用于识别车辆前方区域中的天气条件的设备的制作方法

1.用于识别车辆的周围区域中的天气条件的设备，具有用于照明所述周围区域的发光单元、用于操控所述发光单元的操控单元、用于检测所述周围区域的图像信息的图像检测单元、用于评估所述图像信息的评估单元，其中，由所述图像检测单元提供的图像数据与分别表征不同天气条件的预设的参考图像数据进行比较，并且根据所述比较的一致性产生天气条件信号。


背景技术：

2.由de 10 2012 209 810 a1公知一种用于识别车辆的周围区域中的天气条件的设备，该设备具有用于照明周围区域的发光单元、用于操控发光单元的操控单元、用于检测周围区域的图像信息的图像检测单元以及用于评估图像信息的评估单元。评估单元将所检测的图像信息与表示不同天气条件的预设的参考图像信息进行比较。如果确定了一致性，则可以推断出确定的天气条件。根据该比较可以识别不同的天气条件，例如雾、雨、雪等的存在。该已知设备的缺点是，只有当发光单元处于接通状态时，即尤其是在夜间行驶时，才能进行评估。


技术实现要素：

3.本发明的任务是，如此改进用于识别车辆的周围区域中的天气条件的设备，使得始终确保可靠地检测车辆的周围区域或前方区域中的当前的天气条件/天气状况、道路状态和视距。
4.为了解决该任务，结合权利要求1的前序部分的本发明的特征在于，所述操控单元具有脉冲调制装置，借助所述脉冲调制装置操控所述发光单元，使得所述发光单元发射脉冲式的光信号。
5.本发明的特别的优点在于，可以独立于光功能的接通状态识别车辆的周围区域中的天气条件。本发明的基本构思是，脉冲式地运行车辆的被设置用于光功能的发光单元，使得该发光单元在该发光单元不产生光功能、例如近光灯功能等的状态中也发送光信号。通过脉冲式地发送优选以人眼不能察觉的频率进行的光信号，进行车辆周围区域或车辆前方区域的“扫描”，从而通过将所接收的图像数据与预设的参考图像数据进行比较可以推断出车辆周围区域或车辆前方区域的当前天气条件。因此，当车辆处于行驶状态和/或接通的运行状态中时，能够随时并且不中断地进行当前天气状况的可靠检测。有利地，本发明可以用于自动化车辆中或用于自主行驶(5级车辆)，其中，能够根据评估信号自动地接通多个恶劣天气光分布中的一个恶劣天气光分布。
6.根据本发明的优选实施方式，由发光单元发射与发光图案对应的脉冲式的光信号，从而能够借助于图像检测单元或评估单元简化天气条件侦测。
7.根据本发明的改进方案，发光单元被操控成，使得发射规则的发光图案、尤其是棋盘式发光图案。通过规则的图案，由于由图像检测单元识别的图像数据的散射可以更简单
地识别偏差。由此，在识别确定的天气条件时的可靠性可以以小的耗费来改善。
8.根据本发明的改进方案，发光图案以小于50％的占空比发射。这意味着，发光强度相对小并且因此不产生光功能。
9.根据本发明的改进方案，图像检测单元的运行以适配于发光单元的脉冲频率的检测频率进行。优选地，检测频率与脉冲频率一致，使得图像检测单元与发光单元同步。
10.根据本发明的改进方案，发光单元具有光源单元，该光源单元具有多个矩阵式布置的光源。矩阵式布置的光源分别可单独操控，从而发光单元被构造为前照灯。有利地，由此可以以简单的方式产生被设置用于天气条件识别的预设的发光图案。
11.根据本发明的改进方案，发光单元可以具有光学单元，该光学单元构造为lcd装置或微镜装置。有利地，由此同样可以产生特定的预设的对于天气条件所期望的发光图案。
12.根据本发明的改进方案，所述设备随着车辆起动被接通。一旦行驶驱动器接通，则根据本发明的设备也接通，从而在行驶运行期间在车辆行驶或停止时始终可以检测车辆的周围区域中的天气条件。根据本发明的设备可以布置在车辆的前部区域、尾部区域或侧面区域中，以用于检测周围区域。
附图说明
13.下面借助附图更详细阐述本发明的实施例。
14.在此，示出：
15.图1示出根据本发明的设备的示意图，
16.图2示出根据本发明的天气条件确定的流程图，
17.图3示出在雾中的车辆前方区域的示意侧视图，
18.图4示出在雨中的车辆前方区域的示意侧视图，并且
19.图5示出干燥的车辆前方区域的示意的侧视图。
具体实施方式
20.根据本发明的用于识别周围区域中、尤其是车辆的前方区域1中的天气条件的设备主要具有用于照明前方区域1的发光单元2、用于检测前方区域1的图像信息的图像检测单元3以及用于评估图像信息的评估单元4。
21.在本实施例中，发光单元2具有光源单元5，所述光源单元具有多个发光元件6。发光元件6矩阵式地布置在具有一定数量的行和一定数量的列的矩阵区域中。发光元件6可以分别构造为led发光元件。沿主射出方向在光源单元5之前布置有光学单元7，该光学单元具有透镜装置8。借助光学单元7，由发光元件6发射的光为了产生预设的光分布、例如近光分布作为光功能而成像到车辆前方区域1上。
22.为发光单元2或在本实施例中为光源单元5配设操控单元9，该操控单元产生操控信号sa，借助该操控信号使可单个操控的发光元件6接通或关断和/或变暗，以产生预设的光分布。
23.为了识别天气条件，操控单元9具有脉冲调制装置10，所述脉冲调制装置在车辆的不产生光分布而是车辆仅接通或准备行驶的状态中产生操控信号sa'，借助于所述操控信号来操控或接通和关断光源单元5的多个发光元件6。操控信号sa'以预设的脉冲频率f
p
进行
脉冲持续时间调制，使得发光元件6周期性地以脉冲频率f
p
接通和关断。脉冲频率f
p
大于100hz。脉冲频率例如可以处于100khz和10mhz之间的范围内。脉冲频率f
p
如此之大，使得由发光元件6输出的光信号l
p
对应于脉冲频率f
p
并且不能被人眼感知。脉冲式的光信号l
p
通过光学单元7偏转或折射，从而在车辆前方区域1中产生发光图案11。为此，发光元件6被操控成使得该发光元件产生发光图案11。在本实施例中，发光图案11被构造为在测量屏幕上包括多个交叉的发光线12的规则发光图案、即棋盘式发光图案11。该棋盘式发光图案11借助光学单元7成像到车辆前方区域1的车道上。光脉冲l
p
分别具有脉冲持续时间t
p
。占空比tg(脉冲持续时间t
p
和周期持续时间t的商)在本实施例中小于50％。
24.发光图案11优选具有与天气条件相关的特征，所述特征可以通过图像检测单元3识别并且通过评估单元4进行评估。必要时，发光图案也可以具有多个不同的天气条件相关的特征。通过叠加发光图案的天气条件相关的特征，可以为人眼产生光分布。
25.为了检测车辆前方区域1的图像信息，图像检测单元3以检测频率fe来运行，该检测频率对应于发光单元2的脉冲频率f
p
，即，图像检测单元3与发光单元2同步地运行。
26.评估单元4具有数据库13，在所述数据库中存储有配设给不同天气条件的发光图案的参考图像数据。参考图像数据作为矩阵a1、a2、a3…an
被存储，所述矩阵包含相对于车辆的前方区域1的相应的光强值，所述前方区域由空间14和车道15组成。例如，下面描述不同天气条件的识别。
27.一旦车辆开始运行，例如车辆的点火被接通，则接通根据本发明的设备。借助发光单元2周期性地和连续地、也就是说不中断地直至接通光功能，朝向车辆前方区域1的方向输出具有脉冲频率f
p
的光脉冲l
p
。例如可以被构造为ccd照相机的图像检测单元3检测当前的图像数据并且将其组合到图像数据矩阵a中。将矩阵a的元素与存储在数据库13中的参考图像数据(参考图像数据矩阵a1、a2、a3…an
)的元素进行比较。根据所述比较产生表征当前天气条件的天气条件信号，然后必要时由所述操控单元从中产生用于操控预设的光分布的接通信号。
28.在第一步骤16中，实现发光图案的产生。在第二步骤17中，图像数据a由图像检测单元3检测并且被转发给评估单元4。在比较步骤18中，在例如可以被构造为微控制器的评估单元4中进行当前图像数据矩阵a与在数据库13中存储的参考图像数据矩阵a1、a2、a3…an
的比较。当确定矩阵a和表征天气条件w1“雾”的参考图像数据矩阵a1一致时，天气条件信号产生对应的接通信号，该接通信号被传输到操控单元9。然后，该操控单元9产生操控信号sa，借助于该操控信号产生雾灯功能19。当车辆前方区域1的所求取的光强度值与位置和强度相关地与预设的参考图像数据a1除了公差差异外一致时，识别出天气条件w1“雾”。如从图3中可见，当前图像数据a的矩阵由通过雾滴产生的光反射21以及由车道15产生的光反射22组成。
29.如果在评估单元4中确定当前的图像数据a与代表天气条件w2“雨”的参考图像数据a2一致，则产生接通信号，借助于该接通信号向操控单元9发信号，使得该操控单元产生用于光源单元5的操控信号sa，借助于该操控信号产生恶劣天气光功能23。从图4中可以看出，矩阵a再现由雨滴24产生的光反射25和由车道15产生的光反射26。为了简单起见，这里省略了可能影响车辆1行驶的另外的天气条件的图示。在此，示例性地示出代表“干燥车道”的天气条件的参考图像数据a3。在这种情况下，由图像检测单元3仅检测车道15的光反射
27。在处于其上的空间中不存在光反射，从而由于相对强的光反射27而存在与所存储的参考图像数据a3的一致性。如果对于该天气条件w3“干燥”不设置光分布或不设置附加的光分布，则没有操控信号sa向操控单元9进行。
30.当根据天气条件的检测接通光功能时，例如在天气条件“雾”和“雨”中，这在评估中被考虑。在将当前图像数据与参考图像数据比较之前，在当前图像数据的情况下计算通过当前光功能操纵的光数据或形成差，从而然后将结果得到的当前图像数据与参考图像数据比较。评估单元4的数据库13由此附加地具有光功能图像数据，从而根据当前的光功能从当前的图像数据中减去相应的光图像数据。因此，即使在用于产生光功能的发光功能运行时，天气条件识别也可以继续运行。
31.注意，在本发明的备选的实施方式中，光源单元可以由激光光源构成。光学单元例如具有lcd装置或微镜装置(dmd)。在该实施方式中，不是光源单元、而是光学单元由操控单元以脉冲频率操控，使得产生脉冲式的光信号。
32.附图标记列表
33.1车辆前方区域
34.2发光单元
35.3图像检测单元
36.4评估单元
37.5光源单元
38.6发光元件
39.7光学单元
40.8透镜装置
41.9操控单元
42.10脉冲调制装置
43.11发光图案
44.12发光线
45.13数据库
46.14空间
47.15车道
48.16第1步骤
49.17第2步骤
50.18比较步骤
51.19雾灯功能
52.21光反射
53.22光反射
54.23恶劣天气光功能
55.24雨滴
56.25光反射
57.26光反射
58.27光反射
59.t
p
脉冲持续时间
60.tg占空比
61.sa、sa'操控信号
62.f
p
脉冲频率
63.l
p
光信号/光脉冲
64.fe检测频率
65.a1、a2、a3…an
矩阵
66.a图像数据矩阵
67.w1、w2、w3天气条件信号