DE19854964A1

DE19854964A1 - Sensor zur Fahrbahnbeurteilung

Info

Publication number: DE19854964A1
Application number: DE1998154964
Authority: DE
Inventors: Martin Spies
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-29
Filing date: 1998-11-29
Publication date: 2000-06-08

Description

Stand der Technik

Zur Beurteilung der Fahrbahn sind Sensoren bekannt, die den Zustand der Fahrbahn unmittelbar am Fahrzeug detektieren. Hierzu gehören Temperatursensoren, Sensoren die den Raddrehzahlunterschied auswerten um auf die Reibungskoeffizienten zu schließen und Sensoren die die vertikale Beschleunigung auswerten um die Unebenheiten zu de tektieren und daraus die Bodenhaftung abzuleiten. Alle diese Sensoren sind für eine vor ausschauende Beurteilung des Straßenzustandes für Abstandshaltung und Geschwindig keitsanpassung nicht geeignet.

Beschreibung der Erfindung

Vorliegende Erfindung löst die Aufgabe einer vorausschauenden und damit prädiktiven Straßenzustandserkennung. Die Erfindung soll anhand der Fig. 1 bis Fig. 7 beschrieben werden.

Entsprechend Fig. 1 wird in ein Fahrzeug 101 hinter der Windschutzscheibe 109 ein Sen sorsystem 102 eingebaut. Das Sensorsystem ist so ausgelegt, daß es mit dem Strahlen gang 104 an der Stelle 106 sowohl die Rückstreuung der Fahrbahn 103 als auch die dort vorhandene Eigentemperatur mißt. Die gleichen Messungen können mit einem weiteren Strahlengang 105 an der Stelle 107 der Fahrbahn durchgeführt werden.

Natürlich kann das Sensorsystem 102 entsprechend Fig. 2 auch im Frontend oder Scheinwerfer 201 des Fahrzeuges 202 gleichermaßen wirkend eingebaut werden.

Um die Fahrbahn 103 in ihrer gesamten Breite für das Fahrzeug 301 beurteilen zu kön nen ist das Sensorsystem entsprechend Fig. 3 ausgeführt. Nicht nur ein Strahlenpaar 106 und 107 sensiert Rückstreuung und Temperatur an zwei Stellen sondern z. B. drei Strah lenpaare 106a, 107a, 106b, 107b und 106c und 107c. In Weiterbildung der Erfindung kann die Fläche 302 mittels einer CCD-Kamera aus demselben Sensorsystem 201 ab gebildet werden.

Das "einfache" System besteht entsprechend dem Blockschaltbild in Fig. 4 aus folgenden Komponenten:

- Lichtimpulssender 402 mit zugehöriger Optik 401
- Lichtimpulsempfänger 404 mit zugehöriger Optik 403
- Optischer Temperatursensor 406 mit zugehöriger Optik 405
- Auswerteeinheit 407 mit Schnittstelle 408 zum Fahrzeug oder zur Fahrzeugregelung

Alle drei Optiken 401, 403 und 405 sind auf die gleiche Stelle auf der Fahrbahn fokus siert.

Hinter jeder Optik befindet sich mindestens ein Sensorelement. Es können auch jeweils mehrere Elemente sein um eine Anordnung, wie in Fig. 3 gezeigt, zu bilden.

Bei geeignetem Aufbau und entsprechenden Materialien kann über teildurchlässige Spie gel sogar nur eine Optik verwendet werden. Außerdem kann die Rückstreuung des Licht- Impulses des Lichtimpulssenders 402 am Lichtimpulsempfänger 404 über ein entspre chendes Tabellenwerk oder über ein selbstlernendes System zur Beurteilung des Ab strahlkoeffizienten herangezogen werden. Damit wird die optische Temperaturmessung zuverlässiger.

Für die Weiterführung der Erfindung sind jeweils zwei Elemente in Betracht gezogen, damit mindestens zwei Flächen auf der Fahrbahn entsprechend Fig. 1 und Fig. 2 betrach tet und deren Eigenschaften ausgewertet werden können. Bewegt sich z. B. ein Fahrzeug von einer trockenen Fahrbahn auf einen verschneiten Fahrbahnabschnitt zu, so werden sich Signaturen entsprechend Fig. 5 einstellen.

Dabei zeigt die x-Achse 501 den Zeitverlauf z. B. 400 ns, die y-Achse 502 den Zeitverlauf des Rückstreusignales eines Sensorpunktes der näher (z. B. 15 m) am Fahrzeug ist, 503 das Rückstreusignal eines Sensorpunktes der dem Fahrzeug weiter abgewandt ist z. B. 30-50 m. Der Sender 402 sendet mit dem fahrzeugnahen Element einen kurzen Lichtim puls im Bereich 5-20 ns 502a aus, dieser wird von der Fahrbahn trocken als kleiner Im puls 502c reflektiert und in der Auswertung 407 verarbeitet. Das gleiche wiederholt sich in einem Zeitabstand von ca. 30 ms. Nach einer entsprechenden Zeit erreicht das Fahr zeug den verschneiten Abschnitt, die Rückstreuung wird größer und erreicht eine Ampli tude entsprechend 502b. Der vom Fahrzeug abgewandte Strahl hatte vorher auch noch die Rückstreuung der trockenen Fahrbahn mit der Kurvenform 503c, erreicht aber jetzt bereits z. B. einen Bereich einer Schneewehe und zeigt ein Signal entsprechend 503b. Dieses Signal zeigt nun eine höhere Rückstreuung und eine starke Inhomogenität durch die Struktur der Schneewehe. Die optische Temperaturmessung des fahrzeugnahen Ka nals in der Zeitbasis 506 z. B. 1 s zeigt noch die höhere Temperatur 504a der trockenen Straße, während die optische Temperaturmessung, des fahrzeugfernen Kanals 505a, bereits einen Temperaturabfall auf einem Wert 505b zeigt.

Die gemessenen Werte können in der Auswerteeinheit 407 z. B. mit einem Fuzzy- Algorithmus bewertet werden und entweder zu Warnung für den Fahrer oder zur Ände rung des Abstandswertes oder/und der Regelkennlinie in einem intelligenten Tempomat über die Schnittstelle 408 verwendet werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt.

- Der Mehrfachimpuls-Sender 402 wird über die Optik 401 auf die Fahrbahn ab gebildet.
- Der Mehrfachimpuls-Empfänger 404 wird über die Optik 403 auf die Fahrbahn abgebildet
- Der Mehrfachtemperatursensor 406 wird über die Optik 405 auf die Fahrbahn abgebildet.
- Die CCD- oder CMOS-Kamera 602 wird über die Optik 601 auf die Fahrbahn abgebildet.

Alle Informationen der Sensoren werden in der Auswerteeinheit 603 ausgewertet. Diese Auswerteeinheit ist über das Bus-System 604 auch mit dem Temperatursensor 605, der im Fahrzeug eingebaut ist, dem Regensensor 606 und dem Gischtsensor 607 verbunden. Die Warnung oder Ansteuerung des intelligenten Tempomates 608 geschieht über das gleiche Bus-System 604.

Beispielhaft soll die Funktion des Systems entsprechend Fig. 7 beschrieben werden, wenn das Fahrzeug von einer schneebedeckten auf eine spiegelglatte Fahrbahn kommt.

Entsprechend Fig. 7 zeigt der fahrzeugnahe Kanal die Rückstreumessung nach dem Re ferenzimpuls 701a zuerst das Signal 701b, im nächsten Durchgang das Signal 701c, während die fahrzeugferne Rückstreumessung zuerst bereits das Signal 702b, dann das Signal 702c zeigt. Beide Signale 701 und 702 werden über die Zeitbasis 706 von z. B. 400 ns nacheinander ausgewertet, z. B. in einem zeitlichen Abstand von ca. 1 s. Das be deutet, daß die Rückstreuung in beiden Kanälen stark sinkt.

Die Temperaturmessung zeigt in beiden Kanälen ein Absinken der Temperatur von 703a auf 703b und von 704a auf 704b bei einer Zeitbasis 707 von ca. 1 s. Bewertet man über die gleiche Zeitbasis 707 von 1 s das Bild der CCD-Kamera, repräsentiert durch zwei Zeilen mit dem Helligkeitswert 705, so sieht man das Absinken der Helligkeit in Zeile n von 705a über den Abfall 705b auf den Wert 705c. Eine Zeile n + x zeigt die ähnlichen Werte 705x, 705y und 705z. Daraus läßt sich schließen, daß das Fahrzeug auf eine Eis fläche kommt, da neben der sinkenden Rückstreuung und sinkenden Temperatur auch die Helligkeit stark absinkt.

Bei unterschiedlichen Jahreszeiten und Wetterlagen sind natürlich auch andere Interpre tationen nötig. Beträgt z. B. die Umgebungstemperatur +20°C und werden ähnliche Werte von den Temperatursensoren gemessen, weisen Signaturen entsprechend Fig. 7 auf eine Wasserfläche auf der Fahrbahn und damit auf eine kommende Aquaplaningge fahr hin. Wasser- und Eisflächen besitzen eine geringe Rückstreuung. Zur Absicherung der Ausgaben des Fahrbahnsensors können über den Regensensor 506 und den Schei bensensor 507 Erkenntnisse über Regen und Nieselregen mit einbezogen werden.

Claims

1. Sensor zur Fahrbahnbeurteilung mit einem oder mehreren Reflexionssensoren nach gängigen Prinzipien und einem oder mehreren optischen Temperatursensoren nach gängigen Prinzipien dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Reflexionssenso ren vor dem Fahrzeug eine Stelle auf der Fahrbahn auswerten die zugleich mit einem oder mehreren optischen Temperatursensoren abgetastet wird und die Ergebnisse bei der Sensoren in ihrem zeitlichen Verlauf und Wert zu der Praediktion des Straßenzu standes ausgewertet werden.

2. Sensor zur Fahrbahnbeurteilung nach Anspruche 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Beurteilung der Fahrbahn das Kontrastbild und/oder Helligkeitsbild einer CCD- oder CMOS- Kamera mit der Rückstreu- und Temperaturmessung kombiniert wird.

3. Sensor zur Fahrbahnbeurteilung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekenn zeichnet, daß vor dem Fahrzeug mehrere Flächen über die Fahrbahn verteilt im Hin blick auf Rückstreuung und Temperatur bewertet werden.

4. Sensor zur Fahrbahnbeurteilung nach einem der vorigen Ansprüche dadurch gekenn zeichnet, daß neben der Fahrbahnrückstreuung, Fahrbahntemperatur und Fahrbahn helligkeit sowie Kontrast fahrzeugeigene Sensoren wie Temperatur, Regensensor, Hel ligkeitssensor und Abdeckscheibensensoren zur Beurteilung der Fahrbahn herangezo gen werden.

5. Sensor zur Fahrbahnbeurteilung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem im Scheinwerfer oder Frontend zusammen unter einem Ab standssensor untergebracht ist.

6. Sensor zur Fahrbahnbeurteilung nach Anspruch 1 bis Anspruch 4 dadurch gekenn zeichnet, daß das Sensorsystem hinter der Windschutzscheibe untergebracht ist.

7. Sensor zur Fahrbahnbeurteilung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekenn zeichnet, daß das Ergebnis der Sensorauswertung einem intelligenten Tempomatsy stem zur Einstellung des Abstandes zum vorausfahrenden Fahrzeug oder/und zur Ein stellung der Regelkennlinie dient.

8. Sensor zur Fahrbahnbeurteilung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekenn zeichnet, daß zur Erhöhung der Sicherheit bei Erkennen eines niedrigen Reibwertes in der Entfernung bereits sofort ein Bremsmanöver eingeleitet wird.