DE19625960C2 - Einrichtung zur Übertragung von Informationen von Fahrzeug zu Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung von Informationen von Fahrzeug zu Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 (DE 39 02 627 A1).

Der Wunsch zur Erhöhung der Sicherheit, Informationen von Fahrzeug zu Fahrzeug zu senden, besteht bereits seit langem und wird bei zu­ nehmender Verkehrsdichte immer dringender. Aufgrund der schlecht zu realisierenden Richtwirkung, der hohen Störanfälligkeit und der Elektrosmoggefahr eines Funksignals oder Radarsignals scheidet die Informationsübermittlung in diesem Wellenbereich in der Regel jedoch aus.

Die optische Informationsübertragung scheitert bisher an der lediglich kurzen Reichweite, die von den bisherigen Empfänger- Senderkonstellationen verwirklicht werden konnten.

Insofern ist z. B. aus der DE 39 02 627 A1 eine Einrichtung bekannt, bei der unter Einsatz eines Infrarotstrahlers und eines Infrarot­ empfängers eine Abstandsmessung aufgrund der Erkennung der Rück­ leuchten eines vorausfahrenden Kraftfahrzeuges durchgeführt wird. Als Infrarotstrahler wird dabei eine Leuchtdiode im Bremslicht ver­ wendet. Eine derartige Leuchtdiode hat zwar den Vorteil, daß das nachfolgende Fahrzeug die Infrarotstrahlung auch bei schlechten Sichtverhältnissen z. B. im Nebel erkennen kann, allerdings sind derartige Leuchtdioden verhältnismäßig teuer und müssen in vielen Fahrzeugen nachgerüstet werden, um ein entsprechendes System auf Dauer verwirklichen zu können. Ebenso ist die Übertragung gepulster Infrarotsignale aus der GB-PS 1,001,394 bekannt, wobei auch dort die Informationsübertragung im nichtsichtbaren Infratrotbereich erfolgt.

In der WO 96/07084 A1 wurde vorgeschlagen, eine Photodiode mittels eines selbstregelnden Widerstandes unterhalb der Sättigungsspannung zu halten. Dadurch läßt sich Gleichlicht und damit Fremdlicht so kompensieren, daß selbst schwache gepulste Lichtsignale deutlich zu erkennen sind. Der dortige Vorschlag hatte allerdings die Aufgabe einer Energieeinsparung, was für die Kompensation bei der Infor­ mationsübertragung nicht zwingend erforderlich ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Er­ findung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genann­ ten Gattung derart weiterzubilden, daß eine optische Informations­ übertragung von Fahrzeug zu Fahrzeug günstig zu verwirklichen ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Werden in einer solchen Einrichtung Leuchtdioden verwendet, so lassen sich codierte Lichtsignale auch mit einer Frequenz über­ mitteln, die vom Auge nicht mehr wahrnehmbar ist. Insofern können hier auch weitere Informationen wie z. B. Brems-, Geschwindigkeits- oder Abstandsinformationen an das nachfolgende Fahrzeug übermittelt werden. Ohne daß der Fahrzeugführer abgelenkt wird, ermittelt das Fahrzeug für die Sicherheit relevante Informationen, die es an den Fahrer bedarfsweise weitergibt. Dabei kann im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenbereich mit den bereits in der Fahrzeugin­ dustrie eingesetzten Leuchtdioden in Bremsleuchten gearbeitet werden, so daß günstig eine Einführung dieses Systems erfolgen kann, obwohl diese Leuchtdioden keinen Infrarotanteil haben.

Nach dem Anspuch 2 wird die Übertragungsstrecke so aufgebaut, daß der Empfänger auch bei größerem Abstand zwischen den Fahrzeugen die übermittelten Signale zuverlässig aus dem Fremdlicht ausfindig machen kann.

Wird die Einrichtung gemäß Anspruch 4 als Zusatzeinrichtung ausgebildet, so läßt sie sich problemlos in bestehenden Fahrzeugen nachrüsten. Die bisherige Bremslichtanlage gibt dabei die bekannten Ein-Aus-Signale ab, während eine weitere Informationsübermittlung über die Zusatzeinrichtung erfolgen kann, die für sich autark betätigt wird, sobald es nur ans Bordnetz angeschlossen ist.

Während bisherige Bremslichter nur eine Ein-Aus-Schaltung kennen, können gemäß Anspruch 5 Informationen in Abhängigkeit der tatsächlichen Verzögerung oder Beschleunigung übermittelt werden, so daß der nachfolgende Verkehr mehr Informationen über den Bremsvorgang oder die Geschwindigkeit des Vordermanns erhält. Nimmt er z. B. am Berg den Fuß vom Gas, wird das Fahrzeug verzögert, ohne daß bisher eine Bremsinformation an das nachfolgende Fahrzeug übermittelt wird. Eine derartige Information kann jetzt weitergegeben werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den beigefügten Zeichnungen dar­ gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Senders einer mit einem Be­ schleunigungssensor ausgestatteten Einrichtung,

Fig. 2a-2c Informationsübertragung durch Modulation des Bremslichtes,

Fig. 3a, 3b ein Informationsübertragungssystem mit Sender und Emp­ fänger.

Eine Einrichtung zur Übertragung von Informationen von einem vorausfahrenden Fahrzeug A an ein nachfolgendes Fahrzeug B ist in den Fig. 3a, 3b dargestellt und umfaßt einen Sender 11, z. B. in Verbindung mit dem Bremslicht oder als eigenständige Einrichtung, insbesondere wenn es um die Informationsübermittlung im nichtsichtbaren Lichtbereich geht.

Den Sender dieser Einrichtung zeigt das Blockschaltbild in Fig. 1. Wenigstens eine Leuchtdiode 22 ist vorgesehen, um Lichtsignale LS im nichtsichtbaren Bereich zu übertragen. Eine Schalteinrichtung 13 schaltet in Abhängigkeit zumindest eines z. B. vom Bremsvorgang oder von der Geschwindigkeit abhängigen Signals die Leuchtdiode an eine Stromversorgung 14. Zu diesem Zweck kann das Signal z. B. in Abhängigkeit der tatsächlichen Verzögerung, Beschleunigung oder Geschwindigkeit ermittelt werden, so daß nicht nur Bremsvorgänge, sondern auch Beschleunigungsvorgänge ermittelt und gegebenenfalls als Information an das nachfolgende Fahrzeug B weitergereicht werden. Die Schalteinrichtung 13 kann die Stärke und/oder Frequenz des Senders 11 in Abhängigkeit der Größe der Geschwindigkeit, Verzögerung oder Beschleunigung des Fahrzeugs B regeln.

Zur Ermittlung der Informationen kann z. B. ein Beschleunigungssensor 16 vorgesehen werden. Ergänzende Informationen z. B. über den Stillstand des Fahrzeugs können durch Kombination mit einem Bewegungssensor ermittelt werden, der z. B. der Tachogeber des Tachometers 17 sein kann. Meldet dieser Bewegungssensor, daß das Fahrzeug steht, so wird das Bremslicht 11 eingeschaltet.

Das so ermittelte Signal wird an eine Impulsmodulation 20 und an den Treiber 21 für die Leuchtdiode übergeben. Mit dem Beschleunigungs­ sensor 16 wird ein Signal auch ausgelöst, wenn ein Fahrzeug z. B. bei der Fahrt an einer Steigung das Gas wegnimmt, bzw. in einen anderen Gang schaltet, während bisher bei derartigen plötzlichen Geschwindigkeitsänderungen nicht einmal das Bremslicht aufleuchtet. Ebenso wird beim vorgeschlagenen System bei einem Auffahrunfall automatisch ein Signal ausgelöst, so daß auch der nachfolgende Verkehr besser gewarnt ist.

Die Einrichtung kann auch eine Zusatzeinrichtung sein wie z. B. eine in den letzten Jahren in Mode gekommene Zusatzbremsleuchte im Heckfenster des Fahrzeugs. Diese Bremsleuchte wird bisher mit den jetzigen Bremsleuchten parallel geschaltet und leuchtet zusammen mit ihnen auf, wozu bisher ein Anschluß an die Lichtleitung für das Bremslicht erforderlich ist. Demgegenüber wird die Zusatzeinrichtung jetzt vom Bordnetz nur noch mit Strom versorgt. Es kann seinen eigenen Beschleunigungssensor besitzen. Der preiswerte Beschleuni­ gungssensor ist z. B. in einem IC untergebracht und braucht nur wenig Platz. Die Zusatzeinrichtung ist insofern autark und kann Schalteinrichtung 13 und Beschleunigungssensor 16 bereits integriert enthalten, so daß diese Zusatzeinrichtung unabhängig vom Fahrzeugtyp leicht in jedes beliebige Fahrzeug nachgerüstet werden kann, da lediglich ein Anschluß an das 12 Volt-Bordnetz nötig ist.

Da nun die tatsächliche Verzögerung oder Beschleunigung ermittelt wird, kann die nun gewonnene Information auch als sichtbare Farbinformation an das nachfolgende Fahrzeug B weitergegeben werden. Werden z. B. mehrere verschiedenfarbige Leuchtdioden eingesetzt, so kann eine erste Farbe eine Verzögerung des Fahrzeugs und eine zweite Farbe eine Beschleunigung des Fahrzeuges anzeigen. So können z. B. grüne und rote Leuchtdioden nebeneinander eingesetzt werden. Bei einer Beschleunigung wird die grüne Leuchtdiode geschaltet und es ergibt sich ein grünes Lichtsignal "freie Fahrt". Bei gleichblei­ bender Geschwindigkeit wird keine Leuchtdiode betätigt. Geht der Fahrer vom Gas, ohne das Fahrzeug weiter abzubremsen, so daß sich allein aufgrund der Reibwiderstände oder aufgrund einer Steigung eine Verzögerung einstellt, werden die grüne und die rote Leuchtdiode geschaltet und es ergibt sich ein gelbes Lichtsignal "Achtung". Bei einer tatsächlichen Verzögerung wird nur die rote Leuchtdiode betätigt, was ein Lichtsignal "Vorsicht, Bremsung" erzeugt.

Die Leuchtdioden 22 senden ein codiertes, gepulstes Lichtsignal LS in einer vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbaren Frequenz im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenbereich, die von einem außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Empfänger 23 im nachfolgenden Fahrzeug B erkennbar ist. Dadurch könnte das nachfolgende Fahrzeug z. B. automatisch auf den Bremsvorgang des vorausfahrenden Fahrzeugs reagieren. Die Codierung kann z. B. in einer einfachen Modulation wie z. B. einem Takten der Leuchtdioden 22 mit einer Frequenz erfolgen, die höher ist als natürliche, in der Umwelt vorkommende Lichtschwan­ kungen, z. B. im Bereich von einigen KHz. Technisch sind heute Takt­ frequenzen bis zu einigen MHz möglich. Die insofern übermittelte Lichtinformation zeigt Fig. 2a. Ausgehend von einem Dauerlicht L_D wird die Information durch modulierte Lichtsignale L_mod übermittelt und nach Informationsübermittlung stellt sich wieder das Dauerlicht L_D ein. Das empfangene Signal ergibt sich aus Fig. 2b. Das menschliche Auge empfindet jedoch das mit einigen KHz getaktete Signal wie ein Gleichlichtsignal gemäß Fig. 2c Beachtet man, daß man bei einem gepulsten Signal mit dem Puls-Pause Faktor 1 : 1 die Pulsleistung verdoppeln kann, so ändert sich die visuell wahrge­ nommene Lichtstärke bei gepulstem Licht gegenüber Gleichlicht nicht. Insofern könnte selbst eine in einem Bremslicht eingebaute Leuchtdiode während der sichtbaren Anzeige "Bremsen" infolge der Frequenz nicht wahrnehmbare Lichtsignale übermitteln.

Ein Fahrzeug kann also z. B. eine Information über seinen Bremsvor­ gang, also über die "wirkliche" Abbremsung für den Fahrer unsichtbar dem nachfolgenden Fahrzeug B mitteilen. Durch einen einfach aufgebauten Empfänger wird das gepulste Lichtsignal erkannt und ausgewertet. In Abhängigkeit von der Stärke des Bremsvorgangs des vorherfahrenden Fahrzeuges kann durch die modulierte Informationsübertragung bei dem nachfolgenden Fahrzeug ein Warnton oder bei starker Bremswirkung ein automatischer Bremsvorgang ausgelöst werden. Aufgrund der hohen möglichen Datenübertragungsrate im modulierten Licht können natürlich auch zusätzliche Daten des vorausfahrenden Fahrzeuges, z. B. über das ABS-Verhalten bei Aquaplaning übermittelt werden.

Grundsätzlich kann im Lichtsignal zusätzlich eine codierte, im einfachsten Fall mit einigen KHz gepulste, dauernde Infrarot- Aussendung zur Abstandsdetektion vorgesehen werden. Infrarotlicht durchdringt Nebel wesentlich besser, so daß auch bei schlechter Sicht vor zu gering werdendem Abstand gewarnt werden kann. Im Fahrzeug B wird das codierte oder getaktete Infrarotlicht mittels eines einfach aufgebauten Empfängers 23 detektiert.

Das Aussenden dieser Informationen ist sinnvoll nur dann möglich, wenn auch in nachfolgenden Fahrzeugen entsprechende Empfangsein­ heiten vorgesehen sind. Als Empfänger eignet sich ein Empfänger mit Reflektor 24, der sich durch hohe Empfindlichkeit und sehr gute Richtwirkung auszeichnet. Gemäß Fig. 3b können insofern zwei Photodioden 26 im Brennpunkt eines kleinen Autoscheinwerferre­ flektors als Lichtempfänger eingesetzt werden. Dadurch kann ein im Automobilbereich bereits eingesetztes Teil verwendet werden. Auf­ grund der großen Lichteintrittsfläche wird bei Regen die Empfind­ lichkeit des Systems nur unwesentlich beeinträchtigt. In Versuchen hat sich z. B. gezeigt, daß mit einem Durchmesser des Reflektors von nur 15 cm und 10 Sende-Leuchtdioden Reichweiten von über 100 m bei einer Signalfrequenz von 20 KHz bis über 10 MHz erreicht werden können. Ähnlich den Scheinwerfern kann ein zusätzlicher Reflektor 24 mit zugehöriger Empfängerelektronik 25 neben dem Scheinwerfer, ähnlich oder sogar gleich dem heutigen Nebelscheinwerfer, die Aufgabe des Empfängers erfüllen, ohne die Optik des Fahrzeugs zu beeinträchtigen.

Um die Photodiode unterhalb der Sättigungsspannung zu halten, kann die Photodiode im Diodenbetrieb mit Vorspannung betrieben werden. Dabei wird eine Vorspannung an die Diode gelegt, um sie zu sperren (entgegengesetzte Polung zur Sättigungsspannung). Alternativ kann die Diode auch im Elementbetrieb ohne Vorspannung betrieben werden. Hier wirkt die Photodiode als Stromquelle. Die Photodiode wird dazu auf einem Null-Potential gehalten, während der Photostrom über einen Widerstand kompensiert wird.

Die Empfängerelektronik 25 kann zugleich eine Logikeinheit L bilden, die verschiedene Informationen ermittelt und auswertet. Einerseits kann die getaktete oder codierte Information des vorausfahrenden Fahrzeugs A zur Abstandsmessung eingesetzt werden. Da jedoch im Stadtverkehr bei geringeren Fahrtgeschwindigkeiten andere Abstände als z. B. bei Autobahnfahrten erforderlich sind, kann z. B. das vorausfahrende Fahrzeug A das Sendesignal mit seinen momentanen Geschwindigkeitsinformationen codieren. Das nachfolgende Fahrzeug B "liest" dann aus der empfangenen Information die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeuges ab und berechnet aus diesen Informationen seinen optimalen Abstand. Alternativ oder ergänzend kann auch ein konstantes Signal ausgesendet werden und das nachfolgende Fahrzeug B errechnet aus seiner eigenen Geschwindigkeit und der Stärke des empfangenen Signals den minimalen Abstand. Unabhängig davon kann natürlich in diesem System auch eine Information über einen Bremsvorgang bzw. über ein stehendes Fahrzeug vermittelt werden.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Übertragung von Informationen von einem voraus­ fahrenden Fahrzeug (A) auf ein nachfolgendes Fahrzeug (B) mit

• 1. einem Sender im vorausfahrenden Fahrzeug (A), der gepulste Lichtsignale (LS) vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbar aussendet,
• 2. einem Empfänger (23) im nachfolgenden Fahrzeug (B), der die vom Sender ausgesandten Lichtsignale empfängt und auswertet,
• 3. mindestens einer Leuchtdiode (22) als Sender,

dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (22) die gepulsten Lichtsignale (LS) in einer vom menschlichen Auge nicht wahrnehm­ baren Frequenz und im sichtbaren Wellenbereich sendet, die vom Empfänger (23) erkennbar sind, wobei das Lichtsignal (LS) in Ab­ hängigkeit von der tatsächlichen Verzögerung oder Beschleunigung gebildet ist und eine Schalteinrichtung (13) die Stärke und/oder Frequenz des Senders (11) in Abhängigkeit von der Größe der Ver­ zögerung oder Beschleunigung regelt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (23) wenigstens eine Photodiode (26) in einem Reflektor (24) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zur Bildung des Lichtsignals (LS) von einem Beschleuni­ gungssensor (16) ermittelt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Zusatzeinrichtung vom Bordnetz (19) nur mit Strom versorgt ist und Signale zur Bildung des Lichtsignals (LS) in Abhängigkeit eines vorzugsweise in das Gehäuse der Zusatzeinrichtung inte­ grierten, der Zusatzeinrichtung zugeordneten Beschleunigungs­ sensors (16) ermittelt und mit einer ebenfalls integrierten Schalteinrichtung (13) den Sender schaltet.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtsignal (LS) Informationen über die Bremstätigkeit und/oder Geschwindigkeits- und/oder Abstandsin­ formationen enthält, die von dem Empfänger (23) im nachfolgenden Fahrzeug (B) decodierbar sind.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Logikeinheit (L) im nachfolgenden Fahrzeug (B) die dort ermittelte Geschwindigkeit mit den im Lichtsignal (LS) codierten Informationen zur Berechnung eines erforderlichen Abstands zwischen den Fahrzeugen (A, B) verknüpft.