DE4235104A1 - Straßenzustandsdetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Einrichtung ist aus der DE 37 38 221 C2 bekannt.

Bei der bekannten Einrichtung werden von einem oder mehreren Lichtempfängern aufgenommene Rückstrahlsignale nach dem Prinzip der Laufzeitmessung ausgewertet. Es sollen mit der bekannten Einrichtung vor allem Fahrbahnunebenheiten erkannt werden. Um die geometrische Lage einzelner Unebenheiten bestimmen zu können, werden zwei getrennte Rückstreubereiche gebildet und die von diesen mit unterschiedlichen Laufzeiten erhaltenen Rückstrahlsignale getrennt verarbeitet. Wasser oder ähnlich glatte Flächen werden durch die Abwesenheit von Fahrbahnunebenheiten erkannt.

Die bekannte Einrichtung ist nicht dazu geeignet, solche Veränderungen der Fahrbahnoberfläche zu erkennen, die keine größeren Unebenheiten oder Verebnungen verursachen. Beispielsweise wird eine dünne Eis- oder Feuchtigkeitsschicht, die alle Unebenheiten überzieht, mit der bekannten Einrichtung nicht erkannt, obgleich gerade derartige Veränderungen besonders gefährlich sind, da sie auch vom Fahrer nur schwer und oft zu spät wahrgenommen werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch Veränderungen wie Glatteis, Reif oder dünne Nässeschichten auf der Fahrbahn erkennt und dem Fahrer anzeigt.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung macht sich dabei zunutze, daß sowohl Eis als auch Wasser die Rauhigkeit des Straßenbelages vermindern, indem sie Poren im Belag auffüllen und hervorstehende Spitzen in eine entstehende Schicht einbetten.

Mit der Abnahme der Rauhigkeit vermindern sich aber auch die Wechsellichtanteile der von den Lichtempfängern detektierten rückgestrahlten Signale. Sind diese aufgrund der unterschiedlichen Elevationswinkel in beiden Lichtempfängern unterschiedlich, so wird auch das nach Korrelation der beiden Signale erhaltene Signal durch die Abnahme der Rauhigkeit schwächer. Das jeweils ermittelte Korrelationsmaximum kann dann mit abgespeicherten Erfahrungswerten verglichen und es kann bei Gefahr eine entsprechende Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

So sieht Anspruch 2 eine automatische Verstellung der Lichtsende- und Empfangssysteme in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit vor. Damit wird z. B. bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit ein dem Fahrzeug weiter vorausliegendes Stück der Straßenoberfläche auf Glätte oder Nässe geprüft als bei niedrigerer Geschwindigkeit, was dem Fahrer mehr Zeit läßt, auf eine solche Gefahr zu reagieren.

Anspruch 3 sieht eine von Hand einstellbare oder von Umgebungsfaktoren abhängige Gewichtung der von den Lichtempfängern detektierten Signale vor. Damit läßt sich die Empfindlichkeit der Einrichtung den Gegebenheiten anpassen.

Die Ansprüche 4, 5 und 6 betreffen in der Einrichtung nach der Erfindung verwendbare Lichtquellen und deren Betriebsweise.

Anhand von 2 Figuren soll nun ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung eingehend beschrieben und daran die Wirkungsweise der Erfindung erklärt werden.

Fig. 1 zeigt schematisch eine auf dem Fahrzeug befindliche erfindungsgemäße Einrichtung.

Fig. 2 zeigt den Strahlengang der Lichtsende- und Empfangssysteme.

In Fig. 1 sind zwei Lichtsende- und Empfangssysteme dargestellt, die beide, wie in fig. 2 wiedergegeben, in unterschiedlicher Höhe übereinander an einem Fahrzeug F befestigt sind. Jedes der Systeme besteht aus einer Lichtquelle L1, L2, einem Strahlteiler ST1, ST2 einer Ausgangsoptik O1, O2 und einem Detektor D1, D2 als Lichtempfänger. Der Strahlteiler dient dazu, von einer vom Fahrzeug entfernt gelegenen, von der Lichtquelle beleuchteten Fläche rückgestrahltes Licht vom Ausgangslichtstrahl zu trennen und dem Detektor zuzuführen. Die beiden Lichtquellen können hier auf verschiedenen Frequenzen arbeitende Laser sein. In den Ausgangsoptiken oder in den Eingängen der Detektoren sind dann (in der Figur nicht dargestellte) Filter vorzusehen, die das jeweils unerwünschte, vom Laser der anderen Lichtsende- und Empfangseinrichtung stammende Licht absorbieren. Werden Laser gleicher Frequenz verwendet, so müssen die Detektoren synchron mit den jeweils wechselseitig getakteten Lasern umgeschaltet werden.

Die Detektorausgänge sind in Fig. 1 auf einen Korrelator K geführt, der die Ausgangssignale miteinander korreliert, den Korrelations-Maximalwert aufsucht und an eine Auswerteschaltung AW ausgibt. In der Auswerteschaltung findet ein Vergleich des übergebenen Wertes mit in einem Speicher SP abgespeicherten Erfahrungswerten statt. Entspricht der vom Korrelator gelieferte Wert einem für eine gefährliche Situation charakteristischen Erfahrungswert, so wird eine optische oder akustische Warnung auf einer Anzeigeneinrichtung AZ ausgegeben.

In der Auswerteschaltung, die z. B. durch einen Mikrorechner realisiert sein kann, kann auch eine Gewichtung des vom Korrelator gelieferten Wertes vorgenommen werden. Dies kann z. B. zur Anpassung der Einrichtung an bestimmte Straßenbeläge oder zur Anpassung an Umgebungseinflüsse nützlich sein. Anstelle eines analoge oder digitale elektrische Ausgangssignale von Detektoren verarbeitenden Korrelators kann auch ein optischer Korrelator verwendet werden, dem ein optisch/elektrischer Wandler nachgeschaltet ist.

In Fig. 2 ist ein Fahrzeug F mit zwei Lichtsende- und Empfangssystemen SE1, SE2 dargestellt. Die aus den Ausgangsoptiken austretenden Strahlen der beiden Systeme beleuchten dasselbe Stück Straßenoberfläche SB, das in Fig. 2 mit starker Überhöhung seiner Rauhigkeit wiedergegeben ist. Die Einfallswinkel der Strahlen der beiden Lichtsende- und Empfangssysteme unterscheiden sich aufgrund der unterschiedlichen Anbringungshöhen um den Winkel δ.

Es ist leicht zu erkennen, daß das höher angebrachte Lichtsende- und Empfangssystem SE1 das Oberflächenprofil der Fläche SB tiefer ausleuchtet als dies das Lichtsende- und Empfangssystem SE2 vermag. Füllt sich das Profil mit Wasser oder Eis, wird der Unterschied in der Ausleuchtungstiefe geringer.

Werden die Lichtsende- und Empfangseinrichtungen am Fahrzeug F in einer Ebene senkrecht zur Fahrzeuggrundfläche und parallel zur Fahrzeuglängsachse schwenkbar angebracht, so läßt sich der Abstand der Fläche SB zum Fahrzeug F verändern und es wird möglich, z. B. bei höherer Geschwindigkeit diesen Abstand zu vergrößern.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Erkennen des Zustandes der vor einem bewegten Fahrzeug (F) liegenden Straßenoberfläche von diesem Fahrzeug aus mit zwei einstellbaren, jeweils aus Lichtsender und Lichtempfänger bestehenden Lichtsende- und Empfangssystemen (SE1, SE2), deren Lichtempfänger (D1, D2) von einem vom jeweils zugeordneten Lichtsender beleuchteten Straßenoberflächenstück (SB) reflektierte Lichtsignale detektieren und einer Auswerteeinheit (A) zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichtsende- und Empfangssysteme (SE1, SE2) so am Fahrzeug angeordnet sind, daß sie dasselbe Straßenoberflächenstück (SB) unter unterschiedlichen Elevationswinkeln beleuchten und optisch abtasten, daß die Auswerteeinheit (A) eine Korrelation der von beiden Lichtempfängern detektierten Signale vornimmt, den Korrelationsspitzenwert mit abgespeicherten für unterschiedliche Oberflächenrauhigkeiten ermittelten Erfahrungswerten vergleicht und eine Folgereaktion aus löst, wenn das Vergleichsergebnis auf einen Zustand geringer Rauhigkeit der Straßenoberfläche hinweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsende- und Empfangssysteme (SE1, SE2) in einer auf der Fahrzeuggrundfläche senkrecht stehenden, zur Fahrzeuglängsachse parallelen Ebene schwenkbar angeordnet sind, daß ihr Abstrahlwinkel in bezug auf die Fahrzeuggrundfläche geschwindigkeitsabhängig, automatisch verstellbar ist und eine geschwindigkeitsabhängige Veränderung der Distanz zwischen dem beleuchteten Straßenoberflächenstück (SB) und dem Fahrzeug (F) erlaubt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Lichtempfängern (D1, D2) detektierten Signale mit manuell einstellbaren oder mit von Temperatur-, Feuchte- oder Luftdrucksensoren abhängigen Gewichtsfaktoren verknüpft werden können.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtsender (L1, L2) Lasersysteme unterschiedlicher Frequenz vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtsender (L1, L2) Lasersysteme gleicher Frequenz vorgesehen sind, die im getakteten Betrieb, wechselweise senden.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtsender (L1, L2) Infrarotdioden vorgesehen sind.