WO2014040849A1 - Verfahren sowie auswerte- und steuereinheit zum anpassen einer scheinwerferstrahlgrenze eines scheinwerferkegels - Google Patents

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    • B60Q2300/30—Indexing codes relating to the vehicle environment
    • B60Q2300/32—Road surface or travel path

Definitions

  • the present invention relates to a method for adjusting a
  • Headlamp beam boundary of a headlight cone at least one
  • the invention further relates to an evaluation and control unit for adjusting a headlight beam boundary of a
  • Headlight cone of at least one headlight of a vehicle is a headlight cone of at least one headlight of a vehicle.
  • the present invention relates to a corresponding computer program product.
  • a conventional headlamp leveling of a headlamp of a vehicle allows vertical pivoting of at least one beam-forming part of the headlamp or a light source of the headlight to adapt a light cone - the headlight cone - to a loading situation of the vehicle.
  • An automatic headlight range control can have at least one
  • Chassis sensor a suspension state and load state of the
  • EP 2 119 592 A1 describes a control device for controlling a
  • Headlamps of a motor vehicle with a signal processing means for generating control signals for the main headlights.
  • a method of the aforementioned type comprising the steps of: detecting at least one region of a roadway, which is arranged in the direction of travel of the vehicle, determining a
  • Topography of the at least a portion of the roadway and providing a control signal for adjusting the headlight beam limit in
  • an evaluation and control unit of the aforementioned type is provided, with a detection device for detecting at least one region of a roadway, which is arranged in the direction of travel of the vehicle, a device for determining a
  • Topography of the at least one area of the roadway and one
  • a computer program product with program code for carrying out a method for adjusting a headlight beam boundary of a headlight cone at least one
  • Headlamps of a vehicle of the above type provided when the program is executed on an evaluation and control unit.
  • the invention is based on the idea that an alignment of the
  • Vehicle predicatively can be regulated depending on the topography of the roadway. This ensures that the distance of the
  • Headlamp beam limit can be tracked during operation of the vehicle.
  • the headlamp beam boundary is understood to be a transition from a luminous area to an unlit area. This one is mostly aligned parallel to the transverse axis of the vehicle. Furthermore, the
  • Headlight beam boundary typically identifiable as a cut-off line.
  • this light-dark boundary - viewed in the direction of travel - a transition from the luminous area to the non-illuminated area. It is thus an upper headlight beam boundary.
  • the upper headlamp beam limit is preferably set such that the headlamp beam boundary is located as far away as possible from the vehicle when viewed in the direction of travel.
  • a driver of the vehicle is provided with the largest possible illuminated roadway area.
  • the upper headlamp beam limit must be located so close to the vehicle that glare from drivers ahead or oncoming drivers is prevented.
  • Headlamp beam limit is preferably set via the safety angle of the headlamp. It also indicates the angle by which the vehicle can make an upward pitch in the front area without blinding another vehicle on a level track.
  • the safety angle is thus a well-defined measure of Ausrichtun the headlight cone. It is particularly suitable as a control variable for adjusting the headlight beam limit relative to the vehicle. Due to the safety angle, the motor vehicle can now execute a pitching movement, which rotates the headlight about the safety angle about a transverse axis, without dazzling other drivers. It is particularly preferred if the pitching motion is predicted at least quantitatively as a function of the topography.
  • the headlight cone describes the spatial area in which the
  • Headlight essentially emits light.
  • the headlight cone does not necessarily have to be cone-shaped, but can also have a different spatial geometry.
  • a height gradient of the road is understood, which can cause a pitching motion of the vehicle.
  • Such height gradients are for example due to road damage and / or
  • the control signal is preferably used to control an actuator that can change the headlight cone in its relative orientation to the motor vehicle.
  • control signal in addition to a
  • the adaptation of the headlight beam limit can be further improved and / or verified.
  • the provision of the control signal takes place as a function of a speed of the vehicle.
  • the speed of the vehicle in addition to the topography of the area of the roadway, the speed of the vehicle also becomes the control signal
  • the at least one region of the roadway is detected by means of an optical sensor, the topography being determined as a function of measured values of the optical sensor.
  • the area of the roadway is optically sensed.
  • optical sensors are economical to manufacture and at the same time have a relatively high sensor range. It is also advantageous that a wide variety of road surfaces can be detected and taken into account. Furthermore, it can be ensured, together with headlights of the vehicle, that the area of the road to be detected is sufficient
  • optical sensors are cameras, in particular matrix cameras, which are preferably designed as video cameras.
  • photocells and / or infrared-sensitive, imaging sensors are used as optical sensors.
  • a matrix camera which can generate at least one image as the measured value is used as the optical sensor, the method having the additional steps of determining at least one topography feature as a function of the at least one image, and
  • the topography of the area of the roadway is determined from the image.
  • the topography of the area of the roadway is typically dependent on road damage and / or repair sites. Repair sites that are limited to a part of a lane, require particularly strong topographical changes. A running over an entire lane width
  • the repair site typically has a topographically critical location at the beginning of the repair site, as seen in the direction of travel, and another topographically critical site at the end. Further, it is advantageous to determine whether the repair site on a part of
  • Lane is limited or extends over the entire lane width.
  • the more sites that are detected in the area the stronger the suspected topographical changes in this area.
  • it can be followed from the number and / or extension of the repair sites how large the pitching movements are to be expected in this area and thus how to shift the headlight beam boundary.
  • the headlamp beam limit can be regulated as a function of the change in the roadway. For example, it can then be assumed that the number of pitch movements decreases when the number of pitch movements increases
  • the headlamp beam limit can be controlled, for example, by an absolute measure - such as the number of repair locations - or a relative measure - such as the change in the number of repair locations.
  • a texture of the area of the lane may be analyzed.
  • the headlamp beam boundary can then be moved closer to the vehicle as it becomes more dense and vice versa.
  • the headlamp beam limit is preferably to be shifted towards the vehicle, and thus to increase the safety angle.
  • a grade of road marking can be used. This is similar to the roadway then assume an outdated road surface and thus strong topographical changes when the road marking is indistinct, for example, by wear and / or pollution. Conversely, a clear and high-contrast road marking points to a new road surface and thus to low topographical changes in the area of the roadway. Thus, preferably then
  • At least one gradient in the at least one image is determined as the topography feature.
  • At least one gradient from the image is used as the topography feature. It is particularly advantageous if "horizontal"
  • the number of different and / or the strength of the gradients it is preferable to evaluate the number of different and / or the strength of the gradients. It is particularly advantageous if the number of gradients that are above a predefined threshold value is evaluated. It can be an absolute
  • Headlamp beam boundary may then be further displaced away from the vehicle if it is likely that the road quality will increase, for example by a reduction in the number of gradients and / or density.
  • a shift of the headlight beam boundary toward the vehicle can take place with a correspondingly reversed change in the topography features over several temporally successive areas.
  • road quality is the
  • Property of the roadway designates the pitching movements of the vehicle from the road surface.
  • the road quality thus increases when it stimulates lower pitching motion of the vehicle.
  • topographical changes are often caused by repair sites. These repairs usually have a darker color than the older road surface surrounding the repair site. This results in well detectable gradients from the image due to the different colors and / or materials.
  • Road quality can thus be assumed, in particular, if low gradients and / or gradients with a low value are detected. A low road quality can then be assumed with a high number of gradients and / or with a high value of the gradients. With regard to the value of the gradients, it is also conceivable to assume an average which is determined over the entire area of the roadway. In the simplest case, a small safety angle is set for a few gradients and a large safety angle for large gradients.
  • parts of the area of the road are recessed in which road markings are determined, since these can make it difficult and falsify the determination of the topography. Furthermore, for example, at intersections and / or turning lanes, the number of gradients could be due to the many
  • the safety angle is reduced as the number of gradients decreases over time in the area of the roadway. If the number of gradients in the area of the roadway increases over time, the safety angle is preferably increased.
  • the change in gradient number and / or values may be used to evaluate roadway homogeneity.
  • Adjust headlamp beam limit relatively and adjust the new headlamp beam limit depending on a current headlamp beam limit.
  • an additional control loop is provided which steadily adapts a desired beam limit.
  • the nominal beam limit is adjusted during operation of the vehicle and thus "learned"
  • Sollstrahlcia is preferably the target value on the
  • Headlight beam limit and / or the safety angle to be set are set.
  • the area of the roadway at the geographical location is first recorded and its topographical features are stored.
  • the area of the roadway is selected from the measured values as a function of a range criterion.
  • the measured values describe a larger part of the vehicle environment so that the range is selected within the measured values can be.
  • an optical sensor in particular one
  • Matrix camera thus, a part of the image serving as the area can be selected.
  • an open space detection can be used, which disregards hidden lane areas. This ensures that only the roadway, but not obscuring objects are evaluated. Furthermore, it is conceivable outside area of lanes particularly evaluate. This has the advantage that these areas are run over by wheels of the vehicle, so that in particular the outer areas cause pitching movements of the vehicle. It is advantageous here that the method can be carried out in a particularly computationally efficient manner and, at the same time, particularly accurate results are achieved.
  • a current headlight setting is stored at least for a period of time.
  • At least a temporary storage of a current headlamp setting takes place. This is particularly advantageous if only brief changes in the topography of the road surface occur. This may be the case, for example, with a pedestrian crossing marked with cobblestones or with a bridge.
  • the storage is then preferably used to take the stored headlamp setting as the initial condition after the corresponding lane section. Thus, a meaningful condition of the headlamp can be achieved very quickly.
  • FIG. 1 shows a vehicle on a roadway
  • Figure 2 is a schematic representation of relevant parameters of the method
  • FIG. 3 shows a flow chart of a first embodiment of the method.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 10 traveling on a roadway 11.
  • Vehicle 10 has a headlight 12 which emits a headlight cone 14 for illuminating the roadway 11.
  • the illuminated in the direction of travel 17 first transition from a non-illuminated area in the light area 16 defines a first headlight beam boundary 18.
  • the second transition in the direction of travel from the light area 16 in an unlit Area defines a second headlight beam boundary 20.
  • the focus is on the second headlight beam boundary 20, which is the furthest away from the vehicle 10 in the direction of travel.
  • the vehicle 10 additionally has a video camera 22.
  • the video camera 22 is data-technologically connected via a data line 24 to an evaluation and control unit 26.
  • the evaluation and control unit 26 evaluates images of the surroundings of the vehicle 10 taken by the video camera 22. Depending on this evaluation, then a control signal via a
  • Control line 28 is provided.
  • the control line 28 connects the evaluation and control unit 26 to the headlight 12.
  • the headlight beam boundary 20 can then be moved back or forth to the vehicle 10. This is done within the scope of the possibility, which are due to the construction of the headlamp 12.
  • the environment of the vehicle 10 is only partially detected by the camera 22. This takes place within a field of view 30 determined by a camera optics of the video camera 22. Due to the configuration of the video camera 22, this results in a region 32 of the roadway 11 which is detected by the video camera 22.
  • the area 32 begins in
  • the headlight cone 14 is also with a
  • Headlight beam boundary 20 to the vehicle 10 while driving
  • the advantage of the method is that, despite the pitching movements, the distance between the headlight beam boundary 20 and the vehicle 10 is adjusted in such a way that the largest possible illumination area 16 is generated, at the same time reducing or completely preventing glare from other road users.
  • FIG. 2 shows a coordinate system 34 with an abscissa 36 and an ordinate 38.
  • the abscissa 36 is associated with a path traveled by the vehicle 10.
  • the ordinate 38 corresponds to a corresponding value for individual in the
  • Coordinate system 34 shown curves of the horizontal sections B to F.
  • the abscissa 36 is also divided into three vertical sections 40, 42 and 44, which describe different road conditions.
  • the road conditions are described below with reference to Section A.
  • the individual sections A to F are connected with auxiliary lines 46 and 48 for the sake of clarity, so that the effects of the lane conditions on the curves of the different horizontal sections are easier to recognize.
  • section A the roadway 11 'is shown in a schematic plan view.
  • the direction of travel 17 extends in the direction of the abscissa 36.
  • section 40 is a
  • the lane 11 ' Part of the lane 11 'shown, which has a relatively high road quality, which is exemplified here by two potholes 52.
  • the lane 11 ' has a very low road quality, as exemplified by several potholes 52 and road damage 54.
  • the roadway 11 ' damage Reference numbers provided. Damage, for example, ruts, cracks and seams of repair sites.
  • the roadway 11 'in turn to a relatively high roadway quality, which is exemplified by three potholes 52.
  • Section B shows a curve 56 which describes a pitching movement of the vehicle 10. This pitching motion occurs when the vehicle 10 is in
  • the vehicle 10 initially makes relatively small pitching movements, whereby the safety angle can be kept low.
  • the safety angle can be kept low.
  • the less the vehicle nods the less “reserve” from the headlamp beam boundary to road users is needed, whereas in section 42 a much higher safety angle is needed as there are very high pitching movements, so the "reserve” must be greatly increased.
  • section C this is exemplified by means of a curve 58. From the curve 58 shows that the safety angle in section 40 after a
  • Section D shows a curve 60 which describes the safety angle in the event that the safety angle is directly controlled as a function of the pitching movements of the vehicle 10.
  • a dead time compared to the curve 58 in section 42 and in section 44. This results in a surface 62 at the beginning of the section 42, in which a high risk of glare for more
  • section E a further curve 66 is shown, which represents a profile of a gradient density with respect to the roadway 11.
  • a ramp-rising part in section 40 can be seen, in which the
  • Headlight beam border Alternatively, it is conceivable to use an inverse signal of the gradient density.
  • the signal is determined with the video camera 22 as a function of the roadway 11.
  • the possibility of predictive, ie predictive, control can counteract the effects of dead times as they arise in Section D.
  • the vehicle 10 may already be responding to the deteriorating roadway quality before passing over the carriageway 11 in the corresponding area. This results in a particularly fast and highly accurate control of the headlight beam limit.
  • a curve 68 is shown, which describes a profile of the safety angle, which is regulated as a function of the curve 66. Again, in Section 40, this results in a relatively low safety angle being set. This increases already preventively at the end of the section 40, since the deterioration of the roadway quality was detected.
  • a slightly lower elevation is first shown, which is compensated after the dead time on an auxiliary line 70 by a combined control in dependence of the pitch itself. This results in an area 72, the is limited by means of another guide line 74 for understanding. The limited area 72 represents the remaining risk of dazzling oncoming traffic. By comparing the areas 72 and 62, it becomes clear that the risk of dazzling other road users due to the regulation has been significantly minimized. In a corresponding manner results with another
  • Headlight beam boundary within the time between the auxiliary line 46 and an auxiliary line 70, and the auxiliary line 48 and an auxiliary line 78 is improved. This advantageously results in an increase in safety for the driver and for the road users of the vehicle 10.
  • the value of the safety angle in the area of the dead times is compared with the subsequent value of the safety angle, which has been determined as a function of the pitch movement. In this way, the control can be calibrated by storing and assigning the gradient densities to the corresponding safety angles.
  • the control function of the topography is continuously calibrated by means of a second control of the headlight beam limits as a function of the pitch angle. As a result, a particularly accurate and dynamic control can be generated.
  • Evaluation and control unit 26 Thus, the entire system can be designed differently by changing control parameters. On the one hand, it is conceivable to interpret the regulation offensively. Then a greater risk of glare for other road users with a larger light area 16 for the driver of the vehicle 10 is set. Alternatively, it is conceivable to design the scheme defensive. Then there is a low risk of glare for more
  • Road users set at the same time low illumination area 16 for the driver of the vehicle 10.
  • the change of the Safety angle determined optimally from the road surface quality, so that the actually set safety angle corresponds to an ideal safety angle.
  • FIG. 3 shows a flowchart 86 of a preferred embodiment of the method.
  • the method begins in a start step 88.
  • a headlight beam boundary is calculated from a past lane section.
  • a safety angle can be calculated.
  • a topography of the road ahead of the vehicle is analyzed. This makes it possible to draw conclusions about a homogeneity and topographical changes of the roadway and can, for example, by evaluating topographical features, in particular gradient and
  • step 96 the overlying topography cached in step 94 is compared to a topography of a previous caching. If the topography and / or
  • Topographical features not or not significantly different, this is an indication that the road quality remains the same. Thus, it is moved directly to the final step 98. A change in the headlamp beam limit is then not necessary. Are the topographies and / or
  • step 100 it is determined whether the preceding roadway quality is higher or lower than the current roadway quality. This can be done by qualitative Comparison of topography features and / or the topographies themselves.
  • the headlight beam boundary is displaced away from the vehicle and / or the safety angle is thus reduced.
  • step 104 the headlight beam boundary is shifted towards the vehicle and / or the safety angle is increased.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen einer Scheinwerferstrahlgrenze (20) eines Scheinwerferkegels (14) zumindest eines Scheinwerfers (12) eines Fahrzeugs (10). Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: - Erfassen von mindestens einem Bereich (32) einer Fahrbahn (11), der in Fahrtrichtung (17) des Fahrzeugs (10) angeordnet ist. - Bestimmen einer Topographie des mindestens einen Bereichs (32) der Fahrbahn (11). - Bereitstellen eines Steuersignals zum Anpassen der Scheinwerferstrahlgrenze (20) in Abhängigkeit der Topographie.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren sowie Auswerte- und Steuereinheit zum Anpassen einer
Scheinwerferstrahlgrenze eines Scheinwerferkegels
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen einer
Scheinwerferstrahlgrenze eines Scheinwerferkegels zumindest eines
Scheinwerfers eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiter eine Auswerte- und Steuereinheit zum Anpassen einer Scheinwerferstrahlgrenze eines
Scheinwerferkegels zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Computer- Programmprodukt.
Eine herkömmliche Leuchtweitenregelung eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs ermöglicht ein vertikales Schwenken zumindest eines strahlbildenden Teils des Scheinwerfers oder einer Lichtquelle des Scheinwerfers, um einen Lichtkegel - den Scheinwerferkegel - an eine Beladungssituation des Fahrzeugs anzupassen.
Eine automatische Leuchtweitenregelung kann über zumindest einen
Fahrwerkssensor einen Federungszustand und Beladungszustand des
Fahrzeugs erkennen. Beispielsweise kann die automatische
Leuchtweitenregelung von Beschleunigungskräften wie Anfahren oder Bremsen hervorgerufene Nickbewegungen des Fahrzeugs ausgleichen, so dass der Lichtkegel trotz der Nickbewegung des Fahrzeugs eine voreingestellte
Leuchtweite relativ zu dem Fahrzeug beibehält. Die EP 2 119 592 AI beschreibt ein Steuergerät zur Steuerung einer
Lichtverteilung und einer horizontalen Hell-Dunkel-Grenze von
Frontscheinwerfern eines Kraftfahrzeugs mit einem Signalverarbeitungsmittel zum Erzeugen von Steuersignalen für die Hauptscheinwerfer.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren er eingangs genannten Art bereitgestellt, mit den Schritten: Erfassen von mindestens einem Bereich einer Fahrbahn, der in Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist, Bestimmen einer
Topographie des mindestens einen Bereichs der Fahrbahn, und Bereitstellen eines Steuersignals zum Anpassen der Scheinwerferstrahlgrenze in
Abhängigkeit der Topographie. Weiter wird vor diesem Hintergrund eines Auswerte- und Steuereinheit der eingangs genannten Art bereitgestellt, mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen von mindestens einem Bereich einer Fahrbahn, der in Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist, einer Einrichtung zum Bestimmen einer
Topographie des mindestens einen Bereichs der Fahrbahn, und einer
Einrichtung zum Bereitstellen eines Steuersignals zum Anpassen der
Scheinwerferstrahlgrenze in Abhängigkeit der Topographie.
Schließlich wird vor diesem Hintergrund ein Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens zum Anpassen einer Scheinwerferstrahlgrenze eines Scheinwerferkegels zumindest eines
Scheinwerfers eines Fahrzeugs der oben genannten Art bereitgestellt, wenn das Programm auf einer Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
Die Erfindung basiert auf der Idee, dass eine Ausrichtung der
Scheinwerferstrahlgrenze - insbesondere eines Frontscheinwerfers - zum
Fahrzeug prädikativ in Abhängigkeit der Topographie der Fahrbahn geregelt werden kann. Hierdurch wird erreicht, dass der Abstand der
Scheinwerferstrahlgrenze während eines Betriebs des Fahrzeugs nachgeführt werden kann. Unter der Scheinwerferstrahlgrenze wird ein Übergang von einem Leuchtbereich in einen unbeleuchteten Bereich verstanden. Dieser ist meist parallel zur Querachse des Fahrzeugs ausgerichtet. Ferner ist die
Scheinwerferstrahlgrenze typischerweise als Hell-Dunkel-Grenze identifizierbar. Vorzugsweise ist diese Hell-Dunkel-Grenze - in Fahrtrichtung betrachtet - ein Übergang von dem Leuchtbereich zu dem nicht ausgeleuchteten Bereich. Es handelt sich somit um eine obere Scheinwerferstrahlgrenze.
Die obere Scheinwerferstrahlgrenze wird vorzugsweise derart eingestellt, dass die Scheinwerferstrahlgrenze in Fahrtrichtung betrachtet möglichst weit vom Fahrzeug entfernt angeordnet ist. Somit wird einem Fahrer des Fahrzeugs ein größtmöglicher ausgeleuchteter Fahrbahnbereich bereitgestellt. Gleichzeitig muss die obere Scheinwerferstrahlgrenze so nah am Fahrzeug angeordnet sein, dass eine Blendung von vorausfahrenden Fahrern oder entgegenkommenden Fahrern verhindert wird.
Um sicherzustellen, dass der größtmögliche Bereich ausgeleuchtet wird, wobei gleichzeitig eine Blendung anderer Fahrer verhindert wird, ist es nunmehr vorgesehen, die Scheinwerferstrahlgrenze dann näher zum Fahrzeug zu verlagern, wenn aufgrund der Fahrbahntopographie Nickbewegungen des Fahrzeugs zu erwarten sind. Dies basiert auf der Erkenntnis, dass auch bei Nickbewegungen die Blendungen aus Sicherheitsgründen verhindert werden müssen. Durch das Verlagern der Scheinwerferstrahlgrenze entsteht somit ein Sicherheitswinkel zwischen einer Obergrenze des Scheinwerferkegels bei maximal entfernter Scheinwerfergrenze und der Obergrenze des
Scheinwerferkegels bei aktueller Scheinwerferstrahlgrenze. Die
Scheinwerferstrahlgrenze wird vorzugsweise über den Sicherheitswinkel des Scheinwerfers eingestellt. Er gibt auch den Winkel an, um den das Fahrzeug im Frontbereich eine Aufwärtsnickbewegung machen kann, ohne dass auf ebener Strecke ein Fremdfahrzeug geblendet wird.
Der Sicherheitswinkel ist somit ein gut zu definierendes Maß für eine Ausrichtun des Scheinwerferkegels. Er eignet sich insbesondere als Regelgröße zum Anpassen der Scheinwerferstrahlgrenze relativ zum Fahrzeug. Aufgrund des Sicherheitswinkels kann nunmehr das Kraftfahrzeug eine Nickbewegung ausführen, die den Scheinwerfer um den Sicherheitswinkel um eine Querachse herum verdreht, ohne dass eine Blendung anderer Fahrer erfolgt. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Nickbewegung in Abhängigkeit der Topographie zumindest quantitativ prädiziert wird. Somit ergibt sich die
Möglichkeit einer differenzierten vorausschauenden Anpassung des
Sicherheitswinkels und damit der Scheinwerferstrahlgrenze. Durch die vorausschauende Reaktion ist somit das Blendungsrisiko anderer
Verkehrsteilnehmer gering oder vollständig beseitigt. Gleichzeitig kann der durchschnittliche Sicherheitswinkel möglichst klein gehalten und damit die Sichtweite besonders hoch gehalten werden.
Der Scheinwerferkegel beschreibt den räumlichen Bereich, in den der
Scheinwerfer im Wesentlichen Licht entsendet. Der Scheinwerferkegel muss nicht zwangsläufig kegelförmig sein, sondern kann auch eine andere räumliche Geometrie aufweisen.
Unter der Topographie wird insbesondere ein Höhenverlauf der Fahrbahn verstanden, der eine Nickbewegung des Fahrzeugs hervorrufen kann. Derartige Höhenverläufe sind beispielsweise durch Straßenschäden und/oder
Straßenreparatursteilen bedingt.
Das Steuersignal wird vorzugsweise dazu verwendet, einen Aktor zu steuern, der den Scheinwerferkegel in seiner relativen Ausrichtung zu dem Kraftfahrzeug verändern kann.
Ferner ist es denkbar, das Steuersignal zusätzlich in Abhängigkeit einer
Nickbewegung des Fahrzeugs bereitzustellen. Hierdurch kann das Anpassen der Scheinwerferstrahlgrenze weiter verbessert und/oder verifiziert werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Bereitstellen des Steuersignals in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
In dieser Ausgestaltung wird für das Steuersignal zusätzlich zu der Topographie des Bereichs der Fahrbahn auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs
berücksichtigt. Da der Bereich der Fahrbahn in Fahrtrichtung vor dem
Kraftfahrzeug angeordnet ist, ist die Auswirkung dieses Bereichs und insbesondere seiner Topographie auf das Fahrzeug mit einer zeitlichen
Verzögerung behaftet. In Abhängigkeit des Abstands von dem Bereich der Fahrbahn zu dem Fahrzeug und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann nunmehr ermittelt werden, wann die bereits bestimmte Topographie eine Nickbewegung des Fahrzeugs bedingt. Somit kann in Abhängigkeit der
Geschwindigkeit die Scheinwerferstrahlgrenze hochgenau geregelt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der mindestens eine Bereich der Fahrbahn mittels eines optischen Sensors erfasst, wobei die Topographie in Abhängigkeit von Messwerten des optischen Sensors bestimmt wird.
In dieser Ausgestaltung wird der Bereich der Fahrbahn optisch sensiert.
Vorteilhaft hierbei ist es, dass optische Sensoren wirtschaftlich herzustellen sind und gleichzeitig eine relativ hohe Sensorreichweite haben. Weiter ist von Vorteil, dass unterschiedlichste Fahrbahnoberflächen erkannt und berücksichtigt werden können. Ferner kann zusammen mit Scheinwerfern des Fahrzeugs gewährleistet werden, dass der zu erfassende Bereich der Fahrbahn ausreichend
ausgeleuchtet ist. Insgesamt werden somit genaue und robuste Messungen in verschiedensten Fahrsituationen möglich.
Als optische Sensoren eignen sich insbesondere Kameras, insbesondere Matrixkameras, die vorzugsweise als Videokameras ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, als optische Sensoren Fotozellen und/oder infrarotsensitive, bildgebende Sensoren einzusetzen.
In einer weiteren Ausgestaltung wird als optischer Sensor eine Matrixkamera verwendet, die als Messwert mindestens ein Bild erzeugen kann, wobei das Verfahren die zusätzlichen Schritte aufweist: Bestimmen von mindestens einem Topographiemerkmal in Abhängigkeit des mindestens einen Bildes, und
Bestimmen der Topographie in Abhängigkeit des mindestens einen
Topographiemerkmals.
In dieser Ausgestaltung wird die Topographie des Bereichs der Fahrbahn aus dem Bild bestimmt. Hierzu wird zumindest ein Topographiemerkmal in
Abhängigkeit des Bildes bestimmt. Die Topographie des Bereichs der Fahrbahn ist typischerweise abhängig von Straßenschäden und/oder Reparaturstellen. Reparaturstellen, die auf einen Teil einer Fahrspur begrenzt sind, bedingen besonders starke topographische Veränderungen. Eine über eine gesamte Fahrspurbreite ausgeführte
Reparaturstelle hingegen weist typischerweise in Fahrtrichtung betrachtet am Beginn der Reparaturstelle eine topographisch kritische Stelle und am Ende eine weitere topographisch kritische Stelle auf. Weiter ist es vorteilhaft zu ermitteln, ob die Reparaturstelle auf einen Teil der
Fahrspur begrenzt ist oder sich über die gesamte Fahrspurbreite erstreckt. Je mehr Reparaturstellen in dem Bereich detektiert werden, umso stärker sind die zu vermutenden topographischen Änderungen in diesem Bereich. Somit kann beispielsweise aus der Anzahl und/oder Erstreckung der Reparaturstellen gefolgt werden, wie groß die Nickbewegungen in diesem Bereich zu erwarten sind und somit wie die Scheinwerferstrahlgrenze zu verlagern ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Scheinwerferstrahlgrenze in Abhängigkeit der Veränderung der Fahrbahn geregelt werden. Beispielsweise kann dann von einer Verringerung der Nickbewegungen ausgegangen werden, wenn sich die Zahl der
Reparaturstellen in dem erfassten Bereich verringert. Umgekehrt kann dann von einer Vergrößerung der Nickbewegungen ausgegangen werden, wenn sich die Zahl der Reparaturstellen in dem erfassten Bereich vergrößert. Somit kann die Scheinwerferstrahlgrenze beispielsweise von einem absoluten Maß - wie der Anzahl an Reparaturstellen - oder einem relativen Maß - wie der Änderung der Anzahl an Reparaturstellen - geregelt werden.
Als ein Topographiemerkmal kann beispielsweise eine Textur des Bereichs der Fahrbahn analysiert werden. In Abhängigkeit der Analyse der Texturen ist es möglich zu ermitteln, ob Reparaturstellen in dem Bereich vorhanden sind, da sich diese strukturell und/oder farblich von einer unbeschädigten Fahrbahn unterscheiden.
Als alternatives oder zusätzliches Topographiemerkmal ist es denkbar, eine Dichte eines optischen Flusses in dem Bereich zu bestimmen. Die Dichte des optischen Flusses ist bei Kanten in der Fahrbahn, wie sie beispielsweise bei Reparaturstellen auftreten, stärker als bei homogenen Fahrbahnflächen. Somit kann in Abhängigkeit des optischen Flusses die Scheinwerferstrahlgrenze dann näher zum Fahrzeug verlagert werden, wenn dieser dichter wird und umgekehrt.
Als alternatives oder zusätzliches Topographiemerkmal ist es denkbar, eine Farbe der Fahrbahn auszuwerten. Hierbei ist bei einer sehr dunklen Farbe der Fahrbahn davon auszugehen, dass es sich um neuen Straßenbelag handelt. Hieraus lässt sich wiederum schließen, dass Änderungen der Topographie nur geringfügig sein werden. Folglich kann die Scheinwerferstrahlgrenze von dem Fahrzeug wegverlagert werden. Ist die Farbe der Fahrbahn relativ hell und/oder ausgeglichen, deutet dies auf einen veralteten Straßenbelag hin, auf dem viele topographische Änderungen zu erwarten sind. Somit ist in diesem Fall die Scheinwerferstrahlgrenze vorzugsweise zum Fahrzeug hin zu verlagern, und somit den Sicherheitswinkel zu vergrößern.
Als alternatives oder zusätzliches Topographiemerkmal kann eine Güte einer Straßenmarkierung verwendet werden. Hierbei ist ähnlich wie bei der Fahrbahn dann von einem veralteten Straßenbelag und damit von starken topographischen Änderungen auszugehen, wenn die Straßenmarkierung undeutlich zu erkennen ist, beispielsweise durch Verschleiß und/oder Verschmutzung. Eine deutlich und kontraststark zu erkennende Straßenmarkierung deutet umgekehrt auf einen neuen Straßenbelag und somit auf niedrige topographische Änderungen in dem Bereich der Fahrbahn hin. Somit ist vorzugsweise dann die
Scheinwerferstrahlgrenze näher zum Fahrzeug zu verlagern, wenn eine schwache Straßenmarkierung erfasst wird. Umgekehrt ist vorzugsweise die Scheinwerferstrahlgrenze dann weg von dem Fahrzeug zu verlagern, wenn die Straßenmarkierung gut und/oder kontraststark erkannt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist eine Kombination von zwei oder mehr unterschiedlichen Topographiemerkmalen, so dass eine noch höhere Robustheit des Verfahrens gewährleistet wird. Ferner können somit Hinweise auf topographische
Änderungen validiert werden, so dass fehlerhafte Regelungen der
Scheinwerferstrahlgrenze weiter verhindert werden. In einer weiteren Ausgestaltung wird als Topographiemerkmal mindestens ein Gradient in dem mindestens einen Bilde bestimmt.
In dieser Ausgestaltung wird als Topographiemerkmal mindestens ein Gradient aus dem Bild verwendet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn„horizontale"
Gradienten ausgewertet werden. Unter horizontalen Gradienten werden
Gradienten verstanden, die eine Änderung der Bildinformation in Fahrrichtung beschreiben und somit im Bild quer - insbesondere orthogonal zur Fahrtrichtung - angeordnet sind. Gleichzeitig ist es bevorzugt, wenn die Gradienten im Bild in einer Fahrbahnebene liegen.
Zur Auswertung der Topographiemerkmale ist es bevorzugt, die Anzahl unterschiedlicher und/oder die Stärke der Gradienten auszuwerten. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anzahl von Gradienten ausgewertet wird, die oberhalb eines vordefinierten Schwellenwerts liegen. Dabei kann es sich um eine absolute
Anzahl an Gradienten in dem Bereich oder um eine relative Dichte an Gradienten in dem Bereich handeln. Vorteil der relativen Dichte ist es, dass der Bereich in seiner Größe dynamisch gehandhabt werden kann, wobei eine Regelgüte des Verfahrens beibehalten werden kann. Weiter ist es von Vorteil, wenn zum
Anpassen der Scheinwerferstrahlgrenze die Änderung der Topographiemerkmale über mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Bereiche verwendet wird. Somit muss auch keine absolute Scheinwerferstrahlgrenze bestimmt werden. Die
Scheinwerferstrahlgrenze kann dann weiter vom Fahrzeug wegverlagert werden, wenn zu vermuten ist, dass die Straßenqualität steigt, beispielsweise durch eine Verringerung der Anzahl der Gradienten und/oder der Dichte. Eine Verlagerung der Scheinwerferstrahlgrenze zum Fahrzeug hin kann bei einer entsprechend umgekehrten Änderung der Topographiemerkmale über mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Bereiche erfolgen. Als Strassenqualität wird hier die
Eigenschaft der Fahrbahn bezeichnet, die Nickbewegungen des Fahrzeugs von der Fahrbahnoberfläche anregt. Die Strassenqualität steigt somit dann, wenn sie geringere Nickbewegung des Fahrzeugs anregt.
Wie bereits oben beschrieben, sind topographische Änderungen häufig durch Reparaturstellen bedingt. Diese Reparaturstellen weisen meist eine dunklere Farbe auf als die ältere Fahrbahnoberfläche, die die Reparaturstelle umgibt. Hieraus ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen Farbgebung und/oder Materialien gut detektierbare Gradienten aus dem Bild. Eine hohe
Straßenqualität kann somit insbesondere dann angenommen werden, wenn wenig Gradienten und/oder Gradienten mit geringem Wert erfasst werden. Eine niedrige Straßenqualität kann dann bei einer hohen Anzahl an Gradienten und/oder bei einem hohen Wert der Gradienten angenommen werden. Bezüglich des Werts der Gradienten ist zudem denkbar, einen Mittelwert anzunehmen, der über dem gesamten Bereich der Fahrbahn bestimmt wird. Im einfachsten Fall wird bei wenigen Gradienten ein kleiner Sicherheitswinkel eingestellt und bei großen Gradienten ein großer Sicherheitswinkel.
Besonders bevorzugt ist es, wenn zum Bestimmen der Gradienten Teile des Bereichs der Fahrbahn ausgespart werden, in denen Fahrbahnmarkierungen ermittelt werden, da diese das Bestimmen der Topographie erschweren und verfälschen können. Ferner könnte beispielsweise bei Kreuzungen und/oder Abbiegespuren die Anzahl der Gradienten aufgrund der vielen
Fahrbahnmarkierungen stark steigen, ohne dass sich die Topographie der Fahrbahn zwangsläufig ändert.
Somit ergibt sich ein Verfahren, in dem die Scheinwerferstrahlgrenze und damit der Sicherheitswinkel vorausschauend angepasst werden, wenn sich die Anzahl und/oder der Wert der Gradienten in dem Bereich der Fahrbahn ändert.
Beispielsweise wird der Sicherheitswinkel dann verkleinert, wenn sich die Zahl der Gradienten über die Zeit in dem Bereich der Fahrbahn verringert. Steigt die Anzahl der Gradienten in dem Bereich der Fahrbahn über die Zeit an, wird der Sicherheitswinkel vorzugsweise vergrößert. Somit kann die Änderung der Gradientenzahl und/oder -werte dafür verwendet werden, um die Homogenität der Fahrbahn zu bewerten. Somit ist es möglich, die aktuell eingestellte
Scheinwerferstrahlgrenze relativ anzupassen und in Abhängigkeit einer aktuellen Scheinwerferstrahlgrenze die neue Scheinwerferstrahlgrenze einzustellen.
Insgesamt ergibt sich somit ein besonders einfaches und robustes Verfahren, zum Anpassen der Scheinwerferstrahlgrenze. In einer weiteren Ausgestaltung sind die zusätzlichen Schritte vorgesehen:
Speichern von ersten Topographiemerkmalen an einem bestimmten
geographischen Ort, Bestimmen einer Nickbewegung des Fahrzeugs an dem bestimmten geographischen Ort, Ermitteln einer Sollstrahlgrenze in Abhängigkeit der Nickbewegung und Zuordnen der Sollstrahlgrenze zu den ersten
Topographiemerkmalen.
In dieser Ausgestaltung ist ein zusätzlicher Regelkreis vorgesehen, der eine Sollstrahlgrenze stetig anpasst. Mit anderen Worten: Die Sollstrahlgrenze wird während des Betriebs des Fahrzeugs angepasst und somit„erlernt". Die
Sollstrahlgrenze ist vorzugsweise dabei der Sollwert auf den die
Scheinwerferstrahlgrenze und/oder der Sicherheitswinkel eingestellt werden soll.
Um das Anpassen zu erreichen wird zunächst der Bereich der Fahrbahn an dem geographischen Ort erfasst und dessen Topographiemerkmale gespeichert.
Sobald das Fahrzeug diesen geographischen Ort erreicht hat und die
Nickbewegungen ausführt, die durch den Ort bedingt werden, können die tatsächlich benötigte Ausrichtung des Scheinwerfers und damit die
Scheinwerferstrahlgrenze oder des Sicherheitswinkels bestimmt werden. Weiter kann die Konfiguration der Topographiemerkmale, die an dem geographischen
Ort ermittelt worden ist, mit der Sollstrahlgrenze datentechnisch verbunden werden. Dies kann beispielsweise durch eine Datenbank oder eine Look-Up- Table erfolgen. Wird zu einem späteren Zeitpunkt eine Ähnliche Konfiguration an Topographiemerkmalen erfasst, kann sofort die angepasste Sollstrahlgrenze eingesetzt werden. Somit ergibt sich, dass die Regelgüte stetig weiter verbessert wird, wobei die Sollstrahlgrenze an aktuelle Fahrsituationen stetig angepasst wird. Dabei werden in vorteilhafter Weise aktuelle Bedingungen wie
Lichtverhältnisse, Beladung des Fahrzeugs, Fahrbahnbelag und/oder eine Fahrdynamik des Fahrzeugs berücksichtigt.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der Bereich der Fahrbahn in Abhängigkeit eines Bereichkriteriums aus den Messwerten ausgewählt.
In dieser Ausgestaltung beschreiben die Messwerte einen größeren Teil der Fahrzeugumgebung, so dass der Bereich innerhalb der Messwerte ausgewählt werden kann. Im Falle eines optischen Sensors, insbesondere einer
Matrixkamera, kann somit ein Teil des Bildes ausgewählt werden, der als der Bereich dient.
Hierzu kann beispielsweise eine Freiflächenerkennung eingesetzt werden, die verdeckte Fahrbahnbereiche unberücksichtigt lässt. Somit wird sichergestellt, dass lediglich die Fahrbahn, nicht jedoch verdeckende Objekte ausgewertet werden. Ferner ist es denkbar Außenbereich von Fahrspuren besonders auszuwerten. Dies hat den Vorteil, dass diese Bereiche von Rädern des Fahrzeugs überfahren werden, so dass insbesondere die Außenbereiche Nickbewegungen des Fahrzeugs hervorrufen. Vorteilhaft hierbei ist es, dass das Verfahren besonders recheneffizient ausgeführt werden kann und gleichzeitig besonders genaue Ergebnisse erzielt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird eine aktuelle Scheinwerfereinstellung zumindest für eine Zeitspanne gespeichert.
In dieser Ausgestaltung erfolgt zumindest eine temporäre Speicherung einer aktuellen Scheinwerfereinstellung. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn lediglich kurzzeitige Änderungen der Topographie der Fahrbahn vorkommen. Dies kann beispielsweise bei einem mit Kopfsteinpflaster gekennzeichneten Fußgängerüberweg oder bei einer Brücke der Fall sein. Die Speicherung dient dann vorzugsweise dazu, nach dem entsprechenden Fahrbahnabschnitt die gespeicherte Scheinwerfereinstellung als Anfangsbedingung zu nehmen. Somit kann sehr schnell ein sinnvoller Zustand des Scheinwerfers erreicht werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 ein Fahrzeug auf einer Fahrbahn,
Figur 2 eine schematische Darstellung relevanter Parameter des Verfahrens, und
Figur 3 ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform des Verfahrens.
Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, das auf einer Fahrbahn 11 fährt. Das
Fahrzeug 10 weist einen Scheinwerfer 12 auf, der einen Scheinwerferkegel 14 zur Beleuchtung der Fahrbahn 11 aussendet. Hieraus ergibt sich ein von dem Scheinwerferkegel 14 beleuchteter Leuchtbereich 16 auf der Fahrbahn 11. Der in Fahrtrichtung 17 betrachtete erste Übergang von einem nicht beleuchteten Bereich in den Leuchtbereich 16 definiert eine erste Scheinwerferstrahlgrenze 18. Der in Fahrtrichtung zweite Übergang von dem Leuchtbereich 16 in einen unbeleuchteten Bereich definiert eine zweite Scheinwerferstrahlgrenze 20. Im Folgenden wird auf die zweite Scheinwerferstrahlgrenze 20 abgestellt, die vom Fahrzeug 10 in Fahrtrichtung aus betrachtet am entferntesten ist.
Das Fahrzeug 10 weist zusätzlich eine Videokamera 22 auf. Die Videokamera 22 ist über eine Datenleitung 24 mit einer Auswerte- und Steuereinheit 26 datentechnisch verbunden. Die Auswerte- und Steuereinheit 26 wertet von der Videokamera 22 aufgenommene Bilder der Umgebung des Fahrzeugs 10 aus. In Abhängigkeit dieser Auswertung wird dann ein Steuersignal über eine
Steuerleitung 28 bereitgestellt. Die Steuerleitung 28 verbindet die Auswerte- und Steuereinheit 26 mit dem Scheinwerfer 12. In Abhängigkeit des Steuersignals kann dann die Scheinwerferstrahlgrenze 20 zu dem Fahrzeug 10 hin- oder wegverlagert werden. Dies erfolgt im Rahmen der Möglichkeit, die durch die Konstruktion des Scheinwerfers 12 bedingt sind. Das Umfeld des Fahrzeugs 10 wird von der Kamera 22 nur teilweise erfasst. Dies erfolgt innerhalb eines durch eine Kameraoptik der Videokamera 22 bestimmten Sichtfelds 30. Aufgrund der Ausgestaltung der Videokamera 22 ergibt sich so ein Bereich 32 der Fahrbahn 11, der von der Videokamera 22 erfasst wird. Der Bereich 32 beginnt in
Fahrtrichtung 17 betrachtet dort, wo das Sichtfeld 30 die Fahrbahn 11 schneidet. Wie aus Figur 1 deutlich wird, weist die Fahrbahn 11 topographische
Änderungen in Fahrtrichtung 17 auf. Aufgrund der topographischen Änderungen führt das Fahrzeug 10 während der Fahrt Nickbewegungen aus, wobei gleichzeitig der Scheinwerfer 12 eine translatorische Bewegung in Richtung einer Hochachse sowie eine rotatorische Bewegung um eine Querachse ausführt. Die
Hoch- und Querachse sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Somit wird der Scheinwerferkegel 14 ebenfalls mit einer
Nickbewegung beaufschlagt, so dass sich der Abstand der
Scheinwerferstrahlgrenze 20 zu dem Fahrzeug 10 während der Fahrt
unerwünscht ändert.
Vorteil des Verfahrens ist es, dass trotz der Nickbewegungen der Abstand zwischen Scheinwerferstrahlgrenze 20 und dem Fahrzeug 10 derart angepasst wird, dass ein möglichst großer Leuchtbereich 16 erzeugt wird, wobei gleichzeitig Blendungen von anderen Verkehrsteilnehmern reduziert oder ganz verhindert werden.
Figur 2 zeigt ein Koordinatensystem 34 mit einer Abszisse 36 und einer Ordinate 38. Die Abszisse 36 ist einem Weg zugeordnet, den das Fahrzeug 10 zurücklegt. Die Ordinate 38 entspricht einem entsprechenden Wert für einzelne in dem
Koordinatensystem 34 dargestellte Kurven der horizontalen Abschnitte B bis F. Die Abszisse 36 ist zudem in drei vertikale Abschnitte 40, 42 und 44 unterteilt, die unterschiedliche Fahrbahnzustände beschreiben. Die Fahrbahnzustände werden unten mit Bezug zu Abschnitt A beschrieben. Zudem sind die einzelnen Abschnitte A bis F der Übersicht halber mit Hilfslinien 46 und 48 verbunden, so dass die Auswirkungen der Fahrbahngegebenheiten auf die Kurven der unterschiedlichen horizontalen Abschnitte leichter erkennbar sind.
In Abschnitt A ist die Fahrbahn 11' in einer schematischen Draufsicht dargestellt. Die Fahrtrichtung 17 verläuft in Richtung der Abszisse 36. In Abschnitt 40 ist ein
Teil der Fahrbahn 11' dargestellt, der eine relativ hohe Fahrbahnqualität aufweist, was hier exemplarisch durch zwei Schlaglöcher 52 dargestellt ist. In Abschnitt 42 weist die Fahrbahn 11' eine sehr niedrige Straßenqualität auf, was durch mehrere Schlaglöcher 52 und Straßenschäden 54 exemplarisch dargestellt ist. Der Übersicht halber sind nur einige Schlaglöcher 52 und Schäden 54 mit Bezugsziffern versehen. Schäden sind beispielsweise Spurrillen, Risse und Nahtstellen von Reparaturstellen. In Abschnitt 44 weist die Fahrbahn 11' wiederum eine relativ hohe Fahrbahnqualität auf, was mittels drei Schlaglöchern 52 exemplarisch dargestellt ist.
Abschnitt B zeigt eine Kurve 56, die eine Nickbewegung des Fahrzeugs 10 beschreibt. Diese Nickbewegung entsteht, wenn das Fahrzeug 10 in
Fahrtrichtung 17 über die Fahrbahn 11' fährt. In Abschnitt 40 der Kurve 56 ist gezeigt, dass aufgrund der hohen Fahrbahnqualität nur geringe Nickbewegungen des Fahrzeugs 10 erfolgen. In Abschnitt 42 wird deutlich, dass die
Nickbewegungen des Fahrzeugs 10 sowohl in Frequenz als auch Amplitude ansteigen. Dies ist durch die Vielzahl an Schlaglöchern 52 und Schäden 54 bedingt. Schließlich ist in Abschnitt 44 ein deutliches Absinken der
Nickbewegungen des Fahrzeugs 10 gegenüber Abschnitt 42 zu erkennen. Dies ist wiederum durch die relativ hohe Fahrbahnqualität im Abschnitt 44 bedingt.
Insgesamt ergibt sich also, dass das Fahrzeug 10 zunächst relativ geringe Nickbewegungen macht, wodurch der Sicherheitswinkel gering gehalten werden kann. Mit anderen Worten: Je weniger das Fahrzeug nickt, je weniger„Reserve" von der Scheinwerferstrahlgrenze zu Verkehrsteilnehmern wird benötigt. In Abschnitt 42 hingegen wird ein wesentlich höherer Sicherheitswinkel benötigt, da sehr hohe Nickbewegungen erfolgen. Somit muss die„Reserve" stark erhöht werden.
In Abschnitt C ist dies mittels einer Kurve 58 exemplarisch dargestellt. Aus der Kurve 58 geht hervor, dass der Sicherheitswinkel in Abschnitt 40 nach einer
Initiationsphase zunächst relativ gering gehalten wird. Somit ist die
Scheinwerferstrahlgrenze relativ weit vom Fahrzeug 10, in Fahrtrichtung 17 gesehen, entfernt. In Abschnitt 42 wird dieser Sicherheitswinkel aufgrund der starken Nickbewegungen deutlich erhöht. Schließlich wird in Abschnitt 44 der Sicherheitswinkel wieder auf den Wert aus Abschnitt 40 zurückgesetzt, da die
Nickbewegungen verringert werden.
In Abschnitt D ist eine Kurve 60 dargestellt, die den Sicherheitswinkel für den Fall beschreibt, dass der Sicherheitswinkel in Abhängigkeit der Nickbewegungen des Fahrzeugs 10 direkt geregelt wird. Hier ist gegenüber der Kurve 58 eine Totzeit in Abschnitt 42 und in Abschnitt 44 zu erkennen. Somit ergibt sich eine Fläche 62 zu Beginn des Abschnitts 42, in der eine hohe Blendgefahr für weitere
Verkehrsteilnehmer des Fahrzeugs 10 vorliegt. Weiter ergibt sich eine Fläche 64 zu Beginn des Abschnitts 44, in der eine zu geringe Ausleuchtung für einen Fahrer des Fahrzeugs 10 vorliegt. Erst nach der abfallenden Flanke des
Sicherheitswinkels ergibt sich wieder ein optimierter Leuchtbereich 16.
In Abschnitt E ist eine weitere Kurve 66 dargestellt, die einen Verlauf einer Gradientendichte bezogen auf die Fahrbahn 11 darstellt. Hierbei ist zunächst ein rampenförmig ansteigender Teil in Abschnitt 40 zu erkennen, in dem die
Gradientendichte erhöht wird. Dies weist auf die relativ schlechte
Fahrbahnqualität in Abschnitt 42 hin. Zudem ergibt sich am Ende des Abschnitts 42 ein rampenförmiger Abfall der Gradientendichte, was wiederum auf eine Verbesserung der Fahrbahnqualität hinweist. Dieses Signal, das hier mit der Kurve 66 dargestellt ist, bildet ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur
Verwendung von Topographiemerkmalen zur Regelung der
Scheinwerferstrahlgrenze. Alternativ ist es denkbar, ein inverses Signal der Gradientendichte zu verwenden. Das Signal wird mit der Videokamera 22 in Abhängigkeit der Fahrbahn 11 ermittelt. Durch die Möglichkeit der vorausschauenden, also prädizierenden, Regelung kann den Wirkungen der Totzeiten, wie sie in Abschnitt D entstehen, entgegengewirkt werden. In anderen Worten, das Fahrzeug 10 kann bereits auf die sich verschlechternde Fahrbahnqualität reagieren, bevor es die Fahrbahn 11 in dem entsprechenden Bereich überfährt. Hieraus ergibt sich eine besonders schnelle und hochgenaue Regelung der Scheinwerferstrahlgrenze.
In Abschnitt F ist eine Kurve 68 gezeigt, die einen Verlauf des Sicherheitswinkels beschreibt, der in Abhängigkeit der Kurve 66 geregelt ist. Hierbei ergibt sich wiederum in Abschnitt 40, dass ein relativ niedriger Sicherheitswinkel eingestellt ist. Dieser steigt zum Ende des Abschnitts 40 bereits präventiv an, da die Verschlechterung der Fahrbahnqualität detektiert wurde. In Abschnitt 42 ist zunächst eine etwas geringere Erhöhung dargestellt, die nach Ablauf der Totzeit an einer Hilfslinie 70 durch eine kombinierte Regelung in Abhängigkeit der Nickbewegung selbst kompensiert wird. Hieraus ergibt sich eine Fläche 72, die mittels einer weiteren Hilfslinie 74 zum Verständnis eingegrenzt ist. Die eingegrenzte Fläche 72 stellt die verbleibende Gefahr einer Blendung des Gegenverkehrs dar. Durch Vergleich der Flächen 72 und 62 wird deutlich, dass die Gefahr einer Blendung weiterer Verkehrsteilnehmer aufgrund der Regelung deutlich minimiert wurde. In entsprechender Weise ergibt sich mit einer weiteren
Hilfslinie 78 eine Fläche 80, die von einer zusätzlichen Hilfslinie 82 in Abschnitt 44 begrenzt wird. Auch hier wird durch Vergleich der Fläche 80 mit der Fläche 64 deutlich, dass eine Gefahr eines zu geringen Leuchtbereichs 16 verringert wurde. Somit wird klar, dass die Regelung des Sicherheitswinkels und damit der
Scheinwerferstrahlgrenze innerhalb der Zeitspanne zwischen der Hilfslinie 46 und einer Hilfslinie 70, sowie der Hilfslinie 48 und einer Hilfslinie 78 verbessert wird. Somit ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Erhöhung der Sicherheit für den Fahrer und für die Verkehrsteilnehmer des Fahrzeugs 10.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Wert des Sicherheitswinkels im Bereich der Totzeiten mit dem nachfolgenden Wert des Sicherheitswinkels, der in Abhängigkeit der Nickbewegung bestimmt worden ist, verglichen. Auf diese Weise kann durch Speichern und Zuordnen der Gradientendichten zu den entsprechenden Sicherheitswinkeln die Regelung kalibriert werden. In anderen
Worten: Die Regelung in Abhängigkeit der Topographie wird mittels einer zweiten Regelung der Scheinwerferstrahlgrenzen in Abhängigkeit des Nickwinkels stetig kalibriert. Hierdurch kann eine besonders genaue und dynamische Regelung erzeugt werden.
Die Schätzung des neuen benötigten Sicherheitswinkels mittels Bildern aus der Videokamera 22 hat einen großen Einfluss auf eine Rechenleistung der
Auswerte- und Steuereinheit 26. So kann das Gesamtsystem durch Änderung von Regelparametern unterschiedlich ausgelegt werden. Zum einen ist es denkbar, die Regelung offensiv auszulegen. Dann wird ein größeres Blendrisiko für andere Verkehrsteilnehmer mit gleichzeitig größerem Leuchtbereich 16 für den Fahrer des Fahrzeugs 10 eingestellt. Alternativ ist es denkbar, die Regelung defensiv auszulegen. Dann wird ein geringes Blendrisiko für weitere
Verkehrsteilnehmer bei gleichzeitig geringem Leuchtbereich 16 für den Fahrer des Fahrzeugs 10 eingestellt. Im Idealfall wird die Änderung des Sicherheitswinkels optimal aus der Fahrbahnqualität bestimmt, sodass der tatsächlich eingestellte Sicherheitswinkel einem idealen Sicherheitswinkel entspricht.
Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm 86 eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Verfahrens.
Das Verfahren beginnt in einem Startschritt 88.
In einem ersten Schritt 90 wird eine Scheinwerferstrahlgrenze aus einem vergangenem Fahrbahnabschnitt berechnet. Alternativ hierzu kann statt der Scheinwerferstrahlgrenze ein Sicherheitswinkel berechnet werden.
In einem weiteren Schritt 92 wird eine Topographie der Fahrbahn vor dem Fahrzeug analysiert. Dies ermöglicht Rückschlüsse auf eine Homogenität und auf Topographieänderungen der Fahrbahn und kann beispielsweise durch Auswerten von Topographiemerkmalen, insbesondere Gradienten- und
Gradientendichte erfolgen.
In einem weiteren Schritt 94 werden die Topographie und/oder die
Topographiemerkmale zwischengespeichert.
In einem weiteren Schritt 96 wird die vorausliegende Topographie, die in Schritt 94 zwischengespeichert wurde, mit einer Topographie einer vorhergehenden Zwischenspeicherung verglichen. Wenn sich die Topographie und/oder
Topographiemerkmale nicht oder nicht wesentlich unterscheiden, ist dies ein Hinweis darauf, dass die Fahrbahnqualität gleich bleibt. Somit wird direkt in den Endschritt 98 verfahren. Eine Änderung der Scheinwerferstrahlgrenze ist dann nicht notwendig. Unterscheiden sich die Topographien und/oder
Topographiemerkmale maßgeblich, so wird in einen weiteren Schritt 100 verfahren.
In Schritt 100 wird bestimmt, ob die vorausliegende Fahrbahnqualität höher oder geringer ist als die aktuelle Fahrbahnqualität. Dies kann durch qualitativen Vergleich von Topographiemerkmalen und/oder der Topographien selbst erfolgen.
Verschlechtert sich die Fahrbahnqualität, so wird in einem weiteren Schritt 102 die Scheinwerferstrahlgrenze von dem Fahrzeug wegverlagert und/oder also der Sicherheitswinkel verkleinert.
Verbessert sich in Schritt 100 die Fahrbahnqualität, so wird in einem weiteren Schritt 104 die Scheinwerferstrahlgrenze zu dem Fahrzeug hin verlagert und/oder der Sicherheitswinkel vergrößert.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Anpassen einer Scheinwerferstrahlgrenze (20) eines
Scheinwerferkegels (14) zumindest eines Scheinwerfers (12) eines Fahrzeugs (10) mit den Schritten:
- Erfassen von mindestens einem Bereich (32) einer Fahrbahn (11), der in
Fahrtrichtung (17) des Fahrzeugs (10) angeordnet ist,
- Bestimmen einer Topographie des mindestens einen Bereichs (32) der
Fahrbahn (11), und
- Bereitstellen eines Steuersignals zum Anpassen der Scheinwerferstrahlgrenze (20) in Abhängigkeit der Topographie.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen des Steuersignals in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Bereich (32) der Fahrbahn (11) mittels eines optischen Sensors (22) erfasst wird, wobei die Topographie in Abhängigkeit von
Messwerten des optischen Sensors (22) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als optischer Sensor eine Matrixkamera (22) verwendet wird, die als Messwert mindestens ein Bild erzeugen kann, mit den zusätzlichen Schritten:
- Bestimmen von mindestens einem Topographiemerkmal (66) in Abhängigkeit des mindestens einen Bildes, und
- Bestimmen der Topographie in Abhängigkeit des mindestens einen
Topographiemerkmals (66).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als
Topographiemerkmal (66) mindestens ein Gradient (66) in dem mindestens einen Bild bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch die zusätzlichen Schritte:
- Speichern von ersten Topographiemerkmalen (66), die an einem bestimmten geographischen Ort bestimmt wurden,
- Bestimmen einer Nickbewegung (56) des Fahrzeugs (10) an dem bestimmten geographischen Ort,
- Ermitteln einer Sollstrahlgrenze in Abhängigkeit der Nickbewegung (56), und
- Zuordnen der Sollstrahlgrenze zu den ersten Topographiemerkmalen (66).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (32) der Fahrbahn (11) in Abhängigkeit eines Bereichkriteriums aus den Messwerten ausgewählt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktuelle Scheinwerfereinstellung zumindest für eine Zeitspanne gespeichert wird.
9. Auswerte- und Steuereinheit (26) zum Anpassen einer Scheinwerferstrahlgrenze (20) eines Scheinwerferkegels (14) zumindest eines Scheinwerfers (12) eines Fahrzeugs (10), mit:
- einer Erfassungseinrichtung (26) zum Erfassen von mindestens einem Bereich (32) einer Fahrbahn (11), der in Fahrtrichtung (17) des Fahrzeugs (10) angeordnet ist,
- einer Einrichtung (26) zum Bestimmen einer Topographie des mindestens einen Bereichs (32) der Fahrbahn (11) und
- einer Einrichtung (26) zum Bereitstellen eines Steuersignals zum Anpassen der Scheinwerferstrahlgrenze in Abhängigkeit der Topographie.
10. Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines
Verfahrens zum Anpassen einer Scheinwerferstrahlgrenze (20) eines
Scheinwerferkegels (14) zumindest eines Scheinwerfers (12) eines Fahrzeugs (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm auf einer Auswerte- und Steuereinheit (26) ausgeführt wird.
PCT/EP2013/067638 2012-09-11 2013-08-26 Verfahren sowie auswerte- und steuereinheit zum anpassen einer scheinwerferstrahlgrenze eines scheinwerferkegels WO2014040849A1 (de)

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