EP3894895A1 - Method for determining a visibility - Google Patents

Method for determining a visibility

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EP3894895A1
EP3894895A1 EP19809711.5A EP19809711A EP3894895A1 EP 3894895 A1 EP3894895 A1 EP 3894895A1 EP 19809711 A EP19809711 A EP 19809711A EP 3894895 A1 EP3894895 A1 EP 3894895A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
visibility
distance
received signal
determined
signal strength
Prior art date
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Pending
Application number
EP19809711.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Günter Anton Fendt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Conti Temic Microelectronic GmbH
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conti Temic Microelectronic GmbH filed Critical Conti Temic Microelectronic GmbH
Publication of EP3894895A1 publication Critical patent/EP3894895A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N2021/4704—Angular selective
    • G01N2021/4709—Backscatter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a visibility using a sensor unit, in particular a sensor unit comprising a lidar sensor, a method for outputting a speed recommendation to a vehicle driver, which includes determining the visibility, and a sensor unit for carrying out a method according to the invention.
  • visibility measurement systems are used; e.g. B. roadside optical systems consisting of a transmitter and receiver, which are arranged at a distance from each other in order to determine the prevailing visibility. Furthermore, taking into account the determined visual conditions, a speed recommendation or speed specification is output via a speed display in order to counteract the potential risk potential. Since not all roads are equipped with such speed indicators, such accident-avoiding, regulatory interventions can only be used on certain road sections, e.g. B. on motorways and expressways.
  • a light-dependent sensor device for determining visibility conditions outside a motor vehicle is known.
  • the sensor device recognizes the visibility in front of or behind the vehicle and accordingly triggers a speed recommendation or another caution or warning measure.
  • DE 39 30 272 A1 describes a lidar sensor that can be used to determine the visibility ratio, so that the speed of travel is controlled as a function of visibility conditions that occur.
  • the lidar sensor here has a very complex structure with different receiving devices / mirror arrangements, on the basis of which a visual relationship determination is carried out.
  • the object of the present invention is to provide a method by which the determination of the visibility is simplified and the operational safety is improved in a cost-effective manner.
  • a transmission signal from the transmission unit is first transmitted.
  • This transmission signal hits an object and is scattered back by it and detected as a reception signal by a receiver purity.
  • the distance to the object is then determined on the basis of the received signal, e.g. B. over the duration of the signal.
  • the current visibility is determined on the basis of the determined distance to the object and / or the received signal strength of the received signal.
  • the method deliberately exploits the weaknesses of a generic sensor unit or a lidar sensor in order to obtain a usable (technology-based) evaluation of the visibility in adverse (restricted) visibility conditions.
  • the light signals or laser beams are, for. B. in fog and high air humidity / spray is strongly damped, whereby the measuring range of a lidar system is reduced accordingly.
  • This effect occurs mainly in that the light rays z. B. reflected on finely divided water particles in the air, mirrored or diffusely deflected who the.
  • the resulting reflective received signal strength of the electromagnetic table waves in the receiver is then attenuated accordingly, z. B. compared to the reception signal strength without impairment in unrestricted visibility.
  • the determined measurement results can be monitored using statistical evaluation in order to determine a (technology-based) evaluation of the visibility conditions.
  • the determination of the visibility is particularly simplified and the operational safety is considerably improved.
  • the process can be inexpensively implemented in new systems and upgraded in existing systems.
  • the distance of an initial detection at which the object has been detected for the first time can expediently be used to determine the visibility conditions.
  • the current visibility can be determined in a simple manner by defining the first detection as a constant to which the measured distance relates, ie. H. a parameter or property is used, the value of which usually changes with changing visibility (e.g. increases or decreases).
  • An initial value for the distance of the first detection is preferably established.
  • the initial value for the distance is determined by the manufacturer or during initial commissioning, i.e. H. at a time when there are no restricted visibility.
  • manufacturing-related (minimal) deviations of the sensors can be compensated for.
  • output values can also be specified by the manufacturer for certain sensors. The respective output value can then for the sensor unit or the distance measuring system z. B. be provided on a memory.
  • the visual conditions are determined on the basis of a comparison between the initial value which was determined for the distance of the first detection and the distance of the first detection currently present or determined by the distance sensor. A value for the deviation can then be calculated from the comparison. Depending on this deviation, the current Visibility conditions are determined.
  • tolerances and / or limit values can be defined in the system, the lower or lower values of which indicate a certain visual relationship.
  • an output value of the received signal strength, which the received signal has at a definable distance to the object can also be defined to determine the visibility.
  • a shift in the distance can be determined in that the defined received signal strength is only available at a shorter distance.
  • the visibility is preferably determined on the basis of a comparison between the initial value of the received signal strength and the received signal strength currently present or measured at the definable distance to the object.
  • the size of the deviation from the respective initial value can expediently be determined on the basis of the comparison, the visibility conditions being divided into gradations by correlating these gradations with the size of the deviation.
  • An average value can also be formed in a simple manner from a plurality of measuring points of the distance or the received signal strength. This mean value can then be used to determine the visibility. As a result, the determination can be made even more reliable in that incorrect measurements or incorrect individual measured values can be relativized by simple averaging, so that incorrect determinations due to incorrect measurements can be avoided or at least reduced. This increases operational reliability to a particular degree.
  • the visibility can then be determined on the basis of a comparison between the mean value and the respective initial value.
  • the determination of the visibility conditions can also take place on the basis of the determined distance to the object and on the basis of the received signal strength of the received signal. In this way, a plausibility check can be implemented in order to safeguard the respectively determined visibility by means of a comparison with other provisions. This increases operational reliability even more.
  • the present invention also claims a method for outputting a speed recommendation to a vehicle driver of a vehicle. Since the visibility is initially assigned to visibility classes using at least one parameter. This assignment can in particular be carried out at the factory, during operation or also via updates which are made available to the vehicle by a higher-level unit. A recommended speed (ie a speed recommendation) is then assigned to the visibility ratio classes.
  • the visibility for the driver is determined especially while driving. This determination can in particular be carried out using the method according to the invention or using another method known from the prior art.
  • the speed recommendation is then output by assigning the particular visibility conditions to a visibility ratio class and outputting the recommended speed of the respective visibility ratio class. In this way, the driver can be given a speed recommendation for the prevailing visibility in a simple and inexpensive manner, without the driver having to determine this himself.
  • the restriction of the vehicle driver by the visibility can be provided as a parameter.
  • the driver's restriction can be provided by the visibility as quantified visibility classes and / or quantified visibility restrictions.
  • the visibility can be in "severe restriction", “medium restriction” and “weak restriction”. This division can be made, for example, by a high received signal strength indicating a weak restriction and a low received signal strength suggesting a strong restriction.
  • a correlation of the determined visibility with properties of the roadway is preferably provided.
  • properties of the road such. B. Wetness or slippage can be closed if the visibility "snow" or "rain” has been determined.
  • these road properties can be used to issue a warning and / or a speed recommendation to the vehicle driver or to intervene in vehicle guidance (speed adjustment, braking and / or steering maneuvers or the like).
  • the user or the driver can expediently have an acoustic or with limited visibility or certain or selected visibility visual warning or a signal are issued so that the driver is informed in good time about any difficulties that may arise during vehicle operation. For example, this can further increase the traffic and operational safety of the vehicle, since the driver is immediately informed about changed conditions in the vehicle management so that he can react accordingly.
  • the present invention claims a sensor unit which has a transmitter and a receiver unit for determining the distance, in particular a lidar sensor which is preferably used for measuring the distance (distance-measuring system), the sensor unit being designed to carry out the method according to the invention.
  • Figure 1 is a simplified schematic diagram of a typical driving scenario.
  • Fig. 2 is a simplified schematic diagram of an evaluation possibility of the inventive method
  • Fig. 3 shows a simplified representation of the relationship between the determination of visibility and speed recommendation.
  • the vehicle 1 shows a typical scenario with two vehicles 1, 2, in which the first vehicle 1 follows the second vehicle 2 or approaches an object (in this case vehicle 2).
  • another, possibly immobile object could also be provided, such as, for. B. a traffic post or a guardrail.
  • the vehicle 1 there is a distance measuring system with a sensor unit 1.1, by means of the z. B. the distance a to the vehicle 2 can be determined.
  • the measurement is carried out by the sensor unit 1 .1 sending out a transmission signal 1.2 by means of a transmission unit, which is reflected by the vehicle 2 (not shown in FIG. 1 for the sake of clarity).
  • the reflected signal is then received as a received signal from a receiver unit of the sensor unit 1 .1.
  • a second receiver unit is not required.
  • a sensor unit 1.1 generally has a measurement limit within which an object or an obstacle can be detected. Hence the detection of the object is only inside a defined distance or a defined distance to the object possible.
  • the sensor unit 1 .1 can comprise a lidar (light detecting and ranging) sensor.
  • the transmitter unit can e.g. B. include a laser diode by means of which a light or laser signal can be sent.
  • other sensors radar, camera
  • the visibility can thus be reliably detected or recognized using two variants V1, V2.
  • Fig. 2 the results of several (distance) measurements are shown, z. B. were generated by the sensor unit 1. 1, each measuring point of the sensor (or the received signal strength) being assigned to a typical distance by means of a distribution curve. Furthermore, the two variants V1 and V2 for determining the viewing ratio are shown in a highly simplified manner using the white arrows.
  • a statistical evaluation is carried out in such a way that the distance a is determined, at which an object is recognized for the “first time” (correspondingly with a low received signal strength) when the vehicle moves towards the object, the so-called Initial detection.
  • this distance (or the distribution curve) of the first detection shifts in the direction of a shorter distance, i. H. the obstacle is recognized later and at a closer distance to the object. This effect occurs because the rays of the lidar system in poor visibility, such as. As fog, high air humidity or spray can be strongly damped, which reduces the range of the system, so that the distance at which the object can be detected by the measuring system is reduced.
  • an initial value W1 for the removal of the first detection can be defined.
  • the determination of the initial value W1 for the Removal of the first detection is preferably carried out by the manufacturer or during the initial commissioning, ie at a time in the z. B. good visibility.
  • This output value W1 can then be compared in each case with the value of the distance of the first detection currently determined by the distance sensor. A value for the deviation can then be calculated from this comparison.
  • the current visibility is then concluded, for example by storing tolerances and / or limit values in the system, the exceeding of which indicates a deterioration in the visibility.
  • the size of the deviation from the respective initial value W1 is determined on the basis of the comparison, the visibility conditions being divided into gradations by correlating the gradations with the size of the deviation.
  • the visibility can be divided into classes, e.g. B. "good” or “bad” or after the restricted visibility (strong, medium or weak restriction) or in concrete weather events (snow, rain, fog, spray and the like).
  • the visibility can also be determined in accordance with the second variant V2.
  • variant V2 a statistical evaluation takes place in such a way that a typical distance with a corresponding distribution can be derived on the basis of a defined received signal strength.
  • an output value W2 of the received signal strength which the received signal has at a definable distance from the object, can also be determined to determine the visibility.
  • the respective prevailing visual conditions are also determined on the basis of a comparison between the initial value W2 of the received signal strength and the received signal strength currently present or measured at the definable distance to the object.
  • the visibility ratio classes can then be classified or determined correlating with the received signal strength (e.g. high received signal strength means good visibility or a slight restriction of the visibility).
  • the distance shifts in the direction of a shorter distance at the defined reception signal strength.
  • This effect occurs in that the optical signals are attenuated in poorer visibility conditions, so that the received signal strength is lower and the obstacle must be brought closer to the measuring system in order to regain the initially defined received signal strength.
  • a shift is recognized in that the measurement results move away from the original (stored) measured values or output values W1, W2 over time.
  • the shift is a function of adverse visibility, or based on the size of the shift, a (technology-based) conclusion can be drawn about the impairment of the view.
  • Other vehicles or roadside posts, traffic signs, trees and the like can be used as obstacles or objects to be evaluated (the respective ⁇ obstacle class '' has a typical distance with unrestricted visibility, at which the obstacle is for the first time from an environment detection system can be recorded and can thus be used as a reference).
  • the method can therefore be used with all distance-measuring systems and is expressly not restricted to lidar sensors.
  • an average value can also be formed from several measuring points of the distance or the received signal strength, as shown in a very simplified manner in FIG. 2.
  • This mean value can then be used to determine the visibility.
  • the visibility can then be determined on the basis of a comparison between the mean value and the respective initial value W1 or W2.
  • a plausibility check can also be provided, e.g. B. by the visibility conditions, which were determined by the first variant, checked or secured by the result of the visibility determination by means of the second variant. In the same way, the visibility conditions determined by the second variant can also be checked or secured by the first variant.
  • an average of several measuring points of the distance or the received signal strength can thus be formed during the evaluation in order to make the determination even more reliable.
  • Incorrect measurements or erroneous individual measured values can be relativized by such an averaging, so that incorrect interpretations cannot occur as a result of the deviating measured values being compensated for with other measurement results by averaging.
  • Fig. 3 the functional dependency between the current visibility and a speed recommendation or speed regulation is shown as an example.
  • an autonomously functioning assistance system depending on the current visibility (determined, for example, using a distance measuring system based on lidar), generates a maximum vehicle speed as a recommendation and displays it for display. brings.
  • the display can be visual or acoustic.
  • the view ratio determination can take place either using the method according to the invention or in another way, such as. B. based on transmitted information (car-to-car, car-to-X transmissions).
  • the driver according to the invention can provide an autonomously functioning assistance function (determination of the visual relationship via lidar and the resulting recommended speed limitation).
  • an autonomously functioning assistance function determination of the visual relationship via lidar and the resulting recommended speed limitation.
  • traffic safety can be improved to a particular degree, so that the present invention is a very special contribution in the field of driver assistance functions.

Abstract

Disclosed is a method for determining a visibility by means of a sensor unit (1.1), in particular a lidar sensor, said method involving the following steps: having the sensor unit (1.1) emit a transmission signal (1.2), acquiring a received signal back-scattered by an object, ascertaining the distance (a) from the object using the received signal, and determining the visibility on the basis of the ascertained distance (a) from the object and/or the strength of the received signal.

Description

Verfahren zur Bestimmung eines Sichtverhältnisses Procedure for determining visibility
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Sichtverhältnisses an hand einer Sensoreinheit, insbesondere eine einen Lidarsensor umfassende Sensoreinheit, ein Verfahren zur Ausgabe einer Geschwindigkeitsempfehlung an einen Fahrzeugführer, wel ches eine Bestimmung der Sichtverhältnisse umfasst sowie eine Sensoreinheit zur Durchfüh rung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. The present invention relates to a method for determining a visibility using a sensor unit, in particular a sensor unit comprising a lidar sensor, a method for outputting a speed recommendation to a vehicle driver, which includes determining the visibility, and a sensor unit for carrying out a method according to the invention.
Technologischer Hintergrund Technological background
Gattungsgemäße Sensoreinheiten, die z. B. bei umgebungserfassenden (z. B. mittels Kame rasensor) und abstandermittelnden (z. B. mittels Radar- oder Lidarsensor) Assistenzsystemen eingesetzt werden, gehören in der Regel zur Standardausstattung moderner Fahrzeuge. Ob wohl derartige Assistenzsysteme eingesetzt und zunehmend verbessert werden, lassen sich Unfälle nicht gänzlich vermeiden, da viele Unfälle dennoch durch menschliches Versagen ver ursacht werden oder aus einer falschen Einschätzung einer Verkehrssituation durch den Fahr zeugführer resultieren. Eine häufige Unfallursache sind dabei schlechte oder eingeschränkte Sichtverhältnisse, insbesondere deswegen, da derartige Umstände von vielen Fahrzeugfüh rern oftmals unterschätzt bzw. falsch eingeschätzt werden und dadurch das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit fahren, welche nicht an die vorliegenden Sichtverhältnisse angepasst ist. Generic sensor units, the z. B. with environment-sensing (z. B. using camera sensor) and distance-determining (z. B. using radar or lidar) assistance systems are usually part of the standard equipment of modern vehicles. Accidents cannot be entirely avoided as to whether such assistance systems are used and are being improved, since many accidents are still caused by human error or result from a wrong assessment of a traffic situation by the driver. A common cause of accidents are poor or restricted visibility, in particular because such circumstances are often underestimated or misjudged by many drivers, and the vehicle is driven at a speed that is not adapted to the prevailing visibility.
Bei Straßen mit einer elektronischen Verkehrsführung werden hierfür beispielsweise Sichtwei tenmesssysteme eingesetzt; z. B. am Straßenrand befindliche, optische Systeme bestehend aus einem Sender und Empfänger, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, um die vorherrschenden Sichtverhältnisse ermitteln zu können. Ferner wird unter Berücksichtigung der ermittelten Sichtverhältnisse eine Geschwindigkeitsempfehlung oder Geschwindigkeits vorgabe über eine Geschwindigkeitsanzeige ausgegeben, um somit dem potentiellen Gefah renpotential entgegen zu wirken. Da nicht alle Straßen mit derartigen Geschwindigkeitsanzei gen ausgestattet sind, können derartige unfallvermeidende, regulierende Eingriffe nur an be stimmten Straßenabschnitten zum Einsatz gebracht werden, z. B. bei Autobahnen und Schnellstraßen. On roads with electronic traffic management, for example, visibility measurement systems are used; e.g. B. roadside optical systems consisting of a transmitter and receiver, which are arranged at a distance from each other in order to determine the prevailing visibility. Furthermore, taking into account the determined visual conditions, a speed recommendation or speed specification is output via a speed display in order to counteract the potential risk potential. Since not all roads are equipped with such speed indicators, such accident-avoiding, regulatory interventions can only be used on certain road sections, e.g. B. on motorways and expressways.
Bei Straßen, die keine elektronischen Verkehrsführung verfügen, muss der Fahrzeugführer die Einschätzung bzw. Bewertung der Sichtverhältnisse selbst vornehmen und die Fahrzeugge schwindigkeit resultierend aus seiner Einschätzung entsprechend der Verkehrssituation an passen. Druckschriftlicher Stand der Technik On roads that do not have electronic traffic management, the driver must make the assessment or assessment of the visibility himself and adjust the vehicle speed as a result of his assessment according to the traffic situation. Printed state of the art
Aus der DE 40 17 051 A1 ist eine lichtabhängige Sensoreinrichtung zur Bestimmung von Sicht verhältnissen außerhalb eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Sensoreinrichtung erkennt dabei die vor oder hinter dem Fahrzeug herrschenden Sichtverhältnisse und löst dementsprechend eine Geschwindigkeitsempfehlung oder eine sonstige Vorsicht- bzw. Warnmaßnahme aus. From DE 40 17 051 A1 a light-dependent sensor device for determining visibility conditions outside a motor vehicle is known. The sensor device recognizes the visibility in front of or behind the vehicle and accordingly triggers a speed recommendation or another caution or warning measure.
Ferner beschreibt die DE 39 30 272 A1 einen Lidarsensor, der zur Sichtverhältnisbestimmung verwendet werden kann, sodass dadurch die Fahrtgeschwindigkeit in Abhängigkeit von auf tretenden Sichtverhältnissen gesteuert wird. Der Lidarsensor besitzt hierbei jedoch einen sehr komplexen Aufbau mit unterschiedlichen Empfangsvorrichtungen/Spiegelanordnungen, an hand derer eine Sichtverhältnisbestimmung erfolgt. Furthermore, DE 39 30 272 A1 describes a lidar sensor that can be used to determine the visibility ratio, so that the speed of travel is controlled as a function of visibility conditions that occur. However, the lidar sensor here has a very complex structure with different receiving devices / mirror arrangements, on the basis of which a visual relationship determination is carried out.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung Object of the present invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, durch das die Bestimmung der Sichtverhältnisse vereinfacht und die Betriebssicherheit in kos tengünstiger Weise verbessert wird. The object of the present invention is to provide a method by which the determination of the visibility is simplified and the operational safety is improved in a cost-effective manner.
Lösung der Aufgabe Solution of the task
Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 sowie des neben geordneten Anspruchs gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen beansprucht. The above object is achieved by the entire teaching of claim 1 and the subordinate claim. Advantageous embodiments of the invention are claimed in the subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung der Sichtverhältnisse anhand einer Sensoreinheit, insbesondere eines Lidarsensors zur Abstandsmessung (Abstandssensor), wird zunächst ein Sendesignal der Sendeeinheit ausgesendet. Dieses Sendesignal trifft auf ein Objekt und wird von diesem zurückgestreut und als Empfangssignal von einer Empfänge reinheit erfasst. Anschließend wird die Entfernung zum Objekt anhand des Empfangssignals bestimmt, z. B. über die Laufzeit des Signals. Ferner werden die aktuellen Sichtverhältnisse auf Basis der ermittelten Entfernung zum Objekt und/oder der Empfangssignalstärke des Emp fangssignals bestimmt. Daraus resultiert der Vorteil, dass eine Sichtverhältnisbestimmung des abstandmessenden Systems bzw. der Sensoreinheit während des Betriebs ermittelt werden kann. Dadurch können auch abrupt ändernde Sichtverhältnisse durch die Sensoreinheit er kannt bzw. erfasst werden. Bei dem Verfahren werden ganz bewusst die Schwächen einer gattungsgemäßen Sensoreinheit bzw. eines Lidarsensors ausgenutzt, um bei widrigen (einge schränkten) Sichtverhältnissen eine verwertbare (technikbasierte) Bewertung der Sichtverhält nisse zu erlangen. Die Lichtsignale bzw. Laserstrahlen werden z. B. bei Nebel und hoher Luft feuchtigkeit / Gischt stark gedämpft, wodurch die Messreichweite eines Lidar-Systems ent sprechend reduziert wird. Dieser Effekt tritt vor allem dadurch auf, dass die Lichtstrahlen z. B. an fein verteilten Wasserteilchen in der Luft reflektiert, gespiegelt oder diffus abgelenkt wer den. Die im Empfänger resultierende reflektierende Empfangssignalstärke der elektromagne tischen Wellen ist dann dabei entsprechend abgeschwächt, z. B. gegenüber der Empfangs signalstärke ohne Beeinträchtigung bei uneingeschränkten Sichtverhältnissen. Durch das er findungsgemäße Verfahren können die ermittelten Messergebnisse anhand statistischer Aus wertung überwacht werden, um eine (technikbasierte) Bewertung der Sichtverhältnisse zu er mitteln. Dadurch wird die Bestimmung der Sichtverhältnisse in besonderem Maße vereinfacht und die Betriebssicherheit erheblich verbessert. Zudem kann das Verfahren kostengünstig in neue Systeme implementiert und in bestehenden Systemen nachgerüstet werden. In the method according to the invention for determining the visibility using a sensor unit, in particular a lidar sensor for measuring distance (distance sensor), a transmission signal from the transmission unit is first transmitted. This transmission signal hits an object and is scattered back by it and detected as a reception signal by a receiver purity. The distance to the object is then determined on the basis of the received signal, e.g. B. over the duration of the signal. Furthermore, the current visibility is determined on the basis of the determined distance to the object and / or the received signal strength of the received signal. This has the advantage that a visual relationship determination of the distance-measuring system or the sensor unit is determined during operation can. As a result, the sensor unit can also recognize or detect abruptly changing visibility conditions. The method deliberately exploits the weaknesses of a generic sensor unit or a lidar sensor in order to obtain a usable (technology-based) evaluation of the visibility in adverse (restricted) visibility conditions. The light signals or laser beams are, for. B. in fog and high air humidity / spray is strongly damped, whereby the measuring range of a lidar system is reduced accordingly. This effect occurs mainly in that the light rays z. B. reflected on finely divided water particles in the air, mirrored or diffusely deflected who the. The resulting reflective received signal strength of the electromagnetic table waves in the receiver is then attenuated accordingly, z. B. compared to the reception signal strength without impairment in unrestricted visibility. By means of the method according to the invention, the determined measurement results can be monitored using statistical evaluation in order to determine a (technology-based) evaluation of the visibility conditions. As a result, the determination of the visibility is particularly simplified and the operational safety is considerably improved. In addition, the process can be inexpensively implemented in new systems and upgraded in existing systems.
Zweckmäßigerweise kann zur Bestimmung der Sichtverhältnisse die Entfernung einer Erstde tektion verwendet werden, bei der das Objekt zum ersten Mal detektiert worden ist. Dadurch können die aktuellen Sichtverhältnisse in einfacher Weise festgestellt werden, indem die Erst detektion als Konstante definiert wird, auf die sich die gemessene Entfernung bezieht, d. h. ein Parameter oder eine Eigenschaft verwendet wird, dessen/deren Wert sich in der Regel mit ändernden Sichtverhältnissen verändert (z. B. steigt oder sinkt). The distance of an initial detection at which the object has been detected for the first time can expediently be used to determine the visibility conditions. As a result, the current visibility can be determined in a simple manner by defining the first detection as a constant to which the measured distance relates, ie. H. a parameter or property is used, the value of which usually changes with changing visibility (e.g. increases or decreases).
Vorzugsweise wird ein Ausgangswert für die Entfernung der Erstdetektion festgelegt. In prak tischer Weise wird der Ausgangswert für die Entfernung herstellerseitig oder bei der Erstinbe triebnahme ermittelt, d. h. zu einem Zeitpunkt an dem keine eingeschränkten Sichtverhältnisse vorliegen. Ferner können hierdurch herstellungsbedingte (Minimal-) Abweichungen der Sen soren ausgeglichen werden. Demgegenüber können auch für bestimmte Sensoren hersteller seitig Ausgangswerte vorgegeben werden. Der jeweilige Ausgangswert kann dann für die Sen soreinheit bzw. das abstandmessende System z. B. auf einem Speicher bereitgestellt werden. An initial value for the distance of the first detection is preferably established. In practical terms, the initial value for the distance is determined by the manufacturer or during initial commissioning, i.e. H. at a time when there are no restricted visibility. Furthermore, manufacturing-related (minimal) deviations of the sensors can be compensated for. In contrast, output values can also be specified by the manufacturer for certain sensors. The respective output value can then for the sensor unit or the distance measuring system z. B. be provided on a memory.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Bestimmen der Sichtver hältnisse anhand eines Vergleichs zwischen dem Ausgangswert, der für die Entfernung der Erstdetektion festgelegt wurde, und der aktuell vorliegenden bzw. durch den Abstandssensor ermittelten Entfernung der Erstdetektion. Aus dem Vergleich lässt sich dann ein Wert für die Abweichung berechnen. In Abhängigkeit von dieser Abweichung können dann die aktuellen Sichtverhältnisse festgestellt werden. Hierzu können im System Toleranzen und/oder Grenz werte festgelegt werden, deren Unter- oder Überschreiten ein bestimmtes Sichtverhältnis an- zeigen. According to a preferred embodiment of the invention, the visual conditions are determined on the basis of a comparison between the initial value which was determined for the distance of the first detection and the distance of the first detection currently present or determined by the distance sensor. A value for the deviation can then be calculated from the comparison. Depending on this deviation, the current Visibility conditions are determined. For this purpose, tolerances and / or limit values can be defined in the system, the lower or lower values of which indicate a certain visual relationship.
Ferner kann zur Bestimmung der Sichtverhältnisse auch ein Ausgangswert der Empfangssig nalstärke festgelegt werden, welche das Empfangssignal bei einer definierbaren Entfernung zum Objekt aufweist. Bei eingeschränkten Sichtverhältnissen ist hierbei eine Verschiebung der Entfernung feststellbar, indem die festgelegte Empfangssignalstärke erst bei einer geringeren Entfernung vorliegt. Furthermore, an output value of the received signal strength, which the received signal has at a definable distance to the object, can also be defined to determine the visibility. In the case of restricted visibility, a shift in the distance can be determined in that the defined received signal strength is only available at a shorter distance.
Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen der Sichtverhältnisse anhand eines Vergleichs zwischen dem Ausgangswert der Empfangssignalstärke und der bei der definierbaren Entfernung zum Objekt aktuell vorliegenden bzw. gemessenen Empfangssignalstärke. The visibility is preferably determined on the basis of a comparison between the initial value of the received signal strength and the received signal strength currently present or measured at the definable distance to the object.
Zweckmäßigerweise kann anhand des Vergleichs die Größe der Abweichung vom jeweiligen Ausgangswert bestimmt werden, wobei eine Einteilung der Sichtverhältnisse in Abstufungen durch eine Korrelation dieser Abstufungen mit der Größe der Abweichung vorgenommen wird. The size of the deviation from the respective initial value can expediently be determined on the basis of the comparison, the visibility conditions being divided into gradations by correlating these gradations with the size of the deviation.
In einfacher Weise kann auch ein Mittelwert aus mehreren Messpunkten der Entfernung oder der Empfangssignalstärke gebildet werden. Dieser Mittelwert kann anschließend zur Bestim mung der Sichtverhältnisse herangezogen werden. Dadurch kann die Bestimmung noch si cherer gestaltet werden, indem Fehlmessungen bzw. fehlerhafte Einzelmesswerte durch eine einfache Mittelwertbildung relativiert werden können, sodass Fehlbestimmungen aufgrund von Fehlmessungen vermieden oder zumindest vermindert werden können. Die Betriebssicherheit wird dadurch in besonderem Maße erhöht. An average value can also be formed in a simple manner from a plurality of measuring points of the distance or the received signal strength. This mean value can then be used to determine the visibility. As a result, the determination can be made even more reliable in that incorrect measurements or incorrect individual measured values can be relativized by simple averaging, so that incorrect determinations due to incorrect measurements can be avoided or at least reduced. This increases operational reliability to a particular degree.
In gleicher weise kann dann das Bestimmen der Sichtverhältnisse anhand eines Vergleichs zwischen dem Mittelwert und dem jeweiligen Ausgangswert erfolgen. In the same way, the visibility can then be determined on the basis of a comparison between the mean value and the respective initial value.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann das Bestimmen der Sichtverhält nisse auch basierend auf der ermittelten Entfernung zum Objekt und basierend auf der Emp fangssignalstärke des Empfangssignals erfolgen. Dadurch kann eine Plausibilitätsprüfung im plementiert werden, um die jeweilig bestimmten Sichtverhältnisse mittels eines Vergleichs mit anderen Bestimmungen gegeneinander abzusichern. Die Betriebssicherheit wird dadurch noch zusätzlich erhöht. Neben- oder untergeordnet beansprucht die vorliegende Erfindung zudem ein Verfahren zur Ausgabe einer Geschwindigkeitsempfehlung an einen Fahrzeugführer eines Fahrzeuges. Da bei erfolgt zunächst eine Zuordnung der Sichtverhältnisse zu Sichtverhältnisklassen anhand mindestens eines Parameters. Diese Zuordnung kann insbesondere werkseitig erfolgen, wäh rend des Betriebs oder auch über Updates, die dem Fahrzeug von einer übergeordneten Ein heit zur Verfügung gestellt werden. Den Sichtverhältnisklassen wird dann eine empfohlene Geschwindigkeit (d. h. eine Geschwindigkeitsempfehlung) zugeordnet. Die Sichtverhältnisse für den Fahrzeugführer werden insbesondere während der Fahrt bestimmt. Diese Bestimmung kann insbesondere anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen oder auf eine andere aus dem Stand der Technik bekannte Methode. Die Ausgabe der Geschwindigkeitsempfeh lung wird dann durchgeführt, indem die bestimmten Sichtverhältnisse jeweils einer Sichtver hältnisklasse zugeordnet werden und die empfohlene Geschwindigkeit der jeweiligen Sicht verhältnisklasse ausgegeben wird. In einfacher und kostengünstiger weise kann dem Fahrer dadurch eine Geschwindigkeitsempfehlung für die jeweilig vorherrschenden Sichtverhältnisse ausgegeben werden, ohne dass der Fahrer diese selbst bestimmen muss. According to a special embodiment of the invention, the determination of the visibility conditions can also take place on the basis of the determined distance to the object and on the basis of the received signal strength of the received signal. In this way, a plausibility check can be implemented in order to safeguard the respectively determined visibility by means of a comparison with other provisions. This increases operational reliability even more. In addition to or subordinate, the present invention also claims a method for outputting a speed recommendation to a vehicle driver of a vehicle. Since the visibility is initially assigned to visibility classes using at least one parameter. This assignment can in particular be carried out at the factory, during operation or also via updates which are made available to the vehicle by a higher-level unit. A recommended speed (ie a speed recommendation) is then assigned to the visibility ratio classes. The visibility for the driver is determined especially while driving. This determination can in particular be carried out using the method according to the invention or using another method known from the prior art. The speed recommendation is then output by assigning the particular visibility conditions to a visibility ratio class and outputting the recommended speed of the respective visibility ratio class. In this way, the driver can be given a speed recommendation for the prevailing visibility in a simple and inexpensive manner, without the driver having to determine this himself.
Zweckmäßigerweise kann als Parameter die Einschränkung des Fahrzeugführers durch die Sichtverhältnisse vorgesehen sein. Die Einschränkung des Fahrzeugführers kann dabei durch die Sichtverhältnisse als quantifizierte Sichtverhältnisklassen und/oder quantifizierte Sichtver hältniseinschränkungen vorgesehen sein. Beispielsweise können die Sichtverhältnisse in „starke Einschränkung“, „mittlere Einschränkung“ und „schwache Einschränkung“ erfolgen. Diese Einteilung kann beispielsweise erfolgen, indem eine hohe Empfangssignalstärke auf eine schwache Einschränkung und eine niedrige Empfangssignalstärke auf eine starke Ein schränkung schließen lässt. Ferner kann dadurch, je nach Empfangssignalstärke und/oder typische Entfernung zum detektierten Objekt auch zwischen Regen, Schnee, Gischt, Nässe, Nebel und dergleichen unterschieden und eingeteilt werden. Expediently, the restriction of the vehicle driver by the visibility can be provided as a parameter. The driver's restriction can be provided by the visibility as quantified visibility classes and / or quantified visibility restrictions. For example, the visibility can be in "severe restriction", "medium restriction" and "weak restriction". This division can be made, for example, by a high received signal strength indicating a weak restriction and a low received signal strength suggesting a strong restriction. Furthermore, depending on the received signal strength and / or typical distance to the detected object, it is also possible to differentiate and classify between rain, snow, spray, wet, fog and the like.
Vorzugsweise ist eine Korrelation der bestimmten Sichtverhältnisse mit Eigenschaften der Fahrbahn vorgesehen. Dabei kann z. B. auf Eigenschaften der Fahrbahn, wie z. B. Nässe oder Glätte geschlossen werden, wenn das Sichtverhältnis„Schnee“ oder„Regen“ bestimmt wurde. Ferner können diese Fahrbahneigenschaften herangezogen werden, um eine Warnung und/o der eine Geschwindigkeitsempfehlung an den Fahrzeugführer auszugeben oder einen Eingriff in die Fahrzeugführung (Geschwindigkeitsanpassung, Brems- und/oder Lenkmanöver oder dergleichen) durchzuführen. A correlation of the determined visibility with properties of the roadway is preferably provided. Here, for. B. on properties of the road, such. B. Wetness or slippage can be closed if the visibility "snow" or "rain" has been determined. Furthermore, these road properties can be used to issue a warning and / or a speed recommendation to the vehicle driver or to intervene in vehicle guidance (speed adjustment, braking and / or steering maneuvers or the like).
Zweckmäßigerweise kann dem Benutzer bzw. dem Fahrzeugführer bei eingeschränkten Sicht verhältnissen oder bestimmten bzw. ausgewählten Sichtverhältnissen eine akustische oder optische Warnung bzw. ein Signal ausgegeben werden, sodass dieser über eventuell auftre tende Schwierigkeiten bei der Fahrzeugführung rechtzeitig informiert wird. Beispielsweise kann dadurch die Verkehrs- und Betriebssicherheit des Fahrzeugs noch zusätzlich erhöht wer den, da der Fahrzeugführer unverzüglich über geänderte Bedingungen bei der Fahrzeugfüh rung informiert wird, um entsprechend darauf reagieren zu können. The user or the driver can expediently have an acoustic or with limited visibility or certain or selected visibility visual warning or a signal are issued so that the driver is informed in good time about any difficulties that may arise during vehicle operation. For example, this can further increase the traffic and operational safety of the vehicle, since the driver is immediately informed about changed conditions in the vehicle management so that he can react accordingly.
Ferner beansprucht die vorliegende Erfindung eine Sensoreinheit, die eine Sende- und eine Empfängereinheit zur Abstandsbestimmung aufweist, insbesondere einen Lidarsensor, der vorzugsweise zur Abstandsmessung (abstandsmessendes System) verwendet wird, wobei die Sensoreinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergerichtet ist. Furthermore, the present invention claims a sensor unit which has a transmitter and a receiver unit for determining the distance, in particular a lidar sensor which is preferably used for measuring the distance (distance-measuring system), the sensor unit being designed to carry out the method according to the invention.
Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführunqsbeispielen Description of the invention with reference to exemplary embodiments
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zweckmäßigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below on the basis of practical exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 eine vereinfachte Prinzip-Darstellung eines typischen Fahrszenarios; Figure 1 is a simplified schematic diagram of a typical driving scenario.
Fig. 2 eine vereinfachte Prinzip-Darstellung einer Auswerte-Möglichkeit des erfin dungsgemäßen Verfahrens, sowie Fig. 2 is a simplified schematic diagram of an evaluation possibility of the inventive method, and
Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung des Zusammenhangs zwischen Sichtverhältnis bestimmung und Geschwindigkeitsempfehlung. Fig. 3 shows a simplified representation of the relationship between the determination of visibility and speed recommendation.
In Fig. 1 ist ein typisches Szenario mit zwei Fahrzeugen 1 , 2 dargestellt, bei dem das erste Fahrzeug 1 dem zweiten Fahrzeug 2 folgt bzw. sich einem Objekt (in diesem Fall Fahrzeug 2) nähert. Anstelle des zweiten Fahrzeugs 2 könnte jedoch auch ein anderes, gegebenenfalls unbewegliches Objekt vorgesehen sein, wie z. B. ein Verkehrspfosten oder eine Leitplanke. Im Fahrzeug 1 befindet sich ein abstandsmessendes System mit einer Sensoreinheit 1.1 , mit tels der z. B. der Abstand a zum Fahrzeug 2 ermittelbar ist. Die Messung erfolgt hierbei indem die Sensoreinheit 1 .1 mittels einer Sendeeinheit ein Sendesignal 1.2 aussendet, welches vom Fahrzeug 2 reflektiert wird (in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt). Das reflek tierte Signal wird anschließend als Empfangssignal von einer Empfängereinheit der Sensorein heit 1 .1 empfangen. Eine zweite Empfängereinheit wird hierbei nicht benötigt. Eine Sensorein heit 1.1 weist in der Regel eine Messgrenze auf, innerhalb der eine Erfassung eines Objektes bzw. eines Hindernisses erfolgen kann. Folglich ist die Erfassung des Objekts nur innerhalb eines definierten Abstandes bzw. einer definierten Entfernung zu dem Objekt möglich. Insbe sondere kann die Sensoreinheit 1 .1 einen Lidar (Light detecting and ranging)-Sensor umfas sen. Beispielsweise kann die Sendeeinheit z. B. eine Laserdiode umfassen, mittels der ein Licht- bzw. Lasersignal sendbar ist. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Sensoren (Radar, Kamera) vorgesehen sein. 1 shows a typical scenario with two vehicles 1, 2, in which the first vehicle 1 follows the second vehicle 2 or approaches an object (in this case vehicle 2). Instead of the second vehicle 2, however, another, possibly immobile object could also be provided, such as, for. B. a traffic post or a guardrail. In the vehicle 1 there is a distance measuring system with a sensor unit 1.1, by means of the z. B. the distance a to the vehicle 2 can be determined. The measurement is carried out by the sensor unit 1 .1 sending out a transmission signal 1.2 by means of a transmission unit, which is reflected by the vehicle 2 (not shown in FIG. 1 for the sake of clarity). The reflected signal is then received as a received signal from a receiver unit of the sensor unit 1 .1. A second receiver unit is not required. A sensor unit 1.1 generally has a measurement limit within which an object or an obstacle can be detected. Hence the detection of the object is only inside a defined distance or a defined distance to the object possible. In particular, the sensor unit 1 .1 can comprise a lidar (light detecting and ranging) sensor. For example, the transmitter unit can e.g. B. include a laser diode by means of which a light or laser signal can be sent. Alternatively or additionally, however, other sensors (radar, camera) known from the prior art can also be provided.
Erfindungsgemäß können die aktuellen Sichtverhältnisse, d. h. eine Schwächung der Sende einheit und/oder eine Herabsetzung der Empfangsempfindlichkeit der Empfängereinheit der Sensoreinheit 1 .1 aufgrund von Reflexionen und Diffusionen an Partikeln und Teilchen, an hand des ersten Erfassens des Objekts bestimmt werden, d. h. der Erstdetektion. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Sichtverhältnisse somit mithilfe von zwei Varianten V1 , V2 sicher erfasst bzw. erkannt werden. According to the current visibility, i. H. a weakening of the transmission unit and / or a reduction in the reception sensitivity of the receiver unit of the sensor unit 1 .1 due to reflections and diffusions on particles and particles can be determined on the basis of the first detection of the object, d. H. the first detection. According to the present invention, the visibility can thus be reliably detected or recognized using two variants V1, V2.
In Fig. 2 sind die Ergebnisse von mehreren (Abstands-) Messungen dargestellt, die z. B. durch die Sensoreinheit 1 .1 erzeugt wurden, wobei mittels einer Verteilungskurve jeder Messpunkt des Sensors (bzw. die Empfangssignalstärke) einer typischen Entfernung zugeordnet ist. Fer ner sind die beiden Varianten V1 und V2 zur Sichtverhältnisbestimmung stark vereinfacht an hand der weißen Pfeile dargestellt. In Fig. 2, the results of several (distance) measurements are shown, z. B. were generated by the sensor unit 1. 1, each measuring point of the sensor (or the received signal strength) being assigned to a typical distance by means of a distribution curve. Furthermore, the two variants V1 and V2 for determining the viewing ratio are shown in a highly simplified manner using the white arrows.
Bei der ersten Variante V1 erfolgt eine statistische Auswertung in der Art, dass die Entfernung a ermittelt wird, bei der ein Objekt zum„ersten Mal“ (dementsprechend mit einer geringen Empfangssignalstärke) erkannt wird, wenn sich das Fahrzeug auf das Objekt zubewegt, die sogenannte Erstdetektion. Bei widrigen Sichtverhältnissen bzw. bei einer Verschlechterung der Sichtverhältnisse, verschiebt sich diese Entfernung (bzw. die Verteilungskurve) der Erst detektion in Richtung einer geringeren Entfernung, d. h. das Hindernis wird mit der Zeit später und bei geringerem Abstand zum Objekt erkannt. Dieser Effekt tritt dadurch auf, dass die Strahlen des Lidar-Systems bei schlechten Sichtverhältnissen, wie z. B. Nebel, hohe Luft feuchtigkeit oder Gischt stark gedämpft werden, wodurch die Reichweite des Systems herab gesetzt wird, sodass sich der Abstand verringert, bei dem das Objekt vom Messsystem erfasst werden kann. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass bei einer Verschiebung der Verteilungs kurve, gemäß Fig. 2, in Richtung einer geringeren Entfernung, d. h. entlang der x-Achse in Richtung der y-Achse wie durch den mit V1 markierten Pfeil dargestellt, schlechtere Sichtver hältnisse bzw. eine Verschlechterung der Sichtverhältnisse vorliegt, z. B. durch in der Luft fein verteilte Wasserteilchen, z. B. bei Nebel, Nässe oder Gischt. In the first variant V1, a statistical evaluation is carried out in such a way that the distance a is determined, at which an object is recognized for the “first time” (correspondingly with a low received signal strength) when the vehicle moves towards the object, the so-called Initial detection. In the case of adverse visibility conditions or if the visibility conditions deteriorate, this distance (or the distribution curve) of the first detection shifts in the direction of a shorter distance, i. H. the obstacle is recognized later and at a closer distance to the object. This effect occurs because the rays of the lidar system in poor visibility, such as. As fog, high air humidity or spray can be strongly damped, which reduces the range of the system, so that the distance at which the object can be detected by the measuring system is reduced. Conversely, this means that when the distribution curve shifts, as shown in FIG. 2, in the direction of a shorter distance, i. H. along the x-axis in the direction of the y-axis as shown by the arrow marked with V1, poorer visibility or a deterioration in the visibility, z. B. by water particles finely distributed in the air, e.g. B. in fog, wet or spray.
Zur Durchführung des Verfahrens kann beispielsweise ein Ausgangswert W1 für die Entfer nung der Erstdetektion festgelegt werden. Die Festlegung des Ausgangswertes W1 für die Entfernung der Erstdetektion erfolgt vorzugsweise herstellerseitig oder bei der Erstinbetrieb nahme, d. h. zu einem Zeitpunkt in dem z. B. gute Sichtverhältnisse vorherrschen. Dieser Aus gangswert W1 kann dann jeweils mit dem aktuell durch den Abstandssensor ermittelten Wert der Entfernung der Erstdetektion verglichen werden. Aus diesem Vergleich lässt sich dann ein Wert für die Abweichung berechnen. In Abhängigkeit von dieser Abweichung wird dann auf die aktuell vorliegenden Sichtverhältnisse geschlossen, beispielsweise indem Toleranzen und/oder Grenzwerte im System hinterlegt werden, deren Überschreiten eine Verschlechte rung der Sichtverhältnisse anzeigen. Ferner wird anhand des Vergleichs die Größe der Ab weichung vom jeweiligen Ausgangswert W1 bestimmt, wobei eine Einteilung der Sichtverhält nisse in Abstufungen vorgenommen wird, indem hierzu die Abstufungen mit der Größe der Abweichung korreliert werden. Beispielsweise können die Sichtverhältnisse in Sichtverhältnis klassen eingeteilt werden, z. B.„gut“ oder„schlecht“ oder nach der Einschränkung der Sicht verhältnisse (starke, mittlere oder schwache Einschränkung) oder in konkrete Wetterereig nisse (Schnee, Regen, Nebel, Gischt und dergleichen). To carry out the method, for example, an initial value W1 for the removal of the first detection can be defined. The determination of the initial value W1 for the Removal of the first detection is preferably carried out by the manufacturer or during the initial commissioning, ie at a time in the z. B. good visibility. This output value W1 can then be compared in each case with the value of the distance of the first detection currently determined by the distance sensor. A value for the deviation can then be calculated from this comparison. Depending on this deviation, the current visibility is then concluded, for example by storing tolerances and / or limit values in the system, the exceeding of which indicates a deterioration in the visibility. Furthermore, the size of the deviation from the respective initial value W1 is determined on the basis of the comparison, the visibility conditions being divided into gradations by correlating the gradations with the size of the deviation. For example, the visibility can be divided into classes, e.g. B. "good" or "bad" or after the restricted visibility (strong, medium or weak restriction) or in concrete weather events (snow, rain, fog, spray and the like).
Alternativ oder zusätzlich zur ersten Variante V1 kann die Bestimmung der Sichtverhältnisse auch gemäß der zweiten Variante V2 erfolgen. Bei der Variante V2 erfolgt eine statistische Auswertung, derart, dass sich anhand einer definierten Empfangssignalstärke eine typische Entfernung mit entsprechender Verteilung herleiten lässt. As an alternative or in addition to the first variant V1, the visibility can also be determined in accordance with the second variant V2. With variant V2, a statistical evaluation takes place in such a way that a typical distance with a corresponding distribution can be derived on the basis of a defined received signal strength.
In gleicher Weise kann zur Bestimmung der Sichtverhältnisse auch ein Ausgangswert W2 der Empfangssignalstärke festgelegt werden, welche das Empfangssignal bei einer definierbaren Entfernung zum Objekt aufweist. Das Bestimmen der jeweilig vorliegenden Sichtverhältnisse erfolgt ebenfalls anhand eines Vergleichs zwischen dem Ausgangswert W2 der Empfangssig nalstärke und der bei der definierbaren Entfernung zum Objekt aktuell vorliegenden bzw. ge messenen Empfangssignalstärke. Die Sichtverhältnisklassen können dann korrelierend mit der Empfangssignalstärke eingeteilt bzw. festgelegt werden (z. B. hohe Empfangssignalstärke steht für gute Sichtverhältnisse oder eine geringe Einschränkung der Sichtverhältnisse). In the same way, an output value W2 of the received signal strength, which the received signal has at a definable distance from the object, can also be determined to determine the visibility. The respective prevailing visual conditions are also determined on the basis of a comparison between the initial value W2 of the received signal strength and the received signal strength currently present or measured at the definable distance to the object. The visibility ratio classes can then be classified or determined correlating with the received signal strength (e.g. high received signal strength means good visibility or a slight restriction of the visibility).
Aufgrund von schlechter werdenden Sichtverhältnissen verschiebt sich die Entfernung (die Verteilungskurve) bei der definierten Empfangssignalstärke in Richtung einer geringeren Ent fernung. Dieser Effekt tritt dadurch auf, dass die optischen Signale bei schlechteren Sichtver hältnissen gedämpft werden, so dass eine geringere Empfangssignalstärke vorliegt und das Hindernis näher zum Messsystem herangeführt werden muss, um wieder die anfänglich defi nierte Empfangssignalstärke zu erlangen. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass bei einer Verschiebung der Verteilungskurve in Richtung einer geringeren Entfernung, d. h. wie durch den mit V2 markierten Pfeil dargestellt, entlang der x-Achse in Richtung zur y-Achse, auf schlechtere Sichtverhältnisse geschlossen werden kann. Eine Verschiebung wird dabei dadurch erkannt, dass sich die Messergebnisse im Laufe der Zeit von den ursprünglichen (ge speicherten) Messwerten bzw. Ausgangswerten W1 , W2 entfernen. Die Verschiebung ist da bei eine Funktion von widrigen Sichtverhältnissen, bzw. anhand der Größe der Verschiebung kann ein (technikbasierter) Rückschluss auf die Beeinträchtigung der Sicht geschlossen wer den. Als auszuwertende Hindernisse bzw. Objekte können andere Fahrzeuge, oder am Stra ßenrand befindliche Begrenzungspfosten, Verkehrsschilder, Bäume und dergleichen heran gezogen werden (die jeweilige„Hindernisklasse“ hat bei uneingeschränkter Sicht eine typische Entfernung, bei dieser das Hindernis zum ersten Mal von einem Umgebungserfassungssys tem erfasst werden kann und somit als Referenz herangezogen werden kann). Das Verfahren ist somit bei allen abstandsmessenden Systemen anwendbar und ausdrücklich nicht nur auf Lidarsensoren beschränkt. Due to deteriorating visibility, the distance (the distribution curve) shifts in the direction of a shorter distance at the defined reception signal strength. This effect occurs in that the optical signals are attenuated in poorer visibility conditions, so that the received signal strength is lower and the obstacle must be brought closer to the measuring system in order to regain the initially defined received signal strength. Conversely, this means that when the distribution curve is shifted in the direction of a smaller distance, ie as shown by the arrow marked with V2, along the x-axis in the direction of the y-axis poorer visibility can be closed. A shift is recognized in that the measurement results move away from the original (stored) measured values or output values W1, W2 over time. The shift is a function of adverse visibility, or based on the size of the shift, a (technology-based) conclusion can be drawn about the impairment of the view. Other vehicles or roadside posts, traffic signs, trees and the like can be used as obstacles or objects to be evaluated (the respective `` obstacle class '' has a typical distance with unrestricted visibility, at which the obstacle is for the first time from an environment detection system can be recorded and can thus be used as a reference). The method can therefore be used with all distance-measuring systems and is expressly not restricted to lidar sensors.
Um die Bestimmungssicherheit zu verbessern, kann auch ein Mittelwert aus mehreren Mess punkten der Entfernung oder der Empfangssignalstärke gebildet werden, wie in Fig. 2 sehr vereinfacht dargestellt. Dieser Mittelwert kann anschließend zur Bestimmung der Sichtverhält nisse herangezogen werden. Das Bestimmen der Sichtverhältnisse kann dann anhand eines Vergleichs zwischen dem Mittelwert und dem jeweiligen Ausgangswert W1 bzw. W2 erfolgen. Ferner kann auch eine Plausibilitätsprüfung vorgesehen sein, z. B. indem die Sichtverhält nisse, welche durch die erste Variante ermittelt wurden, durch das Ergebnis der Sichtverhält nisbestimmung mittels der zweiten Variante überprüft bzw. abgesichert werden. In gleicher Weise können auch die Sichtverhältnisse, die durch die zweite Variante ermittelt wurden, durch die erste Variante überprüft bzw. abgesichert werden. In order to improve the certainty of determination, an average value can also be formed from several measuring points of the distance or the received signal strength, as shown in a very simplified manner in FIG. 2. This mean value can then be used to determine the visibility. The visibility can then be determined on the basis of a comparison between the mean value and the respective initial value W1 or W2. Furthermore, a plausibility check can also be provided, e.g. B. by the visibility conditions, which were determined by the first variant, checked or secured by the result of the visibility determination by means of the second variant. In the same way, the visibility conditions determined by the second variant can also be checked or secured by the first variant.
In einfacher Weise kann somit bei der Auswertung auch ein Mittelwert aus mehreren Mess punkten der Entfernung oder der Empfangssignalstärke gebildet werden, um die Bestimmung noch sicherer zu gestallten. Durch eine derartige Mittelwertbildung können Fehlmessungen bzw. fehlerhafte Einzelmesswerte relativiert werden, sodass es dadurch nicht zu Fehlinterpre tationen kommen kann, indem die abweichenden Messwerte durch die Mittelwertbildung mit anderen Messergebnissen kompensiert werden. In a simple manner, an average of several measuring points of the distance or the received signal strength can thus be formed during the evaluation in order to make the determination even more reliable. Incorrect measurements or erroneous individual measured values can be relativized by such an averaging, so that incorrect interpretations cannot occur as a result of the deviating measured values being compensated for with other measurement results by averaging.
In Fig. 3 ist die funktionale Abhängigkeit zwischen dem aktuellen Sichtverhältnis und einer Geschwindigkeitsempfehlung oder Geschwindigkeitsregulation exemplarisch dargestellt. Da bei wird seitens eines autark funktionierenden Assistenzsystems in Abhängigkeit von den ak tuellen Sichtverhältnissen (ermittelt z. B. mit einem auf Lidar basierenden Abstandsmesssys tems), eine Fahrzeughöchstgeschwindigkeit als Empfehlung generiert und zur Anzeige ge- bracht. Die Anzeige kann dabei optisch oder akustisch erfolgen. Die Sichtverhältnisbestim mung kann dabei entweder anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens oder in anderer Weise erfolgen, wie z. B. anhand von übertragenen Informationen (Car-to-Car-, Car-to-X- Übertragungen). In Fig. 3 the functional dependency between the current visibility and a speed recommendation or speed regulation is shown as an example. In this case, an autonomously functioning assistance system, depending on the current visibility (determined, for example, using a distance measuring system based on lidar), generates a maximum vehicle speed as a recommendation and displays it for display. brings. The display can be visual or acoustic. The view ratio determination can take place either using the method according to the invention or in another way, such as. B. based on transmitted information (car-to-car, car-to-X transmissions).
Zusammenfassend kann dem Fahrzeugführer durch die erfindungsgemäße eine autark funk tionierende Assistenzfunktion (Sichtverhältnisbestimmung via Lidar und daraus resultierender empfohlener Geschwindigkeitslimitierung) zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere bei Strecken ohne Digitalisierung bzw. ohne Geschwindigkeitsanzeige zur Geschwindigkeitsan- passung bei widrigen Sichtverhältnissen kann die Verkehrssicherheit in besonderem Maße verbessert werden, so dass die vorliegende Erfindung ein ganz besonderer Beitrag auf dem Gebiet der Fahrerassistenzfunktionen ist. In summary, the driver according to the invention can provide an autonomously functioning assistance function (determination of the visual relationship via lidar and the resulting recommended speed limitation). In particular on routes without digitalization or without speed display for speed adjustment in adverse visibility conditions, traffic safety can be improved to a particular degree, so that the present invention is a very special contribution in the field of driver assistance functions.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE SIGN LIST
1 erstes Fahrzeug 1 first vehicle
1.1 Sensoreinheit 1.1 sensor unit
1.2 Sendesignal 1.2 transmission signal
2 zweites Fahrzeug a Entfernung 2 second vehicle a distance
V1 erste Variante V1 first variant
V2 zweite Variante V2 second variant
W1 Ausgangswert W1 output value
W2 Ausgangswert W2 output value

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zur Bestimmung eines Sichtverhältnisses anhand einer Sensoreinheit (1.1 ), insbesondere eines Lidarsensors, umfassend folgende Verfahrensschritte: 1. A method for determining a visual relationship using a sensor unit (1.1), in particular a lidar sensor, comprising the following method steps:
- Aussenden eines Sendesignals (1.2) von der Sensoreinheit (1.1 ), - emitting a transmission signal (1.2) from the sensor unit (1.1),
- Erfassen eines von einem Objekt zurückgestreuten Empfangssignals, Detection of a reception signal scattered back from an object,
- Bestimmen der Entfernung (a) zum Objekt anhand des Empfangssignals und - Determining the distance (a) to the object on the basis of the received signal and
- Bestimmen der Sichtverhältnisse basierend auf der ermittelten Entfernung (a) zum Objekt und/oder der Empfangssignalstärke des Empfangssignals. - Determining the visibility based on the determined distance (a) to the object and / or the received signal strength of the received signal.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Sichtverhältnisse die Entfernung einer Erstdetektion verwendet wird, bei der das Objekt zum ersten Mal detektiert worden ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the distance of an initial detection is used to determine the visibility, in which the object has been detected for the first time.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangswert (W1 ) für die Entfernung der Erstdetektion festgelegt wird. 3. The method according to claim 2, characterized in that an output value (W1) is set for the removal of the first detection.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Sichtverhältnisse anhand eines Vergleichs zwischen dem Ausgangswert (W1 ) und der aktuell vorliegenden Entfernung der Erstdetektion erfolgt. 4. The method according to claim 3, characterized in that the determination of the visibility is based on a comparison between the initial value (W1) and the currently available distance of the first detection.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangswert (W2) der Empfangssignalstärke festgelegt wird, welche das Empfangssignal bei einer definierbaren Entfernung zum Objekt aufweist. 5. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that an output value (W2) of the received signal strength is determined, which the received signal has at a definable distance to the object.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Sichtverhältnisse anhand eines Vergleichs zwischen dem Ausgangswert (W2) und der bei der definierbaren Entfernung (a) zum Objekt aktuell vorliegenden Empfangssignal stärke erfolgt. 6. The method according to claim 5, characterized in that the determination of the visibility is carried out on the basis of a comparison between the output value (W2) and the received signal currently present at the definable distance (a) to the object.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass an hand des Vergleichs die Größe der Abweichung vom Ausgangswert (W1 , W2) bestimmt wird und eine Einteilung der Sichtverhältnisse durch eine Korrelation mit Größe der Ab weichung vorgenommen wird. 7. The method according to any one of claims 4-6, characterized in that the size of the deviation from the initial value (W1, W2) is determined on the basis of the comparison and a division of the visibility is made by a correlation with the size of the deviation.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelwert aus mehreren Messpunkten der Entfernung oder der Empfangssignalstärke gebildet wird und das der Mittelwert zur Bestimmung der Sicht verhältnisse verwendet wird. 8. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that an average value is formed from a plurality of measurement points of the distance or the received signal strength and that the average value is used to determine the visibility conditions.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Sichtverhältnisse anhand eines Vergleichs zwischen dem Mittelwert und dem jeweiligen Ausgangswert (W1 , W2) erfolgt. 9. The method according to claim 8, characterized in that the determination of the visibility is based on a comparison between the mean value and the respective output value (W1, W2).
10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Sichtverhältnisse basierend auf der ermittelten Entfernung (a) zum Objekt und basierend auf der Empfangssignalstärke des Empfangs signals erfolgt, wobei eine Plausibilitätsprüfung vorgesehen ist, um die dabei ermittelten Sichtverhältnisse gegeneinander abzusichern. 10. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the determination of the visibility is based on the determined distance (a) to the object and based on the received signal strength of the received signal, wherein a plausibility check is provided to compare the visual conditions determined to secure.
1 1. Verfahren zur Ausgabe einer Geschwindigkeitsempfehlung an einen Fahrzeugfüh rer, bei dem 1 1. Procedure for issuing a speed recommendation to a vehicle driver, in which
eine Zuordnung der Sichtverhältnisse zu Sichtverhältnisklassen anhand mindes tens eines Parameters erfolgt, an assignment of the visibility conditions to visibility categories is based on at least one parameter,
den Sichtverhältnisklassen eine empfohlene Geschwindigkeit zugeordnet wird, die Sichtverhältnisse für den Fahrzeugführer bestimmt werden, insbesondere an hand eines Verfahrens nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, und die Ausgabe einer Geschwindigkeitsempfehlung derart erfolgt, dass die bestimm ten Sichtverhältnisse jeweils einer Sichtverhältnisklasse zugeordnet werden und die empfohlene Geschwindigkeit der jeweiligen Sichtverhältnisklasse ausgegeben wird. a recommended speed is assigned to the visibility classes, the visibility is determined for the vehicle driver, in particular using a method according to at least one of the preceding claims, and a speed recommendation is issued in such a way that the determined visibility is assigned to a respective visibility class and the recommended speed the respective visibility class.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter die Einschränkung des Fahrzeugführers durch die Sichtverhältnisse vorgesehen ist, wobei die Einschränkung insbesondere als quantifizierte Sichtverhältnisklassen und/oder quantifizierte Sichtverhältniseinschränkungen festgelegt werden. 12. The method according to claim 1 1, characterized in that the restriction of the driver by the visibility is provided as a parameter, the restriction being defined in particular as quantified visibility classes and / or quantified visibility restrictions.
13. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrelation der bestimmten Sichtverhältnisse mit Eigenschaf ten der Fahrbahn vorgesehen ist und die Eigenschaften der Fahrbahn herangezogen werden, um eine Warnung oder eine Geschwindigkeitsempfehlung auszugeben oder ei nen Eingriff durchzuführen. 13. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a correlation of the particular visibility with properties of the road is provided and the properties of the road are used to issue a warning or a speed recommendation or to carry out an intervention.
14. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine optische und/oder akustische Warnung zur Mitteilung der bestimmten Sichtverhältnisse vorgesehen ist. 14. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that an optical and / or acoustic warning is provided for communicating the specific visibility.
15. Sensoreinheit (1.1 ) zur Abstandsbestimmung, mit 15. Sensor unit (1.1) for determining the distance, with
einer Sendeinheit und a sending unit and
einer Empfängereinheit, wobei a receiver unit, wherein
die Sensoreinheit (1.1 ) zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist. the sensor unit (1.1) is provided for carrying out the method according to at least one of the preceding claims.
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