WO2021224242A1 - Vorrichtung zur erkennung einer wetterbedingung in einem fahrzeugvorfeld - Google Patents

Vorrichtung zur erkennung einer wetterbedingung in einem fahrzeugvorfeld Download PDF

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WO2021224242A1
WO2021224242A1 PCT/EP2021/061703 EP2021061703W WO2021224242A1 WO 2021224242 A1 WO2021224242 A1 WO 2021224242A1 EP 2021061703 W EP2021061703 W EP 2021061703W WO 2021224242 A1 WO2021224242 A1 WO 2021224242A1
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PCT/EP2021/061703
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Florian KRIEFT
Claas Tebrügge
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HELLA GmbH & Co. KGaA
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Definitions

  • Device for detecting a weather condition in the surroundings of a vehicle with a light unit for illuminating the surroundings, a control unit for controlling the light unit, an image capturing unit for capturing image information of the surroundings, an evaluation unit for evaluating the image information, whereby provided by the image capturing unit Image data are compared with predetermined reference image data each characterizing different weather conditions, and a weather condition signal is generated as a function of a match in the comparison.
  • a device for detecting a weather condition in the surroundings of a vehicle which has a light unit for illuminating the surroundings, a control unit for controlling the light unit, an image acquisition unit for capturing image information of the surroundings and an evaluation unit Has evaluation of the image information.
  • the evaluation unit compares the captured image information with specified reference image information that represents different weather conditions. If a match is found, a certain weather condition can be deduced. Depending on the comparison, different weather conditions, such as the presence of fog, rain, snow and the like, can be recognized.
  • the disadvantage of the known device is that the evaluation can only take place when the lighting unit is in the switched-on state, that is to say in particular when driving at night.
  • the object of the present invention is to develop a device for recognizing a weather condition in the surroundings of a vehicle in such a way that reliable detection of the current weather condition / weather situation, the road condition and visibility in an area or in front of a vehicle is always guaranteed - is performing.
  • the invention in connection with the preamble of claim 1 is characterized in that the control unit has a pulse modulation device by means of which the lighting unit is controlled in such a way that the lighting unit emits pulsed light signals.
  • the particular advantage of the invention consists in the fact that a weather condition in the surroundings of the vehicle can be recognized independently of a switched-on state of a light function.
  • the basic idea of the invention is to operate a light unit of the vehicle provided for a light function in a pulsed manner so that it also emits light signals when the light unit is in a state in which it does not generate a light function, such as a low beam function or the like.
  • a pulsed transmission of light signals which is preferably carried out at a frequency that cannot be perceived by the human eye, is used to “scan” the area around the vehicle or in front of the vehicle, so that by comparing the image data received with given reference image data for the current weather conditions - the area surrounding the vehicle or the area in front of the vehicle can be closed.
  • the current weather situation can thus be reliably recorded at any time and without interruption when the vehicle is in a driving and / or switched-on operating state.
  • the invention can advantageously be used in automated vehicles or for autonomous driving (level 5 vehicles), one of several bad weather light distributions being able to be switched on automatically as a function of an evaluation signal.
  • the pulsed light signal is emitted by the light unit in accordance with a light pattern, so that the detection of weather conditions can be simplified by means of the image acquisition unit or evaluation unit.
  • the light unit is controlled in such a way that a regular light pattern, in particular a checkerboard light pattern, is emitted. Due to the regular pattern, the deviation due to scattering of the image data recognized by the image acquisition unit can be more easily recognized will. The reliability in the detection of a certain weather condition can be improved with little effort.
  • the luminous pattern is emitted with a duty cycle of less than 50%. This means that the luminosity is relatively low and therefore no light function is generated.
  • the image acquisition unit is operated with a acquisition frequency that is adapted to the pulse frequency of the lighting unit.
  • the acquisition frequency preferably matches the pulse frequency, so that the image acquisition unit is synchronized with the lighting unit.
  • the lighting unit has a light source unit with a plurality of light sources arranged in a matrix.
  • the light sources arranged in the manner of a matrix can each be controlled individually, so that the lighting unit is designed as a headlight.
  • predetermined light patterns can advantageously be generated in a simple manner for detecting weather conditions.
  • the light unit can have an optical unit which is designed as an LCD device or as a micromirror device. In this way, a certain predetermined lighting pattern that is desirable for the weather condition can also advantageously be generated.
  • the device is switched on when the vehicle is started up. As soon as the travel drive is switched on, the device according to the invention is also switched on, so that the weather conditions in the vicinity of the vehicle can always be recorded during the ferry operation when the vehicle is driving or at a standstill.
  • the device according to the invention can be arranged in a front, rear or side area of the vehicle to detect the surroundings.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a vehicle apron in the fog
  • FIG. 4 shows a schematic side view of a vehicle apron in the rain
  • FIG. 5 shows a schematic side view of the dry vehicle apron.
  • a device for detecting a weather condition in an environment, in particular in an apron 1 of a vehicle, essentially has a lighting unit 2 for illuminating the apron 1, an image acquisition unit 3 for capturing image information from the apron 1 and an evaluation unit 4 for evaluating the image information.
  • the lighting unit 2 has a light source unit 5 with a plurality of lighting elements 6.
  • the luminous elements 6 are arranged in a matrix-like manner in a matrix field with a number of rows and with a number of columns.
  • the lighting elements 6 can each be designed as LED lighting elements.
  • An optical unit 7, which has a lens device 8, is arranged in front of the light source unit 5 in the main emission direction. By means of the optics unit 7, the light emitted by the light-emitting elements 6 is mapped onto the vehicle apron 1 as a light function in order to generate a predetermined light distribution, for example low-beam light distribution.
  • the lighting unit 2 or, in the present exemplary embodiment, the light source unit 5 is assigned a control unit 9 which generates a control signal S A , by means of which the individually controllable lighting elements 6 are switched on, off and / or dimmed to generate the predetermined light distribution.
  • the control unit 9 has a pulse modulation device 10, which generates a control signal S A ' in a state of the vehicle in which no light distribution is generated, but the vehicle is only switched on or is ready to drive, by means of which the Number of lighting elements 6 of the light source unit 5 can be controlled or switched on and off.
  • the control signal S A ' is pulse-width-modulated with a predetermined pulse frequency f P , so that the light-emitting elements 6 are switched on and off periodically with the pulse frequency f P.
  • the pulse frequency f P is greater than 100 Hz. It can, for example, be in a range between 100 kHz and 10 MHz.
  • the pulse frequency f P is so great that the light signals L P emitted by the light-emitting elements 6 corresponds to the pulse frequency f P and cannot be perceived by the human eye.
  • the pulsed light signal L P is deflected or refracted by the optics unit 7, so that a light pattern 11 is created in the vehicle area 1.
  • the lighting elements 6 are controlled in such a way that this lighting pattern 11 is created.
  • the luminous pattern 11 is designed as a regular luminous pattern, namely as a checkerboard luminous pattern 11, which comprises a plurality of crossed luminous lines 12 on a measuring screen. This checkerboard light pattern 11 is imaged on a lane of the vehicle apron 1 by means of the optical unit 7.
  • the light pulses L P each have a pulse duration t P.
  • a duty cycle t G (quotient of the pulse duration t P and the period duration T) is less than 50% in the present exemplary embodiment.
  • the luminous pattern 11 preferably has features relevant to weather conditions, which can be recognized by the image acquisition unit 3 and evaluated by the evaluation unit 4. If necessary, the luminous pattern can also have several different characteristics relevant to weather conditions. By superimposing the weather Condition-relevant features of the luminous pattern can result in a light distribution for the human eye.
  • the image acquisition unit 3 is operated with a acquisition frequency f E , which corresponds to the pulse frequency f P of the lighting unit 2, ie the image acquisition unit 3 is operated synchronously with the lighting unit 2.
  • the evaluation unit 4 has a database 13 in which reference image data of light patterns assigned to different weather conditions are stored.
  • the reference image data are stored as matrices A 1, A 2, A 3 ... A n, on the apron of the vehicle 1, which is composed of a chamber 14 and a road 15, which contains corresponding relative intensity values.
  • the following describes, for example, the detection of different weather conditions.
  • the device according to the invention is switched on as soon as the vehicle has been put into operation, for example the ignition of the vehicle has been switched on.
  • the light unit 2 By means of the light unit 2, the light pulses L P are emitted periodically and continuously, ie without interruption until the light function is switched on, in the direction of the vehicle area 1 at the pulse frequency f P.
  • the image acquisition unit 3, which can be designed as a CCD camera, for example, acquires the current image data and combines them in an image data matrix A.
  • the elements of the matrix A are compared with elements of reference image data stored in the database 13 (reference image data matrices A 1 , A 2 , A 3 ... A n ).
  • a weather condition signal is generated which characterizes the current weather condition, from which the control unit then, if necessary, generates a switch-on signal for controlling a predetermined light distribution.
  • the luminous pattern is generated.
  • the image data A are acquired by the image acquisition unit 3 and forwarded to the evaluation unit 4.
  • the evaluation unit 4 which can be designed as a microcontroller, for example, compares the current image data matrix A with the reference image data matrices A 1 , A 2 , A 3 ... A n stored in the database 13. If a match between the matrix A and the reference image data matrices_A 1 , which characterize the weather condition W1 “fog”, is determined, a weather condition signal is generated, which is transmitted to the control unit 9.
  • the control unit 9 then generates a control signal S A , by means of which a fog light function 19 is generated.
  • the weather condition W1 “fog” is recognized when, depending on location and intensity, the determined light intensity values of the vehicle in front of the vehicle 1 match the specified reference image data A1 except for a tolerance difference.
  • the matrix of the current image data A is composed of light reflections 21 generated by fog droplets and light reflections 22 generated by the roadway 15.
  • a light function is switched on, for example in the case of the "fog" and "rain” weather conditions, this is taken into account in the evaluation.
  • the light data manipulated by the current light function is calculated out of the current image data or a difference is formed so that the resulting current image data is then compared with the reference image data.
  • the database 13 of the evaluation unit 4 thus additionally has light function image data, so that the corresponding light image data are subtracted from the current image data as a function of the current light function. The weather condition detection can thus continue to be operated even when the lighting function is operated to generate a light function.
  • the light source unit can be formed by a laser light source.
  • the optical unit has, for example, an LCD device or a micromirror device (DMD).
  • DMD micromirror device
  • it is not the light source unit but rather the optics unit that is controlled by the control unit with the pulse frequency in such a way that the pulsed light signal is generated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld (1) eines Fahrzeugs mit einer Leuchteinheit (2) zur Ausleuchtung des Umfeldes (1), einer Ansteuereinheit (9) zur Ansteuerung der Leuchteinheit (2), einer Bilderfassungseinheit (3) zum Erfassen von Bildinformationen des Umfeldes (1), einer Auswerteeinheit (4) zur Auswertung der Bildinformationen, wobei von der Bilderfassungseinheit (3) bereitgestellte Bilddaten (A) mit jeweils unterschiedliche Wetterbedingungen kennzeichnende vorgegebene Referenz-Bilddaten (A1, A2, A3...An) verglichen werden und in Abhängigkeit von einer Übereinstimmung des Vergleichs ein Wetterbedingungssignal erzeugt wird, wobei die Ansteuereinheit (9) eine Puls-Modulationseinrichtung (10) aufweist, mittels derer die Leuchteinheit (2) derart angesteuert wird, dass die Leuchteinheit (2) gepulste Lichtsignale (LP) abstrahlt.

Description

Vorrichtung zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Fahrzeugvorfeld
Vorrichtung zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs mit einer Leuchteinheit zur Ausleuchtung des Umfeldes, einer Ansteuereinheit zur An- steuerung der Leuchteinheit, einer Bilderfassungseinheit zum Erfassen von Bildinfor- mationen des Umfeldes, einer Auswerteeinheit zur Auswertung der Bildinformationen, wobei von der Bilderfassungseinheit bereitgestellte Bilddaten mit jeweils unterschiedli- che Wetterbedingungen kennzeichnende vorgegebene Referenz-Bilddaten verglichen werden und in Abhängigkeit von einer Übereinstimmung des Vergleichs ein Wetterbe- dingungssignal erzeugt wird.
Aus der DE 102012209810 A1 ist eine Vorrichtung zur Erkennung einer Wetterbe- dingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs bekannt, die eine Leuchteinheit zur Aus- leuchtung des Umfeldes, eine Ansteuereinheit zur Ansteuerung der Leuchteinheit, eine Bilderfassungseinheit zum Erfassen von Bildinformationen des Umfeldes sowie eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Bildinformationen aufweist. Die Auswer- teeinheit vergleicht die erfassten Bildinformationen mit vorgegebenen Referenzbildin- formationen, die unterschiedliche Wetterbedingungen repräsentieren. Wird eine Über- einstimmung festgestellt, kann auf eine bestimmte Wetterbedingung geschlossen werden. In Abhängigkeit von dem Vergleich können unterschiedliche Wetterbedingun- gen, wie beispielsweise das Vorliegen von Nebel, Regen, Schnee und dergleichen, erkannt werden. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist, dass die Auswertung nur erfolgen kann, wenn sich die Leuchteinheit im eingeschalteten Zustand befindet, also insbesondere bei Nachtfahrten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erkennung einer Wet- terbedingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs derart weiterzubilden, dass stets eine zuverlässige Erfassung der aktuellen Wetterbedingung/Wetterlage, des Straßenzu- standes und einer Sichtweite in einem Umfeld bzw. Vorfeld eines Fahrzeugs gewähr- leistet ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit eine Puls- Modulationseinrichtung aufweist, mittels derer die Leuchteinheit derart angesteuert wird, dass die Leuchteinheit gepulste Lichtsignale abstrahlt.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass unabhängig von einem Ein- schaltzustand einer Lichtfunktion eine Wetterbedingung in einem Umfeld des Fahr- zeugs erkannt werden kann. Grundgedanke der Erfindung ist es, eine für eine Licht- funktion vorgesehene Leuchteinheit des Fahrzeugs gepulst zu betreiben, so dass sie auch Lichtsignale aussendet in einem Zustand der Leuchteinheit, in der sie keine Lichtfunktion, wie beispielsweise Abblendlichtfunktion oder dergleichen, erzeugt. Durch ein gepulstes Absenden von Lichtsignalen, die vorzugsweise in einer Frequenz erfolgt, die für ein menschliches Auge nicht wahrnehmbar ist, erfolgt ein „Abscannen“ des Fahrzeugumfeldes bzw. Fahrzeugvorfeldes, so dass durch Vergleich der empfan- genen Bilddaten mit vorgegebenen Referenzbilddaten auf die aktuelle Wetterbedin- gung des Fahrzeugumfeldes bzw. Fahrzeugvorfeldes geschlossen werden kann. Es kann somit jederzeit und ununterbrochen eine zuverlässige Erfassung der aktuellen Wetterlage erfolgen, wenn sich das Fahrzeug in einem Fahr- und/oder eingeschalte- ten Betriebszustand befindet. Vorteilhaft kann die Erfindung bei automatisierten Fahr- zeugen bzw. für autonomes Fahren (Level 5 Fahrzeuge) eingesetzt werden, wobei in Abhängigkeit von einem Auswertesignal selbsttätig eine von mehreren Schlechtwet- terlichtverteilungen eingeschaltet werden kann.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das gepulste Lichtsignal von der Leuchteinheit entsprechend einem Leuchtmuster abgestrahlt, so dass die Wetterbedingungsdetektion mittels der Bilderfassungseinheit bzw. Auswerteeinheit vereinfacht werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die Leuchteinheit derart angesteuert, dass ein regelmäßiges Leuchtmuster, insbesondere ein Schachbrett-Leuchtmuster, abgestrahlt wird. Durch das regelmäßige Muster kann die Abweichung infolge von Streuung der durch die Bilderfassungseinheit erkannten Bilddaten einfacher erkannt werden. Die Sicherheit in der Erkennung einer bestimmten Wetterbedingung kann hierdurch mit geringem Aufwand verbessert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das Leuchtmuster mit einem Tastgrad von weniger 50 % abgestrahlt. Dies bedeutet, dass die Leuchtstärke relativ gering ist und somit keine Lichtfunktion erzeugt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt der Betrieb der Bilderfassungseinheit mit einer an die Pulsfrequenz der Leuchteinheit angepassten Erfassungsfrequenz. Vorzugsweise stimmt die Erfassungsfrequenz mit der Pulsfrequenz überein, so dass die Bilderfassungseinheit zu der Leuchteinheit synchronisiert ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Leuchteinheit eine Lichtquellenein- heit auf mit einer Mehrzahl von matrixartig angeordneten Lichtquellen. Die matrixartig angeordneten Lichtquellen sind jeweils einzeln ansteuerbar, so dass die Leuchteinheit als ein Scheinwerfer ausgebildet ist. Vorteilhaft können hierdurch auf einfache Weise zur Wetterbedingungserkennung vorgegebene Leuchtmuster erzeugt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Leuchteinheit eine Optikeinheit auf- weisen, die als eine LCD-Einrichtung oder als eine Mikrospiegel-Einrichtung ausgebil- det ist. Vorteilhaft kann hierdurch ebenfalls ein bestimmtes vorgegebenes für die Wet- terbedingung wünschenswertes Leuchtmuster erzeugt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die Vorrichtung mit Inbetriebnahme des Fahrzeugs eingeschaltet. Sobald der Fahrantrieb eingeschaltet ist, ist auch die erfin- dungsgemäße Vorrichtung eingeschaltet, so dass während des Fährbetriebes beim Fahren oder Stehen des Fahrzeugs stets die Wetterbedingung im Umfeld des Fahr- zeuges erfasst werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Erfassung des Umfeldes in einem Bug-, Heck- oder Seitenbereich des Fahrzeugs angeordnet sein. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Wetterbedingungsfeststel- lung,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugvorfeldes im Nebel,
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugvorfeldes im Regen und
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht des trockenen Fahrzeugvorfeldes.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld, insbesondere in einem Vorfeld 1 eines Fahrzeugs weist im Wesentlichen eine Leuchteinheit 2 zur Ausleuchtung des Vorfeldes 1 , eine Bilderfassungseinheit 3 zur Erfassung von Bildinformationen des Vorfeldes 1 sowie eine Auswerteeinheit 4 zur Auswertung der Bildinformationen auf.
Die Leuchteinheit 2 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Lichtquellenein- heit 5 mit einer Mehrzahl von Leuchtelementen 6 auf. Die Leuchtelemente 6 sind mat- rixartig in einem Matrixfeld mit einer Anzahl von Zeilen und mit einer Anzahl von Spal- ten angeordnet. Die Leuchtelemente 6 können jeweils als LED-Leuchtelemente aus- gebildet sein. In Hauptabstrahlrichtung vor der Lichtquelleneinheit 5 ist eine Optikein- heit 7 angeordnet, die eine Linseneinrichtung 8 aufweist. Mittels der Optikeinheit 7 wird das von den Leuchtelementen 6 abgestrahlte Licht zur Erzeugung einer vorgege- benen Lichtverteilung, beispielsweise Abblendlichtverteilung, als Lichtfunktion auf das Fahrzeugvorfeld 1 abgebildet. Der Leuchteinheit 2 bzw. im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Lichtquelleneinheit 5 ist eine Ansteuereinheit 9 zugeordnet, die ein Ansteuersignal SA erzeugt, mittels dessen die einzeln ansteuerbaren Leuchtelemente 6 ein- bzw. aus- und/oder gedimmt werden zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung.
Zur Erkennung der Wetterbedingung weist die Ansteuereinheit 9 eine Puls- Modulationseinrichtung 10 auf, die in einem Zustand des Fahrzeugs, in dem keine Lichtverteilung erzeugt wird, sondern das Fahrzeug lediglich eingeschaltet ist bzw. fahrbereit ist, ein Ansteuersignal SA' erzeugt, mittels dessen die Anzahl von Leuch- telementen 6 der Lichtquelleneinheit 5 angesteuert werden bzw. ein- und ausgeschal- tet werden. Das Ansteuersignal SA' ist pulsdauermoduliert mit einer vorgegebenen Pulsfrequenz fP, so dass die Leuchtelemente 6 periodisch mit der Pulsfrequenz fP ein- und ausgeschaltet werden. Die Pulsfrequenz fP ist größer als 100 Hz. Sie kann bei- spielsweise in einem Bereich zwischen 100 kHz und 10 MHz liegen. Die Pulsfrequenz fP ist so groß, dass von den Leuchtelementen 6 abgegebene Lichtsignale LP der Puls- frequenz fP entspricht und für ein menschliches Auge nicht wahrnehmbar ist. Das ge- pulste Lichtsignal LP wird durch die Optikeinheit 7 umgelenkt bzw. gebrochen, so dass in dem Fahrzeugvorfeld 1 ein Leuchtmuster 11 entsteht. Hierzu werden die Leuch- telemente 6 derart angesteuert, dass dieses Leuchtmuster 11 entsteht. Im vorliegen- den Ausführungsbeispiel ist das Leuchtmuster 11 als ein regelmäßiges Leuchtmuster, nämlich als ein Schachbrett-Leuchtmuster 11 ausgebildet, das auf einem Messschirm eine Mehrzahl von gekreuzten Leuchtlinien 12 umfasst. Dieses Schachbrett- Leuchtmuster 11 wird mittels der Optikeinheit 7 auf eine Fahrbahn des Fahrzeugvor- feldes 1 abgebildet. Die Lichtpulse LP haben jeweils eine Pulsdauer tP. Ein Tastgrad tG (Quotient aus Pulsdauer tP und der Periodendauer T) ist im vorliegenden Ausfüh- rungsbeispiel kleiner als 50 %.
Das Leuchtmuster 11 weist vorzugsweise wetterbedingungsrelevante Merkmale auf, die durch die Bilderfassungseinheit 3 erkannt und durch die Auswerteeinheit 4 bewer- tet werden kann. Gegebenenfalls kann das Leuchtmuster auch mehrere unterschiedli- che wetterbedingungsrelevante Merkmale aufweisen. Durch Überlagerung der wetter- bedingungsrelevante Merkmale des Leuchtmusters kann sich für das menschliche Auge eine Lichtverteilung ergeben.
Zur Erfassung der Bildinformationen des Fahrzeugvorfeldes 1 wird die Bilderfas- sungseinheit 3 mit einer Erfassungsfrequenz fE, der der Pulsfrequenz fP der Leucht- einheit 2 entspricht, d. h. die Bilderfassungseinheit 3 wird synchron zu der Leuchtein- heit 2 betrieben.
Die Auswerteeinheit 4 weist eine Datenbank 13 auf, in der Referenzbilddaten von un- terschiedlichen Wetterbedingungen zugeordneten Leuchtmustern abgespeichert sind. Die Referenzbilddaten sind als Matrixen A1, A2, A3... An abgespeichert, die bezogen auf das Vorfeld 1 des Fahrzeugs, das sich aus einem Raum 14 und einer Fahrbahn 15 zusammensetzt, entsprechende Lichtstärkewerte enthält. Im Folgenden wird bei- spielsweise Erkennung unterschiedlicher Wetterbedingungen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eingeschaltet, sobald das Fahrzeug in Betrieb gesetzt worden ist, beispielsweise die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet wurde. Mittels der Leuchteinheit 2 werden periodisch und fortlaufend, d. h. ohne Unterbre- chung bis zum Einschalten der Lichtfunktion die Lichtpulse LP mit der Pulsfrequenz fP in Richtung des Fahrzeugvorfeldes 1 abgegeben. Die Bilderfassungseinheit 3, die bei- spielsweise als eine CCD-Kamera ausgebildet sein kann, erfasst die aktuellen Bildda- ten und fasst diese in einer Bilddatenmatrix A zusammen. Die Elemente der Matrix A werden mit Elementen von in der Datenbank 13 abgespeicherten Referenzbilddaten (Referenzbilddatenmatrizen A1, A2, A3... An) verglichen. In Abhängigkeit von dem Ver- gleich wird ein Wetterbedingungssignal erzeugt, das die aktuelle Wetterbedingung kennzeichnet, woraus dann gegebenenfalls die Ansteuereinheit ein Einschaltsignal zur Ansteuerung einer vorgegebenen Lichtverteilung erzeugt.
Im ersten Schritt 16 erfolgt das Erzeugen des Leuchtmusters. In einem zweiten Schritt 17 werden die Bilddaten A von der Bilderfassungseinheit 3 erfasst und der Auswer- teeinheit 4 weitergeleitet. In einem Vergleichsschritt 18 erfolgt in der Auswerteeinheit 4, die beispielsweise als ein Mikrokontroller ausgebildet sein kann, ein Vergleich der aktuellen Bilddatenmatrix A mit den in der Datenbank 13 abgespeicherten Referenz- bilddatenmatrizen A1, A2, A3... An. Wenn eine Übereinstimmung der Matrix A und der Referenzbilddatenmatrizen_A1, die die Wetterbedingung W1 „Nebel“ kennzeichnen, festgestellt wird, wird ein Wetterbedingungssignal erzeugt entsprechenden Einschalt- signal, das an die Ansteuereinheit 9 übertragen wird. Die Ansteuereinheit 9 erzeugt dann ein Ansteuersignal SA, mittels dessen eine Nebellichtfunktion 19 erzeugt wird.
Die Wetterbedingung W1 „Nebel“ wird erkannt, wenn orts- und intensitätsabhängig die ermittelten Lichtintensitätswerte des Fahrzeugvorfeldes 1 mit den vorgegebenen Refe- renzbilddaten A1 bis auf eine Toleranzdifferenz übereinstimmt. Wie aus Figur 3 zu ersehen ist, setzt sich die Matrix der aktuellen Bilddaten A aus durch Nebeltröpfchen erzeugte Lichtreflexe 21 sowie von der der Fahrbahn 15 erzeugte Lichtreflexe 22 zu- sammen.
Wird in der Auswerteeinheit 4 festgestellt, dass aktuellen Bilddaten A mit den Refe- renzbilddaten A2 , die die Wetterbedingung W2 „Regen“ repräsentieren, überein- stimmt, wird ein Einschaltsignal erzeugt, mittels dessen der Ansteuereinheit 9 signali- siert wird, dass sie ein Ansteuersignal SA für die Lichtquelleneinheit 5 erzeugt wird, mittels derer eine Schlechtwetterlichtfunktion 23 erzeugt wird. Aus Figur 4 ist ersicht- lich, dass die Matrix A von Regentropfen 24 erzeugte Lichtreflexe 25 und von der Fahrbahn 15 erzeugte Lichtreflexe 26 wiedergibt. Auf der Darstellung von weiteren Wetterbedingungen, die das Fahren des Fahrzeugs 1 beeinträchtigen könnten, wird hier der Einfachheit halber verzichtet. Beispielhaft seien hier die Referenzbilddaten A3 , die die Wetterbedingung „trockene Fahrbahn“ repräsentiert, dargestellt. In diesem Fall werden von der Bilderfassungseinheit 3 lediglich Lichtreflexe 27 der Fahrbahn 15 erfasst. Im darüber liegenden Raum liegen keine Lichtreflexe vor, so dass aufgrund der relativ starken Lichtreflexe 27 eine Übereinstimmung zu den abgespeicherten Re- ferenzbilddaten A3 besteht. Wenn für diese Wetterbedingung W3 „trocken“ keine oder keine zusätzliche Lichtverteilung vorgesehen ist, erfolgt kein Ansteuersignal SA an die Ansteuereinheit 9.
Wenn in Abhängigkeit von der Erfassung einer Wetterbedingung eine Lichtfunktion eingeschaltet wird, wie beispielsweise bei der Wetterbedingung „Nebel“ und „Regen“, wird dies bei der Auswertung berücksichtigt. Vor dem Vergleich der aktuellen Bildda- ten mit den Referenz-Bilddaten werden bei den aktuellen Bilddaten die durch die ak- tuelle Lichtfunktion manipulierten Lichtdaten herausgerechnet bzw. eine Differenz ge- bildet, so dass die resultierenden aktuellen Bilddaten dann mit den Referenzbilddaten verglichen werden. Die Datenbank 13 der Auswerteeinheit 4 weist somit zusätzlich Lichtfunktionsbilddaten auf, so dass in Abhängigkeit von der aktuellen Lichtfunktion die entsprechenden Lichtbilddaten von den aktuellen Bilddaten subtrahiert werden. Somit kann auch bei Betrieb der Leuchtfunktion zur Erzeugung einer Lichtfunktion die Wetterbedingungserkennung weiterbetrieben werden.
Es sei angemerkt, dass in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung die Licht- quelleneinheit durch eine Laserlichtquelle gebildet sein kann. Die Optikeinheit weist beispielsweise eine LCD-Einrichtung oder eine Mikrospiegel-Einrichtung (DMD) auf. Bei dieser Ausführungsform wird nicht die Lichtquelleneinheit, sondern die Optikein- heit von der Ansteuereinheit mit der Pulsfrequenz so angesteuert, dass das gepulste Lichtsignal erzeugt wird.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugvorfeld
2 Leuchteinheit
3 Bilderfassungseinheit
4 Auswerteeinheit
5 Lichtquelleneinheit
6 Leuchtelemente
7 Optikeinheit
8 Linseneinrichtung
9 Ansteuereinheit
10 Puls-Modulationseinrichtung 11 Leuchtmuster 12 Leuchtlinien
13 Datenbank
14 Raum
15 Fahrbahn
16 1. Schritt
17 2. Schritt
18 Vergleichsschritt 19 Nebellichtfunktion 21 Lichtreflexe 22 Lichtreflexe
23 Schlechtwetterlichtfunktion
24 Regentropfen
25 Lichtreflexe
26 Lichtreflexe 27 Lichtreflexe tP Pulsdauer tG Tastgrad SA,SA' Ansteuersignal fP Pulsfrequenz LP Lichtsignale/Lichtpulse fE Erfassungsfrequenz A1 A2 , A3... An Matrizen A Bilddatenmatrix
W1,W2,W3 Wetterbedingungssignal

Claims

Vorrichtung zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Fahrzeugvorfeld Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld (1 ) eines Fahrzeugs mit
- einer Leuchteinheit (2) zur Ausleuchtung des Umfeldes (1 ),
- einer Ansteuereinheit (9) zur Ansteuerung der Leuchteinheit (2),
- einer Bilderfassungseinheit (3) zum Erfassen von Bildinformationen des Umfeldes (1),
- einer Auswerteeinheit (4) zur Auswertung der Bildinformationen, wobei von der Bilderfassungseinheit (3) bereitgestellte Bilddaten (A) mit jeweils unterschiedliche Wetterbedingungen kennzeichnende vorgegebene Re- ferenz-Bilddaten (A1, A2, A3... An) verglichen werden und in Abhängigkeit von einer Übereinstimmung des Vergleichs ein Wetterbedingungssignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (9) eine Puls- Modulationseinrichtung (10) aufweist, mittels derer die Leuchteinheit (2) derart angesteuert wird, dass die Leuchteinheit (2) gepulste Lichtsignale (LP) abstrahlt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Puls- Modulationseinrichtung (10) ein Ansteuersignal (SA') erzeugt, mittels dessen die Leuchteinheit (2) gepulste Lichtsignale (LP) entsprechend einem Leuchtmuster (11) abstrahlt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmuster (11) als ein auf einem Messschirm definiertes Leuchtmuster (11), insbesondere als ein Schachbrett-Leuchtmuster, ausgebildet ist, das wetterbedingungsrele- vante Merkmale aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmuster als ein Leuchtmuster (11) mit einem Tastgrad ( tG) von weniger als 50 % abgestrahlt wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem ermittelten Wetterbedingungssignal (W1 , W2, W3) ein Einschaltsignal zur Ansteuerung der Leuchteinheit (2) erzeugt wird, mittels des- sen eine an die aktuelle Wetterbedingung angepasste Lichtverteilung (19, 23) erzeugt wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinheit (3) mit einer an die Pulsfrequenz (fP) der Leuchtein- heit (2) angepassten Erfassungsfrequenz ( fE) betreibbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das gepulste Lichtsignal (LP) mit einer solchen Pulsfrequenz (fP) und einer sol- chen Lichtstärke betrieben wird, dass es für das menschliche Auge nicht als eine Lichtverteilung wahrnehmbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchteinheit (2) eine Lichtquelleneinheit (5) und eine Optikeinheit (7) auf- weist zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinheit (5) eine Anzahl von matrixartig angeordneten Lichtquel- len (6) oder eine Laserlichtquelle aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit (3) als eine Linseneinrichtung (7) oder als eine LCD-Einrichtung oder als eine Mikrolinseneinrichtung oder als eine Mikrospiegeleinrichtung oder als eine Mikroshuttereinrichtung ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit Inbetriebsetzung des Fahrzeugs einschaltbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Leuchtmuster zeitlich versetzt erzeugt wird.
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