DE102021102425A1

DE102021102425A1 - Erkennung einer Helligkeitsänderung in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102021102425A1
Application number: DE102021102425.0A
Authority: DE
Inventors: Marc Huber
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2022-08-04
Also published as: WO2022167362A1

Abstract

Gemäß einem Verfahren zur Erkennung einer abrupten Helligkeitsänderung in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs (1) wird mittels eines optischen Detektors (4a, 4b, 4c) Licht (7') aus der Umgebung detektiert und abhängig davon ein Detektorsignal erzeugt. Eine Detektorempfindlichkeit wird mittels einer Steuereinheit (3) abhängig von dem Detektorsignal eingestellt und eine Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit wird bestimmt. Mittels der Steuereinheit (3) wird ein Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung abhängig von der Änderungsrate festgestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer abrupten Helligkeitsänderung in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels eines optischen Detektors Licht aus der Umgebung detektiert wird und abhängig von dem detektierten Licht ein Detektorsignal erzeugt wird. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Umfeldsensorsystem für ein Kraftfahrzeug und ein Computerprogrammprodukt.
Fährt ein Kraftfahrzeug in einen Straßentunnel oder dergleichen ein, so stellt dies Umfeldsensorsysteme des Kraftfahrzeugs, insbesondere optische Umfeldsensorsysteme wie Lidarsysteme, vor besondere Herausforderungen. Dies ist beispielsweise darauf zurückzuführen, dass innerhalb eines Tunnels andere atmosphärische Bedingungen herrschen als außerhalb des Tunnels. Dies kann starke Luftströmungen, zirkulierende Staubpartikel oder eine sich ändernde Luftfeuchtigkeit beinhalten. Folglich kann die funktionale Sicherheit eines Umfeldsensorsystems mit optischem Detektor in einem Tunnel oder einer ähnlichen Umgebung, wie etwa einer Einhausung, beeinträchtigt sein.
Um das Risiko falscher Messungen oder falscher Interpretationen der Messungen des Umfeldsensorsystems zu reduzieren, ist es daher erforderlich, die Einfahrt und/oder die Ausfahrt des Kraftfahrzeugs in den beziehungsweise aus dem Tunnel schnell und zuverlässig feststellen zu können.
Eine naheliegende Möglichkeit hierzu wäre es, die Helligkeit der Umgebung des Kraftfahrzeugs direkt zu messen, beispielsweise mittels eines optischen Detektors, und die gemessene Helligkeit mit einem Schwellwert zu vergleichen. Sinkt die Helligkeit unter den Schwellwert, so kann davon ausgegangen werden, dass das Kraftfahrzeug in einen Tunnel eingefahren ist beziehungsweise sich in einer entsprechenden dunklen Umgebung befindet. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Detektionsmethode relativ träge ist, sodass insbesondere bei hoher Kraftfahrzeuggeschwindigkeit eine entsprechend große Wegstrecke innerhalb des Tunnels zurückgelegt wird, bevor die Einfahrt in den Tunnel sicher festgestellt werden kann. Entsprechendes gilt für die Ausfahrt aus dem Tunnel. Dadurch ergibt sich ein Sicherheitsrisiko.
Im Dokument DE 10 2012 021 830 A1 wird ein Laserscanner für ein Kraftfahrzeug beschrieben, der einen Avalanche-Fotodetektor als optischen Detektor einsetzt. Eine Steuereinrichtung kann eine elektrische Biasspannung des Avalanche-Fotodetektors im Betrieb derart regeln, dass die Höhe des Rauschens konstant bleibt. So kann erreicht werden, dass der Laserscanner unter verschiedenen Umgebungsbedingungen eine möglichst hohe Detektorempfindlichkeit aufweist.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zum Erkennen einer Helligkeitsänderung in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs anzugeben, durch das das Vorliegen der Helligkeitsänderung in kürzerer Zeit zuverlässig festgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, die Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit zu bestimmen und abhängig davon das Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung festzustellen.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Verfahren zur Erkennung einer, insbesondere abrupten, Helligkeitsänderung in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs angegeben. Dabei wird mittels eines optischen Detektors, insbesondere des Kraftfahrzeugs, beziehungsweise eines Umfeldsensorsystems des Kraftfahrzeugs, Licht aus der Umgebung detektiert und abhängig von dem detektierten Licht wird ein Detektorsignal erzeugt. Eine Detektorempfindlichkeit des Detektors wird mittels einer Steuereinheit, insbesondere des Umfeldsensorsystems, abhängig von dem Detektorsignal eingestellt und mittels der Steuereinheit wird eine Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit bestimmt. Mittels der Steuereinheit wird ein Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung abhängig von der Änderungsrate festgestellt.
Das Feststellen der abrupten Helligkeitsänderung kann es beispielsweise beinhalten, dass mittels der Steuereinheit wenigstens ein Ausgabesignal erzeugt wird, welches anzeigt, ob die Helligkeitsänderung stattgefunden hat oder nicht. Optional kann das wenigstens eine Ausgabesignal auch anzeigen, ob die Helligkeitsänderung einer Änderung von einer dunklen zu einer hellen Umgebung oder umgekehrt entspricht.
Unter einem Umfeldsensorsystem kann im Allgemeinen ein Sensorsystem verstanden werden, das dazu in der Lage ist, Sensordaten oder Sensorsignale zu erzeugen, welche eine Umgebung des Umfeldsensorsystems abbilden, darstellen oder wiedergeben. Grundsätzlich können daher beispielsweise Kameras, Radarsysteme, Lidarsysteme oder Ultraschallsensorsysteme als Umfeldsensorsysteme aufgefasst werden. Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein optischer Detektor eingesetzt. Es kommen also als Umfeldsensorsysteme optische Umfeldsensorsysteme infrage, insbesondere Lidarsysteme, wie etwa Laserscanner.
Hier und im Folgenden kann der Begriff „Licht“ derart verstanden werden, dass davon elektromagnetische Wellen im sichtbaren Bereich, im infraroten Bereich und/oder im ultravioletten Bereich umfasst sind. Dementsprechend kann auch der Begriff „optisch“ derart verstanden werden, dass er sich auf Licht nach diesem Verständnis bezieht.
Das Licht, welches mittels des optischen Detektors aus der Umgebung detektiert wird, ist vorzugsweise infrarotes Licht, der optische Detektor also als infrarotsensitiver optischer Detektor ausgestaltet.
Das Licht aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs und somit des Umfeldsensorsystems und des optischen Detektors fällt von der Umgebung auf eine aktive optische Oberfläche des optischen Detektors, sodass es durch den optischen Detektor detektiert werden kann. Je höher die optische Strahlungsleistung ist, die auf die aktive optische Oberfläche fällt, desto größer kann beispielsweise ein Betrag des Detektorsignals sein, beispielsweise ein Detektorstrom oder eine Detektorausgangsspannung.
Je nach Ausgestaltungsform des optischen Detektors kann das Detektorsignal beispielsweise proportional zur Strahlungsleistung sein, die auf die aktive optische Oberfläche trifft. Beispielsweise kann der optische Detektor als Fotodiode, insbesondere als Avalanche Fotodiode, auch als APD bezeichnet, ausgestaltet sein. Wird die APD in Sperrrichtung unterhalb ihrer Durchbruchsspannung betrieben, so stellt sie einen optischen Detektor dar, der eine Ausgangsspannung proportional zur Strahlungsleistung aufweist.
Das Detektorsignal ist also im Allgemeinen ein zeitabhängiges Signal. Dementsprechend können auch die Detektorempfindlichkeit und schlussendlich die Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit zeitabhängig sein. In verschiedenen Ausgestaltungsformen kann das Einstellen der Detektorempfindlichkeit abhängig von dem Detektorsignal unterschiedlich ausgestaltet sein. Insbesondere kann das Einstellen als Steuerung oder Regelung ausgestaltet sein. Dementsprechend kann in entsprechenden Ausgestaltungsformen die Steuereinheit auch Regelungsfunktionalität aufweisen, also eine Regeleinheit darstellen oder beinhalten.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Einstellen also eine Regelung beinhalten, beispielsweise um ein Rauschniveau, ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis, SNR, oder dergleichen konstant oder in einem bestimmten vorgegebenen Bereich zu halten.
Die Steuereinheit kann eine oder mehrere, gegebenenfalls räumlich voneinander getrennte, Untereinheiten beinhalten. Beispielsweise kann ein Teil der Steuereinheit in einem elektronischen Steuergerät des Kraftfahrzeugs implementiert sein und ein anderer Teil der Steuereinheit kann Teil des Umfeldsensorsystems sein.
Indem die Detektorempfindlichkeit abhängig von dem Detektorsignal eingestellt wird und das Detektorsignal seinerseits von dem detektierten Licht abhängt, sind auch die Detektorempfindlichkeit und somit die Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit abhängig von der Strahlungsleistung, die mittels des optischen Detektors aus der Umgebung empfangen wird. Dementsprechend stellt die Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit indirekt ein Maß für die Änderungsrate der Umgebungshelligkeit dar.
Von einer abrupten Helligkeitsänderung kann beispielsweise dann die Rede sein, wenn der Betrag der Änderungsrate größer oder gleich einem vorgegebenen Grenzwert ist. Beispielsweise kann durch Vergleich der Änderungsrate oder des Betrags der Änderungsrate mit einem oder mehreren solcher Grenzwerte bestimmt werden, ob eine derart definierte abrupte Helligkeitsänderung vorliegt oder nicht. Das Vorzeichen der Änderungsrate erlaubt es zudem festzustellen, ob die Helligkeitsänderung von einer dunklen Umgebung zu einer hellen Umgebung stattfindet, also beispielsweise dem Verlassen eines Tunnels entspricht, oder einer Änderung von einer hellen Umgebung zu einer dunklen Umgebung, also beispielsweise dem Einfahren in den Tunnel entspricht.
Indem auf die Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit abgestellt wird und nicht etwa direkt auf die Detektorempfindlichkeit, können bauteilabhängige Schwankungen jedenfalls zum Teil ausgeglichen werden. Die Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit stellt, mit anderen Worten, ein universelleres Maß für die Änderung der Umgebungshelligkeit dar als der absolute Wert der Detektorempfindlichkeit.
Bei der Einfahrt des Kraftfahrzeugs in einen Tunnel oder eine sonstige dunkle Umgebung kann die Detektorempfindlichkeit beispielsweise stark ansteigen, etwa um das SNR auf einem ausreichend hohen Wert zu halten, und je nach Ausgestaltung des optischen Detektors und des Umfeldsensorsystems beispielsweise einen Sättigungswert erreichen. Der Anstieg der Detektorempfindlichkeit findet dabei beispielsweise innerhalb etlicher Sekunden statt. Der damit einhergehende Anstieg der Änderungsrate jedoch ist bereits nach kürzerer Zeit erkennbar, sodass durch Berücksichtigung der Änderungsrate zum Feststellen der abrupten Helligkeitsänderung schneller auf das Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung geschlossen werden kann, als dies bei der Analyse der Detektorempfindlichkeit selbst oder des Detektorsignals selbst der Fall wäre.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept wird die Änderungsrate mittels der Steuereinheit in wenigstens einem Vergleich mit wenigstens einem vorgegebenen Grenzwert verglichen und das Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung wird abhängig von wenigstens einem Ergebnis des wenigstens einen Vergleichs festgestellt.
Beispielsweise kann die Änderungsrate in einem ersten Vergleich mittels der Steuereinheit mit einem vorgegebenen positiven ersten Grenzwert verglichen werden und das Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung kann abhängig von einem Ergebnis des ersten Vergleichs festgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Änderungsrate in einem zweiten Vergleich mittels der Steuereinheit mit einem vorgegebenen negativen zweiten Grenzwert verglichen werden und das Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung kann abhängig von einem Ergebnis des zweiten Vergleichs festgestellt werden.
Insbesondere kann auf das Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung geschlossen werden, wenn die Änderungsrate größer oder gleich dem positiven ersten Grenzwert ist oder wenn die Änderungsrate kleiner oder gleich dem negativen zweiten Grenzwert ist.
Beispielsweise kann die Detektorempfindlichkeit jedenfalls in einem bestimmten Wertebereich umso größer eingestellt werden, je geringer die Umgebungshelligkeit ist. Ist die Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit dann größer oder gleich dem ersten Grenzwert, so entspricht die festgestellte Helligkeitsänderung einer Änderung von einer hellen Umgebung zu einer dunklen Umgebung. Umgekehrt kann die Helligkeitsänderung einer Änderung von einer dunklen in eine helle Umgebung entsprechen, wenn die Änderungsrate kleiner oder gleich dem negativen zweiten Grenzwert.
Die jeweiligen Absolutwerte des ersten und des zweiten Grenzwert können dabei gleich oder voneinander verschieden sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die abrupte Helligkeitsänderung mittels der Steuereinheit abhängig von dem Ergebnis des ersten Vergleichs als Einfahrt des Kraftfahrzeugs in einen Tunnel klassifiziert.
Insbesondere wird die abrupte Helligkeitsänderung mittels der Steuereinheit als Einfahrt in einen Tunnel klassifiziert, wenn gemäß dem ersten Vergleich festgestellt wird, dass die Änderungsrate größer oder gleich dem ersten Grenzwert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die abrupte Helligkeitsänderung mittels der Steuereinheit abhängig von dem Ergebnis des zweiten Vergleichs als Ausfahrt des Kraftfahrzeugs aus einem Tunnel klassifiziert.
Insbesondere wird die abrupte Helligkeitsänderung mittels der Steuereinheit als Ausfahrt des Kraftfahrzeugs aus dem Tunnel klassifiziert, wenn die Änderungsrate gemäß dem zweiten Vergleich kleiner oder gleich dem zweiten Grenzwert ist.
Zum Klassifizieren der Helligkeitsänderung als Einfahrt oder Ausfahrt in den Tunnel kann beispielsweise das Ausgabesignal entsprechend gesetzt werden oder ein entsprechendes Flag gesetzt werden oder dergleichen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Steuereinheit abhängig von dem Detektorsignal ein Ist-Wert für eine Kenngröße bestimmt, die ein Rauschen des optischen Detektors betrifft, und die Detektorempfindlichkeit wird, insbesondere mittels der Steuereinheit, abhängig von dem Ist-Wert eingestellt, beispielsweise im Rahmen einer Regelung der Kenngröße.
Die das Rauschen des optischen Detektors betreffende Kenngröße kann dabei beispielsweise auf einem vorgegebenen Soll-Wert oder Soll-Bereich geregelt werden, um die Detektorempfindlichkeit einzustellen. Die Detektorempfindlichkeit hängt dabei von einer Stellgröße für die Regelung ab oder entspricht der Stellgröße.
Mit anderen Worten kann die Detektorempfindlichkeit gleich der Stellgröße sein, die Detektorempfindlichkeit kann eine Funktion der Stellgröße sein oder die Stellgröße kann eine Funktion der Detektorempfindlichkeit sein.
Beispielsweise kann der optische Detektor eine in Sperrrichtung betreibbare Fotodiode, beispielsweise eine APD, beinhalten und die Stellgröße kann der Sperrspannung oder Biasspannung zum Betrieb der Fotodiode in Sperrrichtung entsprechen.
In Ausführungsformen, in denen die Kenngröße zur Einstellung der Detektorempfindlichkeit berücksichtigt wird, kann insbesondere sichergestellt werden, dass sich die Kenngröße, also beispielsweise das SNR, stets bei einem gewünschten Wert oder in einem gewünschten Bereich befinden.
Der Kennwert für das Rauschen, der auch als Rauschpegel bezeichnet werden kann, kann grundsätzlich auf beliebige Weise gemessen werden. Beispielsweise kann das Detektorsignal mittels eines Analog-Digital-Wandlers in ein digitales Detektorsignal umgewandelt werden und die Messung des Kennwerts kann basierend auf dem digitalen Detektorsignal erfolgen.
Um den Kennwert zu messen, kann beispielsweise das Detektorsignal oder das digitale Detektorsignal mit einem oder mehreren vorgegebenen Schwellwerten verglichen werden. Mittels der Steuereinheit kann dann bestimmt werden, wie oft das Detektorsignal oder das digitale Detektorsignal den oder die Schwellwerte innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums überschreitet. Diese Messungen können beispielsweise durchgeführt werden, wenn ausgeschlossen werden kann, dass Licht auf den optischen Detektor fällt, sodass der Einfluss eines Dunkelstroms berücksichtigt werden kann. Zusätzlich kann die Anzahl der Schwellwertüberschreitungen auch für Phasen bestimmt werden, während denen Umgebungslicht von dem optischen Detektor detektiert wird, jedoch kein Licht, das von dem Umfeldsensorsystem selbst ausgesendet wurde. Weitere Einzelheiten zur Messung des Kennwerts des Rauschens können dem eingangs erwähnten Dokument zum Stand der Technik entnommen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird, insbesondere mittels der Steuereinheit, ein Einfallswinkel des detektierten Lichts bestimmt. Die Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit wird durch die Steuereinheit bei der Feststellung des Vorliegens der abrupten Helligkeitsänderung nicht berücksichtigt, wenn der Einfallswinkel innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs liegt.
Der Einfallswinkel kann dabei beispielsweise einem horizontalen Einfallswinkel entsprechen. In einem Sensorkoordinatensystem, in dem eine x-y-Ebene parallel oder näherungsweise parallel zu der Fahrbahn ist, kann der Einfallswinkel beispielsweise einem Winkel in der x-y-Ebene entsprechen, beispielsweise einem Azimutalwinkel oder, mit anderen Worten, einem Winkel, den das einfallende Licht mit der x-Achse einschließt, wobei die x-Achse parallel zu einer Längsachse des Kraftfahrzeugs orientiert ist. Bei Lidarsystemen, die als Laserscanner ausgestaltet sind, kann beispielsweise über eine momentane Position einer Ablenkvorrichtung zur Ablenkung beziehungsweise Umlenkung der ausgesendeten und/oder empfangenen Laserpulse auf den Einfallswinkel geschlossen werden.
Indem das detektierte Licht nicht berücksichtigt wird, wenn der Einfallswinkel innerhalb des Winkelbereichs liegt, werden beispielsweise bestimmte Zeitabschnitte nicht berücksichtigt. In solchen Ausführungsformen wird verhindert, dass externe Störeinflüsse, beispielsweise von vorausfahrenden oder entgegenkommenden weiteren Kraftfahrzeugen beziehungsweise deren Beleuchtung, sich auf die Zuverlässigkeit der Erkennung der abrupten Helligkeitsänderung auswirken. Dies kann insbesondere erreicht werden, indem der vorgegebene Winkelbereich, der entsprechend nicht berücksichtigt wird, um die Fahrtrichtung herum beziehungsweise um die x-Achse des Sensorkoordinatensystems herum gewählt wird. Während der nicht berücksichtigten Zeitabschnitte beziehungsweise für die nicht berücksichtigten Einfallswinkel kann jedoch die Steuereinheit gegebenenfalls dennoch die Detektorempfindlichkeit abhängig von dem Detektorsignal einstellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält der Winkelbereich ein Intervall [-W₀, W₀], wobei Wo ein positiver Wert für den Einfallswinkel ist und ein Einfallswinkel von Null Licht entspricht, das sich entgegengesetzt zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausbreitet.
Der Winkelbereich ist nicht notwendigerweise identisch zu dem Intervall [-W₀, W₀] und kann insbesondere größer sein als das Intervall und kann gegebenenfalls auch asymmetrisch sein. Im Allgemeinen ist der Winkelbereich also gegeben durch das Intervall [-W₀- D₁, W₀+ D₂], wobei D₁ und D₂ jeweils positiv sind. D₁ und D₂ können dabei gleich sein oder sich voneinander unterscheiden.
Auf diese Weise wird also ein Bereich von Interesse definiert, der außerhalb des vorgegebenen Winkelbereichs liegt. Der Bereich von Interesse entspricht dabei insbesondere dem Teil des Blickfelds des Umfeldsensorsystems beziehungsweise des optischen Detektors, der nicht mit dem vorgegebenen Winkelbereich überlappt. In dem so definierten Bereich von Interesse macht sich die abrupte Helligkeitsänderung beim Einfahren beziehungsweise Ausfahren in beziehungsweise aus dem Tunnel in zuverlässiger Weise bemerkbar, da beispielsweise Licht von entgegenkommenden weiteren Kraftfahrzeugen nicht berücksichtigt wird. Ferner kann durch die Wahl des Bereichs von Interesse auch ein störender Einfluss von Beleuchtungseinrichtungen an der Decke des Tunnels reduziert werden.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Umfeldsensorsystem für ein Kraftfahrzeug angegeben, wobei das Umfeldsensorsystem einen optischen Detektor aufweist, der dazu eingerichtet ist, Licht aus einer Umgebung des Umfeldsensorsystems, insbesondere des Kraftfahrzeugs, zu detektieren und basierend auf dem detektierten Licht ein Detektorsignal zu erzeugen. Das Umfeldsensorsystem weist außerdem eine Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, eine Detektorempfindlichkeit des Detektors abhängig von dem Detektorsignal einzustellen. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, eine Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit zu bestimmen und das Vorliegen einer abrupten Helligkeitsänderung abhängig von der Änderungsrate festzustellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Umfeldsensorsystem als Lidarsystem ausgestaltet, insbesondere als Laserscanner.
Das Lidarsystem stellt ein aktives optisches Sensorsystem dar, das eine Sendeeinheit mit einer Lichtquelle aufweist, insbesondere zum Aussenden von Licht beziehungsweise Lichtpulsen. Die Lichtquelle kann dabei insbesondere als Laserdiode ausgestaltet sein, beispielsweise als Infrarotlaserdiode. Des Weiteren weist das Lidarsystem eine Empfangseinheit auf, die den optischen Detektor und gegebenenfalls einen oder mehrere weitere optische Detektoren beinhaltet. Der optische Detektor ist zum Erfassen reflektierter Anteile des ausgesendeten Lichts eingerichtet und ausgebildet.
Das Licht kann insbesondere infrarotes Licht, beispielsweise mit einer Wellenlänge von 905 nm, ungefähr 905 nm, 1200 nm oder ungefähr 1200 nm beinhalten. Die Wellenlängenangaben können dabei jeweils einen Wellenlängenbereich mit einer breiteren Verteilung bezeichnen, welche für die entsprechende Lichtquelle typisch ist. Im Falle eines Laserscanners kann es sich bei der Lichtquelle beispielsweise um eine Laserlichtquelle handeln. Die genannten Wellenlängen können, im Rahmen üblicher Toleranzen, beispielsweise Peak-Wellenlängen des Laserspektrums entsprechen.
Das Lidarsystem kann beispielsweise eine Ablenkvorrichtung beinhalten, die beispielsweise einen beweglichen oder drehbar gelagerten Spiegel enthalten kann. Mittels der Ablenkvorrichtung können von der Sendeeinheit erzeugte Lichtpulse kontrolliert abgelenkt werden. In alternativen Ausführungsformen kann die Ablenkvorrichtung ein um eine oder um zwei Achsen kipp- und/oder schwenkbares Spiegelelement zum Ablenken des Lichts in der Sendeebene aufweisen. Das Spiegelelement kann beispielsweise als mikroelektromechanisches System, MEMS, ausgestaltet sein.
Insbesondere entspricht die Longitudinalachse des Lidarsystems, welche beispielsweise eine x-Achse des Sensorkoordinatensystems definiert, eine Aussenderichtung der Lichtstrahlen in einem Aussendewinkel von 0 Grad, also beispielsweise bei einer Neutralstellung der Ablenkvorrichtung. Die Ablenkvorrichtung kann von der Neutralstellung abweichende Stellungen einnehmen, um die Lichtpulse abzulenken, sodass die Lichtpulse innerhalb der Sendeebene aus dem Sensorsystem austreten.
Eine Querachse des Lidarsystems, welche beispielsweise eine y-Achse des Sensorkoordinatensystems definiert, liegt innerhalb der Sendeebene und steht beispielsweise senkrecht auf der Longitudinalachse, welche per Konstruktion ebenfalls innerhalb der Sendeebene liegt. Eine Normalachse des Lidarsystems steht senkrecht auf der Longitudinalachse und auf der Querachse des Lidarsystems. Die Normalachse des Lidarsystems definiert beispielsweise eine z-Achse des Sensorkoordinatensystems.
Mit anderen Worten ist eine Blickrichtung oder Aussenderichtung des Lidarsystems bei Neutralstellung der Ablenkvorrichtung gleich der x-Achse des Sensorkoordinatensystems. Die Sendeebene ist durch die x-y-Ebene des Sensorkoordinatensystems gegeben. Das Lidarsystem kann das Licht mit unterschiedlichen Aussendewinkeln innerhalb der Sendeebene aussenden.
Eine Longitudinalachse des Kraftfahrzeugs, welche insbesondere eine x-Achse eines Fahrzeugkoordinatensystems definiert, ist beispielsweise gegeben durch eine Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs bei Neutralstellung eines Lenksystems des Kraftfahrzeugs oder bei einem Lenkwinkel, insbesondere einem Radwinkel oder einem Lenkradwinkel, des Kraftfahrzeugs von 0 Grad. Eine Querachse des Kraftfahrzeugs steht senkrecht auf der Longitudinalachse des Kraftfahrzeugs und liegt in einer Ebene, die parallel zur Fahrbahn ist beziehungsweise parallel zu einer Ebene, innerhalb der Auflagepunkte der Räder des Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn liegen. Die Querachse definiert insbesondere eine y-Achse des Fahrzeugkoordinatensystems. Eine Normalachse des Kraftfahrzeugs, welche insbesondere eine z-Achse des Fahrzeugkoordinatensystems definiert, steht senkrecht auf der Longitudinalachse und der Querachse des Kraftfahrzeugs.
Je nach Winkellage des Lidarsystems können die Koordinatenachsen des Sensorkoordinatensystems von denen des Fahrzeugkoordinatensystems abweichen. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann im Folgenden jedoch davon ausgegangen werden, dass die Achsen des Sensorkoordinatensystems parallel zu den Achsen des Fahrzeugkoordinatensystems sind. Dies kann gegebenenfalls effektiv durch eine entsprechende Kalibrierung des Lidarsystems gewährleistet werden.
Indem die Lichtlaufzeit eines ausgesendeten, in der Umgebung des Lidarsystems reflektierten und von dem optischen Detektor detektierten Lichtpulses bestimmt wird, kann eine Entfernungsmessung durchgeführt werden. Eine Einfallsrichtung des detektierten Lichts kann dabei insbesondere aus einer Position und/oder Orientierung des optischen Detektors innerhalb des Lidarsystems und einer momentanen Position der Ablenkvorrichtung, insbesondere einer Drehposition des Spiegels, bestimmt werden. Die Drehposition des Spiegels kann beispielsweise mittels eines Drehgebers erfasst werden, der mit einer Welle gekoppelt ist, wie sie zusammen mit dem Spiegel um die Drehachse des Spiegels dreht. Dabei kann die Ablenkvorrichtung beispielsweise nicht nur zum Ablenken des ausgesendeten Lichtpulses innerhalb der Sendeebene dienen, sondern auch zum Ablenken des reflektierten Lichtpulses, derart, dass er auf den optischen Detektor gelenkt wird. Die Position des optischen Detektors legt dabei einen vertikalen Einfallswinkel oder Polarwinkel fest, die Position der Ablenkvorrichtung einen horizontalen Einfallswinkel oder Azimutalwinkel.
In alternativen Ausführungsformen kann eine weitere Ablenkvorrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise analog zur Ablenkvorrichtung ausgestaltet ist, um den reflektierten Lichtpuls abzulenken und auf den optischen Detektor zu lenken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Umfeldsensorsystems nach dem verbesserten Konzept weist der optische Detektor eine in Sperrrichtung betreibbare Fotodiode auf. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, eine Sperrspannung für den Betrieb der Fotodiode in Sperrrichtung bereitzustellen und die Detektorempfindlichkeit hängt von der Sperrspannung ab oder entspricht der Sperrspannung.
Die Fotodiode kann beispielsweise als APD ausgestaltet sein. Die APD wird in Sperrrichtung, insbesondere unterhalb ihrer Durchbruchsspannung, betrieben. Dementsprechend ist die Verstärkung der APD abhängig von der Sperrspannung und gegebenenfalls abhängig von der Temperatur. Die Sperrspannung beeinflusst also die Detektorempfindlichkeit direkt. Das Detektorsignal ist in solchen Ausführungsformen näherungsweise direkt proportional zur auf die aktive Oberfläche der APD fallenden optischen Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, abhängig von dem Detektorsignal einen Ist-Wert für eine ein Rauschen des optischen Detektors betreffende Kenngröße zu bestimmen und die Detektorempfindlichkeit abhängig von dem Ist-Wert einzustellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Kenngröße auf einen vorgegebenen Soll-Wert oder Soll-Bereich zu regeln, wobei die Detektorempfindlichkeit von einer Stellgröße für die Regelung abhängt und insbesondere die Sperrspannung als Stellgröße für die Regelung dient.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Änderungsrate in wenigstens einem Vergleich mit wenigstens einem vorgegebenen Grenzwert zu vergleichen und das Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung abhängig von wenigstens einem Ergebnis des wenigstens einen Vergleichs festzustellen.
Weitere Ausführungsformen des Umfeldsensorsystems nach dem verbesserten Konzept folgen direkt aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept und umgekehrt. Insbesondere kann ein Umfeldsensorsystem nach dem verbesserten Konzept dazu eingerichtet sein, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durchzuführen oder es führt ein solches Verfahren durch.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Computerprogramm mit Befehlen angegeben. Bei Ausführung der Befehle durch ein Umfeldsensorsystem nach dem verbesserten Konzept, insbesondere durch die Steuereinheit des Umfeldsensorsystems, veranlassen die Befehle das Umfeldsensorsystem dazu, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durchzuführen.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein computerlesbares Speichermedium angegeben, welches ein Computerprogramm nach dem verbesserten Konzept speichert.
Das Computerprogramm und das computerlesbare Speichermedium können jeweils als Computerprogrammprodukte mit den Befehlen aufgefasst werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen können nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen von dem verbesserten Konzept umfasst sein. Es sind somit auch solche Ausführungen des verbesserten Konzepts umfasst und offenbart, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und/oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind somit insbesondere auch Ausführungen und Merkmalskombinationen umfasst und offenbart, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen umfasst und offenbart, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von denen abweichen.
In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer beispielhaften Ausführungsform eines Umfeldsensorsystems nach dem verbesserten Konzept;
2 eine schematische Darstellung einer Sendeeinheit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Umfeldsensorsystems nach dem verbesserten Konzept;
3 eine schematische Darstellung einer Empfangseinheit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Umfeldsensorsystems nach dem verbesserten Konzept;
4 schematisch den Verlauf einer Sperrspannung als Funktion der Temperatur;
5 schematisch den Verlauf einer Detektorempfindlichkeit als Funktion der Zeit;
6 schematisch den Verlauf einer Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit als Funktion der Zeit; und
7 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Umfeldsensorsystems nach dem verbesserten Konzept in einem Tunnel.

In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit einer beispielhaften Ausführungsform eines Umfeldsensorsystems 2 gemäß dem verbesserten Konzept schematisch dargestellt.
Das Umfeldsensorsystem 2 ist vorliegend als Lidarsystem, insbesondere als Laserscanner, ausgestaltet. Das Umfeldsensorsystem 2 weist eine Sendeeinheit 5 mit einem oder mehreren Laserlichtquellen, insbesondere Infrarotlaserdioden, auf, um Lichtimpulse 7 in verschiedenen Aussendewinkeln innerhalb einer Sendeebene des Umfeldsensorsystems 2 auszusenden. Die Sendeebene ist insbesondere definiert durch die Ebene, welche durch die Longitudinalachse und eine Querachse des Umfeldsensorsystems 2 aufgespannt wird, also im vorliegenden Beispiel der 1 näherungsweise parallel zur Zeichenebene ist. Die Querachse und die Longitudinalachse des Umfeldsensorsystems 2 können dabei ohne Beschränkung der Allgemeinheit als parallel zur Longitudinalachse beziehungsweise Querachse des Kraftfahrzeugs 1 angesehen werden.
Das Umfeldsensorsystem 2 weist außerdem eine Steuereinheit 3 auf sowie eine Empfangseinheit 4 mit wenigstens einem optischen Detektor 4a, 4b, 4c (siehe 3). Die Steuereinheit 3 ist mit der Empfangseinheit 4 und beispielsweise mit der Sendeeinheit 5 verbunden. Insbesondere kann die Steuereinheit 3 die Sendeeinheit 5 ansteuern, um die Lichtpulse 7 auszusenden. Die Empfangseinheit 4 kann reflektierte, insbesondere von einem Objekt 6 in der Umgebung des Umfeldsensorsystem 2 reflektierte, Anteile 7' der Lichtpulse 7 detektieren und basierend darauf wenigstens ein Detektorsignal erzeugen und an die Steuereinheit 3 übermitteln.
In 2 ist schematisch die Sendeeinheit 5 des Umfeldsensorsystems 2 gezeigt. Die obere Abbildung in 2 entspricht beispielsweise einer Blickrichtung parallel zu der Querachse des Umfeldsensorsystems 2 auf die Sendeeinheit 5. Die untere Abbildung in 2 entspricht beispielsweise einer Blickrichtung parallel zu der Normalachse des Umfeldsensorsystems 2 auf die Sendeeinheit 5. Wie in den Abbildungen der 2 erkennbar ist, kann eine jeweilige Strahlaufweitung des Lichtpulses 7 in unterschiedlichen Ebenen unterschiedlich ausfallen.
In 3 sind schematisch die Empfangseinheit 4, eine Linse 8 sowie ein Spiegel 9 einer Ablenkvorrichtung des Umfeldsensorsystems 2 gezeigt. Die Empfangseinheit 4 beinhaltet die optischen Detektoren 4a, 4b, 4c, die insbesondere nebeneinander linear entlang einer Achse parallel zur Normalachse des Umfeldsensorsystems 2 angeordnet sind und beispielsweise als Avalanche-Fotodioden, APDs, ausgestaltet sind.
Die Ablenkeinheit weist außerdem eine Welle 10 auf, die drehbar gelagert und mit dem Spiegel 9 verbunden ist, sodass der Spiegel 9 um die entsprechende Drehachse drehbar ist. Die Ansicht der 3 kann beispielsweise als Draufsicht, also gemäß einer Blickrichtung parallel zur Normalachse des Umfeldsensorsystems 2, auf die Empfangseinheit 4 verstanden werden. Die optischen Detektoren 4a, 4b, 4c sind zu Zwecken der Verdeutlichung perspektivisch verzerrt dargestellt. Tatsächlich lägen die optischen Detektoren 4a, 4b, 4c übereinander und verdecken sich insbesondere gegenseitig.
Die Sendeeinheit 5 ist in 3 nicht dargestellt, kann jedoch bezüglich des Spiegels 9 derart angeordnet sein, dass bei Rotation des Spiegels 9 um die Drehachse der Aussendewinkel der Lichtpulse 7 variiert werden kann. Die Drehachse und die Welle 10 sind also insbesondere senkrecht zu der Sendeebene ausgerichtet.
Ein Empfangspfad für den reflektierten Lichtpuls 7', welcher beispielsweise von dem Objekt 6 oder einer Fahrbahn reflektiert wurde, führt über den Spiegel 9 und die Linse 8 zu der Empfangseinheit 4. Der reflektierte Lichtpuls 7' wird dann von einem der Detektoren 4a, 4b, 4c erfasst. Durch die Rotation des Spiegels 9 um die Drehachse kann jeder der Detektoren 4a, 4b, 4c aus unterschiedlichen Richtungen, also mit unterschiedlichen horizontalen Einfallswinkeln, einfallende reflektierte Anteile des Lichtimpulses 7' detektieren. Die Momentanposition des Spiegels 9 kann dabei beispielsweise über einen mit der Welle 10 gekoppelten Drehgeber (nicht dargestellt) bestimmt werden.
Indem die Momentanposition des Spiegels 9 beispielsweise zu jedem Zeitpunkt bekannt ist, kann über die zeitliche Abfolge der detektierten Lichtstrahlen eine Menge von Abtastpunkten erzeugt werden. Dabei wird mittels jedes Detektors 4a, 4b, 4c eine Untermenge der Abtastpunkte erzeugt. Eine Untermenge von Abtastpunkten, die für unterschiedliche Winkelpositionen des Spiegels 9 mittels eines der Detektoren 4a, 4b, 4c erzeugt wird, wird auch als Lage von Abtastpunkten bezeichnet.
Durch die entsprechende Momentanposition des Spiegels 9 sowie die Position des jeweiligen Detektors 4a, 4b, 4c lassen sich der horizontale Einfallswinkel der reflektierten Anteile 7', also ein Einfallswinkel in der Sendeebene beziehungsweise einer Ebene parallel zur Sendeebene, der auch als Azimutalwinkel bezeichnet wird, sowie ein Vertikal- oder Polarwinkel in einer Ebene senkrecht zur Sendeebene, bestimmen. Der vertikale Einfallswinkel ist dabei also für jede Lage von Abtastpunkten konstant. Der radiale Abstand des entsprechenden Reflexionspunktes beispielsweise auf dem Objekt 6 von dem Umfeldsensorsystem 2 beziehungsweise von der Empfangseinheit 4 wird mittels der Steuereinheit 3 durch eine Lichtlaufzeitmessung bestimmt. So können dreidimensionale Abtastpunkte generiert werden.
Die Steuereinheit 3 ist dazu eingerichtet, eine Sperrspannung der optischen Detektoren 4a, 4b, 4c abhängig von den jeweiligen Detektorsignalen einzustellen, um so die jeweilige Detektorempfindlichkeit des entsprechenden Detektors 4a, 4b, 4c einzustellen. Die Sperrspannung kann auch als Biasspannung zum Betrieb der APDs in Sperrrichtung bezeichnet werden. Die Steuereinheit 3 kann dazu beispielsweise ein Rauschniveau der optischen Detektoren 4a, 4b, 4c durch entsprechende Veränderung der Sperrspannung und damit der Detektorempfindlichkeit regeln, um ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis, SNR, der Detektoren 4a, 4b, 4c möglichst konstant auf einem vorgegebenen Wert zu halten. Hierzu können beispielsweise an sich bekannte Regelungsverfahren eingesetzt werden.
Die Detektorempfindlichkeit kann im Falle einer APD als Detektor 4a, 4b, 4c auch als Verstärkungsfaktor, Gain oder Multiplikationsfaktor bezeichnet werden. Die Detektorempfindlichkeit quantifiziert dabei, wie hoch die jeweilige Ausgangsspannung des optischen Detektors 4a, 4b, 4c bei gegebener, auf die aktive Oberfläche des entsprechenden Detektors 4a, 4b, 4c treffenden Strahlungsleistung ist.
Die Steuereinheit 3 ist ferner dazu eingerichtet, eine Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit zu bestimmen und basierend darauf festzustellen, ob in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 eine abrupte Helligkeitsänderung vorliegt. Eine solche abrupte Helligkeitsänderung kann dann mittels der Steuereinheit 3, beispielsweise unter Berücksichtigung des Vorzeichens der Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit, als Einfahrt in oder Ausfahrt aus einem Tunnel 14 (siehe 7) identifiziert werden.
Die Regelung kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass ein möglichst hohes SNR bei verschiedenen Umgebungsbedingungen, beispielsweise hinsichtlich der Helligkeit in der Umgebung und/oder der Temperatur in der Umgebung, erreicht wird. Die optischen Detektoren 4a, 4b, 4c können in dunklen Umgebungsbedingungen kalibriert werden, um die erforderliche Sperrspannung zu bestimmen, die erforderlich ist, um bei einer bestimmten Umgebungstemperatur das optimale SNR zu erhalten. Dabei kann angenommen werden, dass die erforderliche Sperrspannung näherungsweise linear als Funktion der Umgebungstemperatur zunimmt, wie schematisch in 4 dargestellt, wobei die Umgebungstemperatur mit T und die Sperrspannung mit V bezeichnet ist.
Die so bestimmte Sperrspannung, die auch als Dunkelspannung bezeichnet werden kann, kann für die Regelung als Obergrenze für die Sperrspannung der APDs dienen. Darüber hinaus kann die Steuereinheit die Umgebungshelligkeit berücksichtigen, um die Sperrspannung entsprechend anzupassen. Dazu kann die Steuereinheit 3 beispielsweise die Detektorsignale zu entsprechenden Zeitpunkten auswerten, zu denen die Sendeeinheit 5 kein Licht aussendet.
In 5 ist schematisch die Detektorempfindlichkeit als Verstärkungsfaktor G als Funktion der Zeit t dargestellt. Die gezeigte Kurve kann dabei beispielsweise einer gemittelten Detektorempfindlichkeit oder einer geglätteten Detektorempfindlichkeit entsprechen. Die Detektorempfindlichkeit ist näherungsweise temperaturinvariant, da die temperaturabhängig bestimmte Dunkelspannung berücksichtigt wird.
In 6 ist die Änderungsrate G' der Detektorempfindlichkeit, also die zeitliche Ableitung der Detektorempfindlichkeit G, schematisch dargestellt. Um die Einfahrt des Kraftfahrzeugs 1 in den Tunnel 14 zu detektieren, kann die Steuereinheit 3 die Änderungsrate G' beispielsweise mit einem positiven Grenzwert S1 vergleichen. Wie in 6 zu sehen ist, übersteigt die Änderungsrate G' den Grenzwert S1 zu einem Zeitpunkt t₁. Um die Ausfahrt aus dem Tunnel 14 zu detektieren, kann die Steuereinheit 3 die Änderungsrate G' beispielsweise mit einem negativen weiteren Grenzwert S2 vergleichen. Wie in 6 dargestellt ist, unterschreitet die Änderungsrate G' den weiteren Grenzwert S2 zu einem Zeitpunkt t₂. Auf diese Weise kann frühzeitig die abrupte Helligkeitsänderung, die mit dem Einfahren beziehungsweise Ausfahren in oder aus dem Tunnel 14 verbunden ist, detektiert werden. Vergleicht man den entsprechenden Anstieg und Abfall der Detektorempfindlichkeit G aus 5 mit dem Verlauf der Änderungsrate G' aus 6, so ist ersichtlich, dass bei einem entsprechenden Vergleich der Detektorempfindlichkeit G mit zugehörigen Grenzwerten erst zu jeweils späteren Zeitpunkten mit ausreichender Zuverlässigkeit auf eine abrupte Helligkeitsänderung im Sinne einer Einfahrt in oder Ausfahrt aus dem Tunnel 14 geschlossen werden könnte.
In 7 ist das Kraftfahrzeug 1 mit dem Umfeldsensorsystem 2 schematisch in dem Tunnel 14 dargestellt. Ferner ist die Longitudinalachse des Kraftfahrzeugs 1 und des Umfeldsensorsystems 2 schematisch als gestrichelte Linie 11 dargestellt.
Das Blickfeld 12 des Umfeldsensorsystems 2 ist in Richtung des horizontalen Einfallswinkels begrenzt. In verschiedenen Ausführungsformen wird für die Erkennung der abrupten Helligkeitsänderung beziehungsweise der Einfahrt in oder Ausfahrt aus dem Tunnel 14 ein vorgegebener Winkelbereich 13 für den horizontalen Einfallswinkel nicht berücksichtigt. Wie in 7 dargestellt, ist dieser vorgegebene Winkelbereich 13 beispielsweise symmetrisch um die Longitudinalachse 11 angeordnet. Jedoch können auch asymmetrische Winkelbereiche um die Longitudinalachse 11 sinnvoll sein.
Das Blickfeld 12 ohne den Winkelbereich 13 entspricht daher einem Bereich von Interesse für die Erkennung der abrupten Helligkeitsänderung. Außerhalb des Tunnels 14 ist die Detektorempfindlichkeit G in dem Bereich von Interesse aufgrund der Umgebungshelligkeit durch die beschriebene Regelung entsprechend reduziert. Innerhalb des Tunnels 14 befinden sich jedoch beispielsweise in dem Bereich von Interesse die Wände des Tunnels 14, sodass nur geringfügige Störungen aufgrund einer Deckenbeleuchtung in dem Tunnel 14 beziehungsweise aufgrund von Rücklichtern oder Scheinwerfern weiterer Verkehrsteilnehmer zu befürchten sind. So kann die Zuverlässigkeit der Erkennung der abrupten Helligkeitsänderung weiter verbessert werden.
Wie beschrieben, insbesondere bezüglich der Figuren, erlaubt es das verbesserte Konzept, abrupte Helligkeitsänderungen auch bei höheren Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs schneller festzustellen und so insbesondere das Einfahren in einen Tunnel beziehungsweise das Ausfahren aus einem Tunnel schnell und zuverlässig festzustellen.
Die entsprechende Information kann mit Vorteil für die Steuerung des Umfeldsensorsystems verwendet werden, um die Zuverlässigkeit der entsprechenden Messwerte zu erhöhen. Alternativ oder zusätzlich kann ein entsprechender Konfidenzwert für die Messungen abhängig von der Position des Kraftfahrzeugs in oder außerhalb des Tunnels bestimmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012021830 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Erkennung einer abrupten Helligkeitsänderung in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs (1), wobei mittels eines optischen Detektors (4a, 4b, 4c) Licht (7') aus der Umgebung detektiert wird und abhängig von dem detektierten Licht (7') ein Detektorsignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Detektorempfindlichkeit des Detektors (4a, 4b, 4c) mittels einer Steuereinheit (3) abhängig von dem Detektorsignal eingestellt wird; - mittels der Steuereinheit (3) eine Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit bestimmt wird; und - mittels der Steuereinheit (3) ein Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung abhängig von der Änderungsrate festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungsrate mittels der Steuereinheit (3) in wenigstens einem Vergleich mit wenigstens einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird und das Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung abhängig von wenigstens einem Ergebnis des wenigstens einen Vergleichs festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Änderungsrate in einem ersten Vergleich mittels der Steuereinheit (3) mit einem vorgegebenen positiven ersten Grenzwert verglichen wird und das Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung abhängig von einem Ergebnis des ersten Vergleichs festgestellt wird; und/oder - die Änderungsrate in einem zweiten Vergleich mittels der Steuereinheit (3) mit einem vorgegebenen negativen zweiten Grenzwert verglichen wird und das Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung abhängig von einem Ergebnis des zweiten Vergleichs festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die abrupte Helligkeitsänderung mittels der Steuereinheit (3) abhängig von dem Ergebnis des ersten Vergleichs als Einfahrt des Kraftfahrzeugs (1) in einen Tunnel (14) klassifiziert wird; und/oder - die abrupte Helligkeitsänderung mittels der Steuereinheit (3) abhängig von dem Ergebnis des zweiten Vergleichs als Ausfahrt des Kraftfahrzeugs (1) aus einem Tunnel (14) klassifiziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinheit (3) abhängig von dem Detektorsignal ein Istwert für eine ein Rauschen des optischen Detektors (4a, 4b, 4c) betreffende Kenngröße bestimmt wird und die Detektorempfindlichkeit abhängig von dem Istwert eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße auf einen vorgegebenen Sollwert oder Sollbereich geregelt wird, wobei die Detektorempfindlichkeit von einer Stellgröße für die Regelung abhängt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Einfallswinkel des detektierten Lichts (7) bestimmt wird; - die Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit durch die Steuereinheit (3) bei der Feststellung des Vorliegens der abrupten Helligkeitsänderung nicht berücksichtigt wird, wenn der Einfallswinkel innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbereich ein Intervall [-W₀, W₀] enthält, wobei Wo ein positiver Wert für den Einfallswinkel ist und ein Einfallswinkel von Null Licht (7') entspricht, dass sich entgegengesetzt zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs (1) ausbreitet.
Umfeldsensorsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1), das Umfeldsensorsystem (2) aufweisend - einen optischen Detektor (4a, 4b, 4c), der dazu eingerichtet ist, Licht (7') aus einer Umgebung des Umfeldsensorsystems (2) zu detektieren und basierend auf dem detektierten Licht (7') ein Detektorsignal zu erzeugen; und - eine Steuereinheit (3), die dazu eingerichtet ist, eine Detektorempfindlichkeit des Detektors (4a, 4b, 4c) abhängig von dem Detektorsignal einzustellen; dadurch gekennzeichnet, dass - die Steuereinheit (3) dazu eingerichtet ist, eine Änderungsrate der Detektorempfindlichkeit zu bestimmen und das Vorliegen einer abrupten Helligkeitsänderung abhängig von der Änderungsrate festzustellen.
Umfeldsensorsystem (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass - der optische Detektor (4a, 4b, 4c) eine in Sperrrichtung betreibbare Fotodiode aufweist; - die Steuereinheit (3) dazu eingerichtet ist, eine Sperrspannung für den Betrieb der Fotodiode in Sperrrichtung bereitzustellen; und - die Detektorempfindlichkeit von der Sperrspannung abhängt.
Umfeldsensorsystem (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) dazu eingerichtet ist, abhängig von dem Detektorsignal einen Istwert für eine ein Rauschen des optischen Detektors (4a, 4b, 4c) betreffende Kenngröße zu bestimmen und die Detektorempfindlichkeit abhängig von dem Istwert einzustellen.
Umfeldsensorsystem (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) dazu eingerichtet ist, die Kenngröße auf einen vorgegebenen Sollwert oder Sollbereich zu regeln, wobei die Sperrspannung als Stellgröße für die Regelung dient.
Umfeldsensorsystem (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Umfeldsensorsystem (2) als Lidarsystem ausgestaltet ist, insbesondere als Laserscanner.
Umfeldsensorsystem (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) dazu eingerichtet ist, die Änderungsrate in wenigstens einem Vergleich mit wenigstens einem vorgegebenen Grenzwert zu vergleichen und das Vorliegen der abrupten Helligkeitsänderung abhängig von wenigstens einem Ergebnis des wenigstens einen Vergleichs festzustellen.
Computerprogrammprodukt mit Befehlen, welche bei Ausführung durch ein Umfeldsensorsystem (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 14 das Umfeldsensorsystem (2) dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.