neben der Fahrbahn angeordneten Fußwegs aussendet. An der Straßenlaterne sind eine Sendevorrichtung für Radarstrahlung und ein Dopplersensor zum Empfangen der von der Sendevorrichtung ausgesendeten Radarstrahlung angeordnet. Wenn sich ein Fußgänger oder ein Tier auf dem Fußweg bewegt, extrahiert eine Auswertevorrichtung aus der empfangenen Strahlung Informationen zur Größe und Richtung der Geschwindigkeit des Fußgängers oder des Tiers. An der Straßenlaterne ist weiterhin eine RGB-Leuchtdiode (LED) angebracht, die in Abhängigkeit von der Größe und Richtung der Geschwindigkeit des Fußgängers oder des Tiers grüne, gelbe oder rote Signale für auf der Fahrbahn befindliche Fahrzeuge aussenden kann. Eine derartige Beleuchtungsvorrichtung ist vergleichsweise komplex aufgebaut.
Weiterhin sind beispielsweise Lichtzeichenanlagen bekannt, vor denen Induktionsschleifen im Boden montiert sind, um eine Ansteuerung der Lichtzeichenanlage bei Annäherung eines Verkehrsteilnehmers zu ermöglichen. Derartige Systeme sind sehr teuer und die damit verbundene Detektion des Verkehrsteilnehmers ist sehr ungenau. Weiterhin ist in der Regel nur eine Detektion des Verkehrsteilnehmers möglich. Eine Klassifizierung in beispielsweise Fahrradfahrer oder Kraftfahrzeuge findet nicht statt. Bei der Verwendung einer Kamera anstelle einer Induktionsschleife ist zwar eine Klassifizierung unter Umständen möglich. Allerdings ergeben sich dabei datenschutzrechtliche Probleme.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Beleuchtungsvorrichtung sowie eines Systems der eingangs genannten Art, die einfacher und/oder kostengünstiger aufgebaut sind. Weiterhin sollen eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Infrastruktur in der Nähe einer Fahrbahn mit einer derartigen Vorrichtung sowie eine Lichtzeichenanlage der eingangs genannten Art angegeben werden.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4, durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9, durch eine Lichtzeichenanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch ein System der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 12 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Lichtquelle als Sendevorrichtung dient, so dass das von der Lichtquelle ausgesandte Licht als elektromagnetische Strahlung zur Detektion des Verkehrsteilnehmers verwendet wird. Durch die Mehrfachnutzung des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts für die Ausleuchtung der Straße einerseits und als elektromagnetische Strahlung zur Detektion des Verkehrsteilnehmers andererseits muss keine zusätzliche Strahlungsquelle verwendet werden, so dass die Herstellungskosten der Beleuchtungsvorrichtung geringer sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung und/oder die Lichtquelle so ausgebildet sind, dass das von der Lichtquelle ausgesandte Licht moduliert, insbesondere intensitätsmoduliert, ist, wobei das Licht vorzugsweise durch einen Frequenz-Chirp moduliert ist. Dabei kann die Lichtquelle als Leuchtdiode ausgebildet sein.
Durch die Modulation können aus dem von einem Verkehrsteilnehmer reflektierten, absorbierten oder gestreuten Licht Informationen über den Verkehrsteilnehmer extrahiert werden. Insbesondere die Verwendung von Chirp-Signalen ermöglicht die Extraktion vieler Informationen aus dem Signal, so dass Entfernungs- und Geschwindigkeitsinformationen des detektierten Verkehrsteilnehmers gewonnen werden können.
Gemäß Anspruch 4 umfasst die Vorrichtung für die Detektion eines Verkehrsteilnehmers eine Empfängervorrichtung, die im Betrieb das von einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ausgesendete Licht nach dessen Wechselwirkung mit einem Verkehrsteilnehmer empfängt, sowie eine Auswertevorrichtung, die im Betrieb aus dem empfangenen Licht Informationen extrahieren kann, die zur Detektion des Verkehrsteilnehmers verwendet werden. Dabei kann die Empfängervorrichtung eine Photodiode für die Detektion des Lichts umfassen. Weiterhin kann die Auswertevorrichtung so gestaltet sein, dass sie den detektierten Verkehrsteilnehmer klassifizieren kann. Eine beispielsweise als Straßenlaterne ausgebildete erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann eine Fahrbahn mit intensitätsmoduliertem Licht beleuchten. Eine Vorrichtung für die Detektion eines Verkehrsteilnehmers kann insbesondere an einer zweiten Infrastruktureinheit angeordnet oder in diese integriert sein. Bei der zweiten Infrastruktureinheit kann es sich beispielsweise um eine weitere Beleuchtungsvorrichtung oder um eine Lichtzeichenanlage handeln.
Beispielsweise kann die Empfängervorrichtung so gestaltet sein, dass sie Änderungen in der Amplitude und/oder der Frequenz des Lichts detektieren kann, wobei vorzugsweise der zeitliche Verlauf der Änderungen in Frequenz und/oder Amplitude erfasst werden kann. Insbesondere kann dabei auf die Eingangsdaten wie die Amplitude des Lichts und/oder das Range-Doppler-Spektrum Maschinenlernen angewandt werden, um die Muster von Fahrzeugen, Fahrradfahrern und Fußgängern zu detektieren und zu klassifizieren.
Es kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Ausgabevorrichtung umfasst, die eine Infrastruktureinheit, wie beispielsweise eine Lichtzeichenanlage, ansteuern kann oder den detektierten Verkehrsteilnehmer betreffende Informationen übermitteln kann, insbesondere an andere Verkehrsteilnehmer. Es besteht also die Möglichkeit, aufgrund der Detektion eines Verkehrsteilnehmers für bestimmte Fahrbahnen die Signale einer Lichtzeichenanlage auf „Rot“ zu schalten.
Insbesondere im Verbund mit einer C2X-Kommunikation kann jedoch die Sicherheit im Verkehr weiter erhöht werden, indem die den detektierten Verkehrsteilnehmer betreffenden Informationen an Fahrzeuge gesendet werden. So kann etwa eine als Straßenlaterne ausgebildete Beleuchtungsvorrichtung einen Fahrradfahrer erkennen und dies direkt oder über die benachbarte Infrastruktur an ein Fahrzeug senden. Dieses Fahrzeug kann nun den Fahrradfahrer in seine Umgebungskarte einbinden, selbst wenn er durch die eigenen Detektoren nicht erkannt wurde.
Gemäß Anspruch 9 ist vorgesehen, dass die Beleuchtungsvorrichtung für eine Infrastruktur in der Nähe einer Fahrbahn eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Detektion eines Verkehrsteilnehmers umfasst. Dabei kann die Beleuchtungsvorrichtung insbesondere eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung sein, bei der die Lichtquelle als Sendevorrichtung dient, so dass das von der Lichtquelle ausgesandte Licht als elektromagnetische Strahlung zur Detektion des Verkehrsteilnehmers verwendet wird.
Gemäß Anspruch 11 ist vorgesehen, dass die Lichtzeichenanlage für eine Infrastruktur in der Nähe einer Fahrbahn eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Detektion eines Verkehrsteilnehmers umfasst.
Gemäß Anspruch 12 ist vorgesehen, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist. Es ergibt sich also eine günstige Möglichkeit Verkehrsteilnehmer mit der Infrastruktur zu detektieren und zu klassifizieren, die sich insbesondere auch in zukünftigen Verkehrsszenarien einsetzen lässt. Es kann durchaus vorgesehen sein, dass nicht nur Verkehrsteilnehmer detektiert und klassifiziert werden können sondern auch Tiere, die zu einer Gefahr für andere Verkehrsteilnehmer werden könnten.
Dabei können die Empfängervorrichtung und/oder die Auswertevorrichtung Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Detektion eines Verkehrsteilnehmers sein, insbesondere wobei das System eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Detektion eines Verkehrsteilnehmers umfasst.
Es kann vorgesehen sein, dass die Empfängervorrichtung und/oder die Auswertevorrichtung Teil einer eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfassenden Beleuchtungsvorrichtung sind, insbesondere wobei das System eine derartige Beleuchtungsvorrichtung umfasst.
Es besteht die Möglichkeit, dass das System eine Lichtzeichenanlage nach Anspruch 11 umfasst.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Systems;
2 ein beispielhaftes Schaltbild einer Sendevorrichtung einer erfindungsgemä-ßen Beleuchtungsvorrichtung;
3 ein beispielhaftes Schaltbild einer Empfängervorrichtung und einer Auswertevorrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In den Figuren sind gleiche und funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in 1 abgebildete Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems umfasst eine erste erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1 und eine zweite Beleuchtungsvorrichtung 2 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Detektion eines Verkehrsteilnehmers. Sowohl die erste Beleuchtungsvorrichtung 1 als auch die zweite Beleuchtungsvorrichtung 2 sind im abgebildeten Ausführungsbeispiel als Straßenlaternen ausgebildet und zur Beleuchtung der Fahrbahn geeignet.
Die erste Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst eine Lichtquelle 3, die moduliertes Licht 4 aussendet. Dadurch kann die Lichtquelle 3 sowohl als Sendevorrichtung dienen als auch die Fahrbahn beleuchten. Das Licht 4 wird von einem als Kraftfahrzeug ausgebildeten Verkehrsteilnehmer 5 teilweise zu der zweiten Beleuchtungsvorrichtung 2 reflektiert. Die zweite Beleuchtungsvorrichtung 2 umfasst eine Empfängervorrichtung mit einer Photodiode 6, um dem reflektierten Licht 4 Informationen über den Verkehrsteilnehmer 5 zu entnehmen.
Dem beispielhaften Schaltbild (siehe 2) der Sendevorrichtung der ersten Beleuchtungsvorrichtung 1 lässt sich entnehmen, dass die Lichtquelle 3 eine Leuchtdiode 7 umfasst, die von einem Signalgenerator 8 über einen Verstärker 9 angesteuert wird.
Dem beispielhaften Schaltbild (siehe 3) der Empfängervorrichtung und der Auswertevorrichtung der zweiten Beleuchtungsvorrichtung 2 lässt sich entnehmen, dass das Licht 4 von der Photodiode 6 detektiert wird. Das Signal der Photodiode 6 wird über einen Verstärker 10 einem Mischer 11 zugeführt, in dem das Signal mit dem Ausgang eines Signalgenerators 12 gemischt wird. Der Ausgang des Mischers 11 wird über einen Bandpassfilter 13 und einen Digital-Analog-Konverter 14 einem digitalen Signalprozessor 15 zugeführt.
Bezugszeichenliste

1: erste Beleuchtungsvorrichtung
2: zweite Beleuchtungsvorrichtung
3: Lichtquelle der ersten Beleuchtungsvorrichtung
4: von der Lichtquelle ausgehendes Licht
5: Verkehrsteilnehmer
6: Photodiode
7: Leuchtdiode
8: Signalgenerator
9: Verstärker
10: Verstärker
11: Mischer
12: Signalgenerator
13: Bandpassfilter
14: Digital-Analog-Konverter
15: digitaler Signalprozessor

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

KR 101786615 B1 [0002]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (1) für eine Infrastruktur in der Nähe einer Fahrbahn, umfassend - mindestens eine Lichtquelle (3), die im installierten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung Licht (4) zur Beleuchtung der Fahrbahn und/oder der Umgebung der Fahrbahn aussenden kann, sowie - eine Sendevorrichtung zur Aussendung detektierbarer elektromagnetischer Strahlung, die zur Detektion eines Verkehrsteilnehmers (5) genutzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) als Sendevorrichtung dient, so dass das von der Lichtquelle (3) ausgesandte Licht (4) als elektromagnetische Strahlung zur Detektion des Verkehrsteilnehmers (5) verwendet wird.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1) und/oder die Lichtquelle (3) so ausgebildet sind, dass das von der Lichtquelle (3) ausgesandte Licht (4) moduliert, insbesondere intensitätsmoduliert, ist, wobei das Licht (4) vorzugsweise durch einen Frequenz-Chirp moduliert ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) als Leuchtdiode (7) ausgebildet ist.
Vorrichtung für die Detektion eines Verkehrsteilnehmers (5), umfassend - eine Empfängervorrichtung, die im Betrieb das von der Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgesendete Licht nach dessen Wechselwirkung mit einem Verkehrsteilnehmer (5) empfängt, - eine Auswertevorrichtung, die im Betrieb aus dem empfangenen Licht (4) Informationen extrahieren kann, die zur Detektion des Verkehrsteilnehmers (5) verwendet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängervorrichtung eine Photodiode (6) für die Detektion des Lichts (4) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängervorrichtung so gestaltet ist, dass sie Änderungen in der Amplitude und/oder der Frequenz des Lichts (4) detektieren kann, wobei vorzugsweise der zeitliche Verlauf der Änderungen in Frequenz und/oder Amplitude erfasst werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung so gestaltet ist, dass sie den detektierten Verkehrsteilnehmer (5) klassifizieren kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Ausgabevorrichtung umfasst, die eine Infrastruktureinheit, wie beispielsweise eine Lichtzeichenanlage, ansteuern kann oder den detektierten Verkehrsteilnehmer (5) betreffende Informationen übermitteln kann, insbesondere an andere Verkehrsteilnehmer.
Beleuchtungsvorrichtung (2) für eine Infrastruktur in der Nähe einer Fahrbahn, umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (2) eine Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ist.
Lichtzeichenanlage für eine Infrastruktur in der Nähe einer Fahrbahn, umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8.
System zur Detektion eines Verkehrsteilnehmers (5), umfassend: - mindestens eine Beleuchtungsvorrichtung (1), die im installierten Zustand Teil einer Infrastruktur ist und in der Nähe einer Fahrbahn angeordnet ist, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Sendevorrichtung zur Aussendung elektromagnetischer Strahlung sowie mindestens eine Lichtquelle (3) umfasst, die im Betrieb Licht (4) zur Beleuchtung der Fahrbahn und/oder der Umgebung der Fahrbahn aussendet, - eine Empfängervorrichtung, die die von der Sendevorrichtung ausgesendete elektromagnetische Strahlung nach deren Wechselwirkung mit einem Verkehrsteilnehmer (5) empfangen kann, - eine Auswertevorrichtung, die aus der empfangenen Strahlung Informationen extrahieren kann, die zur Detektion des Verkehrsteilnehmers (5) verwendet werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ist.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängervorrichtung und/oder die Auswertevorrichtung Teil einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8 sind, insbesondere wobei das System eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8 umfasst.
System nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängervorrichtung und/oder die Auswertevorrichtung Teil einer Beleuchtungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 9 oder 10 sind, insbesondere wobei das System eine Beleuchtungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 9 oder 10 umfasst.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Lichtzeichenanlage nach Anspruch 11 umfasst.