DE69432465T2

DE69432465T2 - Objekt Unterscheider ( Oberfläche einer Strasse )

Info

Publication number: DE69432465T2
Application number: DE69432465T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Hanazono UNO; Takeshi Ukyo-ku ISHIDA; Junichi Ukyo-ku TAKAGI; Yasunobu Hanazono SAKAI
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1994-06-29
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2014-06-30
Also published as: NO955327L; FI956303A0; EP0710817A1; US5652655A; FI112542B; CA2166323C; FI956303A; CA2166323A1; DE69432465D1; NO316862B1; EP0710817A4; NO955327D0; AU7082894A; EP0710817B1; WO1995001549A1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Objektdiskriminator, der mit Anbringung an einem Fahrzeug dazu verwendet wird, den Zustand (schneebedeckt, Schotter, Asphalt, nass, gefroren, etc.) der Oberfläche einer Straße, auf welcher das Fahrzeug fährt, zu diskriminieren, und auf eine Vorrichtung, auf welche der Diskriminator angewandt ist.
Stand der Technik
Ein Antiblockiersystem (ABS) (oder Antirutschsystem) ist eine System zur weitest möglichen Verkürzung des Fahrzeugbremswegs durch Regelung einer Bremse so, dass ein Schlupffaktor erzielt wird, der die Bremskraft maximiert. Da der Schlupffaktor zu Maximierung der Bremskraft abhängig vom Zustand der Straßenoberfläche ist, ist es erforderlich, den Zustand der Straßenoberfläche zu unterscheiden, damit eine optimale ABS-Regelung, geeignet für den Zustand der Straßenoberfläche, durchgeführt wird. Außerdem ist es erforderlich, sehr holprige Schotterstraßen zu identifizieren, um unangenehme Schwingungen zu absorbieren und einen idealen Fahrkomfort durch Steuerung der Federung in Übereinstimmung mit der Rauigkeit der Straßenoberfläche aufrecht zu erhalten.
Eine Technik zur berührungslosen, optischen Diskriminierung von Straßenzuständen ist in Toshio Takehana, Hikari Gijutsu Contact, Band 27, Heft 3 (1989), S. 158–164 „Road-Surface Condition Sensor Utilizing Polarizing Characteristic of Road Surface Reflection" offenbart. Gemäß dieser Technik sind ein Lichtemissionselement und ein Lichtempfangselernent in einer solchen Weise angeordnet, dass der Einfallswinkel und der Reflexionswinkel den Wert des Brewster-Winkels (53°) annehmen. Dies nutzt die Tatsache aus, dass, da eine nasse Stra ßenoberfläche eine Spiegeloberfläche annähert, der Polarisationsgrad gegen eins geht, während im Falle einer trockenen Straßenoberfläche der Polarisationsgrad gegen null geht.
Diese Technik ist jedoch so, dass eine Asphaltoberfläche entweder als nasser Zustand oder trockener Zustand identifiziert wird; Schotterstraßen und schneebedeckte Straßen können nicht unterschieden werden. Da ferner die Winkel, unter denen das Lichtemissionselement und das Lichtempfangselement angeordnet sind, durch den Brewster-Winkel bestimmt werden, ist eine exakte Positionierung erforderlich, und das Lichtsende- und das Lichtempfangselement müssen in ziemlich großem Abstand voneinander angeordnet werden.
Ferner ist eine Straßenoberflächenzustandsabschätzung, die für eine Anwendung in der Antirutschregelung geeignet ist, verfügbar (Katsuhiro Oba et. al, Jidosha Gijutsukai, Corporate Juridical Person, Gakujutsu Koenkai Zensatsushi 811, Mai 1988, 881028, „Road-Surface Estimation Using Fuzzy Logic"). Da jedoch diese Technik für die Anwendung auf ein Antirutschsystem geeignet ist, fehlt ihr die Universalität.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft einen Objektdiskriminator, der auf die Diskriminierung von Straßenoberflächenzuständen einer großen Breite von Arten erweiterbar ist, wodurch viele Anwendungen möglich werden.
Die Erfindung ist wie in Anspruch 1 definiert.
Der Grundaufbau des Straßenoberflächendiskriminators gemäß der vorliegenden Erfindung ist folgendermaßen: Im Einzelnen umfasst der Straßenoberflächendiskriminator eine erste Lichtquelle zur Einstrahlung von Licht auf die Straßenoberfläche; ein erstes optisches Ortsfrequenz-Lichtemp-fangssystem mit ersten Ortsfrequenzfiltermitteln und ersten Lichtempfangsmitteln, wobei von der Straßenoberfläche, auf welche Licht von der ersten Lichtquelle eingestrahlt wird, reflektiertes Licht durch die ersten Lichtempfangsmittel über die ersten Ortsfrequenzfiltermittel empfangen wird und die ersten Lichtempfangsmittel ein elektrisches Signal ausgeben, das das empfangene reflektierte Licht darstellt; ein zweites optisches Lichtempfangssystem mit zweiten Lichtempfangsmitteln, wobei von der Straßenoberfläche, auf welche von der ersten Lichtquelle Licht eingestrahlt wird, reflektiertes Licht von den zweiten Lichtempfangsmitteln empfangen wird und die zweiten Lichtempfangsmittel ein elektrisches Signal ausgeben, das das empfangene reflektierte Licht darstellt; eine erste Signalverarbeitungsschaltung zur Feststellung der Intensität einer Mittenfrequenzkomponente, welche der Ortsfrequenz der ersten Ortsfrequenzfiltermittel entspricht, anhand des vom ersten optischen Ortsfrequenzfilter-Lichtempfangssystem ausgegebenen elektrischen Signals; eine zweite Signalverarbeitungsschaltung zur Feststellung der Intensität einer Niederfrequenzkomponente, welche einer Ortsfrequenz entspricht, die niedriger als die Ortsfrequenz der ersten Ortsfrequenzfiltermittel ist, anhand des von dem zweiten optischen Lichtempfangssystem ausgegebenen elektrischen Signals; und Diskriminiermittel zur Diskriminierung von Zuständen der Straßenoberfläche beruhend auf der Intensität der mit der ersten Signalverarbeitungsschaltung festgestellten Mittenfrequenzkomponente und der Intensität der mit der zweiten Signalverarbeitungsschaltung festgestellten Niederfrequenzkomponente.
Vorzugsweise sind die erste Lichtquelle, das erste optische Ortsfrequenz-Lichtempfangssystem und das zweite optische Lichtempfangssignal so eingerichtet, dass die ersten und zweiten Lichtempfangsmittel von der Straßenoberfläche diffus reflektiertes Licht empfangen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das zweite optische Lichtempfangssystem in dem ersten optischen Ortsfre quenz-Lichtempfangssystem enthalten und sind die zweiten Lichtempfangsmittel die ersten Lichtempfangsmittel. Das von den ersten Lichtempfangsmitteln ausgegebene elektrische Signal wird auf die erste Signalverarbeitungsschaltung und die zweite Signalverarbeitungsschaltung aufgegeben.
In einer zweiten Ausführungsform ist ein Teil des zweiten optischen Lichtempfangssystems in dem ersten optischen Ortsfrequenz-Lichtempfangssystem enthalten und empfangen die zweiten Lichtempfangsmittel reflektiertes Licht, das nicht durch die ersten Ortsfrequenzfiltermittel geht.
In einer dritten Ausführungsform weist das zweite optische Lichtempfangssystem ein zweites Ortsfrequenzfilter auf, das eine Ortsfrequenz hat, die kleiner ist als die Ortsfrequenz der ersten Ortsfrequenzfiltermittel. Die zweiten Lichtempfangsmittel empfangen reflektiertes Licht durch das zweite Ortsfrequenzfilter.
Die Ortsfrequenzcharakteristik (speziell von diffusem Licht), die eine Straßenoberfläche zeigt, hat eine deutliche Eigenheit im Ortsfrequenzspektrum. Speziell ist die Intensität hoch im Bereich niedriger Ortsfrequenz; je höher die Ortsfrequenz, desto niedriger die Intensität. Die Erfinder haben entdeckt, dass in diesem Niederfrequenzbereich hoher Intensität die Intensität abhängig von den Straßenoberflächenzuständen unterschiedlich ist. Anders ausgedrückt, haben die Erfinder herausgefunden, dass die Straßenoberflächenzustände folgende Rangfolge in der Reihenfolge abnehmender Intensität haben: Schnee, Schotter (Erde, Sand) und Asphalt (Beton).
Die Ortsfrequenz (Mittenfrequenzkomponente) des ersten optischen Ortsfrequenzfiltersystems wird auf einen vergleichsweise hohen Abschnitt des feststellbaren Ortsfrequenzbereichs eingestellt. In einem Frequenzbereich, der niedriger als die Mittenfrequenz ist, wird die Ortsfrequenz der herausgezogenen Niederfrequenzkomponente auf einen Abschnitt eingestellt, in dem sich die Intensität so sehr wie möglich in Abhängigkeit von den Straßenoberflächenzuständen ändert.
Die Intensität der Niederfrequenzkomponente wird mit der Intensität der Mittenfrequenzkomponente standardisiert (normiert). Damit wird der Grund für eine Schwankung der Lichtmenge und einer Schwankung des Reflexionsvermögens etc. eliminiert. Durch Vergleichen der standardisierten Niederfrequenzkomponentenintensität mit einem bestimmten Schwellenwert kann wenigstens einer der Zustände Schnee, Schotter oder Asphalt diskriminiert werden.
Der Zustand der Nässe einer Straßenoberfläche, insbesondere einer Asphaltstraßenoberfläche, wird beruhend auf regulär reflektiertem Licht diskriminiert.
In diesem Fall sind eine zweite Lichtquelle zur Einstrahlung von Licht auf die Straßenoberfläche und ein drittes optisches Lichtempfangssystem, welches ein drittes Lichtempfangselement enthält, vorgesehen. Die zweite Lichtquelle und das dritte optische Lichtempfangssystem sind in einer solchen Weise angeordnet, dass das dritte Lichtempfangselement von der Straßenoberfläche, auf welche von der zweiten Lichtquelle Licht eingestrahlt wird, regulär reflektiertes Licht empfängt. Die Diskriminiermittel diskriminieren den Zustand Nässe der Straßenoberfläche beruhend auf einem Ausgangssignal des dritten Lichtempfangselements.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ferner ein Lichtmengendetektor zur Feststellung der Lichtmenge im eingestrahlten Licht aus der zweiten Lichtquelle vorgesehen. Diskriminiermittel diskriminieren den Zustand Nässe der Straßenoberfläche beruhend auf einem Wert, der durch Normieren des Ausgangssignals des dritten Lichtempfangselements mit der von dem zweiten Lichtmengendetektor festgestellten Lichtmenge gewonnen ist. Damit können abträgliche Effekte einer Schwankung der Lichtmenge der zweiten Lichtquelle eliminiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das dritte optische Lichtempfangssystem in dem ersten optischen Ortsfrequenzfilter-Lichtempfangssystem enthalten. Das dritte Lichtempfangselement ist das erste Lichtempfangselement.
In diesem Fall sind Zerlegungsmittel zur Zerlegung eines Ausgangssignals des ersten Lichtempfangselements in eine erste Signalkomponente, welche von dem eingestrahlten Licht der ersten Lichtquelle herrührt, und eine zweite Signalkomponente, welche von dem von der zweiten Lichtquelle eingestrahlten Licht herrührt, vorgesehen. Die erste Signalverarbeitungsschaltung stellt die Intensität der Mittenfrequenzkomponente von diffusem Licht beruhend auf der mit den Zerlegungsmitteln abgetrennten ersten Signalkomponente fest. Eine dritte Signalverarbeitungsschaltung ist zur Feststellung der Intensität der Mittenfrequenzkomponente von regulär reflektiertem Licht beruhend auf der mit den Zerlegungsmitteln abgetrennten zweiten Signalkomponente vorgesehen.
Die Diskriminiermittel diskriminieren den Zustand Nässe der Straßenoberfläche beruhend auf einem Verhältnis der Intensität der Mittenfrequenzkomponente von regulär reflektiertem Licht zur Intensität der Mittenfrequenzkomponente von diffus gemachtem Licht. Dieses Verhältnis wird im Falle einer nassen Straßenoberfläche ziemlich groß, so dass sich eine genaue Beurteilung erwarten lässt.
Die Trennung der oben erwähnten Signale kann auf folgende Weise umgesetzt werden: eine Ansteuerschaltung ist zur Ansteuerung der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle beruhend auf betreffenden Signalen unterschiedlicher Phase oder unterschiedlicher Frequenz vorgesehen. Die Zerlegungsmittel sind durch eine Demodulationsschaltung zur Demodulierung von betreffenden Signalen, die mit betreffenden Signalen unterschiedlicher Phase oder unterschiedlicher Frequenz moduliert worden sind, verwirklicht.
Die Tatsache, dass eine Straßenoberfläche gefroren ist, kann ebenfalls bestimmt werden. Ein Temperatursensor zur Messung der Straßenoberflächentemperatur oder Lufttemperatur ist vorgesehen. Wenn die Diskriminiermittel Nässe diskriminiert haben, bestimmen die Diskriminiermittel, dass die Straßenoberfläche gefroren ist in einem Fall, wo die mit dem Temperatursensor abgefühlte Temperatur kleiner als ein bestimmter Wert ist.
Ein schneebedeckte Straße kann ebenfalls durch eine diffuse Lichtkomponente beurteilt werden. Im Einzelnen ist eine vierte Signalverarbeitungsschaltung zur Feststellung einer diffusen Lichtkomponente sehr niedriger Frequenz beruhend auf dem Ausgangssignal des ersten Lichtempfangselements oder zweiten Lichtempfangselements vorgesehen. Die Diskriminiermittel beurteilen, dass eine Straßenoberfläche schneeig ist, in einem Fall, wo die mit der vierten Signalverarbeitungsschaltung festgestellte diffuse Lichtkomponente einen bestimmten Wert überschreitet.
Vorzugsweise setzt sich die erste Lichtkomponente aus einer Anzahl von Lichtemissionselementen und einer Anzahl von Linsen, die den Lichtemissionselemente entsprechen und vor diesen angeordnet sind, zusammen. Die optische Achse eines jeden Lichtemissionselements und die optische Achse der ihm entsprechenden Linse sind versetzt zueinander angeordnet. Dadurch ist verhindert, dass das eingestrahlte Licht der ersten Lichtquelle sich verbreitert.
Die erste Signalverarbeitungsschaltung enthält als ein Beispiel ein Nachlauf-Bandpassfilter. Das Nachlauf-Bandpassfilter gibt ein die Geschwindigkeit über dem Boden darstellendes Signal aus. Das Passband des Nachlauf-Bandpassfilters wird beruhend auf dem Geschwindigkeitssignal gesteuert. Der Straßenoberflächendiskriminator ist in der Lage, auch die Geschwindigkeit über Boden festzustellen.
Die zweite Signalverarbeitungsschaltung enthält als ein Beispiel ein Nachlauf-Tiefpassfilter, bei welchem die Abschneidfrequenz beruhend auf dem Geschwindigkeitssignal gesteuert wird.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Objektdiskriminator mit einem einfacheren Aufbau (insbesondere einem einfacheren elektrischen Aufbau). Der Straßenoberflächendiskriminator umfasst eine Lichtquelle zum Einstrahlen von Licht auf eine Straßenoberfläche; ein optisches Ortsfrequenz-Lichtempfangssystem für den Empfang von von der Straßenoberfläche, auf welche Licht von der Lichtquelle her eingestrahlt wird, diffus reflektiertem Licht über ein Ortsfrequenzfilter und für die Ausgabe eines elektrischen Signals, welches das empfangene reflektierte Licht darstellt; eine Signalverarbeitungsschaltung zur Feststellung einer Mittenfrequenzkomponente, welche der Ortsfrequenz des Ortsfrequenzfilters entspricht, beruhend auf dem von dem optischen Ortsfrequenzfilter-Lichtempfangssystem ausgegebenen elektrischen Signal; einen ersten Zähler zur Zählung von Nulldurchgangskomponenten der von der Signalverarbeitungsschaltung ausgegebenen Mittenfrequenzkomponente; einen zweiten Zähler zur Zählung von Nulldurchgangspunkten des von dem optischen Ortsfrequenzfilter-Lichtempfangssystem ausgegebenen elektrischen Signals; und Diskriminiermittel zur Diskriminierung des Zustands der Straßenoberfläche beruhend auf einem Zielwert im ersten Zähler und einem Zielwert im zweiten Zähler.
Wenigstens einer der Zustände Schnee, Schotter und Asphalt wird mit den Diskriminiermitteln in obigem Aufbau diskriminiert.
Gemäß einer Ausführungsform führen die Diskriminiermittel eine Diskriminierung durch und der erste und zweite Zähler beginnen zu bestimmten Zeiten zu zählen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform führen die Diskriminiermittel eine Diskrimi nierung aus und der erste und zweite Zähler beginnen jedes Mal zu zählen, wenn die Zählung im ersten Zähler eine bestimmte Zahl erreicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der erste und zweite Zähler in einer Anzahl von Paaren vorgesehen. Der Zeitpunkt, zu welchem die Zählung mit dem ersten und zweiten Zähler beginnt, ist so eingestellt, dass sie für jedes Paar anders ist. Dadurch lässt sich Genauigkeit aufrecht erhalten und die Diskriminierzeitdauer verkürzt.
Der oben beschriebene vereinfachte Straßenoberflächendiskriminator kann auch so entwickelt sein, dass er in der Lage ist, Nässe, Frost, etc. zu diskriminieren.
Bei allen oben beschriebenen Straßenoberflächendiskriminatoren ist die folgende Anordnung empfohlen, um zu verhindern, dass das diffus reflektierte Licht so stark wird, dass es im Falle von Schnee die Verarbeitungsschaltung sättigt:
Speziell sind eine Verstärkerschaltung zur Verstärkung elektrischer Signale, Lichtempfangssignale eingeschlossen, und Mittel zur Steuerung des Verstärkungsfaktors der Verstärkerschaltung in Abhängigkeit vom Ergebnis der mit der Diskriminierschaltung durchgeführten Diskriminierung vorgesehen.
Alternativ sind Steuermittel zur Veränderung der Menge an von der ersten oder zweiten Lichtquelle eingestrahltem Licht in Abhängigkeit vom Ergebnis der mit der Diskriminierschaltung durchgeführten Diskriminierung vorgesehen.
Diese Erfindung kann auch so entwickelt sein, dass sie nicht nur eine Straßenoberfläche, sondern auch die Oberfläche eines Objekts diskriminiert.
Die vorliegende Erfindung ist ferner auf eine Fahrzeugrutschwarnung, zur Steuerung des Bremsens oder der Beschleunigung für Antischlupfzwecke und auf die Steuerung der Fahrzeugfederung anwendbar.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Fahrzeug bzw. einen mobilen Körper mit einem Straßenoberflächendiskriminator.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlicher werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 bis 3 veranschaulichen den optischen Aufbau eines Straßenoberflächendiskriminators (einen ersten Aspekt desselben), wobei 1 eine perspektivische Ansicht, 2 eine Längsschnittansicht und 3 eine Vorderansicht eines optischen Systems für regulär reflektiertes Licht ist;
4 und 5 zeigen schematisch ein Beispiel des Aufbaus einer Lichtquelle zur Beleuchtung der Oberfläche einer Straße, wobei 4 eine Draufsicht und 5 eine Schnittansicht ist;
6 ist eine Schnittansicht, die ein spezielles Beispiel einer Lichtquelle zur Beleuchtung einer Straßenoberfläche zeigt;
7 ist ein Graph, der Ergebnisse einer tatsächlichen Messung zeigt;
8 ist ein Blockschaltbild, welches den elektrischen Aufbau (einen ersten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
9 ist ein Schaltungsdiagramm, welches ein spezifisches Beispiel einer Differenzverstärkerschaltung zeigt;
10 ist ein Schaltungsdiagramm, welches ein spezifisches Beispiel eines Nachlauf-Bandpassfilters zeigt;
11 ist ein Blockschaltbild, welches ein spezifisches Beispiel einer Amplitudennachweisschaltung zeigt;
12 ist ein Flussdiagramm, welches einen Straßenoberflächenbeurteilungsalgorithmus (einen ersten Aspekt desselben) zeigt;
13 ist ein Flussdiagramm, welches einen Straßenoberflächenbeurteilungsalgorithmus (einen zweiten Aspekt desselben) zeigt;
14 ist ein Flussdiagramm, welches einen Straßenoberflächenbeurteilungsalgorithmus (einen dritten Aspekt desselben) zeigt;
15 ist ein Flussdiagramm, welches einen Straßenoberflächenbeurteilungsalgorithmus (einen vierten Aspekt desselben) zeigt;
16 ist ein Flussdiagramm, welches den elektrischen Aufbau (einen zweiten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
17 ist ein Flussdiagramm, welches den elektrischen Aufbau (einen dritten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
18 ist ein Blockschaltbild, welches ein Beispiel für den Aufbau eines Doppelkammfilters zeigt;
19 ist ein Wellenformdiagramm eines Eingangssignals und 20 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils desselben;
21 ist ein Blockschaltbild, welches den elektrischen Aufbau (einen vierten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
22 ist ein Blockschaltbild, welches den elektrischen Aufbau (einen fünften Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
23 ist eine perspektivische Ansicht, die den optischen Aufbau (einen zweiten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt, und 24 ist eine Vorderansicht desselben;
25 ist ein Blockschaltbild, welches den elektrischen Aufbau (einen sechsten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
26 ist eine Vorderansicht, die den optischen Aufbau (einen dritten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
27 ist ein Blockschaltbild, welches den elektrischen Aufbau (einen siebten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
28 ist ein Flussdiagramm, welches den elektrischen Aufbau (einen fünften Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
29 ist ein Flussdiagramm, welches den elektrischen Aufbau (einen sechsten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
30 ist ein Flussdiagramm, welches den elektrischen Aufbau (einen siebten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
31 ist ein Blockschaltbild, welches den elektrischen Aufbau (einen achten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
32 ist ein Wellenformdiagramm, welches ein Signal im Falle einer schneebedeckten Straße zeigt;
33 ist ein Wellenformdiagramm, welches ein Signal im Falle einer Schotterstraße zeigt;
34 ist ein Blockschaltbild, welches den elektrischen Aufbau (einen neunten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
35 ist ein Blockschaltbild, welches den elektrischen Aufbau (einen zehnten Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
36 ist ein Zeitdiagramm, dass das Arbeiten eines Zählers zeigt;
37 ist ein Blockschaltbild, welches den elektrischen Aufbau (einen elften Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
38 ist ein Blockschaltbild, welches den elektrischen Aufbau (einen zwölften Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators zeigt;
39 zeigt eine Vorrichtung, welche eine Warnung abhängig von den Ergebnissen der Straßenoberflächendiskriminierung ausgibt;
40 veranschaulicht ein Antiblockiersystem (ABS);
41 zeigt eine Tabelle optimaler Gleitfaktoren;
42 zeigt ein Fahrzeug, in dem ein ABS installiert ist;
43 zeigt ein Fahrzeug, in welchem eine Federungssteuerungsvorrichtung installiert ist, und
44 ist eine Schnittansicht eines Stoßdämpfers.
Beste Ausführungsweise der Erfindung
Ein Straßenoberflächendiskriminator ist im Allgemeinen an einem Fahrzeug angebracht. Licht des optischen Systems des Straßenoberflächendiskriminators wird zur Oberfläche der Straße hin eingestrahlt und von der Straßenoberfläche reflektiertes Licht vom optischen System empfangen. Der Oberflächenzustand der Straße wird durch eine Signalverarbeitungsschaltung beruhend auf einem von dem optischen System erhaltenen elektrischen Signal diskriminiert.
Typische Beispiele von in dieser Ausführungsform identifizierten Straßenoberflächenzuständen sind wie folgt:
Schnee;
Asphalt (oder Beton); und
Schotter (Erde (Lehm) oder Sand).
In dieser Ausführungsform wird auch diskriminiert, ob die Straßenoberfläche gefroren ist oder nicht.
Ferner kann gemäß dieser Ausführungsform eine Asphalt(Beton-)Straßenoberfläche in die folgenden zwei Zustände weiter unterteilt werden:
nasser Asphalt (Beton) und
trockener Asphalt (Beton).
Dementsprechend enthalten die Diskriminiermoden, die einen der Straßenoberflächenzustände aus den oben erwähnten Straßenoberflächenzuständen identifizieren und zwischen irgendwelchen zwei oder mehr Straßenoberflächenzuständen unterscheiden. Repräsentative Beispiele von Arten der Unterscheidung sind wie folgt:

a. Identifikation einer schneeigen Straße;
b. Identifikation einer Asphaltstraße (Betonstraße);
c. Identifikation einer Schotterstraße (erdiger oder sandiger Straße);
d. Identifikation einer gefrorenen Straßenoberfläche;
e. Identifikation einer nassen Asphaltstraße;
f. Identifikation einer trockenen Asphaltstraße;
g. Unterscheidung zwischen einer schneeigen Straße und einer Asphaltstraße;
h. Unterscheidung zwischen einer schneeigen Straße und einer Schotterstraße;
i. Unterscheidung zwischen einer Asphaltstraße und einer Schotterstraße;
j. Unterscheidung zwischen einer schneeigen Straße, einer Asphaltstraße und einer Schotterstraße;
k. Diskriminierung, ob sich eine Asphaltstraße in einem nassen Zustand oder einem trockenen Zustand im Falle von g, i und j oben befindet; und
m. Diskriminierung, ob eine Straßenoberfläche im Falle von g, h, i, j und k oben gefroren ist oder nicht.

In den nachfolgenden Ausführungsformen konzentriert sich die Beschreibung auf den Modus m, der die meisten Arten von zu diskriminierenden Straßenoberflächenzuständen hat. Es versteht sich von selbst, dass eine Straßenoberflächendiskriminatorvorrichtung und ein Straßenoberflächendiskriminatorverfahren, bei welchem eine Straßenoberflächendiskriminierung irgendeines Modus aus a ~ k oben möglich ist, realisiert werden kann, indem allein der benötigte Teil des optischen Aufbaus, der benötigte Teil des elektrischen Aufbaus und der benötigte Teil eines Algorithmus extrahiert wird.
(1) Optischer Aufbau (erster Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators
Die 1 bis 3 veranschaulichen ein Beispiel des optischen Aufbaus eines Straßenoberflächendiskriminators. Um die Anzahl von Zeichnungen zu reduzieren, sind alle optischen Elemente gezeichnet, die in dem optischen System erforderlich sind, um tatsächlich alle der mehreren Straßenoberflächendiskriminierungsalgorithmen, die später noch im Einzelnen beschrieben werden, auszuführen. Anders ausgedrückt, enthält dieses optische System auch optische Elemente, die zum Zwecke der Ausführung eines bestimmten Straßenoberflächendiskriminierungsalgorithmus nicht notwendig sind. Man kann auch sagen, dass die 1 bis 3 alle optischen Elemente ausdrücken, die in den optischen Systemen mehrerer Straßenoberflächendiskriminatoren enthalten sind. Die Tatsache gilt auch für die Signalverarbeitungsschaltung der 8. Wenn dementsprechend dieses optische System und die in 8 gezeigte Signalverarbeitungsschaltung verwendet werden, ist eine Straßenoberflächen diskriminierung des oben erwähnten Modus m möglich. In einem Fall, wo ein Straßenoberflächendiskriminator verwirklicht wird, der in der Lage ist, eine Straßenoberflächendiskriminierung irgendeines der oben erwähnten Moden a ~ k durchzuführen, brauchen nicht notwendige optische Elemente und elektrische Schaltkreiselemente nur gestrichen zu werden.
Eine Lichtquelle 11 zur Beleuchtung der Straßenoberfläche und eine Lichtquelle 12 für regulär (spiegel-)reflektiertes Licht sind in dem optischen System enthalten. Die Lichtquellen 11 und 12 sind durch Leuchtdioden gebildet. Ein Beispiel eines bevorzugten Aufbaus für die Lichtquelle zur Straßenoberflächenbeleuchtung wird später noch beschrieben. Die Lichtquelle zur Straßenoberflächenbeleuchtung strahlt Licht schräg nach unten in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ein. Die Lichtquelle 12 für regulär reflektiertes Licht strahlt Licht schräg nach unten in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung ein. Vorzugsweise unterscheiden sich die Wellenlängen des von den Lichtquellen 11 und 12 eingestrahlten Lichts. Dadurch kann das Licht dieser Lichtquellen, das von einer Straßenoberfläche LD (die Straße ist auch durch LD dargestellt) reflektiert wird, durch ein optisches Filter getrennt werden.
Ein optisches Lichtempfangssystem für den Empfang von diffus reflektiertem Licht von der Straßenoberfläche enthält eine Lichtempfangslinse 21, eine Spaltplatte 22 und eine Kollimationslinse 24. Der Brennpunkt der Lichtempfangslinse 21 und der Brennpunkt der Kollimationslinse 24 befinden sich an der gleichen Stelle, und ein Spalt (Membran) 22a in der Spaltplatte 22 ist an diesen Brennpunkten angeordnet. Der Spalt 22a erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Ein solches optisches System wird als telezentrisches optisches System bezeichnet. Das heißt, von dem von der Straßenoberfläche LD reflektiertem Licht laufen nur Lichtstrahlen senkrecht zur Straßenoberfläche LD und parallel zueinander (in
2) an dem Brennpunkt der Lichtempfangslinse 21 zusammen und gehen durch den Schlitz 22a. Lichtstrahlen, die durch den Schlitz 22a gegangen sind, werden durch die Kollimationslinse 24 parallel gemacht. Das Licht von der Lichtquelle 11 trifft schräg auf die Straßenoberfläche LD. Nur Licht, das senkrecht von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist, verläuft durch Schlitz 22a. Es wird also nur von der Straßenoberfläche LD diffus bzw. streureflektiertes Licht durch die Kollimationslinse 24 kolliminiert und tritt in ein optisches Ortsfrequenzfiltersystem ein. (Das heißt, regulär (spiegel-)reflektiertes Licht von der Straßenoberfläche LD tritt nicht in das optische Ortsfrequenzfiltersystem ein).
Vorzugsweise wird ein optisches Filter 23 am Ort des Spaltes 22a der Spaltplatte 22 angeordnet. Dieses Filter 23 zeigt eine Wellenselektivität so, dass nur von der Lichtquelle 11 zur Beleuchtung der Straßenoberfläche eingestrahltes Licht durchgelassen wird. Dadurch wird verhindert, dass Licht von der Lichtquelle 12 für regulär reflektiertes Licht und anderes Fremdlicht (Sonnenlicht, Licht der Straßenbeleuchtung etc.) auf das optische Ortsfrequenzfiltersystem auftrifft. Das von Lichtquelle 11 eingestrahlte Licht ist vorzugsweise Infrarotlicht.
Das optische Ortsfrequenzfiltersystem enthält eine Gitterplatte (Schlitzfeld) 25, ein Prismenfeld 26, eine Sammellinse 27 und zwei Lichtsensoren (Lichtempfangselemente, z. B. Photodioden oder Phototransistoren) 31A, 31B. Das Prismenfeld 26 wirkt im Prinzip als Ortsfrequenzfilter.
Das Prismenfeld 26 ist durch eine Anzahl von Prismen gebildet. Die Prismen sind in Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet und erstrecken sich in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung. Das Prismenfeld 26 ist vorzugsweise als eine Einheit ausgebildet. Die durch die Kollimationslinse 24 parallel gemachten Lichtstrahlen werden durch Brechung abwechselnd nach vorne und nach hinten (mit der Fahrtrichtung als Referenz dienend) durch die Prismen des Prismenfelds 26 jeweils mit einer festen Abstandsweite getrennt. Die getrennten Lichtbündel werden jeweils durch die Sammellinse 27 gebündelt und treffen auf die beiden Sensoren 31A, 31B.
Das mit den strichpunktierten Linien in 2 angegebene Licht trifft auf den Lichtsensor 31A und das mit den Punktlinien angegebene Licht auf den Lichtsensor 31B. Die Breite dieser Lichtbündel hängt von der Periode ab, mit der die Prismen angeordnet sind. Die Prismenfeldperiode bestimmt die Charakteristik (Periode) des Ortsfrequenzfilters.
Eine Anzahl von in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordneten und sich senkrecht zur Fahrtrichtung erstreckenden Schlitze ist in der Gitterplatte (Schlitzfeld) 25 ausgebildet. Die Periode, mit der diese Schlitze angeordnet sind, ist die halbe Feldperiode der Prismen des Prismenfelds 26. Von dem mit der Kollimationslinse 24 parallel gemachten Licht trifft das Licht, das die Schlitze durchlaufen hat, auf das Prismenfeld 26, so dass es getrennt wird, wie oben beschrieben, und das getrennte Licht wird von den Lichtsensoren 31A, 31B räumlich abwechselnd im Raum empfangen. Die Gitterplatte 25 verhindert, dass Streulicht auf das Prismenfeld 26 auftrifft.
Die Lichtsensoren 31A und 31B sind im Abstand in Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet. Der Abstand ist durch die Periode der Prismen im Prismenfeld 26 und die Vergrößerung der Sammellinse 27 bestimmt. Spiegel 28 sind an beiden Seiten der Lichtsensoren 31A und 31B vorgesehen und wirken in einer solchen Weise, dass Licht, dass nicht auf die Lichtempfangsflächen der Lichtsensoren 31A, 31B durch die Linse 27 gebündelt wird, so sehr wie möglich auf die Lichtsensoren 31A, 31B trifft.
Wie später noch dargestellt wird, werden die Ausgangssignale der beiden Lichtsensoren 31A und 31B auf eine Diffe renzverstärkerschaltung gegeben und die Differenz zwischen Ihnen berechnet. Das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung enthält eine Frequenzkomponente (welche von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängt), die einer Ortsfrequenzkomponente entspricht, die den Zustand der Straßenoberfläche darstellt, welche eine Schwankung im diffus reflektierten Licht bewirkt, wobei der Straßenoberflächenzustand Rauigkeit der Straßenoberfläche einschließt.
Die auf den Lichtsensor 31A einfallenden Lichtbündel und die auf den Lichtsensor 31B einfallenden Lichtbündel sind außer Phase um eine Periode, die die von dem Ortsfrequenzfilter ausgewählte halbe Raumperiode ist. Dementsprechend wird die Ortsfrequenzmittenkomponente durch Nehmen der Differenz zwischen den Ausgangssignalen der beiden Lichtsensoren 31A und 31B verdoppelt. Gleichspannungskomponenten werden hauptsächlich durch diese Differenzverarbeitung weggehoben.
Die Lichtquelle 12 für regulär reflektiertes Licht und ein Lichtsensor 32 zum Abfühlen von regulär reflektiertem Licht sind in einer Ebene, die die Fahrtrichtung des Fahrzeugs senkrecht schneidet, in einer solchen Weise angeordnet, dass der Einfallswinkel des eingestrahlten Lichts von der Lichtquelle 12 auf die Straßenoberfläche LD und der Reflexionswinkel des von der Straßenoberfläche reflektierten Lichts, das auf den Lichtsensor 32 einfällt, gleich sind. Da der Einfallswinkel und der Reflexionswinkel kleiner als der Brewster-Winkel (53°) gemacht werden können, lässt sich eine Größenverminderung des optischen Systems erwarten. Vorzugsweise sind ein optisches Filter, welches nur Licht mit der Wellenlänge des von der Lichtquelle 12 eingestrahlten Lichts durchlässt, und eine Sammellinse vor dem Lichtsensor 32 angeordnet.
Ein Straßenoberflächenthermometer 33 misst die Temperatur der Straßenoberfläche und ist beispielsweise durch ein Infrarot-Strahlungsthermometer verwirklicht. Das Straßenoberflä chenthermometer 33 braucht nicht in dem optischen System enthalten zu sein und kann an einem anderen geeigneten Ort im Fahrzeug vorgesehen sein.
Ferner ist ein Lichtsensor 34 zur Überwachung der eingestrahlten Lichtmenge so vorgesehen, dass er einen Teil des eingestrahlten Lichts von der Lichtquelle 12 für regulär reflektiertes Licht erhält. Der Lichtsensor 34 wird später noch beschrieben.
Die 4 und 5 zeigen ein Beispiel des Aufbaus der Lichtquelle 11 zur Beleuchtung der Straßenoberfläche. Die Lichtquelle 11 ist durch in zwei Dimensionen angeordnete Lichtemissionselemente (z. B. Leuchtdioden) 11a und ein Linsenfeld 13 mit einer Anzahl von in zwei Dimensionen angeordneten Konvexlinsen 13a zum Sammeln und nachfolgenden Einstrahlen von Licht der Lichtemissionselemente 11a gebildet. Eine Linse 13a entspricht einem Lichtemissionselement 11a. Die optischen Achsen in Paaren der Lichtemissionselemente und Linsen, die im Bereich der Mitte liegen, fallen im Wesentlichen zusammen. Je näher jedoch die Lage sich zum Rand hin befindet, desto mehr sind die optischen Achsen der Lichtemissionselemente 11a und die optischen Achsen der entsprechenden Linsen 13a gegeneinander versetzt, um so das durch die Linsen 13a gesammelte und eingestrahlte Licht so nah zur Mitte kommen zu lassen, wie möglich. Dadurch verbreitert sich das von der Lichtquelle 11 eingestrahlte Licht nicht wesentlich, sondern läuft in einen Bereich auseinander, der so klein wie möglich ist, um die Straßenoberfläche LD zu beleuchten. Anders ausgedrückt, kann das Licht wirkungsvoller ausgenützt werden, und es ist möglich die Anzahl der die Lichtquelle 11 bildenden Lichtemissionselemente zu verringern.
6 zeigt die die Straßenoberfläche beleuchtende Lichtquelle 11 in einer Form, die näher bei der tatsächlich verwendeten liegt. Die Vielfachheit der Lichtemissionselemente 11a ist auf einer Leiterplatte 14 montiert und mit einem Verdrahtungsmuster auf der Platte 14 verbunden. Die Lichtemissionselemente 11a sind in Ausnehmungen eines Sockels 15 eingesetzt, der an der Platte 14 befestigt ist. Lichtabschirmungsplatten 16 sind so vorgesehen, das sie den Rand der Lichtemissionselemente 11a (mit Ausnahme von deren vorwärts gerichteten Teilen) abdecken. Das Linsenfeld 13 ist vor den Lichtemissionselementen 11a angeordnet und an den Lichtabschirmungsplatten 16 befestigt. Die optischen Achsen der Lichtemissionselemente 11a und die ihnen entsprechenden Linsen 13a sind gegeneinander versetzt.
(2) Prinzipien der Straßenoberflächendiskriminierung
7 zeigt ein Beispiel einer tatsächlichen Messung eines Ortsfrequenzspektrums, das durch ein Differenzsignal zwischen dem Ausgangssignal des Lichtsensors 31A und dem Ausgangssignal des Lichtsensors 31B dargestellt wird. Dieser Graph ist das Ergebnis der tatsächlichen Messung von drei Arten von Straßenoberflächenzuständen, nämlich Schneestraßen, Schotterstraßen und Asphaltstraßen.
Die Frequenz (elektrische Mittenfrequenz) f einer Mittenfrequenzsignalkomponente, die in dem Differenzsignal zwischen den Ausgaben der Lichtsensoren 31A und 31B enthalten ist, wird durch das Produkt einer Ortsmittenfrequenz μ, welche durch den Aufbau des Ortsfrequenzfilters ausgewählt wird, und der Geschwindigkeit v des Fahrzeugs folgendermaßen dargestellt: f = μ × v Gl. (1)
Die Ortsmittenfrequenz μ wird ausschließlich durch den Aufbau des Ortsfrequenzfilters entschieden. Die Straßenoberflächenperiode (die Periode des Straßenoberflächenzustands, die eine Änderung des diffus reflektierten Lichts bewirkt, wobei der Straßenoberflächenzustand Rauigkeit der Straßenoberfläche einschließt), die durch das Ortsfrequenzfilter ausgewählt wird, wird hier auf 4 (mm) eingestellt. 7 zeigt das Ergebnis, wenn man das durch tatsächliche Messung gewonnene elektrische Signal einer Fourier-Transformation (FFT: fast Fourier transform) unterwirft, um ein Frequenzspektrum zu erhalten, und dann das Frequenzspektrum mit der Ortsmittenfrequenz μ normiert. Ferner werden Daten, die Schnee, Schotter und Asphalt betreffen, in einer solchen Weise normiert, dass die Spitzenwerte (Intensitäten) der Ortsmittenfrequenz μ zusammenfallen.
Aus dem Graph ergibt sich, dass große und deutliche Unterschiede zwischen Asphalt-, Schnee- und Schotterstraßen hinsichtlich der Intensitäten der Ortsfrequenzkomponenten (in dem Band unterhalb μ/4 beispielsweise), die niedriger als die Ortsmittenfrequenz μ sind, vorhanden sind. Diese Unterschiede sind von der Größenordnung einer Stelle (Faktor 10 oder mehr). Je niedriger die Ortsfrequenz, desto größer ist die Intensitätsdifferenz bei den drei Arten von Straßenoberflächenzuständen.
Dementsprechend ist es möglich, zwischen Schneestraße, Schotterstraße und Asphaltstraße, beruhend auf einem Wert [bezeichnet als „(Niederfrequenzkomponentenintensität/Mittenfrequenzkomponentenintensität)" = Db/Da] zu unterscheiden, der durch Normierung der Niederfrequenzkomponentenintensität (bei einer Frequenz von μ/4 oder μ/10 beispielsweise) der Ortsfrequenz mit der Mittenfrequenzkomponentenintensität gewonnen ist. Schwellenwerte TH1, TH2, die zur Unterscheidung diesen Straßen verwendet werden, sollten als Werte zwischenliegend dem Wert Db/Da entschieden werden. In 7 wird eine Straße als Schneestraße diskriminiert, wenn der Wert Db/Da größer als der Schwellenwert TH1 ist, als Schotterstraße, wenn der Wert Db/Da zwischen den Schwellenwerten TH1 und TH2 liegt, und als Asphaltstraße, wenn der Wert Db/Da kleiner als der Schwellenwert TH2 ist.
Die hier erwähnte Schneestraße bezieht sich nicht auf eine Straße, die mit Neuschnee bedeckt ist (deren gesamte Oberfläche rein weiß ist), sondern eher auf eine durch Fahrzeug- und Fußgängerverkehr abgenutzte Schneeoberfläche, so dass diese dann einen verhältnismäßig holprigen Zustand einnimmt (d. h., deutlich holpriger als eine Schotterstraße, welcher Straßenzustand eine Änderung der diffus reflektierten Lichtmenge bewirkt).
Eine erdige oder sandige Straße, in welche Schotter eingemischt ist, zeigt auch die gleiche Tendenz, und das Frequenzspektrum einer Betonstraße ist im Wesentlichen das gleiche wie das Spektrum einer Asphaltstraße.
(3) Elektrische Konfiguration (erster Aspekt derselben) eines Straßenoberflächendiskriminators
8 zeigt ein Beispiel der Konfiguration einer Signalverarbeitungsschaltung, die in dem Straßenoberflächendiskriminator enthalten ist.
Die Ausgangssignale der Lichtsensoren 31A und 31B werden auf eine Differenzverstärkerschaltung 51 gegeben, welche ein Signal ausgibt, das die Differenz zwischen diesen beiden Signalen darstellt.
Ein Beispiel für die Aufbauten der Lichtsensoren 31A, 31B und der Differenzverstärkerschaltung 51 ist in 9 dargestellt. Die Lichtsensoren 31A und 31B sind jeweils durch eine Photodiode gebildet, wobei die Photodioden in Reihe geschaltet sind. Die Differenzverstärkerschaltung 51 ist durch einen Operationsverstärker 51A mit einem Rückkopplungswiderstand R gebildet. Die Differenz zwischen einem Strom I1, der in die Pho todiode 31A fließt, und einem Strom I2, der in die Photodiode 31B fließt, wird an dem Knoten der Photodioden berechnet und der Differenzstrom geht in den Operationsverstärker 51A. Der Operationsverstärker 51A wandelt den Eingangsdifferenzstrom in ein Spannungssignal V₀ um und gibt dieses Signal aus. Die Ausgangsspannung V₀ ist durch die folgende Gleichung gegeben: V0 = R(I2 – I1) Gl. (2)
Die Ausgangsspannung V₀ der Differenzverstärkerschaltung 51 wird auf ein Nachlauf-Bandpassfilter [Nachlauf-BPF (C)] 52 und eine Nachlauf-Tiefpassfilter [Nachlauf-LPF (L)] 55 gegeben.
Das Ausgangssignal des Nachlauf-BPF 52 wird auf eine Frequenz/Spannung-(F/V-)Wandlerschaltung 53 gegeben. Das Ausgangssignal der F/V-Wandlerschaltung 53 stellt die Geschwindigkeit (Bodengeschwindigkeit) v des Fahrzeugs dar, in welchem der Straßenoberflächendiskriminator installiert ist. Die Ausgabe der F/V-Wandlerschaltung 53 wird auf das Nachlauf-BPF 52 und Nachlauf-LPF 55 rückgekoppelt und dazu verwendet, die Abschneidfrequenzen (Frequenzbänder) dieser Filterschaltungen zu ändern, um der Fahrzeuggeschwindigkeit v nachzusteuern.
Das Ausgangssignal des Nachlauf-BPF 52 geht auch in eine Amplitudennachweisschaltung 54. Die Amplitudennachweisschaltung 54 gibt ein Signal aus, das die oben beschriebene Mittenfrequenzkomponentenintensität Da darstellt.
Das Ausgangssignal des Nachlauf-LPF 55 geht in eine Amplitudennachweisschaltung 56. Die Amplitudennachweisschaltung 56 gibt ein Signal aus, das die oben beschriebene Niederfrequenzkomponentenintensität Db darstellt.
Ein Beispiel für den Aufbau des Nachlauf-BPF 52 ist in 10 dargestellt. Das Nachlauf-BPF enthält ein Hochpassfilter (HPF) und ein Tiefpassfilter (LPF), die über einen Puffer verstärker 75 seriell verschaltet sind. Das HPF umfasst einen Kondensator 71 und ein spannungsgesteuertes variables Widerstandselement 73. Das LPF umfasst einen Kondensator 72, ein spannungsgesteuertes variables Widerstandselement 74. Die spannungsgesteuerten variablen Widerstandselemente 73, 74 sind beispielsweise durch FETs gebildet. Eine Steuerspannung einer Steuerspannungserzeugungsschaltung 76 wird auf die Elemente 73, 74 gegeben, und die Widerstandswerte dieser Elemente 73, 74 variieren in Übereinstimmung mit der Steuerspannung. Eine Änderung der Widerstandswerte der Elemente 73, 74 bewirkt eine Änderung der Abschneidfrequenzen des HPF und des LPF. Das Passband des Nachlauf-BPF 52 ist das Band zwischen der Abschneidfrequenz des HPF und der Abschneidfrequenz des LPF (wobei letztere Abschneidfrequenz höher als diejenige des HPF ist). Die Steuerspannungserzeugungsschaltung 76 erzeugt eine Steuerspannung in der Größe vergleichbar mit dem Ausgangsspannungssignal (welches die Fahrzeuggeschwindigkeit v darstellt) der F/V-Wandlerschaltung 53.
Wenn beispielsweise die von dem Ortsfrequenzfilter in dem oben beschriebenen optischen System ausgewählte Periode (der Rauigkeit) der Straßenoberfläche 5 (mm) ist, dann ist die Ortsmittenfrequenz μ 0,2 (mm^–1). v (km/h) soll die Geschwindigkeit (Bodengeschwindigkeit) des Fahrzeugs darstellen. v (km/h) = 1000 v/3,6 (mm/s) Gl. (3)
Die Mittenfrequenz f des von der Differenzverstärkerschaltung 51 gewonnenen elektrischen Signals ist auf beruhend auf Gleichung (1) folgendermaßen: f = μ × v = 200 v/3,6 (Hz) Gl. (4)
Dementsprechend wird es ausreichen, die Mittenfrequenz des Passbandes des Nachlauf-BPF 52 auf die durch Gleichung (4) angegebene Frequenz einzustellen und die Mittenfrequenz in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v gemäß Gleichung (4) zu verändern.
Das Nachlauf-LPF 55 hat (ausgenommen die Tatsache, dass die Abschneidfrequenz anders ist) einen Aufbau, der mit demjenigen des LPF (zusammengesetzt aus dem Kondensator 72, dem spannungsgesteuerten variablen Widerstandselement 74 und der Steuerspannungserzeugungsschaltung 76) in dem Nachlauf-BPF 52 identisch ist, und die Abschneidfrequenz desselben ändert sich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v.
Wenn die durch das Nachlauf-LPF 55 herauszuziehende Frequenz der Niederfrequenzkomponenten so eingestellt wird, dass sie 1/10 der Mittenfrequenz ist, sollte unter Bezug auf Gleichung (4) die Abschneidfrequenz dieses Filters zu 20 v/3,6 (Hz) gemacht werden.
Ein spezielles Beispiel des Aufbaus der Amplitudennachweisschaltung 54 ist in 11 gezeigt. Die Schaltung 54 ist durch eine Halbwellengleichrichterschaltung 77 und ein Tiefpassfilter (LPF) 78 gebildet. Anstelle der Halbwellengleichrichterschaltung 77 kann auch eine Ganzwellengleichrichterschaltung verwendet werden. Das Passband des LPF 78 wird unter dem Gesichtspunkt der Ansprechzeit, die für den Straßenoberflächennachweis erforderlich ist, entschieden. Wenn beispielsweise die Ansprechzeit 0,1(s) und das LPF 78 eine primäres Tiefpassfilter ist, dann ist die Abschneidfrequenz 3,7(Hz).
Das Ausgangssignal des Lichtsensors 31B (oder des Lichtsensors 31A) wird über ein Tiefpassfilter (LPF) 57 als ein Signal ausgegeben, das die Menge Dc an diffus reflektiertem Licht darstellt. Das LPF 57 dient zur Beseitigung sehr niederfrequenter Wellungen, die in dem Ausgangssignal des photoelektrischen Detektors 31B enthalten sind. Die Abschneidfrequenz dieses Filters wird beispielsweise auf ungefähr 1(Hz) (fest) eingestellt.
Das Ausgangssignal des Lichtsensors 33 für regulär reflektiertes Licht ist eine Signal, das eine Menge Dd an regulär reflektiertem Licht darstellt. Ein Tiefpassfilter mit einem geeigneten Passband kann mit der Ausgangsseite des Lichtsensors 32 verbunden werden.
Das Ausgangssignal des Straßenoberflächenthermometers 33 ist ein Signal, das die Straßenoberflächentemperatur De darstellt. Dieses kann auch ein Thermometer (wärmeempfindliches Element) zum Abfühlen der Lufttemperatur statt der Temperatur der Straßenoberfläche sein. In diesem Fall würde das Thermometer an einem Ort vorgesehen sein, der mit der Außenluft in Berührung steht.
Die Lichtquelle 11 zur Beleuchtung der Straßenoberfläche und die Lichtquelle 12 für reguläre Reflexion werden durch automatische Leistungssteuer-(APC-)Schaltungen 61 bzw. 62 gesteuert. Als Folge davon wird die Menge an eingestrahltem Licht für jede der Lichtquellen 11, 12 stets konstant gehalten.
Auf eine Diskriminierschaltung 60 werden das von der Amplitudennachweisschaltung 54 ausgegebene Signal, das die Intensität Da der Mittenfrequenzkomponente darstellt, das von der Amplitudennachweisschaltung 56 ausgegebene Signal, das die Intensität Db der Niederfrequenzkomponente darstellt, und das von dem LPF 57 ausgegebene Signal, das die Menge Dc an diffus reflektiertem Licht darstellt, das von dem Lichtsensor 32 ausgegebene Signal, das die Menge Dd an regulär reflektiertem Licht darstellt, und das von dem Straßenoberflächenthermometer 33 ausgegebene Signal, das die Straßenoberflächentemperatur De darstellt, gegeben.
Die Diskriminierschaltung 60 benutzt zwei oder mehr dieser Eingangssignale zur Identifizierung oder Diskriminierung des Straßenoberflächenzustands gemäß den später beschriebenen Straßenoberflächendiskriminierungsalgorithmen. Vorzugsweise ist die Diskriminierschaltung 60 durch eine CPU (z. B. einen Mikrocomputer), einen Speicher und andere periphere Schaltungen gebildet. In einem solchen Fall würden die oben erwähnten Signale Da–De auf die Diskriminierschaltung 60 mit Umwandlung in Digitaldaten durch eine A/D-Wandlerschaltung gegeben.
(4) Straßenoberflächendiskriminationsalgorithmus (erster Aspekt desselben)
12 zeigt den einfachsten Straßenoberflächendiskriminationsalgorithmus. Die Verarbeitung gemäß diesem Straßenoberflächendiskriminationsalgorithmus wird in der Diskriminierschaltung 60 ausgeführt. Dies gilt auch für die anderen Straßenoberflächendiskriminationsalgorithmen.
Das Verhältnis Db/Da der Niederfrequenzkomponentenintensität Db zur Mittenfrequenzkomponentenintensität Da wird berechnet und das Verhältnis mit den oben erwähnten Schwellenwerten TH1 und TH2 verglichen. Die Straße wird als Schneestraße beurteilt, wenn das Verhältnis Db/Da größer als der Schwellenwert TH1 ist (dieses Verhältnis soll „groß" genannt werden); als Schotterstraße, wenn das Verhältnis zwischen den Schwellenwerten TH1 und TH2 liegt (dieses Verhältnis soll „mittel" genannt werden); und als Asphaltstraße, wenn das Verhältnis kleiner als der Schwellenwert TH2 ist (dieses Verhältnis soll „klein" genannt werden).
Man kann auch allein den Schwellenwert TH1 vorab in der Diskriminierschaltung 60 einstellen und nur schneeige und Schotterstraßen diskriminieren.
Man kann auch allein den Schwellenwert TH2 (oder einen von TH1 bis TH2 reichenden geeigneten Wert) vorab in der Diskrimi nierschaltung 60 einstellen und nur schneeige und Asphaltstraßen diskriminieren.
Man kann auch allein den Schwellenwert TH2 in der Diskriminierschaltung 60 vorab einstellen und nur Schotter- und Asphaltstraßen diskriminieren.
(5) Straßenoberflächendiskriminationsalgorithmus (zweiter Aspekt desselben)
13 zeigt einen Straßenoberflächenbeurteilungsalgorithmus, welcher ferner das die Menge Dd an regulär reflektiertem Licht darstellende Signal, das von dem Lichtsensor 32 geliefert wird, zur Diskriminierung, ob sich eine Asphaltstraße in einem nassen oder trockenen Zustand befindet, verwendet.
Die Straße ist eine Asphaltstraße in einem Fall, wo das Verhältnis Db/Da kleiner als der Schwellenwert TH2 ist.
In einem Fall, wo die Oberfläche einer Asphaltstraße nass ist, ist die Straßenoberfläche in einem Zustand, der eine Spiegeloberfläche annähert, und die Menge Dd an regulär reflektiertem Licht wird groß im Vergleich zum trockenen Zustand. Ein Schwellenwert wird auf ein Niveau eingestellt, das ungefähr in der Mitte zwischen der Menge an regulär reflektiertem Licht, die man erhält, wenn sich die Asphaltstraße in einem nassen Zustand befindet, und der Menge an regulär reflektiertem Licht, die man erhält, wenn sich die Asphaltstraße in einem trockenen Zustand befindet, liegt. Der Zustand wird als nasser Asphalt beurteilt, wenn die Menge Dd an regulär reflektiertem Licht größer als dieser Schwellenwert ist (diese Menge soll als „groß" bezeichnet werden) und als trockener Asphalt, wenn die Menge Dd an regulär reflektiertem Licht kleiner als dieser Schwellenwert ist (diese Menge soll als „klein" bezeichnet werden).
Die Beurteilung betreffend eine Schotterstraße und schneeige Straße ist die gleiche wie die auf dem in 12 gezeigten Algorithmus beruhende.
Es versteht sich von selbst, dass eine Anordnung getroffen werden kann, bei welcher nur eine nasse Asphaltstraße und eine trockene Asphaltstraße diskriminiert werden, wobei eine Beurteilung betreffend eine Schotterstraße dem hinzugefügt werden kann oder eine Beurteilung betreffend eine schneeige Straße dem hinzugefügt werden kann.
(6) Straßenoberflächendiskriminationsalgorithmus (dritter Aspekt desselben)
14 dient zur Durchführung einer detaillierteren Beurteilung betreffend den Straßenoberflächenzustand durch Verwenden ferner des von dem LPF 57 ausgegebenen Signals, das die Menge Dc an diffus reflektiertem Licht darstellt, und des von dem Straßenoberflächenthermometer 33 ausgegebenen Signals, das die Straßenoberflächentemperatur De darstellt.
Im Allgemeinen friert Wasser bei 0 (°C). Dementsprechend besteht die Möglichkeit des Gefrierens, wenn die Straßenoberflächentemperatur De 0 (°C) oder kleiner ist. Es wird bestimmt, ob die Straßenoberflächentemperatur De die Gefriertemperatur überschreitet (diese Temperatur soll als „hoch" bezeichnet werden) oder gleich oder kleiner als die Gefriertemperatur ist (diese Temperatur soll als „niedrig" bezeichnet werden).
Die Gefriertemperatur braucht nicht exakt 0 (°C) sein, sondern kann als optimale Temperatur beruhend auf Erfahrung bestimmt werden. In einem Fall, wo die Lufttemperatur anstelle der Straßenoberflächentemperatur verwendet wird, würde eine Lufttemperatur, bei welcher eine gefrorene Straße ohne Tauen gefroren bleiben kann, oder eine Lufttemperatur, bei welcher eine Straßenoberfläche zu gefrieren beginnt, als der Schwellenwert zur Durchführung von Beurteilungen dienen.
Da eine gefrorene Straßenoberfläche eine Spiegeloberfläche in der gleichen Weise wie eine nasse Straßenoberfläche annähert, ist die Menge Dd an regulär reflektiertem Licht „groß".
Dementsprechend wird eine Straßenoberfläche als gefrorene Straßenoberfläche beurteilt, wenn die Straßenoberflächentemperatur De „niedrig" und die Menge Dd an regulär reflektiertem Licht „groß" ist. In diesem Fall ist die Menge Dc an diffus reflektiertem Licht (wird in größeren Einzelheiten später beschrieben) allgemein „klein".
Eine Straßenoberfläche ist keine gefrorene Straßenoberfläche, wenn die Straßenoberflächentemperatur De „niedrig" und die Menge Dd an regulär reflektiertem Licht „klein" ist. In diesem Fall wird der Straßenoberflächenzustand beruhend auf dem Verhältnis der Niederfrequenzkomponentenintensität Db zur Mittenfrequenzkomponentenintensität Da (als eine trockene Asphaltstraße oder Schotterstraße) beurteilt. Schnee ist aus dieser Beurteilung ausgeschlossen, weil Schnee beruhend auf der Menge Dc an diffus reflektiertem Licht beurteilt wird. Hinsichtlich der Beurteilung von Schnee beruhend auf dem Verhältnis Db/Da und der Beurteilung von Schnee beruhend auf der Menge von Dc an diffus reflektiertem Licht unterscheidet sich der Zustand Schnee nur gering (und bisweilen sind die Zustände die gleichen) und daher kann Schnee beruhend auf dem Verhältnis Db/Da beurteilt werden.
Neuschnee und Schnee, bei dem ein Teil weiß bleibt, auch nachdem vorbeikommende Körper (Fahrzeuge, Passanten, etc.) sich auf ihm bewegt haben, reflektiert Licht diffus. Da die Menge an diffus reflektiertem Licht von Schnee verglichen mit anderen Straßenoberflächenzuständen extrem groß ist, können Schnee und andere Straßenoberflächenzustände beruhend auf der Menge Dc an diffus reflektiertem Licht beurteilt werden. Ein Schwellenwert zur Durchführung dieser Beurteilung wird auf ein Niveau zwischen der Menge an diffus reflektiertem Licht bei Schnee und der Menge an diffus reflektiertem Licht bei anderen Straßenoberflächenzuständen eingestellt.
Schnee wird in einem Fall bestimmt, wo die Straßenoberflächentemperatur De „niedrig" und die Menge Dc an diffus reflektiertem Licht größer als der Schwellenwert ist (diese Menge wird als „groß" bezeichnet). Es versteht sich, dass der Schwellenwert der Straßenoberflächentemperatur, wenn Gefrieren bestimmt wird, und der Schwellenwert der Straßenoberflächentemperatur, wenn Schnee bestimmt wird, unterschiedlich gemacht werden.
Schnee, der beruhend auf der Menge Dc an diffus reflektiertem Licht bestimmt wird, ist Schnee, dessen Oberfläche insgesamt oder in Teilen weiß ist. Im Gegensatz dazu schließt Schnee, der beruhend auf dem Verhältnis Db/Da bestimmt wird, auch Schnee ein, der eine Schwankung der Menge an diffus reflektiertem Licht mit einer Periode, die größer als die für Schotter ist, bewirkt. Dieser Schnee ist nicht nur weißer Schnee, sondern auch Schnee, der dadurch, dass man sich auf ihm bewegt, dunkler geworden ist.
Ein Diskriminationsalgorithmus für einen Fall, wo die Straßenoberflächentemperatur De „hoch" ist, ist der gleiche wie der in 13 gezeigte.
Es versteht sich, dass nur ein Teil des in 14 gezeigten Diskriminationsalgorithmus verwendet zu werden braucht, um einen oder zwei oder mehr Arten von Straßenoberflächenzuständen aus Gefrieren, Schnee, Schotter, trockener Asphalt und nasser Asphalt zu identifizieren oder zu beurteilen.
(7) Straßenoberflächendiskriminationsalgorithmus (vierter Aspekt desselben)
Ein in 15 gezeigter Straßenoberflächenbeurteilungsalgorithmus ist ähnlich dem in 14 gezeigten. In 15 werden Schotter und Asphalt voneinander beruhend auf dem Verhältnis Db/Da unterschieden. Die Tatsache, dass Schnee nicht beruhend auf dem Verhältnis Db/Da beurteilt wird, unterscheidet sich von dem in 14 gezeigten Algorithmus. Der Algorithmus der 15 kann als eine Abwandlung des Algorithmus der 14 betrachtet werden.
(8) Elektrische Konfiguration (zweiter Aspekt derselben) des Straßenoberflächendiskriminators
16 zeigt ein Beispiel einer Signalverarbeitungsschaltung zur Verwendung des Ausgangssignals des Lichtsensors 34 (siehe das optische System der 1) zur Überwachung der Menge an von der Lichtquelle 12 eingestrahltem Licht, welche in der Nähe der Lichtquelle 12 für regulär reflektiertes Licht vorgesehen ist.
Die Menge Dd an regulär reflektiertem Licht, die durch das Ausgangssignal des Lichtsensor 32 für regulär reflektiertes Licht dargestellt wird, wird in der Rechenschaltung 58 durch den Wert geteilt, der durch das Ausgangssignal des Lichtsensors 34 dargestellt wird. Das Ergebnis Ddd der Division wird anstelle der Menge Dd an regulär reflektiertem Licht auf die Diskriminierschaltung 60 gegeben. Der Wert Ddd wird anstelle von Dd in dem oben erwähnten Straßenoberflächendiskriminationsalgorithmus verwendet.
Auch wenn das von der Lichtquelle 12 eingestrahlte Licht schwankt (wobei diese Schwankung aus einer Temperaturänderung oder zeitlichen Änderung herrührt), wird also die Größe der Schwankung durch die Ausgabe des Lichtsensors 34 korrigiert, mit dem Ergebnis, dass eine genaue Diskriminierung der Straßenoberfläche durchgeführt werden kann.
In 16 wird die Lichtquelle 12 für regulär reflektiertes Licht nicht durch eine APC-Schaltung geregelt. Es kann jedoch eine Anordnung vorgesehen werden, bei welcher die Lichtquelle durch APC-Schaltung geregelt wird.
Es kann eine Anordnung vorgesehen sein, bei welcher die Menge des von der Straßenoberflächenbeleuchtungslichtquelle 11 eingestrahlten Lichts in der gleichen Weise abgefühlt und das Ausgangssignal des LPF 57 (welches die Menge Dc an diffus reflektiertem Licht darstellt) beruhend auf der abgefühlten Lichtmenge korrigiert wird.
Die Rechenschaltung 58 beschränkt sich nicht auf eine Dividierschaltung, sondern kann auch eine Subtrahierschaltung sein.
Andere Komponenten (Teile davon in der Zeichnung weggelassen) dieser Verarbeitungsschaltung sind die gleichen wie die in 8 gezeigten.
(9) Elektrische Konfiguration (dritter Aspekt derselben) des Straßenoberflächendiskriminators
17 zeigt ein Beispiel einer weiteren Anordnung einer Signalverarbeitungsschaltung, die so ausgelegt ist, dass der Einfluss von Fremdlicht beseitigt ist. Diese wird auf das in den 1 bis 3 dargestellte optische System angewandt.
Eine Impulsoszillatorschaltung 63 erzeugt ein Impulssignal mit einer konstanten Frequenz (wird später noch beschrieben) und gibt das Signal auf eine APC-Schaltung 61A sowie ein Doppelkammfilter 64. Die APC-Schaltung 61A steuert die Straßenoberflächenbeleuchtungslichtquelle 11 synchron mit dem aufgegebenen Impulssignal an. Dementsprechend strahlt die Lichtquelle 11 gepulstes Licht mit einer konstanten Periode auf die Straßenoberfläche ein.
Die Lichtsensoren 31A, 31B empfangen das gepulste diffus reflektierte Licht, so dass das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 51 ebenfalls ein gepulstes Signal wird. Dieses Signal kann man sich als eines vorstellen, das durch Impulsbreitenmodulation des diffus reflektierten Lichts gewonnen ist. Ein Beispiel für das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 51 ist in 19 dargestellt.
Das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 51 besitzt eine Wellenform, die das Ergebnis einer Überlagerung von Fremdlicht mit dem gepulsten Signal (der Scheitelwert desselben stellt die Menge an diffus reflektiertem Licht dar) ist und mit den Oszillationsimpulsen der Impulsoszillatorschaltung 63 synchronisiert ist. Das Doppelkammfilter 64 eliminiert das Fremdlicht und glättet das gepulste Signal.
20 veranschaulicht einen aus 19 herausgezogenen und in vergrößerter Form gezeigten Impuls. Das Niveau des Signals wird bei einer Zeit SH1 unmittelbar vor der Anstiegsflanke des Impulses, einer Zeit SH3 unmittelbar nach der Abfallflanke des Impulses und einer Zeit SH2 zwischen Anstiegsflanke und Abfallflanke abgetastet und gehalten. Seien diese Niveaus, die abgetastet und gehalten werden, als V1, V2 bzw. V3 bezeichnet. Das Niveau eines Impulses wird gemäß der nächsten Formel unter Verwendung dieser Niveaus berechnet, und das Niveau wird bis zum nächsten Impuls beibehalten. Der Einfluss des Fremdlichtes ist also eliminiert. 2V2 – (V1 + V3) Gl. (5)
Das Doppelkammfilter 64 führt die oben erwähnte Abtastund-Halte-Operation, Rechenoperation und Ausgabebeibehalteoperation durch. Ein spezielles Beispiel für den Aufbau desselben ist in 18 dargestellt.
Das gepulste Signal der Impulsoszillatorschaltung 63 wird auf eine Zeitgeneratorschaltung 87 als Synchronisiersignal gegeben. Die Zeitgeneratorschaltung 87 erzeugt Zeitsignale, die die vorgenannten Zeiten SH1, SH2, SH3 darstellen, und gibt die Zeitsignale auf Abtast-und-Halte-(S/H-)Schaltungen 81, 82, 83 aus. Das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 51 geht in die S/H-Schaltungen 81, 82, 83 und wird zu jeder der Zeiten abgetastet und gehalten.
Ausgaben V1, V3 der S/H-Schaltungen 81, 83 werden durch eine Addierschaltung 84 addiert, und die Ausgabe V2 der S/H-Schaltung 82 wird durch eine Verdopplungsschaltung 85 verdoppelt. Die Ausgabe der Addierschaltung 84 wird von der Ausgabe der Verdopplungsschaltung 85 in einer Subtrahierschaltung 86 subtrahiert, und das Substraktionsergebnis wird als Ausgangssignal geliefert. Dieses Ausgangssignal wird gehalten, bis die Berechnung betreffend den nächsten Impuls abgeschlossen ist. Das Ausgangssignal des Doppelkammfilters 64 wird auf das Nachlauf-BPF 52 und das Nachlauf-LPF 55 gegeben.
Es kann eine Anordnung vorgesehen sein, bei welcher die Impulsoszillatorschaltung 83 mit der Zeitgeneratorschaltung 87 versehen ist und ein Abtast-und-Halte-Zeitsignal der Im- pulsoszillatorschaltung 63 auf das Doppelkammfilter 64 gegeben wird.
Bei der oben beschriebenen Operation können Verzögerungszeit und Lichtausbreitzeit in der Lichtquelle 11 und den Lichtsensoren 31A, 31B ignoriert werden. Die Abtast-und-Halte-Zeit beschränkt sich nicht auf die in dem oben beschriebenen Beispiel dargelegte. Es ist ausreichend wenn Abtastenund-Halten wenigstens zu zwei Zeiten durchgeführt wird, nämlich im Zeitpunkt der Impulsspitzen und zu einem Zeitpunkt, bevor der Impuls ansteigt, oder einem Zeitpunkt, nachdem der Impuls abklingt.
Das von der Impulsoszillatorschaltung 63 erzeugte Impulssignal hat eine Frequenz f_p, die nicht kleiner als das Doppelte der Maximalfrequenz des Eingangssignals zum Doppelkammfilter 64 (des Ausgangssignals der Differenzverstärkerschaltung 51) sein darf. Das heißt, dass Folgende muss gelten: fp ≥ 2 · μ · vmax Gl. (6)
Als Beispiel haben wir f_p ≥ 11,1 (kHz), wenn das Folgende gilt : μ = 0,2 (mm^–1) (Ortsmittenfrequenz) und v_max = 100 (km/h) = 2,78 × 10⁴ (mm/s) (maximale Bodengeschwindigkeit).
Andere Komponenten aus 17 sind die gleichen wie die in 8 gezeigten.
(10) Elektrische Konfiguration (vierter Aspekt derselben) des Straßenoberflächendiskriminators
21 zeigt ein weiteres Beispiel der Signalverarbeitungsschaltung. Wenn diese Schaltung mit der in 17 gezeigten Signalverarbeitungsschaltung verglichen wird, sieht man, dass ein Sinusoszillatorschaltung 65 anstelle der Impulsoszillatorschaltung 63 verwendet wird und dass die Menge an von der Lichtquelle 11 eingestrahltem Licht sinusförmig durch die APC-Schaltung 61B moduliert wird. Eine Heterodyndemodulator-(Detektor-)Schaltung 66 wird anstelle des Doppelkammfilters 64 verwendet, so dass das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 51 demoduliert und dann auf das Nachlauf-BPF 52 und das Nachlauf-LPF 55 gegeben wird. Auch mit dieser Anordnung kann Fremdlicht eliminiert und der Störabstand verbessert werden. Andere Komponenten sind die gleichen wie die in den 8 und 17 gezeigten.
(11) Elektrische Konfiguration (fünfter Aspekt derselben) des Straßenoberflächendiskriminators
22 zeigt ein weiteres Beispiel der Signalverarbeitungsschaltung.
Sowohl die Lichtquelle 11 zur Beleuchtung der Straßenoberfläche als auch die Lichtquelle 12 für regulär reflektiertes Licht werden mit Impulsen angesteuert. Die Impulsoszillatorschaltung 63A erzeugt zwei Arten von Ansteuerimpulsen, nämliche einen Ansteuerimpuls 1 und einen Ansteuerimpuls 2, unterschiedlicher Phasen. Die Lichtquellen 11 und 12 werden durch Impulse mit verschiedenen Zeiten durch APC-Schaltungen 61A und 62A auf der Grundlage der Ansteuerimpulse 1 und 2 angesteuert. Ein Doppelkammfilter 67 ist auf der Ausgangsseite des Sensors 32 für regulär reflektiertes Licht zusätzlich zu dem mit der Ausgangsseite der Differenzverstärkerschaltung 51 verbundenen Doppelkammfilter 64 vorgesehen. Das Ausgangssignal des Doppelkammfilters 67 wird auf die Diskriminierschaltung 60 als ein Signal gegeben, das die Menge Dd an regulär reflektiertem Licht darstellt.
Auf die Ansteuerimpulse 1 und 2 der Impulsoszillatorschaltung 36A synchronisierte Synchronisiersignale werden auf das Doppelkammfilter 64 bzw. 67 gegeben.
Mit der oben beschriebenen Anordnung können diffus reflektiertes Licht und regulär reflektiertes Licht voneinander getrennt und zuverlässig nachgewiesen werden, selbst wenn die Wellenlängen des von den Lichtquellen 11 und 12 eingestrahlten Lichts den gleichen oder nahezu den gleichen Wert haben. Die Effekte von Fremdlicht können ebenfalls eliminiert werden.
(12) Optischer Aufbau (zweiter Aspekt desselben) und elektrische Konfiguration (sechster Aspekt derselben) des Straßenoberflächendiskriminators
23 und 24 zeigen ein weiteres Beispiel des optischen Aufbaus des Straßenoberflächendiskriminators. Komponenten, die mit den in den 1 bis 3 gezeigten identisch sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung wird weggelassen. Ferner ist eine Spaltplatte mit 22A, ein optisches Filter mit 23A und eine Kollimationslinse mit 24A angegeben. Die Lichtquellen 11, 12 und der Lichtsensor 32 sind in 24 nicht gezeigt.
25 zeigt einen elektrischen Aufbau (Signalverarbeitungsschaltung), die für den in den 23 und 24 gezeigten optischen Aufbau geeignet ist. Komponenten in dieser Figur, die mit den in 8 gezeigten identisch sind, werden ebenfalls mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine redundante Erläuterung derselben ist weggelassen.
Die Tatsache, dass die Mittenfrequenzkomponentenintensität Da beruhend auf einem Differenzsignal zwischen den Ausgangssignalen der Lichtsensoren 31A und 31B gewonnen wird, ist die gleiche wie bei der in 8 gezeigten Anordnung. Es soll das optische Lichtempfangssystem, welches die Lichtsensoren 31A und 31B enthält (welches System die Gitterplatte 25, das Prismenfeld 26, die Sammellinse 27 und den Spiegel 28 enthält) als erstes optisches Lichtempfangssystem bezeichnet werden.
Ein weiteres, nämlich ein zweites, optisches Lichtempfangssystem ist zur Gewinnung von Signalen vorgesehen, die die Niederfrequenzkomponentenintensität Db bzw. die Menge Dc an diffus reflektiertem Licht darstellen. Dieses zweite optische Lichtempfangssystem ist durch eine Gitterplatte 45, eine Sammellinse 47, einen Lichtsensor 41 und einen Spiegel 48 gebildet.
Die Lichtquelle 11 zur Beleuchtung der Straßenoberfläche, die Lichtempfangslinse 21, die Spaltplatte 22A, das optische Filter 23A und die Kollimationslinse 24A sind dem ersten und zweiten optischen Lichtempfangssystem gemeinsam.
Dementsprechend fällt von der Straßenoberfläche LD diffus reflektiertes Licht nicht nur auf das erste optische Lichtempfangssystem, sondern auch auf das zweite optische Lichtempfangssystem ein, und wird vom Lichtsensor 41 empfangen. Das Lichtempfangssignal des Lichtsensors 41 wird nach Verstärkung durch eine Verstärkerschaltung 42 auf das Nachlauf-LPF 55 und das LPF 57 gegeben. Es werden ein Signal, das die Niederfrequenzkomponentenintensität Db darstellt, beruhend auf dem Ausgangssignal des Nachlauf-LPF 55, und ein Signal, das die Menge Dc an diffus reflektiertem Licht darstellt, vom LPF 57 gewonnen.
Wie oben erwähnt, wird die Mittenfrequenzkomponente ungefähr mit einem Faktor zwei verstärkt, indem die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der beiden Sensoren 31A und 31B genommen wird. Es gibt jedoch Gelegenheiten, wo eine gewisse Weghebung der Niederfrequenzkomponenten durch Nehmen der vorgenannten Differenz auftritt. Der andere Lichtsensor 41 ist vorgesehen, um Niederfrequenzkomponenten eines höheren Niveaus zu gewährleisten.
Falls nötig, kann das zweite optische Lichtempfangssystem mit einem Ortsfrequenzfilter versehen sein, welches eine Ortsmittenfrequenz hat, die der herauszuziehenden Niederfrequenzkomponente entspricht. In einem solchen Fall ist erwünscht, dass das zweite optische Lichtempfangssystem mit zwei Lichtsensoren versehen ist und dass die Ausgangssignale dieser Lichtsensoren auf eine Differenzverstärkerschaltung gegeben werden.
Alle der weiter oben beschriebenen Algorithmen werden als Straßenoberflächendiskriminationsalgorithmen verwendet. Ferner sind die in den 16, 17, 21 und 22 genommen Herangehensweisen auch auf die Schaltung der 25 anwendbar.
(13) Optischer Aufbau (dritter Aspekt desselben), elektrische Konfiguration (siebter Aspekt derselben) und Straßenoberflächendiskriminationsalgorithmus (fünfter, sechster und siebter Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators
26 zeigt ein weiteres Beispiel des optischen Ausbaus des Straßenoberflächendiskriminators. Der optische Aufbau ist im Grundsatz der gleiche wie der in 1 und 2 gezeigte. Die Unterschiede zwischen den beiden sind die folgenden: Die Lichtquelle 12 für regulär reflektiertes Licht, der Lichtsensor 32 für regulär reflektiertes Licht und der Sensor 34 zur Überwachung der Menge an eingestrahltem Licht, die in den 1 und 2 (und in 3) gezeigt sind, sind weggenommen. Stattdessen ist eine Lichtquelle 17 für regulär reflektiertes Licht vorgesehen.
Die Lichtquelle für regulär reflektiertes Licht ist in einer solchen Weise vorgesehen und angeordnet, dass von dem auf die Straßenoberfläche LD von der Lichtquelle 17 eingestrahlten Licht das von der Straßenoberfläche LD regulär reflektierte Licht über die Lichtempfangslinse 21, die Spaltlinse 22, das optische Filter 23, die Kollimationslinse 24, die Gitterplatte (Schlitzfeld) 25, das Prismenfeld 26 und die Sammellinse 27 auf die Lichtsensoren 31A, 31B auftrifft. Da die Menge an regulär reflektiertem Licht groß ist, wenn die Straßenoberfläche nass oder gefroren ist, braucht die Lichtquelle 17 nicht soviel Licht zu erzeugen, wie die Lichtquelle 11 (es wird ausreichen, wenn die Anzahl von Leuchtdioden, die die Lichtquelle aufbauen, klein ist).
27 zeigt eine Signalverarbeitungsschaltung, die zu dem in 26 gezeigten optischen System passt. Diese Schaltung ähnelt der in 22 gezeigten Anordnung insofern, als die Lichtquellen durch zwei Arten von Impulsen mit verschiede nen Zeiten angesteuert werden und das Lichtempfangssignal durch ein Doppelkammfilter abgetrennt wird. Komponenten in dieser Figur, die mit den in 22 gezeigten identisch sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es wird eine redundante Erläuterung derselben weggelassen; nur die Unterschiede werden beschrieben.
Die Lichtquelle 11 zur Beleuchtung der Straßenoberfläche und die Lichtquelle 17 für regulär reflektiertes Licht werden durch Impulse abwechselnd durch die APC-Schaltungen 61A, 62A beruhend auf zwei Arten von Ansteuerimpulsen 1 und 2 mit unterschiedlichen Zeiten angesteuert.
Diffus reflektiertes Licht und regulär reflektiertes Licht von der Straßenoberfläche LD wird mit den Lichtsensoren 31A, 31B abgefühlt und es wird eine Differenzausgabe zwischen den Ausgangssignalen der beiden Sensoren 31A, 31B in der Differenzverstärkerschaltung 51 gewonnen. Die Ausgabe der Differenzverstärkerschaltung 41 wird auf die beiden Doppelkammfilter 64, 67 aufgegeben.
Das Doppelkammfilter 64 arbeitet synchron mit die Lichtquelle 11 ansteuernden Impulsen und zieht ein auf dem diffus reflektierten Licht beruhendes Signal heraus. Signale, die die Mittenfrequenzkomponentenintensität (diffus reflektiertes Licht) Da bzw. die Niederfrequenzkomponentenintensität (diffus reflektiertes Licht) Db darstellen, werden beruhend auf dem Ausgangssignal des Doppelkammfilters 64 gewonnen.
Das Doppelkammfilter 67 arbeitet synchron mit die Lichtquelle 17 ansteuernden Impulsen und zieht ein Signal beruhend auf dem regulär reflektierten Licht heraus. Das Ausgangssignal des Filters 67 wird auf ein Nachlauf-BPF 78 gegeben. Das Nachlauf-BPF 68 ist das gleiche wie das Nachlauf-BPF 52 und empfängt eine Rückkopplung, nämlich das die Geschwindigkeit v darstellende Spannungssignal. Das Ausgangssignal des Nachlauf-BPF 68 wird auf eine Amplitudennachweisschaltung 69 gegeben.
Ein Signal, das die Mittenfrequenzkomponentenintensität (regulär reflektiertes Licht) Df darstellt, wird aus der Amplitudennachweisschaltung 69 gewonnen und auf die Diskriminierschaltung 60 gegeben.
Die Lichtquellen 11 und 17 können durch Signale mit unterschiedlichen Frequenzen moduliert werden, und die Ausgaben des Differenzverstärkers 51 können mit den Modulationsfrequenzen demoduliert werden, wodurch es möglich ist, eine Trennung in ein Signal beruhend auf diffus reflektiertem Licht und ein Signal beruhend auf regulär reflektiertem Licht zu erzielen.
Die 28, 29 und 30 zeigen Straßenoberflächendiskriminationsalgorithmen (fünfter, sechster und siebter Aspekt desselben). Diese Algorithmen sind im Grundsatz die gleichen wie die in den 13, 14 und 15 gezeigten. Der einzige Unterschied ist folgendermaßen:
Im Einzelnen wird die Menge Dd an regulär reflektiertem Licht, die in den Algorithmen der 13 bis 15 verwendet wird, ersetzt durch das Verhältnis Df/Da der Mittenfrequenzkomponentenintensität (regulär reflektiertes Licht) Df zur Mittenfrequenzkomponentenintensität (diffus reflektiertes Licht) Da. Da die Menge an regulär reflektiertem Licht unter Gefrier- oder Nässebedingungen groß wird, wird das Verhältnis Df/Da bei diesen Zuständen groß. Dementsprechend kann ein Zustand als Gefrier- oder Nässezustand beurteilt werden, indem das Verhältnis Df/Da unter Verwendung eines geeigneten Schwellenwerts diskriminiert wird.
(14) Elektrischer Aufbau (achter, neunter, zehnter, elfter und zwölfter Aspekt desselben) des Straßenoberflächendiskriminators
31 zeigt ein Beispiel (achter Aspekt) einer vereinfachten Verarbeitungsschaltung in dem Straßenoberflächendis kriminator. Es wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem ein Straßenoberflächenzustand entweder als Schnee oder Schotter unterschieden wird. Komponenten in dieser Figur, die bereits beschrieben wurden, werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine redundante Erläuterung derselben wird weggelassen.
Das Ausgangssignal des Nachlauf-BPF 52 enthält eine Mittenfrequenzkomponente. Dieses Ausgangssignal wird in einer Binarisierungsschaltung 81 unter Verwendung des Nullniveaus desselben als Schwellenwertniveau binarisiert und das binarisierte Signal geht in einen Zähler 82 (bezeichnet als „Zähler A").
Andererseits enthält das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung eine Niederfrequenzkomponente und nicht nur eine Mittenfrequenzkomponente. Wie unter Bezug auf 7 beschrieben, ändern sich die Niveaus der Niederfrequenzkomponenten in Abhängigkeit vom Straßenoberflächenzustand und haben in der Reihenfolge abnehmender Niveaus folgende Rangordnung: Schnee, Schotter und Asphalt. Dieses Signal wird in einer Binarisierungsschaltung 83 unter Verwendung des Nullniveaus desselben als Schwellenwertniveau binarisiert und das binarisierte Signal geht in eine Zähler 84 (bezeichnet als „Zähler B").
Die 32 und 33 zeigen die Wellenformen der Ausgabe der Differenzverstärkerschaltung 51, der Ausgabe der Binarisierungsschaltung 83, der Ausgabe des Nachlauf-BPF 52 und der Ausgabe der Binarisierungsschaltung 81, wobei 32 für den Fall einer schneeigen Straßenoberfläche und 33 für den Fall einer Schotterstraßenoberfläche steht.
Da sich das Ausgangssignal des Nachlauf-BPF 52 hauptsächlich aus Mittenfrequenzkomponenten zusammensetzt, zählt der Zähler A im Wesentlichen einen konstanten Wert (die Geschwindigkeit wird als konstant angenommen) für eine feste Zeitdauer, unabhängig vom Straßenoberflächenzustand.
Im Gegensatz dazu enthält das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 51 zusätzlich zu den Mittenfrequenzkomponenten Niederfrequenzkomponenten. Da die Amplitude der Niederfrequenzkomponenten im Falle einer Schneestraße hoch ist, nehmen die Mittenfrequenzkomponenten eine Form an, bei welcher sie den Niederfrequenzkomponenten überlagert sind. Dementsprechend ist die Anzahl von Impulsen, die in einem Fall ausbildet werden, wo dieses Signal binarisiert wird, klein, und der Zählwert des Zähler B während der festen Zeitdauer ist klein.
In einem Fall, wo die Straßenoberfläche Schotter ist, ist die Amplitude der Niederfrequenzkomponenten klein. Deshalb nähert sich die Anzahl von Impulsen, die in einem Fall ausgebildet werden, wo das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 51 auf Nullniveau binarisiert wird, der Anzahl von Impulsen an, die in einem Fall erhalten werden, wo die Mittenfrequenzkomponenten binarisiert werden. Der Zählwert im Zähler B während der festen Zeitdauer wird zu einem Wert in der Nähe des Werts der Zählung im Zähler A.
Dementsprechend kann durch Vergleichen (Nehmen des Verhältnisses) der Werte der Zählungen im Zähler A und B in der festen Zeitdauer der Straßenoberflächenzustand als Schnee oder Schotter diskriminiert werden.
Eine Zeitschaltung 86 setzt die Zähler A, B zurück und bewirkt, dass sie mit dem Zählen der Eingangsimpulse zu festen Zeiten zu zählen beginnen. Eine Diskriminierschaltung 85 liest die Zählwerte in den Zählern A, B, unmittelbar bevor die Zähler A, B zurückgesetzt werden, und beurteilt den Straßenoberflächenzustand beruhend auf dem Verhältnis zwischen den Zählwerten.
Gemäß diesem Ansatz ist es möglich, zwischen Schnee und Asphalt, zwischen Asphalt und Schotter, und zwischen Schnee, Asphalt und Schotter zu unterscheiden.
Es versteht sich, dass durch Berücksichtigen der Menge an regulär reflektiertem Licht, der Menge an diffus reflektiertem Licht sowie der Straßenoberflächentemperatur, wie oben beschrieben, es möglich ist, Nässe, Gefrieren und Schnee, etc. auch zu diskriminieren.
34 zeigt ein weiteres Beispiel (einen neunten Aspekt) der Signalverarbeitungsschaltung. In dem in 31 abgebildeten Beispiel wird die Straßenoberfläche unter Verwendung des Verhältnisses zwischen den Zählwerten über eine feste Zeitdauer in beiden Zählern A, B diskriminiert. In der in 34 gezeigten Schaltung wird eine Diskriminationsausgabe jedes Mal erhalten, wenn das Fahrzeug eine feste Entfernung gefahren ist.
Genauer wird der Zählwert des Zählers B zu dem Zeitpunkt, zu dem der Zählwert des Zählers A einen bestimmten vorgegebenen Wert erreicht, in die Diskriminierschaltung 85 gelesen. Letztere diskriminiert den Straßenoberflächenzustand beruhend auf dem Zählwert im Zähler B. Die Berechnung des Verhältnisses zwischen den Zählwerten in den Zähler A, B durch die Diskriminierschaltung 85 kann eliminiert werden.
Wenn der Zählwert im Zähler A den bestimmten vorgeschriebenen Wert erreicht, werden die Zähler A, B zurückgesetzt und beginnen dann erneut zu zählen.
Es sei beispielsweise angenommen, dass die Ortsmittenfrequenz der Straßenoberfläche, die mit dem Ortsfrequenzfilter ausgewählt wird, 0,25 (mm^–1) [die Periode ist 4 (mm)] ist. Es sei der vorgeschriebene Wert, der im Zähler A eingestellt ist, 250. In diesem Fall wird die Straßenoberflächendiskriminierung ein einziges Mal jedes Mal durchgeführt, wenn das Fahrzeug 4 (mm) × 250 = 1 (m) fährt .
In der in 31 gezeigten Verarbeitungsschaltung wird der Straßenoberflächenzustand beruhend auf den Werten der Zählungen in den Zählern A, B in einer festen Zeitdauer beur teilt. Wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist, sind daher die Zählwerte in den Zählern A, B klein und es gibt Fälle, wo die Diskriminiergenauigkeit nicht zufriedenstellend ist. Mit der in 34 gezeigten Verarbeitungsschaltung wird die Straßenoberfläche bei der festen Fahrstrecke des Fahrzeugs diskriminiert. Dadurch wird die Antwortzeit verlängert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist.
Eine in 35 gezeigte Verarbeitungsschaltung (zehnter Aspekt desselben) stellt eine Verbesserung gegenüber der Verarbeitungsschaltung der 31 dar und ist mit vier Sätzen von Zählern A und B (Zählern A1 und B1; A2 und B2; A3 und B3; und A4 und B4) versehen. Wie in 36 gezeigt, werden die Zähler A, B eines jeden Satzes in kurzen Zeitintervallen unter Steuerung durch die Zeitsteuerschaltung 86A rückgesetzt/gestartet. Wenn beispielsweise die Zählzeit der Zähler A, B eines jeden Satzes 0,8 s beträgt, wird der Zählvorgang in den Zählern A, B eines jeden Satzes alle 0,2 s gestartet. Mul-tiplexer 87, 88 schalten den Satz von Zählern alle 0,2 s um und geben die Werte der Zählungen auf die Diskriminierschaltung 85. Die Straßenoberflächendiskriminierungsperiode ist damit 0,2 s. Auch wenn die Straßenoberflächendiskriminierungsperiode kurz ist, ist die Zählzeit der Zähler in jedem Satz lang (0,8 s), weshalb es keinen Abfall in der Diskriminiergenauigkeit gibt.
Eine in 37 gezeigte Signalverarbeitungsschaltung (elfter Aspekt derselben) ist eine Verbesserung gegenüber der in 34 gezeigten Verarbeitungsschaltung.
Der Zählvorgang eines jeden Satzes von Zählern A und B beginnt in Abhängigkeit von dem Zählwert im Zähler A1. Es sei beispielsweise 256 der in den Zählern A eingestellte Zählwert. Wenn der Zählwert im Zähler A1 null ist, beginnen die Zähler A1 und B1 zu zählen, wenn die Zählwerte, die vom Zähler A1 registriert werden, 64, 128 und 192 sind, beginnen die Zähler A2 und B2, die Zähler A3 und B3 bzw. die Zähler A4 und B4 zu zählen.
Wenn der Zählwert im Zähler A1 256 erreicht, wird der Zählwert des Zählers B1 über den Multiplexer 88 auf die Diskriminierschaltung 85 gegeben. Ähnlich gehen, wenn die Zählwerte der Zähler A2, A3 und A4 jeweils 256 erreichen, die Zählwerte der Zähler B2, B3 und B4 über den Multiplexer 88 in die Diskriminierschaltung 85.
Auch wenn die in den Zählern A eingestellten Zählungen die gleichen sind, nimmt die Periode der Straßenoberflächendiskriminierung einen Wert von eins geteilt durch die Anzahl von Zählersätzen an, und die Ansprechzeit wird so gegenüber der der in 34 gezeigten Schaltung verkürzt.
38 zeigt ein Beispiel (zwölfter Aspekt), bei welchem der Verstärkungsfaktor der in der Signalverarbeitungsschaltung enthaltenen Differenzverstärkerschaltung und anderer Verstärkerschaltungen in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Straßenoberflächendiskriminierung gesteuert wird.
Im Fall einer Schneestraßenoberfläche beispielsweise kann die Lichtempfangsschaltung sättigen, weil die Menge an diffus reflektiertem Licht groß ist. Um das Auftreten einer solchen Situation zu verhindern, wird die Verstärkung der Verstärkerschaltung niedriger gemacht, wenn Schnee diskriminiert wird.
Eine Schaltung (z. B. ein Rückkopplungswiderstand) 91, welcher einen effektiven Verstärkungsfaktor bei einem von Schnee verschiedenen Straßenoberflächenzustand entscheidet, und eine Schaltung 92, welche einen niedrigeren Verstärkungsfaktor liefert, der im Falle von Schnee verwendet wird, sind mit der Differenzverstärkerschaltung 51 über Analogschalter 93 und 94 verbunden. Die Steuerung wird durch eine Verstärkungssteuerungsschaltung 96 in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Straßenoberflächendiskriminierung mit der Diskriminierschaltung 85 in einer solchen Weise durchgeführt, dass der Analog schalter 94 bei Schnee und der Analogschalter 93 in allen anderen Fällen eingeschaltet wird. Bei 95 ist ein Inverter angeben. Eine Sättigung der Lichtempfangsschaltung kann also verhindert werden.
Wenn eine Verstärkungssteuerung beruhend auf dem Reflexionsvermögen der Straßenoberfläche durchgeführt wird, nimmt die Verstärkung im Falle einer bemalten Straßenoberfläche (deren Reflexionsvermögen hoch ist) ab. Obwohl das Reflexionsvermögen einer bemalten Straßenoberfläche hoch ist, wird die Amplitude der Ausgabe des Lichtsensors eines Ortsfrequenzfilters nicht sehr groß. Mit der Schaltung der 38 wird die Verstärkung auch im Falle einer solchen Straßenoberfläche nicht fälschlich abgesenkt.
Im Falle einer Schneestraße kann auch die Menge an von der Lichtquelle 11 eingestrahltem Licht, etc. vermindert werden, anstatt die Verstärkung der Verstärkerschaltung abzusenken.
(15) Anwendungsbeispiele für einen Straßenoberflächendiskriminator
39 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung, die einen Fahrer mit einer notwendigen Warnung in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Straßenoberflächendiskriminierung versorgt.
Ein Kraftfahrzeug ist mit einer Warnvorrichtung 102 ausgestattet, die den Fahrer vor der Tatsache warnt, dass die Möglichkeit eines Rutschens hoch ist, wenn Sand oder Schotter, Schnee oder Gefrieren mit einem am Fahrzeug montierten Straßenoberflächendiskriminator 100, der den oben beschriebenen Aufbau hat, festgestellt wird. Das Ergebnis einer Straßenoberflächendiskriminierung mit dem Straßenoberflächendiskriminator 100 wird auf eine ECU (elektronische Regeleinheit) 101 für ein ABS (Antiblockiersystem) gegeben. Wenn die ECU 101 beurteilt hat, dass die Möglichkeit eines Rutschens hoch ist (der oben erwähnte Schnee- oder Gefrierzustand), gibt die ECU 101 ein Signal an die Warnvorrichtung 102 auf, so dass der Fahrer über diese Tatsache informiert wird. Diese Warnung wird durch eine Audioausgabe, eine Anzeige auf einem Bildschirm oder durch Aufleuchtenlassen einer Anzeigelampe realisiert.
40 zeigt den Aufbau eines-ABS, das mit einem Straßenoberflächendiskriminator zur Ausgabe der Geschwindigkeit und des Ergebnisses der Straßenoberflächendiskriminierung ausgestattet ist.
Die Ausgaben (Bodengeschwindigkeit v und Ergebnis der Straßenoberflächendiskriminierung) des Straßenoberflächendiskriminators 100 und die Ausgabe (Radgeschwindigkeit v_w) eines Raddrehgeschwindigkeitssensors 103 werden auf die ECU 101 gegeben. Der Raddrehgeschwindigkeitssensor 103 umfasst einen Rotor 104, der an einem Reifen des Fahrzeugs angebracht ist und eine Anzahl von Magnetpolzähnen auf seinem Umfang aufweist, sowie einen elektromagnetischen Sensor 105 vom Abnehmertyp zur Ausgabe eines gepulsten Signals, dessen Frequenz proportional zur Drehgeschwindigkeit des Rotors 104 ist. Die Frequenz der Ausgabeimpulse des Sensors 105 stellt die Radgeschwindigkeit v_w dar.
Die ECU 101 berechnet einen Gleitfaktor λ gemäß der folgenden Gleichung beruhend auf eingegebener Bodengeschwindigkeit v und Radgeschwindigkeit v_w: λ = (v – vw)/v Gl. (7)
Die ECU 101 enthält ferner eine Tabelle der in 41 gezeigten Art, welche optimale Gleitfaktoren λ_m speichert, die mit den Straßenoberflächenzuständen im Einklang sind. Diese Tabelle wird durch Vorabtests geschaffen.
Die ECU 101 liest den optimalen Gleitfaktor λ_m, der mit dem Ergebnis der Straßenoberflächendiskriminierung im Einklang ist, aus der Tabelle aus und gibt ein Bremsdrucksteuersignal so aus, dass der berechnete Gleitfaktor λ und der optimale Gleitfaktor λ_m zusammenfallen. Diese Bremssteuerung wird vorzugsweise in Rückkopplung ausgeführt.
42 zeigt ein Kraftfahrzeug, das mit dem oben erwähnten ABS ausgestattet ist. Das ABS ist so aufgebaut, dass die Fahrstrecke auf allen Straßenoberflächen, ohne dass die Reifen blockieren, minimiert wird, indem die oben beschriebene Verarbeitung beruhend auf einem Ausgangssignal des Straßenoberflächendiskriminators 100, der eine Bodengeschwindigkeitsabfühlfunktion hat, und einem Ausgangssignal des Raddrehgeschwindigkeitssensors 103 ausgeführt wird.
Ferner kann ein Traktionsregelsystem (TCL) zur Regelung der Beschleunigung in einer solchen Weise aufgebaut sein, dass Reifen beim Vortrieb nicht schlupfen, wobei dies dadurch erreicht wird, dass das Ergebnis der Straßenoberflächendiskriminierung unmittelbar vor dem Anhalten des Fahrzeugs gespeichert wird. In dem TCL wird eine Tabelle, in der eine optimale Motordrehzahl für jede Art von Straßenoberfläche gespeichert worden ist, vorab erzeugt. In Übereinstimmung mit dem unmittelbar vor dem Anhalten des Fahrzeugs gespeicherten Ergebnis der Straßendiskriminierung nimmt die ECU 101 auf die Tabelle Bezug, und die Beschleunigung wird in einer solchen. Weise geregelt, dass die optimale Motordrehzahl, die dem Straßenoberflächenzustand angemessen ist, erreicht wird.
Ob der Vortrieb des Fahrzeugs normal erfolgt ist, wird durch die ECU 101 beruhend auf der Bodengeschwindigkeit beurteilt. Wenn das Fahrzeug rutscht, führt die ECU eine Steuerung so durch, dass die Motordrehzahl gesenkt wird.
43 zeigt eine Federungssteuerungsvorrichtung, die den Straßenoberflächendiskriminator aufweist, und 44 ist eine Schnittansicht eines Stoßdämpfers, der die bei der Federungssteuerung verwendete Hauptkomponente darstellt.
Der Straßenoberflächendiskriminator 100 versorgt die ECU 101 mit dem Ergebnis der Straßenoberflächendiskriminierung und mit der Bodengeschwindigkeit v. Die ECU 101 versorgt den Stoßdämpfer 106 mit einem Steuersignal.
Um die Manövrierfähigkeit, die Sicherheit und den Fahrkomfort unabhängig von Straßenoberflächenzuständen zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass die sogenannte „Straffheit" der Federung in Übereinstimmung mit dem Straßenoberflächenzustand gesteuert wird. Beispielsweise wird die Federung im Falle einer Schotter- oder Sandstraße, deren Oberfläche hochgradig uneben ist, weich gemacht und im Falle einer Asphalt- oder Betonstraße gestrafft.
Eine Funktion dieser Art wird durch Steuern, in der unten beschriebenen Weise, des Öffnungsgrads von elektromagnetischen Ventilen im Inneren des Stoßdämpfers in Abhängigkeit vom Ergebnis der Straßenoberflächendiskriminierung umgesetzt.
Wie in 44 gezeigt, bewegt sich ein am Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs angebrachter Kolben 115 in einem Zylinders 111, der am Rahmen des Kraftfahrzeugs befestigt ist, mit dem Schwingen des Fahrwerks auf und ab. Wenn sich der Kolben 115 bewegt, bewegt sich ein Fluid (Öl), das Hydraulikkammern 112A, 112B füllt, durch Durchgänge von elektromagnetischen Ventilen 116 zwischen den Hydraulikkammern 112A, 112B. Die elektromagnetischen Ventile 116 werden durch ein Steuersignal der ECU 101 betrieben und gesteuert. Infolgedessen ändert sich die Weite des Fluiddurchgangs in jedem elektromagnetischen Ventil 116. Dies macht es möglich, die Schwingungsdämpfungskraft zu steuern.
Wenn der Straßenoberflächendiskriminator 100 eine Schotter- oder Sandstraßenoberfläche diskriminiert hat, werden die elektromagnetischen Ventile 116 weit geöffnet, um die Federung weich zu machen. Wenn die Straßenoberfläche als Asphalt oder Beton diskriminiert worden ist, werden die elektromagnetischen Ventile 116 nur eng geöffnet, um die Federung straff zu machen.
Ein freier Kolben 114 und eine Luftkammer 113 dienen dem Zweck, einen Unterschied in der Volumenänderung in den Hydraulikkammern 112A, 112B aufzunehmen. Die Steuerung für ein Öffnen und Schließen der elektromagnetischen Ventile 116 kann die Geschwindigkeit v und nicht nur das Ergebnis der Straßenoberflächendiskriminierung verwenden. Beispielsweise ist bei hoher Fahrgeschwindigkeit der erhaltene Stoß auch dann groß, wenn die Straßenoberfläche nur leicht unregelmäßig ist. Dann sollte daher die Steuerung so durchgeführt werden, dass die Federung weicher gemacht wird.

Claims

Objektdiskriminator, welcher aufweist: eine erste Lichtquelle (11) zur Einstrahlung von Licht auf eine Oberfläche eines sich relativ bewegenden Objekts; ein erstes optisches Ortsfrequenz-Lichtempfangssystem (25, 26, 27, 31A, 31B, 51) mit ersten Ortsfrequenzfiltermitteln (26) und ersten Lichtempfangsmitteln (31A, 31B, 51) für den Empfang von reflektiertem Licht von der Oberfläche des relativ sich bewegenden Objekts aus von der ersten Lichtquelle über die ersten Ortsfrequenzfiltermittel eingestrahltem Licht zur Ausgabe eines das empfangene reflektierte Licht darstellenden elektrischen Signals; ein zweites optisches Lichtempfangssystem (25, 26, 27, 31A, 31B, 51, 41, 45, 47) mit zweiten Lichtempfangsmitteln (31A, 31B, 51, 41) für den Empfang von reflektiertem Licht von der Oberfläche des relativ sich bewegenden Objekts aus von der ersten Lichtquelle eingestrahltem Licht zur Ausgabe eines das empfangene reflektierte Licht darstellenden elektrischen Signals; eine erste Signalverarbeitungsschaltung (52, 54) zur Feststellung der Intensität einer Mittenfrequenzkomponte, welche der Ortsfrequenz der ersten Ortsfrequenzfiltermittel entspricht, beruhend auf dem von dem ersten optischen Ortsfrequenzfilter-Lichtempfangssystem ausgegebenen Signalen; eine zweite Signalverarbeitungsschaltung (55, 56) zur Feststellung der Intensität einer zweiten Frequenzkomponente, welche einer Ortsfrequenz, die höher oder niedriger als die Ortsfrequenz der ersten Ortsfrequenzfiltermittel ist, entspricht, beruhend auf dem von dem zweiten optischen Lichtempfangssystem ausgegebenen elektrischen Signal; und Diskriminiermittel (60) zur Diskriminierung des Zustandes der Oberfläche des Objekts beruhend auf der Intensität der mit der ersten Signalverarbeitungsschaltung festgestellten Mittenfrequenzkomponente und der Intensität der mit der zweiten Signalverarbeitungsschaltung festgestellten zweiten Frequenzkomponente.
Objektdiskriminator nach Anspruch 1, wobei das zweite optische Lichtempfangssystem in dem ersten optischen Ortsfrequenzfilter-Lichtempfangssystem enthalten ist und die zweiten Lichtempfangsmittel die ersten Lichtempfangsmittel sind; das von den ersten Lichtempfangsmitteln ausgegebene elektrische Signal auf die erste Signalverarbeitungsschaltung und die zweite Signalverarbeitungsschaltung gegeben wird.
Objektdiskriminator nach Anspruch 1, wobei ein Teil des zweiten optischen Lichtempfangssystems (41, 45, 47) in dem ersten optischen Ortsfrequenzfilter-Lichtempfangssystem enthalten ist und die zweiten Lichtempfangsmittel (41) Licht empfangen, das nicht durch die ersten Ortsfrequenzfiltermittel verläuft.
Objektdiskriminator nach Anspruch 1, wobei das zweite optische Lichtempfangssystem ein zweites Ortsfrequenzfilter aufweist, welches eine Ortsfrequenz hat, die niedriger als die Ortsfrequenz der ersten Ortsfrequenzfiltermittel ist, und die zweiten Lichtempfangsmittel reflektiertes Licht über das zweite Ortsfrequenzfilter empfangen.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Lichtquelle, das erste optische Ortsfrequenz-Lichtempfangssystem und das zweite optische Lichtempfangssystem in einer solchen Weise angeordnet sind, dass die ersten und zweiten Lichtempfangsmittel diffus reflektiertes Licht von der Objektoberfläche empfangen.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, welcher ferner eine zweite Lichtquelle (12, 17) zur Einstrahlung von Licht auf die Objektoberfläche und ein drittes optisches Lichtempfangssystems, welches eines drittes Lichtempfangselement (32) enthält, aufweist, wobei die zweite Lichtquelle und das dritte optische Lichtempfangssystem in einer solchen Weise angeordnet sind, dass das dritte Lichtempfangselement regulär reflektiertes Licht von der Objektoberfläche, auf welches Licht von der zweiten Lichtquelle eingestrahlt wird, empfängt.
Objektdiskriminator nach Anspruch 6, welcher ferner einen Lichtmengendetektor (34) zur Feststellung der Lichtmenge des eingestrahlten Lichts von der zweiten Lichtquelle, und Normierungsmittel (58) zur Normierung des Ausgangssignals des dritten Lichtempfangselements mit der durch den Lichtmengendetektor festgestellten Lichtmenge aufweist.
Objektdiskriminator nach Anspruch 6, wobei das dritte optische Lichtempfangssystem in dem ersten optischen Ortsfrequenzfilter-Lichtempfangssystem enthalten ist und das dritte Lichtempfangselement das erste Lichtempfangselement ist.
Objektdiskriminator nach Anspruch 8, welcher ferner aufweist: Zerlegungsmittel (64, 67) zum Zerlegen eines Ausgangssignals des Lichtempfangselements in eine erste Signalkomponente, welche von dem eingestrahlten Licht der ersten Lichtquelle herrührt, und eine zweite Signalkomponente, welche von dem eingestrahlten Licht der zweiten Lichtquelle (17) herrührt; wobei die erste Signalverarbeitungsschaltung die Intensität der Mittenfrequenzkomponente von diffusem Licht beruhend auf der durch die Zerlegungsmittel abgetrennten ersten Signalkomponente feststellt; und eine dritte Signalverarbeitungsschaltung (68, 69) zur Feststellung der Intensität der Mittenfrequenzkomponente von regulär reflektiertem Licht beruhend auf der durch die Zerlegungsmittel abgetrennten zweiten Signalkomponente feststellt.
Objektdiskriminator nach Anspruch 9, welcher ferner aufweist: eine Ansteuerschaltung (63A) zur Ansteuerung der ersten Lichtquelle (11) und der zweiten Lichtquelle (17) beruhend auf jeweiligen Signalen unterschiedlicher Phase oder unterschiedlicher Frequenz; und wobei die Zerlegungsmittel eine Demodulatorschaltung zur Demodulierung der einzelnen Signale, die durch Signale unterschiedlicher Phase oder Signale unterschiedlicher Frequenz moduliert worden sind, ist.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, welcher ferner eine vierte Signalverarbeitungsschaltung (57) zur Feststellung einer Diffuslichtkomponente sehr niedriger Frequenz beruhend auf dem Ausgangssignal des ersten Lichtempfangselements oder des zweiten Lichtempfangselements aufweist.
Objektdiskriminator nach Anspruch 1, wobei die erste Lichtquelle (11) aufweist: eine Anzahl von Lichtemissionselementen (11a); und eine Anzahl von Linsen (13a) den Lichtemissionselementen entsprechend und vor ihnen angeordnet; wobei optische Achsen der Lichtemissionselemente und optische Achsen der ihnen entsprechenden Linsen gegeneinander versetzt sind.
Objektdiskriminator nach Anspruch 1, wobei die erste Signalverarbeitungsschaltung ein Nachlauf-Bandpassfilter (52) enthält, wobei das Nachlauf-Bandpassfilter ein Signal ausgibt, welches relative Objektgeschwindigkeit darstellt, und der Durchlassbereich desselben beruhend auf dem Geschwindigkeitssignal gesteuert wird.
Objektdiskriminator nach Anspruch 13, wobei die zweite Signalverarbeitungsschaltung ein Nachlauf-Tiefpassfilter (55) enthält, bei welchem die Abschneidfrequenz beruhend auf dem Geschwindigkeitssignal gesteuert wird.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, welcher ferner aufweist: eine Ansteuerschaltung (63, 65, 63A) zur Ansteuerung der ersten Lichtquelle beruhend auf einem Signal, welches sich mit der Zeit ändert; und eine Demodulierschaltung (64, 66) zur Demodulierung von Ausgangssignalen der ersten und zweiten Lichtempfangsmittel.
Objektdiskriminator nach Anspruch 6, welcher ferner aufweist: eine Ansteuerschaltung (63A) zur Ansteuerung der ersten und zweiten Lichtquellen beruhend auf betreffenden Signalen unterschiedlicher Phase oder unterschiedlicher Frequenz; und eine Demodulierschaltung (64, 67) zur Demodulierung von Ausgangssignalen der ersten und zweiten Lichtempfangsmittel und eines Ausgangssignals dritter Lichtempfangsmittel.
Objektdiskriminator nach Anspruch 1, welcher ferner aufweist: die erste Signalverarbeitungsschaltung (52) zum Nachweisen einer Mittenfrequenzkomponente, welche der Ortsfrequenz der ersten Ortsfrequenzfiltermittel entspricht, beruhend auf dem von dem ersten optischen Ortsfrequenzfilter-Lichtempfangssystem ausgegebenen elektrischen Signal; erste Zählmittel (81, 82) zur Zählung von Nulldurchgangspunkten der Mittenfrequenzkomponente, die von der ersten Signalverarbeitungsschaltung ausgegeben wird; zweite Zählmittel (83, 84) zur Zählung von Nulldurchgangspunkten des von dem ersten optischen Ortsfrequenzfilter-Lichtempfangssystem ausgegebenen elektrischen Signals, und die Diskriminiermittel (85) zur Diskriminierung des Zustandes der Oberfläche des Objekts beruhend auf einem Zählwert der ersten Zählmittel und einem Zählwert der zweiten Zählmittel.
Objektdiskriminator nach Anspruch 17, wobei die Diskriminiermittel und die ersten und zweiten Zählmittel zu vorgegebenen Zeiten mit dem Zählen beginnen.
Objektdiskriminator nach Anspruch 17, wobei die Diskriminiermittel eine Diskriminierung durchführen und die ersten und zweiten Zählmittel mit dem Zählen beginnen, wenn eine Zählung in dem ersten Zähler eine bestimmte Zahl erreicht.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die ersten und zweiten Zählmittel in einer An zahl von Paaren vorgesehen sind, und der Zeitpunkt, zu dem das Zählen der ersten und zweiten Zählmittel beginnt, so eingestellt wird, dass er für jedes Paar ein anderer ist.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 20, welcher ferner aufweist: eine Verstärkerschaltung (51) zum Verstärken von elektrischen Signalen einschließlich eines Lichtempfangssignals; und Mittel (91, 92, 93, 94, 95, 96) zur Steuerung des Verstärkungsfaktors der Verstärkerschaltung in Abhängigkeit vom Ergebnis der durch die Diskriminiermittel durchgeführten Diskriminierung.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 20, welcher ferner Steuermittel zur Veränderung der von der ersten oder zweiten Lichtquelle eingestrahlten Lichtmenge in Abhängigkeit von der mit den Diskriminiermitteln durchgeführten Diskriminierung aufweist.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 22, welcher ferner eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige des Ergebnisses der mit den Diskriminiermitteln durchgeführten Diskriminierung aufweist.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 23, welcher ferner eine Geschwindigkeitsnachweisschaltung (53) zur Ausgabe eines Objektrelativgeschwindigkeit darstellenden Signals beruhend auf der Mittenfrequenzkomponente aufweist.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 24, wobei der Objektdiskriminator ein Straßenoberflächen diskriminator zur Diskriminierung des Zustandes einer Straßenoberfläche ist.
Objektdiskriminator nach Anspruch 25, wobei der mit den Diskriminiermitteln diskriminierte Straßenoberflächenzustand Schnee, Schotter und/oder Asphalt ist.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Objektdiskriminator ein Straßenoberflächendiskriminator zur Diskriminierung des Zustands der Straßenoberfläche ist, und wobei der Straßenoberflächendiskriminator ferner eine zweite Lichtquelle (12, 17) zur Einstrahlung von Licht auf die Straßenoberfläche und ein drittes optisches Lichtempfangssystem, welches ein drittes Lichtempfangselement (32) enthält, aufweist, wobei die zweite Lichtquelle und das dritte optische Lichtempfangssystem in einer solchen Weise angeordnet sind, dass das dritte Lichtempfangselement regulär reflektiertes Licht von der Straßenoberfläche, auf welches Licht von der zweiten Lichtquelle eingestrahlt wird, empfängt; wobei die Diskriminiermittel den Zustand Nässe der Straßenoberfläche beruhend auf einem Ausgangssignal des dritten Lichtempfangselements diskriminieren.
Objektdiskriminator nach Anspruch 27, welcher ferner einen Lichtmengendetektor (34) zur Feststellung der Lichtmenge des von der zweiten Lichtquelle eingestrahlten Lichts aufweist; wobei die Diskriminiermittel den Zustand Nässe der Straßenoberfläche beruhend auf einem Wert diskriminieren, der durch Normierung des Ausgangssignals des dritten Lichtempfangselements mit der durch den Lichtmengendetektor festgestellten Lichtmenge gewonnen ist.
Objektdiskriminator nach Anspruch 27, welcher ferner einen Temperatursensor (33) zur Messung der Straßenoberflächentemperatur oder der Lufttemperatur aufweist; wobei die Diskriminiermittel Gefrieren bestimmen, falls, wenn Nässe diskriminiert worden ist, die mit dem Temperatursensor abgefühlte Temperatur kleiner als ein bestimmter Wert ist.
Objektdiskriminator nach Anspruch 27, wobei das dritte optische Lichtempfangssystems in dem ersten optischen Ortsfrequenzfilter-Lichtempfangssystem enthalten ist und das dritte Lichtempfangselement das erste Lichtempfangselement ist, und der Straßenoberflächendiskriminator ferner aufweist: Zerlegungsmittel (64, 67) zum Zerlegen eines Ausgangssignals des ersten Lichtempfangselements in eine erste Signalkomponente, welche von dem eingestrahlten Licht der erste Lichtquelle herrührt, und eine zweite Signalkomponente, welche von dem eingestrahlten Licht der zweiten Lichtquelle (17) herrührt; wobei die erste Signalverarbeitungsschaltung Intensität der Mittenfrequenzkomponente von diffusem Licht beruhend auf der mit den Zerlegungsmitteln abgetrennten ersten Signalkomponente feststellt; eine dritte Signalverarbeitungsschaltung (68, 69) zur Feststellung der Intensität der Mittenfrequenzkomponente von regulär reflektiertem Licht beruhend auf mit den Zerlegungsmitteln abgetrennten zweiten Signalkomponente; und wobei die Diskriminiermittel den Zustand Nässe der Straßenoberfläche beruhend auf einem Verhältnis der Intensität der Mittenfrequenzkomponente von regulär reflektiertem Licht zur Intensität der Mittenfrequenzkomponente von Diffuslicht diskriminieren.
Objektdiskriminator nach Anspruch 27, welcher ferner eine vierte Signalverarbeitungsschaltung (57) zur Feststellung einer Diffuslichtkomponente sehr niedriger Frequenz beruhend auf dem Ausgangssignal des ersten Lichtempfangselements oder des zweiten Lichtempfangselements aufweist; wobei die Diskriminiermittel Schnee beurteilen in einem Fall, wo die mit den vierten Signalverarbeitungsmittel festgestellte Diffuslichtkomponente einen bestimmten Wert überschreitet.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 25 bis 31, wobei der Straßenoberflächendiskriminator in einem mobilen Körper einschließlich eines Fahrzeugs installiert ist.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 25 bis 31, wobei der Straßenoberflächendiskriminator (100) in einem Fahrzeug installiert ist.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 25 bis 31, wobei der Straßenoberflächendiskriminator (100) in einem Fahrzeug installiert ist, welches Beurteilungsmittel (101) zur Beurteilung, dass die Wahrscheinlichkeit eines Rutschens hoch ist, beruhend auf dem Ergebnis der mit dem Straßenoberflächendiskriminator durchgeführten Straßenoberflächendiskriminierung und eine Warnhinweisvorrichtung (102) zur Ausgabe eines Warnhinweises, der das Ergebnis der mit den Beurteilungsmitteln gemachten Beurteilung angibt, aufweist.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 25 bis 31, wobei der Straßenoberflächendiskriminator (100) in ei nem Fahrzeug installiert ist, welches einen Radgeschwindigkeitssensor (103) zum Abfühlen der Radgeschwindigkeit und Bremssteuermittel (101) zur Steuerung einer Bremse beruhend auf dem Ergebnis der Straßenoberflächendiskriminierung und der von dem Straßenoberflächendiskriminator gelieferten Geschwindigkeit über dem Boden und der von dem Radgeschwindigkeitssensor gelieferten Radgeschwindigkeit aufweist.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 25 bis 31, wobei der Straßenoberflächendiskriminator (100) in einem Fahrzeug installiert ist, welches Mittel (101) zur Steuerung eines Gashebels beruhend auf dem Ergebnis der von dem Straßenoberflächendiskriminator gelieferten Straßenoberflächendiskriminierung aufweist.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 25 bis 31, wobei der Straßenoberflächendiskriminator (100) in einem Fahrzeug installiert ist, welches einen am Fahrzeugkörper vorgesehenen Stoßdämpfer (106) und Aufhängungssteuermittel (101) zur Steuerung des Stoßdämpfers in Abhängigkeit vom Ergebnis der mit dem Straßenoberflächendiskriminator durchgeführten Straßenoberflächendiskriminierung aufweist.
Objektdiskriminator nach irgendeinem der Ansprüche 25 bis 31, wobei der Straßenoberflächendiskriminator (100) in einem Fahrzeug installiert ist, welches einen am Fahrzeugkörper vorgesehenen Stoßdämpfer (106) und Aufhängungssteuermittel (101) zur Steuerung des Stoßdämpfers in Abhängigkeit vom Ergebnis der Straßenoberflächendiskriminierung und der Bodengeschwindigkeit des Straßenoberflächendiskriminators aufweist.