WO2006089777A1 - Vorrichtung zum automatischen ein- und ausschalten von beleuchtungseinrichtungen eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung zum automatischen ein- und ausschalten von beleuchtungseinrichtungen eines kraftfahrzeugs Download PDF

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    • B60Q2300/337—Tunnels or bridges

Definitions

  • the invention relates to a device for automatic switching on and off of lighting devices of a motor vehicle with a light sensor device, comprising at least one optoelectronic sensor and means for distinguishing between natural and artificial light.
  • the invention relates to a method for the detection of artificial light with an illumination situation detecting optoelectronic sensor.
  • a device of the type mentioned is known from DE 195 23 262 A1.
  • This device has a light sensor device, which has a first light sensor for non-directional detection of the general ambient brightness in the surroundings of the motor vehicle and a second, directed the light conditions in the direction of travel in front of the vehicle detecting light sensor.
  • this device optionally provides for the use of an absorption filter for distinguishing between natural and artificial light.
  • the light sensor device is connected to an electronic evaluation device which, taking into account the signals of both sensors and the current switching state of the illumination devices, determines whether a change of their switching state is required.
  • the present invention has the object, a device of the type described above in such a way that a positive detection of artificial light sources is possible, and thus a reliable response of the device is also possible with illuminated tunnel passages.
  • this object is achieved in that is used as the means for distinguishing between natural and artificial light, an electrical output signal of the optoelectronic sensor in terms of its frequency components evaluating electronic circuit.
  • the further object of providing a reliable method for the detection of artificial light with an illumination situation detecting optoelectronic sensor is achieved in that the electrical output signal of the optoelectronic sensor is scanned by means of filter means to portions with characteristic of artificial light frequencies, and that in a a predetermined threshold exceeding proportion of such frequencies on the entire signal, the presence of artificial light is detected.
  • Fig. 1 is a block diagram of an electronic according to the invention
  • FIG. 2 shows a block diagram of an electronic filter according to the invention.
  • the installation location of the device is located behind the windshield approximately in the region of the mirror base of the interior rearview mirror. This position allows for a through the Vehicle even little impaired detection of ambient brightness on the other hand, it is almost ideal for measuring the directional brightness in the direction of travel.
  • the optoelectronic sensors are part of an electronic circuit in which the output signals of the sensors are digitized directly or after analog filtering by means of an A / D converter and fed to a microprocessor provided for evaluating the measurement results.
  • the microprocessor is connected to a control unit for generating on and off signals for the lighting devices of the vehicle.
  • an optoelectronic sensor can be both those for detecting the ambient brightness and for measuring the brightness in the direction of travel.
  • the output signals of the optoelectronic sensor 1 are supplied to the A / D converter 5 on the one hand directly via a first input E1 and on the other hand indirectly after passing through a filter device via a second input E2.
  • the filter device comprises on the input side a high-pass filter 2, by means of which the signal is freed from low-frequency components, that is to say in particular from DC components.
  • the high-pass filter 2 therefore, there is a signal which contains substantially no more shares of natural light.
  • This alternating signal is converted into a DC signal in the next stage, a rectifier 3, and then smoothed in a low-pass 4.
  • the output signal of the low-pass filter 4 is supplied to the input E2 of the AJD converter 5 and from this as a digital value to the Microprocessor 6 forwarded.
  • the output signals of the optoelectronic sensor 1 are supplied to the A / D converter 5 only directly via an input E1 and forwarded by the latter as digital values to the microprocessor 6. If one chooses the sampling frequency of the AJO converter sufficiently high, i. at least twice as high as the highest expected characteristic frequency, the read-in values as a function of time with sufficient accuracy represent the time course of the sensor signal. The determination of the frequency components can then take place numerically by means of corresponding filter functions or frequency analysis methods. The result is i.a. the more accurate the higher the sampling frequency is chosen, which in turn means a higher computational effort.
  • the desired characteristic frequency is known, it is therefore more appropriate to perform the sampling at a frequency which is close to this sought-after frequency.
  • the read-in values will then vary as a function of time such that a vibration results whose frequency corresponds to the difference between the desired characteristic and the sampling frequency. The closer the sampling frequency is to the desired frequency, the lower will be the frequency of this resulting oscillation.
  • optoelectronic sensor it is also possible to use those receivers which are adapted to typical illuminants, for example Si photodiodes or transistors, V ( ⁇ ) receivers or narrow-band receivers which are sensitive only to specific wavelength ranges. It is also possible to use beam-shaping (refractive, diffractive, absorbing, reflecting) elements which produce a specific angular characteristic. In conjunction with the light sensor and optical filters can be used, which generate a certain wavelength characteristic.
  • the measurement techniques can be optimized for the frequencies relevant to artificial illumination, e.g. at 33.3 Hz or 100-120 Hz. At the same time, frequencies of interfering effects, e.g. a modulation caused by tree rows modulation of the ambient light can be suppressed.
  • the measuring methods can also be adapted so that even in the case that light from different light sources impinges with a phase shift, still artificial light is detected. This is e.g. then the case when several adjacent light sources are operated in a tunnel through different phases of the mains supply.
  • the parameters of the measuring system e.g. Sampling rate or parameters of the filter may vary depending on other environmental conditions, e.g. the ambient brightness, the vehicle speed, etc. are changed.
  • the light sensor can be advantageously integrated with other sensors in a system, e.g. Rain sensor, solar sensor and / or fog sensor.
  • the signal "artificial light is present” may advantageously be used in combination with other criteria, such as intensity thresholds, flanks or peaks, to detect an illuminated tunnel.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs mit einer Lichtsensoreinrichtung, umfassend zumindest einen optoelektronischen Sensor sowie Mittel zur Unterscheidung zwischen natürlichem und künstlichem Licht vorgeschlagen. Bei einer solchen Vorrichtung soll das technische Problem gelöst werden, eine positive Erkennung künstlicher Lichtquellen zu ermöglichen, und somit ein zuverlässiges Reagieren der Vorrichtung auch bei beleuchteten Tunneldurchfahrten sicher zu stellen. Dies gelingt dadurch, daß als Mittel zur Unterscheidung zwischen natürlichem und künstlichem Licht eine das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors hinsichtlich seiner Frequenzanteile bewertende elektronische Schaltung eingesetzt ist.

Description

Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs mit einer Lichtsensoreinrichtung, umfassend zumindest einen optoelektronischen Sensor sowie Mittel zur Unterscheidung zwischen natürlichem und künstlichem Licht.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erkennung von künstlichem Licht mit einem eine Beleuchtungssituation erfassenden optoelektronischen Sensor.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist durch die DE 195 23 262 A1 bekannt geworden. Diese Vorrichtung weist eine Lichtsensoreinrichtung auf, die einen ersten Lichtsensor zur ungerichteten Erfassung der allgemeinen Umgebungshelligkeit in der Umgebung des Kraftfahrzeugs sowie einen zweiten, gerichtet die Lichtverhältnisse in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erfassenden Lichtssensor aufweist. In Verbindung mit dem zur Erfassung der Umgebungshelligkeit vorgesehenen Lichtsensor ist bei dieser Vorrichtung optional der Einsatz eines Absorptionsfilters zur Unterscheidung von natürlichem und künstlichem Licht vorgesehen. Die Lichtsensoreinrichtung ist mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung verbunden, die unter Berücksichtigung der Signale beider Sensoren und des aktuellen Schaltzustandes der Beleuchtungseinrichtungen ermittelt, ob eine Änderung von deren Schaltzustand erforderlich ist.
Die hierbei optional vorgesehene Unterscheidung zwischen natürlichem und künstlichem Licht ist insbesondere für die Erkennung der Beleuchtungssituation bei einer Tunneldurchfahrt erforderlich, da eine extrem helle Beleuchtung in einem Tunnel ansonsten als Tageslicht gewertet werden könnte, was zu unerwünschtem Ausschalten oder verspätetem bzw. ganz unterbleibendem Einschalten der Fahrzeugbeleuchtung führen würde. Bei dieser bekannten Vorrichtung erfolgt eine Vermeidung dieser Situation dadurch, daß mit Hilfe eines optischen Absorptionsfilters vor dem Umgebungslichtsensor ein spektraler Anteil des Umgebungslichtes von diesem ferngehalten wird. Dieser spektrale Anteil ist so gewählt, daß in diesen große Anteile künstlichen Lichtes fallen, während natürliches Licht dort nur einen geringen Anteil hat.
Diese Vorgehensweise stellt also in gewisser Weise eine Negativauswahl dar, bei der versucht wird, künstliches Licht nach Möglichkeit von dem Sensor fem zu halten. Damit gehen aber zum einen wesentliche Informationen verloren, die in diesem Anteil der Strahlung stecken, zum anderen ergeben sich auch weitere Probleme etwa durch den Einfluß eingefärbter Windschutzscheiben, durch welche die spektrale Zusammensetzung des Lichtes ebenfalls beeinflusst wird.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß eine positive Erkennung künstlicher Lichtquellen möglich ist, und somit ein zuverlässiges Reagieren der Vorrichtung auch bei beleuchteten Tunneldurchfahrten ermöglicht ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Mittel zur Unterscheidung zwischen natürlichem und künstlichem Licht eine das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors hinsichtlich seiner Frequenzanteile bewertende elektronische Schaltung eingesetzt ist. Die weitere Aufgabe, ein zuverlässiges Verfahren zur Erkennung von künstlichem Licht mit einem eine Beleuchtungssituation erfassenden optoelektronischen Sensor bereitzustellen, wird dadurch gelöst, daß das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors mittels einer Filtereinrichtung auf Anteile mit für künstliches Licht charakteristischen Frequenzen abgetastet wird, und daß bei einem einen vorgebbaren Schwellwert überschreitenden Anteil solcher Frequenzen an dem gesamten Signal das Vorliegen von künstlichem Licht festgestellt wird.
Weitere Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sowie des Verfahrens sind in den zusätzlichen Unteransprüchen angegeben und gehen auch aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels hervor.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektronischen
Schaltung mit einer analogen Filtereinrichtung Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektronischen
Schaltung mit einer digitalen Filtereinrichtung
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs umfasst einen ersten optoelektronischen Sensor zur ungerichteten Erfassung der allgemeinen Umgebungshelligkeit in der Umgebung des Kraftfahrzeugs sowie einen zweiten optoelektronischen Sensor, der gerichtet die Lichtverhältnisse in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erfaßt. Der Einbauort der Vorrichtung befindet sich hinter der Windschutzscheibe etwa im Bereich des Spiegelfußes des Innenrückspiegels. Diese Position ermöglicht zum einen eine durch das Fahrzeug selbst nur wenig beeinträchtigte Erfassung der Umgebungshelligkeit zum anderen ist sie geradezu ideal zur Messung der richtungsspezifischen Helligkeit in Fahrtrichtung. Die optoelektronischen Sensoren sind Bestandteil einer elektronischen Schaltung, in der die Ausgangssignale der Sensoren direkt oder nach analoger Filterung mittels eines A/D-Wandlers digitalisiert und einem zur Auswertung der Meßergebnisse vorgesehenen Mikroprozessor zugeführt werden. Der Mikroprozessor ist verbunden mit einer Steuereinheit zur Generierung von Ein- und Ausschaltsignalen für die Beleuchtungseinrichtungen des Fahrzeugs. In der nachfolgenden Beschreibung der elektronischen Schaltung wird jeweils auf einen optoelektronischen Sensor Bezug genommen. Dabei kann es sich sowohl um denjenigen zur Erfassung der Umgebungshelligkeit als auch um den zur Messung der Helligkeit in Fahrtrichtung handeln. Insbesondere um die Beleuchtungssituation bei der Einfahrt in einen Tunnel mit sehr heller Beleuchtung richtig zu erkennen, kann es vorteilhaft sein, auch den vorausschauenden Sensor mit der Möglichkeit der Unterscheidung von natürlichem und künstlichem Licht zu versehen.
In einer Ausführungsform gemäß Fig. 1 werden die Ausgangssignale des optoelektronischen Sensors 1 dem A/D-Wandler 5 einerseits direkt über einen ersten Eingang E1 und andererseits indirekt nach Durchlaufen einer Filtereinrichtung über einen zweiten Eingang E2 zugeführt. Die Filtereinrichtung umfasst eingangsseitig einen Hochpass 2, durch welchen das Signal von niederfrequenten Anteilen, also insbesondere von Gleichanteilen befreit wird. Am Ausgang des Hochpasses 2 liegt daher ein Signal vor, welches im wesentlichen keine Anteile von natürlichem Licht mehr enthält. Dieses Wechselsignal wird in der nächsten Stufe, einem Gleichrichter 3 in ein Gleichspannungssignal umgewandelt, und dann in einem Tiefpass 4 geglättet. Das Ausgangssignal des Tiefpasses 4 wird dem Eingang E2 des AJD- Wandlers 5 zugeführt und von diesem als digitaler Wert an den Mikroprozessor 6 weitergeleitet. Es gibt ein Maß für denjenigen Anteil des von dem optoelektronischen Sensor empfangenen Lichtes, welcher Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz des Hochpasses 2 enthält, d.h zum überwiegenden Teil aus künstlichen Lichtquellen stammt.
In einer alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 2 werden die Ausgangssignale des optoelektronischen Sensors 1 dem A/D-Wandler 5 nur direkt über einen Eingang E1 zugeführt und von diesem als digitale Werte an den Mikroprozessor 6 weitergeleitet. Wählt man die Abtastfrequenz des AJO- Wandlers ausreichend hoch, d.h. mindestens doppelt so hoch wie die höchste erwartete charakteristische Frequenz, so repräsentieren die eingelesenen Werte als Funktion der Zeit mit hinreichender Genauigkeit den zeitlichen Verlauf des Sensorsignals. Die Ermittlung der Frequenzanteile kann dann auf numerischem Wege durch entsprechende Filterfunktionen oder Frequenzanalyseverfahren erfolgen. Das Ergebnis wird hierbei i.a. um so genauer werden, je höher die Abtastfrequenz gewählt wird, was wiederum einen höheren Rechenaufwand bedeutet.
Ist die gesuchte charakteristische Frequenz bekannt, bietet es sich deshalb eher an, die Abtastung mit einer Frequenz vorzunehmen, die in der Nähe dieser gesuchten Frequenz liegt. Die eingelesenen Werte werden dann als Funktion der Zeit derart variieren, daß sich eine Schwingung ergibt, deren Frequenz der Differenz zwischen der gesuchten charakteristischen und der Abtastfrequenz entspricht. Je näher die Abtastfrequenz also der gesuchten Frequenz ist, desto geringer wird die Frequenz dieser resultierenden Schwingung sein.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung können als optoelektronische Sensor auch solche Empfänger verwendet werden, die auf typische Leuchtmittel angepasst sind z.B. Si-Photodioden oder -transistoren, V(λ)-Empfänger oder schmalbandige Empfänger, die nur auf bestimme Wellenlängenbereiche empfindlich sind. Es können auch strahlformende (brechende, beugende, absorbierende, reflektierende) Elemente eingesetzt werden, die eine bestimmte Winkelcharakteristik erzeugen. In Verbindung mit dem Lichtsensor können auch optische Filter eingesetzt werden, die eine bestimmte Wellenlängencharakteristik erzeugen.
Die Messverfahren können auf die bei künstlicher Beleuchtung relevanten Frequenzen optimiert werden, z.B. auf 33,3 Hz oder 100-120 Hz. Gleichzeitig können dabei Frequenzen von Störeffekten wie z.B. eine durch Baumreihen verursachte Modulation des Umgebungslichtes unterdrückt werden. Die Messverfahren können auch so angepasst werden, dass auch in dem Falle, dass Licht von verschiedenen Lichtquellen mit einem Phasenversatz auftrifft, noch Kunstlicht erkannt wird. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn verschiedene benachbarte Lichtquellen in einem Tunnel durch verschiedene Phasen der Netzversorgung betrieben werden.
Die Parameter des Messsystems, z.B. Abtastrate oder Parameter des Filters, können in Abhängigkeit von weiteren Umgebungsbedingungen, z.B. der Umgebungshelligkeit, der Fahrzeuggeschwindigkeit etc. verändert werden.
Der Lichtsensor kann vorteilhaft mit weiteren Sensoren in einem System integriert werden, z.B. Regensensor, Solarsensor und bzw. oder Beschlagsensor.
Das Signal „Kunstlicht liegt vor" kann vorteilhaft in Kombination mit weiteren Kriterien, z.B. Intensitätsschwellen, -flanken oder -peaks zur Erkennung eines beleuchteten Tunnels verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs mit einer Lichtsensoreinrichtung, umfassend zumindest einen optoelektronischen
Sensor sowie Mittel zur Unterscheidung zwischen natürlichem und künstlichem Licht, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Unterscheidung zwischen natürlichem und künstlichem Licht eine das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors hinsichtlich seiner Frequenzanteile bewertende elektronische Schaltung eingesetzt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung eine Filtereinrichtung zur Abtastung des elektrischen Ausgangssignals des lichtempfindlichen optoelektronischen Sensors auf das Vorhandensein für künstliches Licht charakteristischer
Frequenzanteile aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung in analoger Schaltungstechnik einen Hochpass, eine Gleichrichterschaltung sowie eine Tiefpass umfasst.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung einen A/D-Wandler sowie einen Mikroprozessor umfasst, wobei der A/D-Wandler zur Abtastung des elektrischen Ausgangssignals des optoelektronischen Sensors mit zumindest dem zweifachen der höchsten erwarteten charakteristischen Frequenzen ausgelegt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsensoreinrichtung im Bereich der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, und die zu messende Strahlung hauptsächlich durch diese hindurch empfängt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsensoreinrichtung einen Umgebungslichtsensor zur ungerichteten Erfassung der allgemeinen Lichtverhältnisse (Helligkeit) in der Umgebung des Kraftfahrzeugs und einen gerichtet die Lichtverhältnisse in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erfassenden Richtungssensor umfasst.
7. Verfahren zur Erkennung von künstlichem Licht mit einem eine Beleuchtungssituation erfassenden optoelektronischen Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors mittels einer Filtereinrichtung auf Anteile mit für künstliches Licht charakteristischen Frequenzen abgetastet wird, und daß bei einem einen vorgebbaren Schwellwert überschreitenden Anteil solcher Frequenzen an dem gesamten Signal das Vorliegen von künstlichem Licht festgestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors mittels eines A/D-Wandlers abgetastet wird, wobei die Abtastfrequenz zumindest dem zweifachen der höchsten erwarteten charakteristischen Frequenz entspricht, und daß die Abtastwerte in einem Mikroprozessor einer Frequenzanalyse unterworfen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Ausgangssignal des optoelektronischen Sensors mittels eines A/D-Wandlers abgetastet wird, wobei die Abtastfrequenz in der Nähe der erwarteten charakteristischen Frequenz liegt, und daß die Abtastwerte in einem Mikroprozessor einer Frequenzanalyse unterworfen werden.
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