DE29825238U1

DE29825238U1 - Road condition detection arrangement has infrared transmitter that varies intensity of emitted radiation in at least one wavelength region; receiver correlates reflected radiation with intensity variation of emitted radiation

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Publication number: DE29825238U1
Application number: DE29825238U
Authority: DE
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2008-04-10

Abstract

The system has an infrared arrangement that illuminates a section of road with an infrared transmitter (SE), receives infrared radiation from the road with an infrared receiver (EE) and evaluates the intensity of reflected radiation in two different wavelength regions to indicate the road condition. The transmitter varies the intensity of the emitted radiation in at least one of the two wavelength regions and the receiver correlates at least part of the reflected radiation with the time profile of the intensity variation of the emitted radiation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fahrbahnzustandserkennung nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The The invention relates to an arrangement for road condition detection according to the preamble of claim 1.

Anordnungen zur Fahrbahnzustandserkennung bilden ein wesentliches Element der Verkehrssicherheit von Fahrzeugen. Ein Fahrbahnzustand mit deutlich verringerter Friktion der Fahrzeugreifen auf der Fahrbahn kann eine erhebliche Gefährdung darstellen. An einer zuverlässigen Anordnung zur Erkennung des Fahrbahnzustands besteht daher ein dringender Bedarf.arrangements for road condition detection form an essential element of Road safety of vehicles. A road condition with clearly Reduced friction of the vehicle tires on the roadway may be a considerable danger represent. At a reliable Arrangement for detecting the road condition is therefore an urgent Requirement.

Aus der US 5,497,100 ist ein Oberflächen-Überwachungssystem bekannt, welches auch zur Erkennung des Zustands einer Fahrbahnoberfläche eingesetzt werden kann, und ein Mikrowellen-Sende/Empfangs-System mit einer oder mehrerer Betriebsfrequenzen umfaßt. Das unterschiedliche Reflexionsverhalten von trockener, nasser und vereister Fahrbahn wird zur Unterscheidung verschiedener Zustände der Fahrbahnoberfläche ausgewertet.From the US 5,497,100 there is known a surface surveillance system which can also be used to detect the condition of a road surface and comprises a microwave transmission / reception system having one or more operating frequencies. The different reflection behavior of dry, wet and icy road is evaluated to differentiate different states of the road surface.

Andere bekannte Systeme verwenden Sende-Empfangs-Einrichtungen mit Infrarot-Strahlung, wobei vorzugsweise mehrere Wellenlängenbereiche benutzt und das unterschiedliche Reflexionsverhalten verschiedener Zustände der Fahrbahnoberfläche ausgewertet werden. In der DE 40 08 280 A1 wird beispielsweise aus einer Quotientenbildung detektierter Empfangssignale zu verschiedenen Wellenlängenbereiche eine Aussage über den Zustand der Fahrbahnoberfläche abgeleitet. Das Infrarot-Absorptionsverhalten von Wasser wird in Hydrological Processes, Vol. 5, Seiten 321–327 auch zur Bestimmung der Bodenfeuchte eingesetzt, indem für verschiedene IR-Wellenlängen das Reflexionsvermögen von Erdreich bestimmt wird.Other known systems use transmit-receive devices with infrared radiation, wherein preferably several wavelength ranges are used and the different reflection behavior of different states of the road surface are evaluated. In the DE 40 08 280 A1 For example, a statement about the state of the road surface is derived from a quotient formation of detected received signals to different wavelength ranges. The infrared absorption behavior of water is also used in Hydrological Processes, Vol. 5, pages 321-327 for determining the soil moisture by determining the reflectivity of soil for different IR wavelengths.

Besonders vorteilhaft ist die Kombination eines Mikrowellen-Systems und eines Infrarot-Systems, da diese beiden Systeme sich in ihrer Unterscheidungsfähigkeit unterschiedlicher Fahrbahnzustände vorteilhaft ergänzen. So ist beispielsweise aus der DE 40 40 842 A1 ein Infrarot-Mikrowellen-Sensorsystem zur Erkennung des Fahrbahnzustands bekannt, welches zum einen eine Oberfläche mit breitbandiger IR-Strahlung beaufschlagt und rückgestreutes Licht getrennt in mehreren Wellenlängenbereichen detektiert und zum anderen das Reflexionsverhalten der Oberfläche für Mikrowellen mißt. Durch logische Verknüpfung der verschiedenen Meßsignale oder daraus abgeleiteter Signale in einer logischen Gatteranordnung wird eine Entscheidung über den Zustand der Fahrbahnoberfläche gewonnen. Ein ähnliches System ist aus der DE 196 03 557 A1 bekannt, bei welchem für das Infrarot-System ein erster Wellenlängenbereich bei einer Absorptionsbande von Wasser und ein zweiter Wellenlängenbereich mit geringer Absorption durch Wasser gewählt sind.Particularly advantageous is the combination of a microwave system and an infrared system, since these two systems complement each other advantageously in their discrimination ability of different road conditions. For example, from the DE 40 40 842 A1 an infrared microwave sensor system for detecting the road condition known, which acts on the one hand a surface with broadband IR radiation and separately detected backscattered light in several wavelength ranges and on the other measures the reflection behavior of the surface for microwaves. By logically combining the different measuring signals or signals derived therefrom in a logical gate arrangement, a decision about the condition of the road surface is obtained. A similar system is from the DE 196 03 557 A1 in which a first wavelength range at an absorption band of water and a second wavelength band with low absorption by water are selected for the infrared system.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Erkennung des Zustands einer Fahrbahnoberfläche anzugeben, welche bei einfachem und kostengünstigem Aufbau eine verläßliche Aussage über den Fahrbahnzustand ermöglicht und insbesondere zur Verwendung in Straßenfahrzeugen geeignet ist.Of the present invention is based on the object, an arrangement to indicate the condition of a road surface, which in a simple and inexpensive Building a reliable statement about the Road condition allows and is particularly suitable for use in road vehicles.

Die Erfindung ist im Schutzanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.The Invention is described in the protection claim 1. The subclaims contain advantageous embodiments and modifications of the invention.

Die Erfindung ermöglicht durch Maßnahmen zur verbesserten Unterscheidung der relevanten Signalanteile in der Infrarot-Empfangseinrichtung eine präzisere Beurteilung der Reflexions- und Absorptionseigenschaften des überwachten Oberflächenabschnitts und damit eine genauere und zuverlässigere Aussage über die Beschaffenheit dieses Oberflächenabschnitts. Grundlegend ist dabei, dass zumindest in einem der benutzten verschiedenen Wellenlängenbereiche die Intensität (Sendeleistung) der in diesem Wellenbereich emittierten IR-Strahlung zeitlich variiert wird und durch korrelierte Auswertung empfangener Strahlungsleistung in der Empfängereinrichtung unter Ausnutzung der Kenntnis der zeitlichen Variation der Intensität der emittierten Strahlung eine verbesserte Separation der verschiedenen Strahlungsanteile möglich ist. Die zeitliche Variation emittierter Strahlungsleistung mit korrelierter Auswertung des Empfangssignals ermöglicht insbesondere auch eine wirkungsvolle Eliminierung des Einflusses von immer vorhandenem Fremdlicht. Solche Maßnahmen sind mit geringem Aufwand möglich und erlauben dabei eine erhebliche Steigerung der getrennten Bewertung der einzelnen Signalanteile. Die einzelnen, zur Realisierung der zeitlichen Variation der Intensität der emittierten Strahlung als besonders vorteilhaft und bevorzugt angegebenen Maßnahmen sind für sich allein oder in verschiedener Kombination durchführbar. Die konstruktive und/oder schaltungstechnische Verwirklichung dieser Maßnahmen ist dem Fachmann an sich geläufig. Zum Teil sind solche Maßnahmen in anderem Zusammenhang bereits bekannt, so dass für die Verwirklichung auf Erfahrungen aus anderen Gebieten zurückgegriffen werden kann.The Invention allows through measures for improved differentiation of the relevant signal components in the Infrared receiver a more precise assessment of the reflection and absorption characteristics of the monitored surface portion and thus a more accurate and reliable statement about the Texture of this surface section. It is fundamental that at least in one of the used different Wavelength ranges the intensity (Transmission power) of the emitted IR radiation in this wavelength range in time is varied and by correlated evaluation of received radiation power in the receiver device taking advantage of the knowledge of the temporal variation of the intensity of the emitted Radiation improved separation of the different radiation components possible is. The temporal variation of emitted radiation power with a correlated evaluation of the received signal allows in particular a effective elimination of the influence of ever-present Extraneous light. Such measures are possible with little effort and allow a significant increase in the separate rating the individual signal components. The individual, to realize the temporal variation of the intensity of the emitted radiation are particularly advantageous and preferred measures indicated for themselves alone or in different combinations feasible. The constructive and / or circuit implementation of these measures is the expert familiar. In part, such measures already known in other contexts, so for the realization can be used on experiences from other areas.

Die zeitliche Variation kann sowohl nur die Strahlung in einem Wellenlängenbereich als auch die Variation der Intensität der emittierten Strahlung in beiden Wellenlängenbereichen betreffen. Die Nennung von zwei Wellenlängenbereichen soll nicht ausschließen, dass mehr als zwei unterscheidbare Wellenlängenbereich eingesetzt und ausgewertet werden. Im Interesse einer einfachen und kostengünstigen Anordnung ist jedoch eine Ausführungsform mit zwei verschiedenen Infrarot-Wellenlängenbereichen bevorzugt. Es zeigt sich, dass mit zwei verschiedenen Wellenlängenbereichen, insbesondere einem Wellenlängenbereich mit geringer Absorption in Wasser, beispielsweise bei ca. 950 nm und einem zweiten Wellenlängenbereich mit hoher Absorption durch Wasser (Wasserabsorptionsbande) beispielsweise bei 1350 nm eine gute Beurteilung des Oberflächenzustands einer Fahrbahn möglich ist.The temporal variation may relate only to the radiation in a wavelength range as well as the variation of the intensity of the emitted radiation in both wavelength ranges. The mention of two wavelength ranges should not preclude the use and evaluation of more than two distinguishable wavelength ranges. However, in the interest of a simple and inexpensive arrangement is an embodiment with two different infrared wavelength ranges preferred. It turns out that with two different wavelength ranges, in particular a wavelength range with low absorption in water, for example at about 950 nm and a second wavelength range with high absorption by water (water absorption band), for example at 1350 nm, a good assessment of the surface condition of a roadway is possible ,

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform wird die Zeitvariation der Intensität der emittierten Strahlung durch Takten der Strahlungsleistung, insbesondere durch Umschalten zwischen einem Einschalt-Leistungspegel und einem Emitterzustand ohne Abstrahlung von IR-Leistung erzielt. Vorzugsweise sind beide Wellenlängenbereich in einem solchen Takt-Modus betrieben, wobei die Abstrahlung von Leistung in den beiden verschiedenen Wellenlängenbereichen im Zeitmultiplex erfolgt und vorteilhafterweise noch Emissionspausen vorgesehen sind. Durch die Zeitmultiplex-Taktung können auch Empfangs-Intervalle definiert werden, in welchen lediglich Strahlung eines Wellenlängenbereiches als Nutzsignalanteil erwartet wird. Eine Trennung der Signalanteile der verschiedenen Wellenlängenbereiche ist damit auf besonders einfache Weise möglich. Die Länge der Schaltintervalle ist vorzugsweise sehr groß gewählt gegenüber der Laufzeit der emittierten Strahlung vom Emitter über die ausgeleuchtete Oberfläche in die Empfangseinrichtung, so dass eine Phasenverschiebung der Taktsignale nicht gesondert berücksichtigt werden muß. Durch das Vorsehen von Emissionspausen kann in solchen Zeitintervallen vorteilhafterweise in der Empfangseinrichtung der Anteil von Fremdstrahlung in den beiden Nutz-Wellenlängenbereichen bestimmt und bei der Auswertung in den Beleuchtungsintervallen mitberücksichtigt werden, beispielsweise durch Subtraktion eines entsprechenden Fremdsignalanteils und/oder durch Beeinflussung des Arbeitspunktes eines oder mehrerer Empfängerelemente.According to one first advantageous embodiment is the time variation of the intensity of the emitted radiation by clocking the radiation power, in particular by switching between a turn-on power level and an emitter state achieved without radiation of IR power. Preferably both are Wavelength range operated in such a clock mode, the radiation of Power in the two different wavelength ranges in the time division multiplex takes place and advantageously still emission pauses are provided. Time division multiplexing can also be used to define receive intervals in which only radiation of a wavelength range is expected as a useful signal component. A separation of the signal components the different wavelength ranges is thus possible in a particularly simple manner. The length of the Switching intervals are preferably chosen to be very large compared to the duration of the emitted Radiation from the emitter over the illuminated surface in the receiving device, so that a phase shift of Clock signals not considered separately must become. By providing emission pauses in such time intervals advantageously in the receiving device, the proportion of extraneous radiation in the two payload wavelength ranges determined and taken into account in the evaluation in the illumination intervals be, for example, by subtracting a corresponding external signal component and / or by influencing the operating point of one or more receiver elements.

Eine weitere vorteilhafte Variante zur Realisierung der zeitlichen Variation der Intensität der emittierten IR-Strahlung umfaßt eine periodische Modulation der Strahlungsleistung. Vorteilhafterweise werden die Intensitäten in beiden Wellenlängenbereichen mit unterschiedlichen Modulationsfrequenzen moduliert und die Signalanteile in der Empfangseinrichtung durch frequenzselektive Demodulation, beispielsweise Synchrongleichrichtung oder Bandpassfilterung voneinander und von einem Fremdsignalanteil abgetrennt. Die Modulation erfolgt vorzugsweise hochfrequent im Bereich von beispielsweise 10–100 kHz. Durch die Modulation der Intensitäten in beiden Wellenlängenbereichen mit unterschiedlichen Modulationsfrequenzen kann in beiden Wellenlängenbereichen gleichzeitig emittiert, empfangen und ausgewertet werden, so dass jeweils gleiche Zeitabschnitte und damit Rückstreuungen von denselben Oberflächenabschnitten bearbeitet und durch Vergleich ausgewertet werden können.A Further advantageous variant for the realization of the temporal variation the intensity the emitted IR radiation comprises a periodic modulation the radiation power. Advantageously, the intensities in both Wavelength ranges modulated with different modulation frequencies and the signal components in the receiving device by frequency-selective demodulation, For example, synchronous rectification or bandpass filtering from each other and separated from an external signal component. The modulation takes place preferably high frequency in the range of for example 10-100 kHz. By the modulation of the intensities in both wavelength ranges with different modulation frequencies can be used in both wavelength ranges be emitted, received and evaluated simultaneously, so that each time periods equal and thus backscatters of the same surface sections edited and evaluated by comparison.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur zeitlichen Variation der Intensität ist in einer gepulsten Emission von 1R-Strahlung zu sehen, wobei vorteilhafterweise die Ein- und Austastpulse in ihrer Länge, Folgezeit oder dgl. nach einem der an sich bekannten Pulscode-Muster gewählt sind und auf der Seite der Empfangseinrichtung durch Korrelation mit Kompressionsfiltern oder dgl. in an sich bekannter Weise eine Trennung der Signalanteile erfolgt. Auch hierbei kann bei für verschiedene Wellenlängenbereiche unterschiedlicher Pulscodierung eine Strahlungsemission in beiden Wellenlängenbereichen gleichzeitig erfolgen. Die Emitterelemente der Sendeeinrichtung können insbesondere vorteilhafterweise Leuchtdioden oder Laserdioden sein. Solche Dioden sind kostengünstig erhältlich, benötigen ein geringes Einbauvolumen und sind leicht elektrisch ansteuerbar. Emitter-Dioden für die beiden bereits als bevorzugt genannten Wellenlängenbereiche sind an sich bekannt. Eine erste Ausführungsform sieht zwei getrennte Emitterelemente für die beiden benutzten Wellenlängenbereiche vor.A other advantageous option for temporal variation of intensity is in a pulsed emission to see 1R radiation, advantageously the input and Blanking pulses in their length, follow-up time or the like. According to one of the known pulse code pattern are selected and on the side of the receiving device by correlation with Compression filtering or the like. In a conventional manner, a separation the signal components takes place. Also here can at for different Wavelength ranges different pulse coding a radiation emission in both Wavelength ranges take place simultaneously. The emitter elements of the transmitting device can particularly advantageously be light-emitting diodes or laser diodes. Such diodes are inexpensive available, need a low installation volume and are easily electrically controlled. Emitter diodes for the two already mentioned as preferred wavelength ranges are known per se. A first embodiment sees two separate emitter elements for the both wavelength ranges used in front.

Es kann jedoch auch ein gemeinsames Emitterelement, welches in zwei Wellenlängenbereichen separat ansteuerbar emittieren kann, eingesetzt sein. Ferner kann für die Emission der Strahlung ein gemeinsames, breitbandig strahlendes Emitterelement vorgesehen sein, wobei dann die Unterscheidung der Wellenlängenbereiche durch wellenlängenselektive Filter für die beiden Wellenlängenbereiche im Strahlungsweg erfolgen kann.It However, also a common emitter element, which in two Wavelength ranges separately can emit controllable used. Furthermore, for the emission the radiation provided a common, broadband emitting emitter element in which case the distinction of the wavelength ranges by wavelength-selective filters for the two wavelength ranges can take place in the radiation path.

Bei Verwendung getrennter Emitterelemente für die unterschiedlichen Wellenlängenbereiche sind diese getrennten Emitterelemente vorzugsweise durch separate elektrische Signale von einer Steuereinrichtung, Taktgebern oder dgl. angesteuert. Bei Verwendung eines breitbandig strahlenden Emitterelements kann eine Variation der Intensität der abgestrahlten Leistung in einem oder beiden Wellenlängenbereichen durch steuerbare Lichtventile im Weg der Strahlung, beispielsweise steuerbare Flüssigkristall-Fenster erfolgen. Die Wellenlängenfilter können mit den steuerbaren Lichtventilen baulich vereint sein. Als Strahlungselement kann dann auch ein konventioneller Temperatur-IR-Strahler verwandt werden.at Use of separate emitter elements for the different wavelength ranges these separate emitter elements are preferably by separate electrical signals from a controller, clocks or Like. Controlled. When using a broadband radiating emitter element can be a variation of intensity the radiated power in one or both wavelength ranges by controllable light valves in the path of the radiation, for example controllable liquid crystal window respectively. The wavelength filters can with be structurally united the controllable light valves. As a radiation element then a conventional temperature IR emitter can be used become.

Die Empfangseinrichtung enthält bevorzugt für die verschiedenen Wellenlängenbereiche der zu detektierenden Strahlung getrennte Empfangselemente, deren Wellenlängenselektivität entweder bevorzugt durch die Materialzusammensetzung von Halbleiter-Empfangselementen oder durch vorgeschaltete wellenllängenselektive Filter gegeben ist. Die zeitliche Variation der Intensität der abgestrahlten Leistung erlaubt aber auch durch die korrespondierende, diese Variation berücksichtigende Auswertung den Einsatz eines für beide Wellenlängenbereiche gemeinsamen breitbandigen Empfangselements, wobei dann die Trennung der verschiedenen Strahlungsanteile in eine nachgeordnete Auswerteelektronik, beispielsweise mit diskret aufgebauten Filtern oder dergleichen und/oder eine digitale Signalverarbeitung verlagert wird. Als Empfangselemente in der Empfangseinrichtung sind insbesondere Photodioden geeignet, bei welchen sich noch die vorteilhafte Möglichkeit der einfachen Arbeitspunkteinstellung, beispielsweise in Abhängigkeit von einem detektierten Fremdstrahlungspegel ergibt.The receiving device preferably contains separate receiving elements for the different wavelength ranges of the radiation to be detected, the wavelength selectivity of which is preferably given by the material composition of semiconductor receiving elements or by upstream wavelength-selective filters. However, the temporal variation of the intensity of the radiated power also allows the use of a broadband receiving element common to both wavelength ranges, whereby the separation of the different radiation components into downstream evaluation electronics, for example with discretely constructed filters or the like, and / or or a digital signal processing is shifted. In particular photodiodes are suitable as receiving elements in the receiving device, in which there is still the advantageous possibility of simple operating point adjustment, for example, as a function of a detected external radiation level.

Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung der IR-Auswertung sind vorzugsweise für beide Wellenlängenbereiche baulich vereint und bilden eine monostatische Anordnung, d.h., dass Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung im Wesentlichen am selben Ort angeordnet sind. Die Richtung der Abstrahlung von IR-Sendeleistung und des Empfangs rückgestreuter Strahlung liegen vorzugsweise innerhalb eines Winkelbereichs zwischen 0° und 30° gegen die Flächennormale der überwachten Oberfläche. Bei der bevorzugten Anwendung in einem Kraftfahrzeug wird dabei dann ein unterhalb der Anordnung befindlicher Flächenabschnitt ausgeleuchtet und überwacht.transmitting device and receiving means of the IR evaluation are preferably for both Wavelength ranges structurally and form a monostatic arrangement, that is, that Transmitting device and receiving device substantially the same Place are arranged. The direction of the radiation of IR transmission power and the reception back-scattered Radiation is preferably within an angular range between 0 ° and 30 ° against the surface normal the supervised Surface. In the preferred application in a motor vehicle is doing then lit a surface section located below the arrangement and monitored.

Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung, bei welcher die beschriebenen IR-Sende/Empfangseinrichtungen mit einer zusätzlichen Mikrowellen-Sende/Empfangseinrichtung kombiniert betrieben sind, wodurch sich durch die an sich bekannten Auswertungsmöglichkeiten eine besonders zuverlässige Unterscheidung der relevanten Fahrbahnzustände durchführen läßt. Die Sendeleistung der Mikrowelleneinrichtung kann gleichfalls zeitlich variiert sein, wodurch beim Einsatz in Straßenfahrzeugen die gegenseitige Störung von in getrennten Fahrzeugen untergebrachten ähnlichen Anordnungen verringert oder eliminiert werden kann.Especially advantageous is an arrangement in which the IR transmitting / receiving devices described with an additional Microwave transmitting / receiving device operated in combination, which is known by the known evaluation options a particularly reliable Differentiation of the relevant road conditions. The transmission power of the microwave device can also be varied over time, whereby when used in road vehicles the mutual disorder reduced by similar arrangements accommodated in separate vehicles or can be eliminated.

Die Sensoren, insbesondere die Mikrowellensensoren, teilweise auch die Emitter können ein temperaturabhängiges Verhalten zeigen, welches die Meßergebnisse beeinflussen kann. Zur Eliminierung solcher Fehler sind an oder in der Nähe von Komponenten mit starker Temperaturabhängigkeit vorteilhafter weise Temperatursensoren angebracht. Die Korrektur der Meßsignale nach Maßgabe der gemessenen Temperaturen erfolgt vorzugsweise in Form einer digitalen Signalverarbeitung.The Sensors, in particular the microwave sensors, partly also the Emitters can a temperature-dependent Show behavior that can influence the measurement results. To eliminate such errors are at or near components with strong temperature dependence Advantageously, temperature sensors attached. The correction the measuring signals in accordance with The measured temperatures are preferably in the form of a digital Signal processing.

Zur Entscheidung über einen von mehreren zu unterscheidenden Fahrbahnzuständen können die in der Empfangseinrichtung bestimmten Meßwerte zu Strahlungsanteilen in den verschiedenen Wellenlängenbereichen gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung als Eingangsgrößen einem Klassifikator zugeführt sein, welcher eine Zuordnung zu einer von mehreren Klassen für den Fahrbahnzustand trifft. Die in der Empfangseinrichtung bestimmten Meßwerte werden hierfür einer Analog/Digital-Wandlung unterzogen. Der Vorteil eines Klassifikators liegt insbesondere darin, dass für die Zuordnungsvorschrift einer Klasse zu einer Kombination von Meßwerten keine expliziten Modelle über die Rückstreueigenschaften bestimmter Fahrbahnzustände gemacht werden müssen, sondern dass der Klassifikator anhand von Trainingsbeispielen eingestellt werden kann. Neben den Meßwerten zu Signalanteilen aus den beiden IR-Wellenlängenbereichen und ggf. der zusätzlichen Mikrowelleneinrichtung ist dem Klassifikator vorzugsweise auch mindestens ein Meßwert zu empfangener Fremdstrahlung in mindestens einem der Wellenlängenbereiche als weitere Eingangsgröße zugeführt. Eine besonders günstige Ausführungsform eines Klassifikators enthält eine Look-up-Tabelle. Die Meßsignale oder daraus abgeleitete Signale dienen in digitalisierter Form als Adressen oder Teiladressen für die Tabellenadressierung. Die Tabelleninhalte sind die Fahrbahnzustandsklassen.to Decision over One of several different road conditions, the in the receiving device determined measured values of radiation fractions in the different wavelength ranges according to a advantageous development of the invention as input to a classifier supplied which is an assignment to one of several classes for the road condition meets. The measured values determined in the receiving device become therefor subjected to an analog / digital conversion. The advantage of a classifier is in particular that for the assignment rule of a class to a combination of measured values no explicit models about the backscatter properties certain road conditions have to be made but that the classifier is set based on training examples can be. In addition to the measured values to signal components from the two IR wavelength ranges and possibly the additional Microwave device is the classifier preferably also at least a measured value external radiation to be received in at least one of the wavelength ranges supplied as a further input variable. A particularly favorable embodiment of a classifier a look-up table. The measuring signals or derived signals serve as addresses in digitized form or partial addresses for the table addressing. The table contents are the road condition classes.

Einzelne Bestandteile der erfindungsgemäßen Anordnung können auch in Verbindung mit weiteren Meßsystemen beschrieben sein und/oder verknüpft werden. Beispielsweise können die Meßergebnisse von ggf. vorhandenen Geschwindigkeitssensoren und Außentemperaturfühlern mit einer Fahrbahnzu stands-Aussage aus der erfindungsgemäßen Anordnung verknüpft werden zu einer abschließenden Entscheidung. Die einzelnen Komponenten der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung des IR-Systems sowie Komponenten des Mikrowellensystems können vollständig oder teilweise auf einem gemeinsamen integrierten Schaltkreis realisiert sein. Neben der Wellenlängentrennung kann auch noch das polarimetrische Verhalten der überwachten Fahrbahnoberfläche bestimmt und mitberücksichtigt werden. Aus der Entscheidung über den Zustand der überwachten Fahrbahn können bei Erkennen auf das Vorliegen eines Fahrbahnzustands mit schlechten Reifenhaftungseigenschaften in an sich bekannter Weise optische und/oder akustische Warnsignale abgegeben oder Direkteingriffe in den Fahrzustand, beispielsweise durch Verringerung der Geschwindigkeit vorgenommen werden.Separate Components of the inventive arrangement can also be described in connection with other measuring systems and / or linked become. For example, you can the measurement results from possibly existing speed sensors and outside temperature sensors a Fahrbahnzu state statement from the inventive arrangement connected become a final one Decision. The individual components of the transmitting device and the receiving device of the IR system and components of the microwave system can Completely or partially realized on a common integrated circuit be. In addition to the wavelength separation can also determined the polarimetric behavior of the monitored road surface and included become. From the decision on the Condition of supervised Roadway can upon detection of the presence of a road condition with bad Tire adhesion properties in a conventional manner optical and / or audible warnings or direct interventions in the driving condition, for example by reducing the speed be made.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt:The The invention is based on preferred embodiments illustrated in detail with reference to the figures. Showing:

1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform 1 a block diagram of a first embodiment

2 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform 2 a block diagram of a second embodiment

Die in 1 skizzierte Anordnung enthält eine Infrarot-Sendeeinrichtung SE und eine Infrarot-Empfangseinrichtung EE. Die Sendeeinrichtung SE enthält ein erstes Emitterelement E1, welches in einem ersten Wellenlängenbereich um eine erste Wellenlänge λ1 in Richtung der Oberfläche einer Fahrbahn F emittiert und ein zweites Emitterelement E2, welches Strahlung in einem zweiten Wellenlängenbereich um eine zweite Wellenlänge λ2 in Richtung der Fahrbahnoberfläche emittiert, mit beispielsweise λ1 = 950 nm und λ2 = 1350 nm. Der zeitliche Verlauf der Intensität der von den beiden Emitterelementen abgegebenen Strahlung ist durch zwei Taktgeber T1 bzw. T2 gesteuert. Die an der Fahrbahnoberfläche rückgestreute Strahlung wird in der Empfangseinrichtung von zwei Empfangselementen R1 für einen ersten Wellenlängenbereich um λ1 und R2 für einen zweiten Wellenlängenbereich um λ2 wellenlängenselektiv aufgenommen. Die spektralen Kurven der Emitterelemente E1 bzw. E2 und der vom Wellenlängenbereich her zugeordneten Empfangselemente R1 bzw. R2 sind nicht notwendig vollständig übereinstimmend. Ferner können die Spektralkurven der getrennten Emitterelemente und/oder der getrennten Empfangselemente sich überlappen.In the 1 sketched arrangement includes an infrared transmitting device SE and an infrared receiving device EE. The transmitting device SE contains a first emitter element E1 which emits in a first wavelength range about a first wavelength λ1 in the direction of the surface of a road F and a second emitter element E2 which emits radiation in a second wavelength range about a second wavelength λ2 in the direction of the road surface, with, for example, λ1 = 950 nm and λ2 = 1350 nm. The time profile of the intensity of the radiation emitted by the two emitter elements is controlled by two clocks T1 and T2. The backscattered radiation at the road surface is received in the receiving device by two receiving elements R1 for a first wavelength range around λ1 and R2 for a second wavelength range by λ2 wavelength selective. The spectral curves of the emitter elements E1 and E2 and the reception elements R1 and R2 associated with the wavelength range are not necessarily completely coincident. Furthermore, the spectral curves of the separate emitter elements and / or the separate receiving elements may overlap.

Die in den Empfangselementen R1, R2 aufgenommenen Strahlungsanteile zeigen entsprechend der zeitlichen Variation der emittierten Strahlung gleichfalls eine zeitliche Variation in der Intensität, welche in Demodulatoren D1, D2 zur weiteren Verringerung der Störsignalanteile in den empfangenen Signalen berücksichtigt wird. Hierzu sind beispielsweise Modulationssteuersignale M1, M2 von einer Steuereinrichtung sowohl den Taktgebern T1, T2 der Emitterelemente als auch den Demodulatoren D1, D2 der Empfangselemente zugeleitet. Die Demodulatoren D1, D2 können beispielsweise Synchrongleichrichter, Zeitschaltungen, Bandpassfilter oder andere zur Ausnutzung der Zeitinformation geeignete Schaltungen aufweisen. Ferner können Signalanteile zum Ausgleich kurzfristiger Schwankungen über einen vorgebbaren Zeitraum integriert werden.The in the receiving elements R1, R2 recorded radiation components show according to the temporal variation of the emitted radiation likewise a temporal variation in intensity, which in demodulators D1, D2 for further reduction of the interference signal components taken into account in the received signals becomes. For this purpose, for example, modulation control signals M1, M2 from a control device both the clocks T1, T2 of the emitter elements as well as the demodulators D1, D2 of the receiving elements. The demodulators D1, D2 can For example, synchronous rectifiers, time switches, bandpass filters or other circuits suitable for exploiting the time information exhibit. Furthermore, can Signal components to compensate for short-term fluctuations over one to be integrated within a predefinable period.

Die Ausgangssignale der Demodulatoren D1, D2 sind einer Analog/Digital-Wandler-Anordnung A/D zugeführt und werden in digitaler Form in einer Auswerteschaltung C, beispielsweise einem Prozessor, einer anwenderspezifischen programmierbaren Schaltung oder dgl. weiter ausgewertet. Die Auswerteschaltung C kann gleichzeitig auch als Steuerschaltung für die Erzeugung der Modulationssteuersignale M1, M2 dienen.The Output signals of the demodulators D1, D2 are an analog / digital converter arrangement A / D supplied and are in digital form in an evaluation circuit C, for example a processor, a custom programmable circuit or the like. Further evaluated. The evaluation circuit C can simultaneously also as a control circuit for the generation of the modulation control signals M1, M2 are used.

Die Emitterelemente E1, E2 und die Empfangselemente R1, R2 sind gegen die Fahrbahn vorzugsweise durch strahlungsdurchlässige Fenster mit schmutzabweisender Oberflächenbeschichtung geschützt. Die Fenster können zur Strahlungsbündelung auch Linsenform aufweisen.The Emitter elements E1, E2 and the receiving elements R1, R2 are against the roadway preferably through radiation-permeable windows with dirt-repellent surface coating protected. The windows can for radiation bundling also have a lens shape.

Bei der in 2 skizzierten Anordnung ist die Fahrbahn in anderer Darstellung als Übertragungsglied F mit bestimmten Übertragungseigenschaften entsprechend der Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn im Strahlungsweg zwischen getrennten Emittern E1, E2 der Sendeeinrichtung SE und einem gemeinsamen breitbandigen Empfangselement R in der Empfangseinrichtung EE skizziert. Das Empfangselement R sei beispielsweise eine Photodiode, deren Arbeitspunkteinstellungen durch einen Regler P vorgenommen und verändert werden kann. Das Ausgangssignal des breitbandigen Empfangselements R wird parallel auf einen Tiefpaß L, ein erstes Bandpassfilter B1 und ein zweites Bandpassfilter B2 geleitet. Die Taktgeber T1, T2 in der Sendeeinrichtung sollen in diesem Fall die Intensität der von den Emitterelementen E1, E2 abgegebenen Strahlung mit verschiedenen hochfrequenten Modulationsfrequenzen F1, F2 modulieren. Die Mittenfrequenzen der Bandpassfilter B1 bzw. B2 sind auf die Modulationsfregeunzen F1, F2 der Taktgeber T1 bzw. T2 in der Sendeeinrichtung abgestimmt und Filtern die zu den verschiedenen Wellenlängen gehörenden rückgestreuten Signalanteile aus dem elektrischen Ausgangssignal des optisch breitbandigen Detektors R aus. Über den Tiefpaß R kann ein Wert für den unmodulierten Fremdstrahlungsanteil bestimmt werden. Dieser Wert für den Fremdstrahlungsanteil kann beispielsweise zur Einstellung und Nachregelung des Arbeitspunktes des gemeinsamen Empfangselements R über den Arbeitspunktregler P herangezogen werden.At the in 2 sketched arrangement, the road is outlined in another representation as transmission element F with certain transmission properties according to the surface condition of the road in the radiation path between separate emitters E1, E2 of the transmitting device SE and a common broadband receiving element R in the receiving device EE. The receiving element R is, for example, a photodiode whose operating point settings can be made and changed by a controller P. The output signal of the broadband receiving element R is passed in parallel to a low-pass filter L, a first bandpass filter B1 and a second bandpass filter B2. The clocks T1, T2 in the transmitting device should in this case modulate the intensity of the radiation emitted by the emitter elements E1, E2 with different high-frequency modulation frequencies F1, F2. The center frequencies of the bandpass filters B1 and B2 are tuned to the modulation frequencies F1, F2 of the clocks T1 and T2 in the transmitting device and filter the backscattered signal components belonging to the different wavelengths from the electrical output signal of the optical broadband detector R. A value for the unmodulated extraneous radiation fraction can be determined via the low-pass filter R. This value for the foreign radiation component can be used, for example, for setting and readjusting the operating point of the common receiving element R via the operating point regulator P.

Die Ausgangssignale des Tiefpasses L, des Bandpassfilters B1 und des Bandpassfilters B2 sind einem A/D-Wandler zugeleitet, welcher sie in digitalisierter Form an eine Auswerteschaltung C weitergibt.The Output signals of the low pass L, the bandpass filter B1 and the Bandpass filters B2 are fed to an A / D converter, which converts them in digital form to an evaluation circuit C passes.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens auf mancherlei Weise abwandelbar.The The invention is not limited to the described preferred embodiments limited, but in the context of expert Can s changeable in many ways.

Claims

Arrangement for detecting road conditions with an infrared (IR) arrangement, which illuminates a roadway area by means of an IR transmitting device and receives radiation from the roadway by means of an IR receiving device and evaluates the intensity of backscattered IR radiation in two different wavelength ranges for a statement about the roadway condition , characterized in that the transmitting device varies the emitted IR radiation in at least one of the two wavelength ranges in time with respect to the intensity and the receiving device correlates at least a portion of the backscattered radiation with the time course of the intensity variation of the emitted radiation.

Arrangement according to claim 1, characterized that the time variation is a clocking of the intensity of the emitted radiation includes.

Arrangement according to claim 1 or 2, characterized that the time variation is a periodic modulation of the emitted Radiation includes.

Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized the temporal variation is a pulse coding of the emitted ones Radiation includes.

Arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterized that the transmitting device the intensity for both wavelength range varies with different time courses.

Arrangement according to claim 5, characterized in that that the transmitting device radiation in the two wavelength ranges emitted in time division multiplex.

Arrangement according to claim 6, characterized that the transmitting device, the radiation in the two wavelength ranges modulated with different modulation frequencies.

Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized that the transmitting device during Emission breaks no radiation emitted.

Arrangement according to claim 8, characterized that the receiving device during the issue breaks a value for Foreign radiation determined in at least one of the two wavelength ranges.

Arrangement according to claim 9, characterized that the receiving device intended for the foreign radiation Use value for operating point adjustment of a receiving element.

Arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the transmitting device has two separate emitters for the two wavelength ranges having.

Arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized that the transmitting device has a broadband emitter for both Wavelength ranges and in the radiation path arranged wavelength-selective filter for the two Wavelength ranges having.

Arrangement according to claim 11, characterized that the transmitting means the intensities of the separate emitters emitted radiation varies.

Arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized through controllable light valves in the path of radiation.

Arrangement according to one of claims 1 to 14, characterized that the receiving device separate receiving elements for the two wavelength ranges contains.

Arrangement according to one of claims 1 to 14, characterized the receiving device is a common broadband receiving element for both Wavelength ranges contains.

Arrangement according to one of claims 1 to 16, characterized by light-emitting diodes and / or laser diodes as emitters.

Arrangement according to one of claims 1 to 17, characterized by one or more photodiodes as receiving elements.

Arrangement according to one of Claims 1 to 18, characterized the transmitting device and the receiving device are arranged monostatically.

Arrangement according to one of claims 1 to 19, characterized through an additional Microwave transmission / receiving means.

Arrangement according to claim 20, characterized that the transmission power of the microwave device also in time varies.

Arrangement according to one of Claims 1 to 21, characterized that measured values of the receiving device after analog / digital conversion a Classifier supplied which is an assignment to one of several classes for the road condition meets.

Arrangement according to claim 22, characterized in that which fed to the classifier Measured values at least measured values for backscattered transmission signals in the two wavelength ranges include.

Arrangement according to claim 22 or 23, characterized that the classifier at least one measured value to receive external radiation supplied is.