EP4689712A1 - Verfahren zum überwachen und/oder erkennung einer degradation eines abstandsmessenden systems einer infrastrukturanlage - Google Patents

Verfahren zum überwachen und/oder erkennung einer degradation eines abstandsmessenden systems einer infrastrukturanlage

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EP4689712A1
EP4689712A1 EP24718054.0A EP24718054A EP4689712A1 EP 4689712 A1 EP4689712 A1 EP 4689712A1 EP 24718054 A EP24718054 A EP 24718054A EP 4689712 A1 EP4689712 A1 EP 4689712A1
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EP
European Patent Office
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degradation
wavelength
distance
vehicle
detection
Prior art date
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Pending
Application number
EP24718054.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Fendt
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Jenoptik Robot GmbH
Original Assignee
Jenoptik Robot GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Jenoptik Robot GmbH filed Critical Jenoptik Robot GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • G01S2007/4975—Means for monitoring or calibrating of sensor obstruction by, e.g. dirt- or ice-coating, e.g. by reflection measurement on front-screen

Definitions

  • the invention relates to methods for monitoring and/or detecting a degradation of a distance measuring system of an infrastructure facility.
  • infrastructure facilities are becoming increasingly important, or rather, instead of the previous preferred monitoring functions and information provision functions, infrastructure facilities will in future increasingly be designed to communicate with vehicles passing through the infrastructure, so that, for example, a bidirectional exchange of information / data between an infrastructure facility and the vehicles passing through the infrastructure is possible.
  • DE 10 2016 000 532 A1 proposes a calibration of a vehicle device, for example a speedometer, using a traffic monitoring device.
  • a method for monitoring and/or detecting a sensor system of a vehicle comprises a step of determining a parameter value using a response signal, and a step of determining a monitoring signal assignable to the sensor system using the parameter value and a predetermined reaction value.
  • the method can comprise a transmission step in which at least one signal causing the excitation event is transmitted using the excitation signal.
  • a signal can be an acoustic and/or an electromagnetic signal.
  • a suitable transmission device for example a light source, can be used to transmit such a signal. In this way, the excitation event can be caused very quickly and easily.
  • a light pulse can be transmitted in the direction of the vehicle as the electromagnetic signal.
  • a light pulse can, for example, simulate an oncoming vehicle, so that the response reaction can be a reaction of an adaptive vehicle lighting of the vehicle.
  • a light curtain or radiation wave curtain appearing in front of the vehicle can also be transmitted as the electromagnetic signal.
  • a laser can be suitably controlled using the excitation signal. In this way, an obstacle in front of the vehicle can be simulated so that the response reaction can be a braking maneuver or a steering maneuver of the vehicle.
  • laser diodes in optical systems are often operated at their load limit, which can often lead to aging effects or degradation over their lifetime.
  • the luminous flux (lumens) of the laser diode typically decreases continuously over time, so that the originally specified parameters can drift away over the lifetime and negatively affect the correct functioning of the optical system.
  • Adverse environmental conditions include, in particular, weather-related influences such as fog, snowfall or heavy rain, which can have a severely negative impact on visibility and thus also on functionality.
  • the object of the invention can be seen in presenting a solution for an improved method for monitoring and/or detecting a degradation of a distance measuring system of an infrastructure facility.
  • a method is proposed, wherein the method comprises at least the following steps: a) transmitting a transmitting signal with the transmitting device, b) detecting a received signal scattered back from the vehicle, c) determining the distance to the vehicle based on the received signal and d) determining a degree of degradation based on the determined distance to the vehicle and/or the received signal strength of the received signal, which is characterized in that the transmitting device of the distance-measuring system of the infrastructure facility has a laser diode arrangement for transmitting a transmitted signal in the form of electromagnetic waves, in which the wavelength of the transmitted electromagnetic wave is variable.
  • a restriction of visibility or a restriction of visibility conditions always occurs when, for example, adverse environmental conditions prevail, whereby adverse environmental conditions in the light of the invention are preferably understood to mean weather-related influences such as fog, snowfall, spray or heavy rain. Clarifying the cause a) when the measurement results deviate from an expected distribution curve tolerance range, or b) when the determined distance of the vehicle at the time of initial detection and/or the received signal strength of the received signal at a defined distance of the vehicle are not within the expected distribution curve tolerance range, is of great importance for the operator of an infrastructure facility, since a "degradation of the infrastructure facility" is a real fault of the infrastructure facility which must be remedied by service personnel, whereas a "restriction of visibility" is a natural event and not a fault of the infrastructure facility.
  • a “limited visibility” has a negative impact on the measurement results, although these negative effects cannot be distinguished from a "degradation of the infrastructure system” at first glance, or are comparable, since in adverse or limited visibility conditions (e.g. fog, snowfall, spray or heavy rain) the "detection range” / “detection range” (significantly) decreases, since the light signals or laser beams are greatly attenuated in fog and high humidity / spray, which reduces the range of a laser system (lidar system) accordingly.
  • This reduction in range as a result of limited visibility has the same effect or leads to the same effect or is comparable to the result as if there were a degradation of the transmitting device.
  • the expression “degradation of the transmitting device” is to be understood in the broadest sense also to mean a weakened receiving device, since such an error has the same effect / effect.
  • the method for monitoring and/or detecting a degradation of a distance-measuring system of an infrastructure facility is characterized in that an indication of a detection of a degradation is always recognized when the determined distance of the vehicle at the time of the initial detection and/or the received signal strength of the received signal at a defined distance of the vehicle are not in the expected distribution curve tolerance range.
  • the method for monitoring and/or detecting a degradation of a distance measuring system an infrastructure facility in that each measuring point of the distance-measuring system (or the received signal strength) is assigned to a typical distance by means of a distribution curve, whereby a shift in the distribution curve (away from the expected tolerance range) towards a smaller distance is an indication of an ageing effect or degradation in the transmitter and/or receiver.
  • the method for monitoring and/or detecting a degradation of a distance-measuring system of an infrastructure facility is characterized in that, if there is an indication of detection of a degradation based on the method steps carried out by means of a first wavelength, the method steps are carried out at least one more time based on a wavelength that is different from the first wavelength.
  • the method for monitoring and/or detecting a degradation of a distance-measuring system of an infrastructure facility is characterized in that the laser diode arrangement for emitting a transmission signal consists of a single laser diode and/or a laser diode array, wherein the wavelength of the emitted electromagnetic waves is variable.
  • the method for monitoring and/or detecting a degradation of a distance-measuring system of an infrastructure facility is characterized in that the laser diode arrangement for emitting a transmission signal consists of at least two single laser diodes and/or at least two laser diode arrays that can be activated independently of one another, wherein the wavelengths of the independently emitted electromagnetic waves are different from one another.
  • the method for monitoring and/or detecting a degradation of a distance-measuring system of an infrastructure facility is characterized in that the indication of a detection of a degradation is positively confirmed if the method steps carried out using a first wavelength and a wavelength modified compared to the first wavelength produce identical to almost identical results in relation to the distribution curve and/or to one another.
  • the method for monitoring and/or detecting a degradation of a distance-measuring system of an infrastructure facility is characterized in that the indication of a detection of a degradation is denied, and instead of a detection of a degradation, an indication of a restriction of the visibility conditions is recognized if the method steps carried out by means of a first wavelength and a wavelength changed compared to the first wavelength produce results that differ from one another in relation to the distribution curve and/or to one another.
  • the method for monitoring and/or detecting a degradation of a distance-measuring system of an infrastructure facility is characterized in that the indication of a detection of a degradation is positively confirmed if the method steps carried out by means of a first wavelength and a wavelength changed compared to the first wavelength produce deviating results in relation to the distribution curve and/or to each other.
  • the method for monitoring and/or detecting a degradation of a distance-measuring system of an infrastructure facility is characterized in that the indication of a detection of a degradation is denied, and instead of a detection of a degradation, an indication of a restriction of the visibility conditions is recognized if the method steps carried out using a first wavelength and a wavelength changed compared to the first wavelength produce identical to almost identical results in relation to the distribution curve and/or to one another.
  • a differentiation regarding the "detection of a degradation” or the “detection of a restriction of visibility” is advantageous or of great importance for the operator of the infrastructure facility, since although these events (can) produce identical results, a “degradation of the infrastructure facility” is a real fault in the infrastructure facility which must be remedied by service personnel, whereas a “restriction of visibility” is a natural event and not a fault in the infrastructure facility.
  • the wording “results that differ from one another in relation to the distribution curve and/or to one another” is to be understood in such a way that the two measurements with different wavelengths are NOT very close to one another in terms of results, or show a certain or significant difference, and also in relation to the distribution curve, at least the first measurement shows a certain different distance from the distribution curve.
  • Figure 1 a schematic representation of an excitation event for monitoring a sensor system of a vehicle, based on the state of the art according to the document DE 10 2018 106 594 A1;
  • Figure 2 a principle representation of an evaluation option, based on the
  • Figure 3 a schematic flow diagram
  • Figure 4 a schematic representation of possibilities to use one or more
  • Laser diodes of a laser diode arrangement can generate different wavelengths or vary the emitted electromagnetic wave, according to the document DE 102006 052 770 B4;
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an excitation event for monitoring a sensor system of a vehicle, based on the prior art according to the document DE 10 2018 106 594 A1.
  • an infrastructure system (112) is located at the edge of a roadway (130) on which a vehicle (100) travels.
  • the vehicle (100) is equipped with a sensor system (104), designed as an optical environment detection system (in particular a camera), in order to monitor the traffic area in the direction of travel.
  • the vehicle (100) is provided with an (optical or radio-based) communication interface (107) in order to be able to send or transmit a response signal (120) or communication signal (120) to the receiving device (118) of the infrastructure system (112).
  • the (optical or radio-based) communication interface (107) is connected internally to the vehicle with an internal vehicle interface (108) or vehicle bus connection (108) with the sensor system (104).
  • the infrastructure system (112) has a transmitting device (114) to generate/transmit signals (116), for example in the form of an “invisible” laser curtain as an excitation event (102), or as a communication signal, or as a signal for a communication/communication interface.
  • the infrastructure system (112) can also generally referred to as a device (110), whereby for reasons of clarity the "inner workings" (e.g. internal interfaces) of the infrastructure system (112) are not shown in more detail.
  • the transmitting device (114) located in the infrastructure system (112) can also be designed bidirectionally as a transmitting-receiving device in order to receive the transmitted signal (116) (e.g. laser pulse(s)) and the received signal (117) scattered back from the vehicle (100) and to provide it internally for further processing.
  • the transmitted signal (116) and the received signal (117) scattered back from the vehicle (100) can also be received by means of the receiving device (118) in order to provide it internally for further processing.
  • the vehicle (100) passes the infrastructure facility (112) when the vehicle (100) drives past the infrastructure facility (112) on the side of the road during the further course of travel (in the direction of travel of the vehicle (100)). Driving underneath, for example, an infrastructure facility that spans the road is also a passing.
  • Figure 2 shows a schematic diagram of an evaluation option based on the state of the art according to document DE 10 2018 214 831 A1.
  • the results (in the form of points) of several (distance) measurements are shown, which were generated, for example, by the distance-measuring system (114, 118), whereby each measurement point of the distance-measuring system (114, 118) (or the received signal strength) is assigned to a typical distance by means of a distribution curve.
  • the two variants (V1 and V2) for degradation detection are shown in a highly simplified manner using the white arrows.
  • distance measuring system (114, 118) is to be understood as a system function which is created by a signal (116) being transmitted by means of the transmitting device (114) of the infrastructure facility (112), wherein the transmitted signal (116) is "reflected" by the vehicle (100) and is received as a backscattered received signal (117) by a receiving device (118) or transmitting/receiving device (114), wherein based on a runtime evaluation (time between transmission and reception) the distance (a) I the distance (a) between the vehicle and the infrastructure can be physically determined.
  • the aging effect or degradation i.e. a weakening of the transmitting unit and/or a reduction in the reception sensitivity of the receiver unit of the distance-measuring system
  • the degradation or aging effect can be reliably detected or recognized during the vehicle's service life using two variants (V1, V2).
  • the aging effect/a "degradation in the transmitting device (114)" can also occur according to the second variant (V2) as an alternative or in addition to the first variant (V1).
  • V2 a statistical evaluation is carried out in such a way that a typical distance with a corresponding distribution can be derived based on a defined received signal strength.
  • the distance measuring system (114, 118) is located in an infrastructure system (112), for example in a stationary infrastructure system (112) and/or in a mobile surveillance vehicle integrated infrastructure facility, whereas the “distance measuring system” in document DE 10 2018 214 831 A1 is located in a vehicle (which is following a vehicle in front, so that in document DE 10 2018 214 831 A1 the distance between the two vehicles is determined).
  • the tolerance range is to be understood as the range which, in a fault-free state and with unrestricted visibility, corresponds to an expected target result (TARGET-E) of received signal strength (y) at a corresponding distance (a, x), wherein the expected target result (TARGET-E) is provided with a corresponding tolerance band to compensate for measurement tolerances.
  • TARGET-E expected target result of received signal strength (y) at a corresponding distance (a, x)
  • the symbol (*1) in Figure 2 shows a typical distance at which a vehicle is detected for the “first time” (with a low reception signal strength) when a vehicle (100) approaches the infrastructure facility (112).
  • the symbol (*2) in Figure 2 shows a typical distance that results at a defined reception signal strength when a vehicle (100) approaches the infrastructure facility (112).
  • the expression “substantial agreement of the results” or “within the expected tolerance range” is to be understood as meaning a range which corresponds approximately to less than or equal to 10% (or 20%) of permissible deviation, or when the deviation of the results from one another (or as expected) is not greater than 10% (or 20%).
  • Figure 3 shows a schematic flow chart of the method according to the invention, from which the result derivation (cause-indicator determination) can be seen with regard to the cause decision of a "degradation” or "restriction of visibility” if the determined distance (a) of the vehicle (100) at the time of the initial detection and/or the received signal strength of the received signal (117) at a defined Distance (a) of the vehicle (100) is not within the expected distribution curve tolerance range.
  • the method steps a) to d) are carried out with a first wavelength by the distance-measuring system of the infrastructure facility (112). If the measured values are in the expected distribution curve tolerance range, there is no indication of an aging effect or degradation on the distance-measuring system of the infrastructure facility (112), or no indication of this can be recognized, so that the process of "detecting a degradation of the transmitting device (114)" can be completed/ended.
  • the process steps a) to d) are repeated if the measured values with the first wavelength are not within the expected distribution curve tolerance range, whereby in the repeated process steps a) to d) a different wavelength compared to the first wavelength is used.
  • This decision logic is based on the realization that if a laser diode degrades, the measurement results remain consistently poor even at different wavelengths (consistently deviate from the expected distribution curve tolerance range), whereas if the visibility conditions are restricted as the cause of the deviation from the expected distribution curve tolerance range, measurements with different wavelengths can certainly cause a change in the result.
  • This decision logic is based on the realization that if a laser diode degrades, the measurement results at different wavelengths (of different laser diodes) are different (they deviate to a different extent from the expected distribution curve tolerance range), whereas if the visibility is restricted as the cause of the deviation from the expected distribution curve tolerance range, measurements at different wavelengths will usually produce the same deviations, or the deviations will not be nearly as large as would be the case if one of the two laser diodes degrades.
  • Figure 4 shows a schematic diagram of possibilities for generating different wavelengths by means of one or more laser diodes of a laser diode arrangement (115), or for varying the emitted electromagnetic wave.
  • Figure 4a The left illustration (Figure 4a) of Figure 4 shows a basic representation of a possibility for the targeted variation / influencing of the laser wavelength of a laser diode arrangement.
  • the wording “in which the wavelength of the emitted electromagnetic wave is variable” is to be understood as meaning that measurements are carried out with different wavelengths (based on a wavelength that is different from the first wavelength), whereby the wavelength change, a) can be realized both by a laser diode arrangement (115), in which a change in the wavelength takes place by means of a laser diode with a variable wavelength according to Figure 4a, b) can be realized as well as by a laser diode arrangement (115), in which the change in the wavelength takes place by means of several independently controllable laser diodes with different wavelengths according to Figure 4b.
  • the left illustration ( Figure 4a) of Figure 4 shows (as already described in DE 10 2006 052 770 B4) a basic illustration of a possibility for the targeted variation/influence of the laser wavelength, as can be brought about by tempering (heating/cooling) the laser transmitting diode.
  • the temperature of the laser diode can be varied/influenced/changed by installing a) one or more heating elements (141), for example in the form of a resistor/several resistors, and/or b) one or more cooling elements (140), for example in the form of a Peltier element/several Peltier elements, near the laser diode/laser diode arrangement.
  • the wavelength of the laser diode can be varied by approximately 0.2 nm per degree Celsius by heating or cooling the laser diode.
  • Figure 4b The right-hand illustration ( Figure 4b) of Figure 4 shows (as already described in DE 10 2006 052 770 B4) a basic illustration or visualization of further possibilities for generating different wavelengths using a laser diode arrangement.
  • the physical body of the laser diode arrangement contains two active laser elements with different wavelengths, which can be operated independently of one another depending on the internal electrical circuit, either separately or anti-parallel (by applying the supply voltage in the corresponding flow direction).
  • a design of a laser diode arrangement with two active laser elements with different wavelengths is always a preferred design when a larger wavelength difference or a greater variability between the individual wavelengths is desired, since using the method according to the left-hand illustration ( Figure 4a), due to the requirements to be met, Temperature limits, only a change of the wavelengths to each other (first wavelength AND deviating wavelength) with limited variability is possible.
  • Signal e.g. laser signal/electromagnetic signal
  • cooling element e.g. Peltier element
  • Heating element e.g. resistance a Distance between infrastructure system and vehicle

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lösung für ein verbessertes Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage (112). Um eine weitere Optimierung auf dem Gebiet zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage, wobei die Infrastrukturanlage auch zur Kommunikation mit die der Infrastruktur passierenden Fahrzeuge ausgebildet ist, wobei das abstandsmessende System der Infrastrukturanlage eine Sendeeinrichtung aufweist und dazu ausgebildet ist, eine Degradation der Sendeeinrichtung zu erkennen, zu erlangen wird ein Verfahren vorgeschlagen, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst: a) Aussenden eines Sendesignals mit der Sendeeinrichtung, b) Erfassen eines vom Fahrzeug zurückgestreuten Empfangssignals, c) Bestimmen der Entfernung zum Fahrzeug anhand des Empfangssignals und d) Bestimmen eines Degradationsgrades basierend auf der ermittelten Entfernung zum Fahrzeug und/oder der Empfangssignalstärke des Empfangssignals, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Sendeeinrichtung des abstandsmessenden Systems der Infrastrukturanlage eine Laserdioden-Anordnung zum Aussenden eines Sendesignals in Form von elektromagnetischen Wellen aufweist, bei welcher die Wellenlänge der ausgesendeten elektromagnetischen Welle veränderbar ist.

Description

Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlaqe
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage.
Aus der gattungsgemäßen Schrift DE 10 2021 002 099 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen und/oder Detektieren einer Sensorik eines Fahrzeugs und/oder eines Fahrzeugs mittels Zuhilfenahme einer Infrastrukturanlage bekannt, wobei um weitere Optimierung auf dem genannten Gebiet/en zu erzielen, vorgeschlagen wird, dass mittels der Infrastrukturanlage ergänzend die Sichtverhältnisse ermittelt werden, wozu die Verfahrensschritte analog zur Erkennung einer Degradation der Sendeeinrichtung ausgeführt werden und/oder diese zur Anwendung gelangen.
Ganz allgemein kann festgestellt werden, dass Infrastrukturanlagen eine immer größere Bedeutung erlangen, bzw. die Infrastrukturanlagen anstatt bisherigen vorzugsweisen Über- wachungsfunktionen und Informationsbereitstellungsfunktionen, die Infrastrukturanlagen zukünftig vermehrt auch zur Kommunikation mit die der Infrastruktur passierenden Fahrzeuge ausgebildet sein werden, damit beispielsweise ein bidirektionaler Informationsaustausch / Datenaustausch zwischen einer Infrastrukturanlage und die der Infrastruktur passierenden Fahrzeuge ermöglicht wird.
In Fahrzeugen wird eine Sensorik, bzw. werden Sensoriken eingesetzt, deren korrekte Funktion sicherzustellen ist.
Die DE 10 2016 000 532 A1 schlägt dazu eine Kalibrierung einer Einrichtung eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Tachometers, unter Verwendung eines Verkehrsüberwa- chungsgeräts vor.
Aus der Schrift DE 10 2018 106 594 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen und/oder Detektieren einer Sensorik eines Fahrzeugs bekannt, wobei dieses Verfahren einen Schritt des Ermittelns eines Parameterwerts unter Verwendung eines Antwortsignals, und einen Schritt des Bestimmens eines der Sensorik zuordenbaren Überwachungssignals unter Verwendung des Parameterwerts und eines vorbestimmten Reaktionswerts umfasst. Wie aus der Schrift DE 10 2018 106594 A1 weiter offenbart wird, kann das Verfahren einen Schritt des Aussendens umfassen, in dem zumindest ein das Anregungsereignis bewirkendes Signal unter Verwendung des Anregungssignals ausgesendet wird. Bei einem solchen Signal kann es sich um ein akustisches und/oder ein elektromagnetisches Signal handeln. Zum Aussenden eines solchen Signals kann eine geeignete Sendeeinrichtung, beispielsweise eine Lichtquelle verwendet werden. Auf diese Weise kann das Anregungsereignis sehr schnell und einfach hervorgerufen werden. Beispielsweise kann im Schritt des Aussendens als das elektromagnetische Signal ein Lichtimpuls in Richtung des Fahrzeugs ausgesendet werden. Ein solcher Lichtimpuls kann beispielsweise ein entgegenkommendes Fahrzeug simulieren, sodass die Antwortreaktion eine Reaktion einer adaptiven Fahrzeugbeleuchtung des Fahrzeugs sein kann. Auch kann als das elektromagnetische Signal ein im Vorfeld des Fahrzeugs erscheinender Lichtvorhang oder Strahlungswellenvorhang ausgesendet werden. Dazu kann beispielsweise ein Laser unter Verwendung des Anregungssignals geeignet angesteuert werden. Auf diese Weise kann ein sich im Vorfeld des Fahrzeugs befindliches Hindernis simuliert werden, sodass die Antwortreaktion ein Bremsmanöver oder ein Lenkmanöver des Fahrzeugs sein kann.
Da zukünftig der Entwicklungstrend hin zu einem autonomen, bzw. teil-autonomen Fährbetrieb besteht, muss gewährleistet werden, dass die daran beteiligte Technik, insbesondere in Form von Sensoriken möglichst fehlerfrei mit einer sehr hohen Zuverlässigkeit funktioniert, wobei hierbei nicht nur die fahrzeugseitige Sensorik zu verstehen ist, sondern insbesondere auch die Sensorik von stationären und/oder mobilen Überwachungseinrichtungen mit eingeschlossen sind / mit einzubeziehen sind, mittels dieser stationären und/oder mobilen Überwachungseinrichtungen (stationären und/oder mobilen Infrastrukturanlagen) eine fahrzeugseitige Sensorik überwacht wird.
Bei der Lösung der Schrift DE 10 2018 106 594 A1 wird stillschweigend davon ausgegangen, dass die Funktionalität der zum Einsatz gelangenden Überwachungseinrichtung zu 100% innerhalb der spezifizierten Parameter funktioniert, bzw. bleibt der Betrachter im Dunkeln, wie es technisch gewährleistet wird, dass die Überwachungseinrichtung zu 100% innerhalb der spezifizierten Parameter über die Lebensdauer funktioniert, und/oder auch bei widrigen Umgebungsbedingungen einwandfrei funktioniert.
Wie aus der Schrift DE 102018214831 A1 bekannt ist, werden beispielsweise Laserdioden in optischen Systemen oftmals an deren Belastungsgrenze betrieben, wodurch es oftmals über die Lebensdauer zu Alterungseffekten bzw. zu einer Degradation kommen kann. Bei einer Degradation nimmt der Lichtstrom (Lumen) der Laserdiode in der Regel kontinuierlich mit der Zeit ab, sodass die ursprünglichen spezifizierten Parameter über die Lebensdauer wegdriften können und die korrekte Funktion des optischen Systems negativ beeinflussen können.
Die bei der Würdigung des Standes der Technik beispielhaft genannten (gattungsbildenden) Schriften, sowie die nachfolgende Schrift DE 10 2006 052 770 B4, bzw. die darin offenbarten Verfahren und Vorrichtungen, sind inhaltlich vollumfänglicher Bestandteil der vorliegenden Erfindung und stehen stellvertretend für weitere gattungsgemäße / gattungsbildende Schriften.
Neben technischen Problemen, insbesondere einer Degradation, können jedoch auch wie oben bereits erwähnt, widrigen Umgebungsbedingungen die korrekte Funktion eines optischen Systems / Laser-Systems / Lidar-Systems negativ beeinflussen.
Unter widrigen Umgebungsbedingungen sind insbesondere wetterbedingte Einflüsse wie Nebel, Schneefall, oder Starkregen zu verstehen, welche beispielsweise die Sichtverhältnisse und somit auch die Funktionalität stark negativ beeinflussen können.
Aus der gattungsgemäßen Schrift DE 10 2021 002 099 A1 ist bereits eine Problem-Lösung bekannt, wobei der Betrachter jedoch etwas im Dunkeln bleibt, wie eine „Degradation der Infrastrukturanlage“ von einer „Einschränkung der Sicht“ zu unterscheiden ist.
Aufgabe der Erfindung:
Die Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Lösung für ein verbessertes Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage vorzustellen.
Lösung der Aufgabe:
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, wobei auch nicht näher beschriebene Kombinationen, bzw. sich ergebende logische / für den Fachmann naheliegende Weiterentwicklung mit einbegriffen sind. Beschreibung der Erfindung:
Um eine weitere Optimierung auf dem Gebiet zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage, wobei die Infrastrukturanlage auch zur Kommunikation mit die der Infrastruktur passierenden Fahrzeuge ausgebildet ist, wobei das abstandsmessende System der Infrastrukturanlage eine Sendeeinrichtung aufweist und dazu ausgebildet ist, eine Degradation der Sendeeinrichtung zu erkennen, zu erlangen wird ein Verfahren vorgeschlagen, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst: a) Aussenden eines Sendesignals mit der Sendeeinrichtung, b) Erfassen eines vom Fahrzeug zurückgestreuten Empfangssignals, c) Bestimmen der Entfernung zum Fahrzeug anhand des Empfangssignals und d) Bestimmen eines Degradationsgrades basierend auf der ermittelten Entfernung zum Fahrzeug und/oder der Empfangssignalstärke des Empfangssignals, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Sendeeinrichtung des abstandsmessenden Systems der Infrastrukturanlage eine La- serdioden-Anordnung zum Aussenden eines Sendesignals in Form von elektromagnetischen Wellen aufweist, bei welcher die Wellenlänge der ausgesendeten elektromagnetischen Welle veränderbar ist.
Das eigentliche bisher ungelöste Problem ist insbesondere darin zu sehen, wie eine „Degradation der Infrastrukturanlage“ von einer „Einschränkung der Sicht“ zu unterscheiden ist, da beide Ereignisse sich im Ergebnis identisch auswirken können, und daher z.B. mittels Indizien es näher zu klären gilt, welches Ereignis - bei einer Abweichung gegenüber / in Relation zum erwarteten Verteilungskurve-Toleranzbereich - überhaupt ursächlich ist.
Eine Einschränkung der Sicht bzw. eine Einschränkung der Sichtverhältnisse (beide Ausdrucksweisen sind gleichbedeutend), ist immer dann gegeben, wenn z.B. widrige Umgebungsbedingungen vorherrschen, wobei unter widrigen Umgebungsbedingungen im Lichte der Erfindung vorzugweise wetterbedingte Einflüsse wie Nebel, Schneefall, Gischt oder Starkregen zu verstehen sind. Die Ursachenklärung a) bei einer Abweichung der Messergebnisse von einem erwarteten Verteilungskurve- Toleranzbereich, bzw. b) wenn sich die ermittelte Entfernung des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Erstdetektion und/oder die Empfangssignalstärke des Empfangssignals bei einer definierten Entfernung des Fahrzeugs nicht im erwarteten Verteilungskurve-Toleranzbereich befinden, ist für den Betreiber einer Infrastrukturanlage von großer Wichtigkeit, da es sich bei einer „Degradation der Infrastrukturanlage“ um einen echten Fehler der Infrastrukturanlage handelt, welcher servicetechnisch zu beheben ist, wohingegen es sich bei einer „Einschränkung der Sicht“ um ein Naturereignis, bzw. um keinen Fehler der Infrastrukturanlage, handelt.
Eine „Einschränkung der Sicht“ hat auf die Messergebnisse negative Auswirkungen, wobei diese negativen Auswirkungen von einer „Degradation der Infrastrukturanlage“ im ersten Moment nicht unterscheidbar sind, bzw. vergleichbar sind, da bei widrigen bzw. eingeschränkten Sichtverhältnissen (z.B. Nebel, Schneefall, Gischt oder Starkregen) die „Erfassungsreichweite“ / „Detektionsreichweite“ (stark) abnimmt, da die Lichtsignale bzw. Laserstrahlen bei Nebel und hoher Luftfeuchtigkeit / Gischt stark gedämpft werden, wodurch sich die Reichweite eines Laser-Systems (Lidar-Systems) entsprechend reduziert. Diese Reduzierung der Reichweite infolge eingeschränkter Sichtverhältnisse ist vom Ergebnis gleichwirkend, bzw. führt zur selben Effekt bzw. ist vergleichbar dem Ergebnis, als wenn eine Degradation bei der Sendeeinrichtung vorliegen würde. Unter der Ausdrucksweise „Degradation bei der Sendeeinrichtung“ ist im weitesten Sinne auch eine geschwächte Empfangseinrichtung zu verstehen, da sich ein derartiger Fehler gleichwirkend zeigt / auswirkt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, zeichnet sich das Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage dadurch aus, dass ein Indiz auf eine Erkennung einer Degradation immer dann erkannt wird, wenn sich die ermittelte Entfernung des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Erstdetektion und/oder die Empfangssignalstärke des Empfangssignals bei einer definierten Entfernung des Fahrzeugs nicht im erwarteten Verteilungskurve-Toleranzbereich befinden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, zeichnet sich das Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage dadurch aus, dass mittels einer Verteilungskurve jeder Messpunkt des abstandmessenden Systems (bzw. die Empfangssignalstärke) einer typischen Entfernung zugeordnet ist, wobei bei einer Verschiebung der Verteilungskurve (weg vom erwarteten Toleranzbereich) in Richtung einer geringeren Entfernung ein Indiz für einen Alterungseffekt, bzw. Degradation im Sender und/oder Empfänger vorliegt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, zeichnet sich das Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage dadurch aus, dass bei einem Indiz einer Erkennung einer Degradation, basierend auf den ausgeführten Verfahrensschritten mittels einer ersten Wellenlänge, die Verfahrensschritte mindestens ein weiteres Mal, basierend auf einer gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge, ausgeführt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, zeichnet sich das Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage dadurch aus, dass die Laserdioden-Anordnung zum Aussenden eines Sendesignals aus einer einzigen Laserdiode und/oder einem Laserdioden-Array besteht, wobei die Wellenlänge der ausgesendeten elektromagnetischen Wellen veränderbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, zeichnet sich das Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage dadurch aus, dass die Laserdioden-Anordnung zum Aussenden eines Sendesignals aus mindestens zwei einzigen Laserdioden und/oder mindestens zwei Laserdioden-Arrays bestehen, die unabhängig voneinander aktivierbar sind, wobei die Wellenlängen der unabhängig voneinander ausgesendeten elektromagnetischen Wellen zueinander unterschiedlich sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, zeichnet sich das Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage dadurch aus, dass das Indiz einer Erkennung einer Degradation positiv bestätigt wird, wenn die ausgeführten Verfahrensschritte mittels einer ersten Wellenlänge und einer gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge, identische bis nahezu übereinstimmende Ergebnisse in Relation zur Verteilungskurve und/oder Zueinander ergeben. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, zeichnet sich das Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage dadurch aus, dass das Indiz einer Erkennung einer Degradation verneint wird, und anstatt einer Erkennung einer Degradation ein Indiz für eine Einschränkung der Sichtverhältnisse erkannt wird, wenn die ausgeführten Verfahrensschritte mittels einer ersten Wellenlänge und einer gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge, voneinander abweichende Ergebnisse in Relation zur Verteilungskurve und/oder Zueinander ergeben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, zeichnet sich das Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage dadurch aus, dass das Indiz einer Erkennung einer Degradation positiv bestätigt wird, wenn die ausgeführten Verfahrensschritte mittels einer ersten Wellenlänge und einer gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge, voneinander abweichende Ergebnisse in Relation zur Verteilungskurve und/oder Zueinander ergeben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, zeichnet sich das Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage dadurch aus, dass das Indiz einer Erkennung einer Degradation verneint wird, und anstatt einer Erkennung einer Degradation ein Indiz für eine Einschränkung der Sichtverhältnisse erkannt wird, wenn die ausgeführten Verfahrensschritte mittels einer ersten Wellenlänge und einer gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge, identische bis nahezu übereinstimmende Ergebnisse in Relation zur Verteilungskurve und/oder Zueinander ergeben.
Die Kenntnis der Ursache darüber, wenn sich die Messergebnisse bzw. die ermittelte Entfernung des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Erstdetektion und/oder die Empfangssignalstärke des Empfangssignals bei einer definierten Entfernung des Fahrzeugs nicht im erwarteten Verteilungskurve-Toleranzbereich befinden, ob eine „Degradation der Infrastrukturanlage“ oder eine „Einschränkung der Sicht“ dafür ursächlich ist, ist sehr wichtig, da es sich bei einer „Degradation der Infrastrukturanlage“ um einen echten Fehler der Infrastrukturanlage handelt, welcher servicetechnisch zu beheben ist, wohingegen es sich bei einer „Einschränkung der Sicht“ um ein Naturereignis, bzw. um keinen Fehler der Infrastrukturanlage, handelt. Mit anderen Worten:
Eine Differenzierung bezüglich der „Erkennung einer Degradation“ oder der „Erkennung einer Einschränkung der Sichtverhältnisse“ ist für den Betreiber der Infrastrukturanlage von Vorteil bzw. von großer Bedeutung, da diese Ereignisse im Ergebnis zwar identisch Resultate bewirken (können), jedoch es sich bei einer „Degradation der Infrastrukturanlage“ um einen echten Fehler der Infrastrukturanlage handelt, welcher servicetechnisch zu beheben ist, wohingegen es sich bei einer „Einschränkung der Sicht“ um ein Naturereignis, bzw. um keinen Fehler der Infrastrukturanlage, handelt.
Erklärend sei angemerkt, dass die Formulierung „identische bis nahezu übereinstimmende Ergebnisse in Relation zur Verteilungskurve und/oder Zueinander ergeben“ sinngemäß derart zu verstehen ist, dass die beiden Messungen mit unterschiedlichen Wellenlängen ergebnismäßig zueinander sehr nahe beieinander liegen, jedoch in Relation zur Verteilungskurve beide Messungen einen gewissen bzw. signifikanten (zueinander jedoch nahezu identischen) Abstand zur Verteilungskurve aufweisen.
Abweichend von vorangehend, ist die Formulierung „voneinander abweichende Ergebnisse in Relation zur Verteilungskurve und/oder Zueinander ergeben“ sinngemäß derart zu verstehen, dass die beiden Messungen mit unterschiedlichen Wellenlängen ergebnismäßig zueinander NICHT sehr nahe beieinander liegen, bzw. einen gewissen bzw. signifikanten Unterschied aufweisen, sowie auch in Relation zur Verteilungskurve zumindest die erste Messung einen gewissen unterschiedlichen Abstand zur Verteilungskurve aufweist.
Wie die beiden vorangehenden Absätze zeigen, weisen in Relation zur Verteilungskurve zumindest die erste der beiden Messungen mit unterschiedlichen Wellenlängen ergebnismäßig immer einen gewissen Abstand zur Verteilungskurve auf, da ansonsten es überhaupt zu keiner Messwiederholung mit einer gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge kommen würde (gekommen wäre).
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 bis 4 beispielhaft näher erläutert. Die Figuren und die darin genannten / zu entnehmenden Werteangaben (soweit vorhanden) sind nur beispielhaft und dienen zum leichteren Verständnis.
Alle Figuren sind nur Prinzip-Darstellungen (nicht maßstabsgetreu). Es zeigen schematisch:
Figur 1 : eine schematische Darstellung eines Anregungsereignisses zum Überwachen einer Sensorik eines Fahrzeugs, angelehnt an den Stand der Technik gemäß der Schrift DE 10 2018 106 594 A1 ;
Figur 2: eine Prinzip-Darstellung einer Auswertemöglichkeit, angelehnt an den
Stand der Technik gemäß der Schrift DE 10 2018 214 831 A1 ;
Figur 3: ein schematisches Flussdiagramm;
Figur 4: eine Prinzipdarstellung an Möglichkeiten, um mittels einer oder mehrerer
Laserdioden einer Laserdioden-Anordnung unterschiedliche Wellenlängen generieren zu können, bzw. zur Variation der ausgesendeten elektromagnetischen Welle, gemäß der Schrift DE 102006 052 770 B4;
Zur Vermeidung von Wiederholungen, insbesondere Wiederholungen von technischen Sachbeschreibungen wird auf die oben genannten
(gattungsgemäßen / gattungsbildenden) Schriften, bzw. die darin offenbarten Verfahren und Vorrichtungen / Lösungen verwiesen, welche inhaltlich vollumfänglicher Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Anregungsereignisses zum Überwachen einer Sensorik eines Fahrzeugs, angelehnt an den Stand der Technik gemäß der Schrift DE 10 2018 106 594 A1. Wie aus der Figur 1 hierzu ersichtlich ist, befindet sich eine Infrastrukturanlage (112) am Rand einer Fahrbahn (130), welche von einem Fahrzeug (100) befahren wird. Das Fahrzeug (100) ist mit einer Sensorik (104), ausgeführt als optisches Umgebungserfassungssystem (insbesondere Kamera) ausgestattet, um den in Fahrtrichtung liegenden Verkehrsraum zu überwachen. Ferner ist das Fahrzeug (100) mit einer (optischen oder funkbasierten) Kommunikationsschnittstelle (107) versehen, um ein Antwortsignal (120) bzw. Kommunikationssignal (120) an die Empfangseinrichtung (118) der Infrastrukturanlage (112) senden bzw. übermitteln zu können. Wie aus der Figur 1 weiter ersichtlich ist, ist die (optische oder funkbasierte) Kommunikationsschnittstelle (107) fahrzeugintern mit einer fahrzeuginternen Schnittstelle (108) bzw. Fahrzeug-Busverbindung (108) mit der Sensorik (104) verbunden. Wie aus der Figur 1 weiter ersichtlich ist, weist die Infrastrukturanlage (112) eine Sendeeinrichtung (114) auf, um Signale (116), beispielsweise in Form eines „unsichtbaren“ Laservorhanges als Anregungsereignisses (102), oder als ein Kommunikations-Signal, bzw. als Signal für eine Kommunikation / Kommunikationsschnittstelle, zu generieren / auszusenden. Die Infrastrukturanlage (112) kann auch allgemein als Vorrichtung (110) bezeichnet werden, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit, dass „Innenleben“ (z.B. interne Schnittstellen) der Infrastrukturanlage (112) nicht näher gezeigt ist. Ebenso ist der Vorgang der Kalibrierung, bzw. der genaue Ablauf des Überwachens und/oder Detektierens einer Sensorik (104) eines Fahrzeugs (100) mittels Zuhilfenahme einer Infrastrukturanlage (112) nicht näher beschrieben, da dies in der gattungsbildenden Schrift DE 10 2018 106 594 A1 bereits ausführlich offenbart ist.
Wie aus der Figur 1 weiter ersichtlich ist, kann die in der Infrastrukturanlage (112) befindliche Sendeeinrichtung (114) auch bidirektional als Sende-Empfangseinrichtung ausgeführt sein, um das ausgesendete Signal (116) (z.B. Laser-lmpuls/e) und vom Fahrzeug (100) zurückgestreutes Empfangssignals (117) zu empfangen und intern zur weiteren Verarbeitung bereitzustellen. Alternativ kann das ausgesendete Signal (116) und vom Fahrzeug (100) zurückgestreutes Empfangssignals (117) auch mittels der Empfangseinrichtung (118) empfangen werden, um dies intern zur weiteren Verarbeitung bereitzustellen.
Wie aus der Figur 1 weiter ersichtlich ist, passiert das Fahrzeug (100) die Infrastrukturanlage (112), wenn das Fahrzeug (100) im weiteren Fahrverlauf (in Fahrtrichtung des Fahrzeugs (100)), an der am Straßenrand stehenden Infrastrukturanlage (112) vorbeifährt. Ein Unten-Durchfahren z.B. einer straßenüberspannenden Infrastrukturanlage ist ebenso ein passieren.
Die Figur 2 zeigt eine Prinzip-Darstellung einer Auswertemöglichkeit, angelehnt an den Stand der Technik gemäß der Schrift DE 10 2018 214 831 A1. Wie aus der Figur 2 hierzu ersichtlich ist, sind die Ergebnisse (in Form von Punkten) von mehreren (Abstands-) Messungen dargestellt, die z. B. durch das abstandmessende System (114, 118) erzeugt wurden, wobei mittels einer Verteilungskurve jeder Messpunkt des abstandmessenden Systems (114, 118) (bzw. die Empfangssignalstärke) einer typischen Entfernung zugeordnet ist. Ferner sind die beiden Varianten (V1 und V2) zur Degradationserkennung stark vereinfacht anhand der weißen Pfeile dargestellt.
Unter der Formulierung „abstandmessende System (114, 118)“ ist eine Systemfunktion zu verstehen, welche dadurch entsteht, dass mittels der Sendeeinrichtung (114) der Infrastrukturanlage (112) ein Signal (116) ausgesendet wird, wobei das ausgesendete Signal (116) vom Fahrzeug (100) „reflektiert“ wird und als zurückgestreutes Empfangssignals (117) von einer Empfangseinrichtung (118), bzw. Sende-/Empfangseinrichtung (114) empfangen wird, wobei anhand einer Laufzeitauswertung (Zeit zwischen Aussenden und Empfangen) der Abstand (a) I die Entfernung (a) zwischen dem Fahrzeug zur Infrastruktur physikalisch bestimmt werden kann.
Wie aus der Figur 2 weiter schematisch ersichtlich ist (in der Schrift DE 10 2018 214 831 A1 bereits festgehalten), kann der Alterungseffekt bzw. die Degradation, d. h. eine Schwächung der Sendeeinheit und/oder eine Herabsetzung der Empfangsempfindlichkeit der Empfängereinheit des abstandsmessenden Systems, anhand des ersten Erfassens des Objekts bestimmt werden, d. h. der Erstdetektion. Gemäß diesem Sachverhalt kann der Degradations- bzw. Alterungseffekt dabei während der Fahrzeuglebensdauer mithilfe von zwei Varianten (V1, V2) sicher erfasst bzw. erkannt werden.
Wie aus der Figur 2 weiter schematisch ersichtlich ist, erfolgt bei der ersten Variante (V1) eine Verschiebung der Verteilungskurve der Werte (W1) in Richtung einer Erkennung bei einem geringeren Abstand, wenn eine „Degradation bei der Sendeeinrichtung (114)“ (ist im weitesten Sinne auch eine geschwächte Empfangseinrichtung (114, 118)) vorliegt, sodass die Erstdetektion bei dieser ein Fahrzeug zum „ersten mal“ erkannt wird sich hin zu einem geringeren Abstand verschiebt.
Wie aus der Figur 2 weiter schematisch ersichtlich ist (in der Schrift DE 10 2018 214 831 A1 bereits festgehalten), kann alternativ oder zusätzlich zur ersten Variante (V1) der Alterungseffekt / eine „Degradation bei der Sendeeinrichtung (114)“ 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.
Bei beiden Varianten (V1 , V2) bedeutet dies im Ergebnis (Umkehrschluss), dass bei einer Verschiebung der Verteilungskurve (weg vom erwarteten Toleranzbereich) in Richtung einer geringeren Entfernung ein Alterungseffekt, bzw. Degradation im Sender und/oder Empfänger vorliegt.
Auf eine weiterführende Funktionserklärung / Figurenbeschreibung wird an dieser Stelle verzichtet, da dies in der gattungsbildenden Schrift DE 10 2018 214 831 A1 bereits ausführlich offenbart ist. Ein wesentlicher Unterschied der vorliegenden Anmeldung gegenüber zur Schrift DE 102018 214831 A1 besteht darin, dass sich das „abstandmessende System (114, 118)“ in einer Infrastrukturanlage (112), beispielsweise in einem stationären Infrastrukturanlage (112) und/oder in einem Überwachungsfahrzeug integrierten mobilen Infrastrukturanlage befindet, wohingegen sich das „abstandmessende System“ bei der Schrift DE 10 2018 214 831 A1 in einem Fahrzeug befindet (welches einem vorausfahrenden Fahrzeug folgt, sodass bei der Schrift DE 10 2018 214 831 A1 der Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen ermittelt wird).
Als Toleranzbereich ist im Lichte der Erfindung der Bereich zu verstehen, welcher im fehlerfreien Zustand und uneingeschränkter Sicht einem erwartetem SOLL-Ergebnis (SOLL- E) an Empfangssignal-Stärke (y) bei einem entsprechenden Abstand (a, x) entspricht, wobei das erwartete SOLL-Ergebnis (SOLL-E) mit einem entsprechenden Toleranzband zum Ausgleich von Messtoleranzen versehen ist.
Mit dem Zeichen (*1) ist bei der Figur 2 eine typische Entfernung gezeigt, bei dieser ein Fahrzeug zum „ersten mal“, (mit einer geringen Empfangssignalstärke) erkannt wird, wenn ein Fahrzeug (100) auf die Infrastrukturanlage (112) zufährt.
Mit dem Zeichen (*2) ist bei der Figur 2 eine typische Entfernung gezeigt, die sich bei einer definierten Empfangssignalstärke ergibt, wenn ein Fahrzeug (100) auf die Infrastrukturanlage (112) zufährt.
Unter der Ausdrucksweise „weitgehenden Übereinstimmung der Ergebnisse“ bzw. „innerhalb des erwarteten Toleranzbereiches“, ist im Lichte der Erfindung ein Bereich zu verstehen, welcher in etwa kleiner gleich 10% (bzw. 20 %) an zulässiger Abweichung entspricht, bzw. wenn die Abweichung der Ergebnisse zueinander (bzw. wie erwartet) nicht größer als 10% (bzw. 20%) ist.
Unter der Ausdrucksweise „größeren Abweichung der Ergebnisse“ „außerhalb des erwarteten Toleranzbereiches“, ist im Lichte der Erfindung ein Bereich zu verstehen, welcher in etwa größer gleich 20% (bzw. 30 %) an zulässiger Abweichung entspricht, bzw. wenn die Abweichung der Ergebnisse zueinander (bzw. wie erwartet) größer als 20% (bzw. 30%) ist.
Die Figur 3 zeigt ein schematisches Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, aus diesem die Ergebnisableitung (Ursachen-Indiz-Findung) ersichtlich ist, hinsichtlich der Ursachen-Entscheidung einer „Degradation“ oder „Einschränkung der Sichtverhältnisse“, wenn sich die ermittelte Entfernung (a) des Fahrzeugs (100) zum Zeitpunkt der Erstdetektion und/oder die Empfangssignalstärke des Empfangssignals (117) bei einer definierten Entfernung (a) des Fahrzeugs (100) nicht im erwarteten Verteilungskurve-Toleranzbereich befinden.
Wie aus der Figur 3 hierzu ersichtlich ist, werden die Verfahrensschritte a) bis d) mit einer ersten Wellenlänge, durch das abstandsmessende System der Infrastrukturanlage (112) ausgeführt. Sofern sich die Messwerte im erwarteten Verteilungskurve-Toleranzbereich befinden, ist kein Indiz für einen Alterungseffekt bzw. Degradation am abstandsmessenden System der Infrastrukturanlage (112) vorhanden, bzw. kein Indiz hierfür zu erkennen, sodass der Vorgang „eine Degradation der Sendeeinrichtung (114) zu erkennen“ abgeschlossen werden kann / beendet wird.
Wie aus der Figur 3 weiter ersichtlich ist, werden die Verfahrensschritte a) bis d) wiederholt, sofern sich die Messwerte mit der ersten Wellenlänge nicht im erwarteten Verteilungskurve- Toleranzbereich befinden, wobei bei den wiederholenden Verfahrensschritte a) bis d) eine gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge zur Anwendung gebracht wird.
Im Anschluss daran erfolgt ein Messwertevergleich, resultierend aus den Messungen der Verfahrensschritte a) bis d) mit unterschiedlichen Wellenlängen, wobei die Art der Wellenlängenänderung (veränderbar gemäß Figur 4a ODER unterschiedlich gemäß Figur 4b) hierbei eine entscheidende Rolle spielt.
Wie aus der Figur 3 weiter ersichtlich ist, wird bei einer veränderten Wellenlänge gemäß Figur 4a, ein Messwertevergleich, resultierend aus den Messungen der Verfahrensschritte a) bis d) mit unterschiedlichen Wellenlängen durchgeführt, a) wobei bei Gleichheit oder einer nahezu Übereinstimmung, auf ein Indiz einer Erkennung einer Degradation gefolgert wird, b) wohingegen bei fehlender Übereinstimmung bzw. Unterschiedlichkeiten, anstatt einer Erkennung einer Degradation, ein Indiz für eine Einschränkung der Sichtverhältnisse erkannt wird / gefolgert wird.
Dieser Entscheidungslogik liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Degradation einer Laserdiode die Messergebnisse auch bei unterschiedlichen Wellenlängen gleichbleibend schlecht bleiben (gleichbleibend abweichend von dem erwarteten Verteilungskurve-Toleranzbereich sind), wohingegen bei einer Einschränkung der Sichtverhältnisse als Ursache der Abweichung von dem erwarteten Verteilungskurve-Toleranzbereich, Messungen mit unterschiedlichen Wellenlängen durchaus eine Ergebnisänderung bewirken können. Wie aus der Figur 3 weiter ersichtlich ist, wird bei einer veränderten Wellenlänge gemäß Figur 4b, ein Messwertevergleich, resultierend aus den Messungen der Verfahrensschritte a) bis d) mit unterschiedlichen Wellenlängen durchgeführt, a) wobei bei fehlender Übereinstimmung bzw. Unterschiedlichkeiten, auf ein Indiz einer Erkennung einer Degradation gefolgert wird, b) wohingegen Gleichheit oder einer nahezu Übereinstimmung, anstatt einer Erkennung einer Degradation, ein Indiz für eine Einschränkung der Sichtverhältnisse erkannt wird / gefolgert wird.
Dieser Entscheidungslogik liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Degradation einer Laserdiode die Messergebnisse bei unterschiedlichen Wellenlängen (unterschiedlicher Laserdioden) unterschiedlich sind (unterschiedlich abweichend von dem erwarteten Verteilungskurve-Toleranzbereich sind), wohingegen bei einer Einschränkung der Sichtverhältnisse als Ursache der Abweichung von dem erwarteten Verteilungskurve-Toleranzbereich, Messungen mit unterschiedlichen Wellenlängen meist übereinstimmende Abweichungen bewirken, bzw. die Abweichungen bei weitem nicht so groß sein werden, wie die bei einer Degradation von einer Laserdiode der beiden Laserdioden der Fall wäre.
Die Figur 4 zeigt eine Prinzipdarstellung an Möglichkeiten, um mittels einer oder mehrerer Laserdioden einer Laserdioden-Anordnung (115) unterschiedliche Wellenlängen generieren zu können, bzw. zur Variation der ausgesendeten elektromagnetischen Welle.
Die linke Darstellung (Figur 4a) der Figur 4 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer Möglichkeit zur gezielten Variation / Beeinflussung der Laser-Wellenlänge einer Laserdioden-Anordnung.
Die rechte Darstellung (Figur 4b) zeigt weitere Möglichkeiten, um mittels einer Laserdioden- Anordnung unterschiedliche Wellenlängen generieren zu können.
Zur Klarstellung sei angemerkt, dass unter der Formulierung „bei welcher die Wellenlänge der ausgesendeten elektromagnetischen Welle veränderbar ist“ der Sachverhalt zu verstehen ist, dass Messungen mit unterschiedlichen (basierend auf einer gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge) Wellenlängen ausgeführt werden, wobei die Wellenlängenänderung, a) sowohl durch eine Laserdioden-Anordnung (115) realisiert sein kann, bei dieser eine Veränderung der Wellenlänge mittels einer Laserdiode mit veränderbarer Wellenlänge gemäß Figur 4a erfolgt, b) wie auch durch eine Laserdioden-Anordnung (115) realisiert sein kann, bei dieser die Veränderung der Wellenlänge mittels mehrerer unabhängig voneinander ansteuerbaren Laserdioden mit unterschiedlicher Wellenlängen gemäß Figur 4b erfolgt.
Die linke Darstellung (Figur 4a) der Figur 4 zeigt (wie in der DE 10 2006 052 770 B4 bereits beschrieben ist), eine prinzipielle Darstellung einer Möglichkeit zur gezielten Variation / Beeinflussung der Laser-Wellenlänge, wie diese durch Temperieren (heizen / kühlen) der La- ser-Sendediode gezielt herbeigeführt werden können. Wie aus der Figur 4a ersichtlich ist, kann die Temperatur der Laserdiode variiert / beeinflusst / verändert werden, indem in der Nähe der Laserdiode / Laserdioden-Anordnung a) ein oder mehrerer Heizelemente (141), beispielsweise in Form eines Widerstandes / mehrerer Widerstände, und/oder b) ein oder mehrerer Kühlelemente (140), beispielsweise in Form eines Peltier-Elements / mehrerer Peltier-Elemente, angebracht sind / werden.
Wie aus der Schrift DE 10 2006 052 770 B4 weiter hervorgeht, kann die Wellenlänge der Laserdiode durch die Erwärmung bzw. Abkühlung der Laserdiode hierbei um ca. 0.2 nm pro Grad Celsius variiert werden.
Die rechte Darstellung (Figur 4b) der Figur 4 zeigt (wie in der DE 10 2006 052 770 B4 bereits beschrieben ist), eine prinzipielle Darstellung bzw. Visualisierung weiterer Möglichkeiten, um mittels einer Laserdioden-Anordnung unterschiedliche Wellenlängen generieren zu können. Wie aus der Figur 4b ersichtlich ist, enthält der physikalische Körper der Laserdioden-Anordnung zwei aktive Laserelemente mit unterschiedlichen Wellenlängen, die unabhängig voneinander in Abhängigkeit der internen elektrischen Verschaltung, entweder separat oder antiparallel (durch Anlegen der Versorgungsspannung in der entsprechenden Flussrichtung) betrieben werden können. Eine Ausgestaltung einer Laserdioden-Anordnung mit zwei aktiven Laserelementen mit unterschiedlichen Wellenlängen ist immer dann eine bevorzugte Ausgestaltung, wenn ein größerer Wellenlängenunterschied, bzw. eine größere Veränderbarkeit zwischen den einzelnen Wellenlängen angestrebt wird, da mittels der Methode gemäß der linken Darstellung (Figur 4a), infolge von einzuhaltenden Temperaturgrenzen, nur eine Änderung der Wellenlängen zueinander (erste Wellenlänge UND davon abweichender Wellenlänge) mit begrenzter Veränderbarkeit möglich ist.
Alle Merkmale und/oder Teile der Merkmale der abhängen Ansprüche bzw. der Beschrei- bung, können mit den (einen oder mehreren der) unabhängigen Ansprüche appliziert und/oder kombiniert werden, auch wenn diese Ausführungsform/en in der Beschreibung nicht explizit beschrieben oder als Beispiel gezeigt ist/sind. Ebenso können auch die einzelnen Merkmale der unabhängigen Ansprüche untereinander appliziert und/oder kombiniert werden.
Bezugszeichenliste:
100 Fahrzeug
102 Anregungsereignis
104 Sensorik
107 Kommunikationsschnittstelle
108 fahrzeuginterne Schnittstelle / Busverbindung
110 Vorrichtung
112 Infrastrukturanlage
114 Sendeeinrichtung (Muster und/oder Signal für Kommunikation / Kommunikationsschnittstelle)
115 Laserdioden-Anordnung
116 Signal (z.B. Laser-Signal/elektromagnetisches Signal)
117 vom Fahrzeug (100) zurückgestreutes Empfangssignals
118 Empfangseinrichtung (Kommunikationsschnittstelle)
120 Antwortsignal / Kommunikationssignal
130 Fahrbahn
140 Kühlelement, z.B. Peltier-Element
141 Heizelement, z.B. Widerstand a Entfernung zwischen Infrastrukturanlage zum Fahrzeug
SOLL-E SOLL-Ergebnis / SOLL-Ergebnis-Kurve
W1 Werte einer Verteilungskurve
W2 Werte einer Verteilungskurve
V1 Variante 1
V2 Variante 2

Claims

1. Verfahren zum Überwachen und/oder Erkennung einer Degradation eines abstandsmessenden Systems einer Infrastrukturanlage (112), wobei die Infrastrukturanlage (112) auch zur Kommunikation mit die der Infrastruktur passierenden Fahrzeuge (100) ausgebildet ist, wobei das abstandsmessende System der Infrastrukturanlage (112) eine Sendeeinrichtung (114) aufweist und dazu ausgebildet ist, eine Degradation der Sendeeinrichtung (114) zu erkennen, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst: a) Aussenden eines Sendesignals (116) mit der Sendeeinrichtung (114), b) Erfassen eines vom Fahrzeug (100) zurückgestreuten Empfangssignals (117), c) Bestimmen der Entfernung (a) zum Fahrzeug anhand des Empfangssignals
(117) und d) Bestimmen eines Degradationsgrades basierend auf der ermittelten Entfernung
(a) zum Fahrzeug (100) und/oder der Empfangssignalstärke des Empfangssignals (117), dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (114) des abstandsmessenden Systems der Infrastrukturanlage eine Laserdioden-Anordnung zum Aussenden eines Sendesignals (116) in Form von elektromagnetischen Wellen aufweist, bei welcher die Wellenlänge der ausgesendeten elektromagnetischen Welle veränderbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Indiz auf eine Erkennung einer Degradation immer dann erkannt wird, wenn sich die ermittelte Entfernung (a) des Fahrzeugs (100) zum Zeitpunkt der Erstdetektion und/oder die Empfangssignalstärke des Empfangssignals (117) bei einer definierten Entfernung (a) des Fahrzeugs (100) nicht im erwarteten Verteilungskurve-Toleranzbereich befinden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Verteilungskurve jeder Messpunkt des abstandmessenden Systems (114, 118) (bzw. die Empfangssignalstärke) einer typischen Entfernung zugeordnet ist, wobei bei einer Verschiebung der Verteilungskurve (weg vom erwarteten Toleranzbereich) in Richtung einer geringeren Entfernung ein Indiz für einen Alterungseffekt, bzw. Degradation im Sender und/oder Empfänger vorliegt. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Indiz einer Erkennung einer Degradation, basierend auf den ausgeführten Verfahrensschritten mittels einer ersten Wellenlänge, die Verfahrensschritte mindestens ein weiteres Mal, basierend auf einer gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge, ausgeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die La- serdioden-Anordnung zum Aussenden eines Sendesignals (116) aus einer einzigen Laserdiode und/oder einem Laserdioden-Array besteht, wobei die Wellenlänge der ausgesendeten elektromagnetischen Wellen veränderbar ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die La- serdioden-Anordnung zum Aussenden eines Sendesignals (116) aus mindestens zwei einzigen Laserdioden und/oder mindestens zwei Laserdioden-Arrays bestehen, die unabhängig voneinander aktivierbar sind, wobei die Wellenlängen der unabhängig voneinander ausgesendeten elektromagnetischen Wellen zueinander unterschiedlich sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Indiz einer Erkennung einer Degradation positiv bestätigt wird, wenn die ausgeführten Verfahrensschritte mittels einer ersten Wellenlänge und einer gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge, identische bis nahezu übereinstimmende Ergebnisse in Relation zur Verteilungskurve und/oder Zueinander ergeben.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Indiz einer Erkennung einer Degradation verneint wird, und anstatt einer Erkennung einer Degradation ein Indiz für eine Einschränkung der Sichtverhältnisse erkannt wird, wenn die ausgeführten Verfahrensschritte mittels einer ersten Wellenlänge und einer gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge, voneinander abweichende Ergebnisse in Relation zur Verteilungskurve und/oder Zueinander ergeben.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Indiz einer Erkennung einer Degradation positiv bestätigt wird, wenn die ausgeführten Verfahrensschritte mittels einer ersten Wellenlänge und einer gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge, voneinander abweichende Ergebnisse in Relation zur Verteilungskurve und/oder Zueinander ergeben.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Indiz einer Erkennung einer Degradation verneint wird, und anstatt einer Erkennung einer Degradation ein Indiz für eine Einschränkung der Sichtverhältnisse er- kannt wird, wenn die ausgeführten Verfahrensschritte mittels einer ersten Wellenlänge und einer gegenüber der ersten Wellenlänge veränderten Wellenlänge, identische bis nahezu übereinstimmende Ergebnisse in Relation zur Verteilungskurve und/oder Zueinander ergeben.
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