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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben wenigstens eines Fahrzeugscheinwerfers nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art sowie ein Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens.
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Fahrzeuge verfügen typischerweise über eine Beleuchtungsvorrichtung in Form von Scheinwerfern zur Ausleuchtung eines Fahrzeugumfelds, was auch einen sicheren Betrieb eines Fahrzeugs bei Dunkelheit, beispielsweise nachts, ermöglicht. Dabei weisen die Fahrzeugscheinwerfer typischerweise verschiedene Betriebsmodi auf, in denen die Fahrzeugscheinwerfer Licht mit einer unterschiedlichen Lichtcharakteristik abgeben. Hierzu werden insbesondere eine Leuchtweite und/oder Helligkeit des Scheinwerferlichts angepasst. Befinden sich weitere Verkehrsteilnehmer in einem Frontbereich vor dem Fahrzeug und/oder fährt das Fahrzeug durch eine Stadt, so werden die Fahrzeugscheinwerfer typischerweise mit Abblendlicht betrieben, um die weiteren Verkehrsteilnehmer nicht zu blenden. Befinden sich keine weiteren Verkehrsteilnehmer bei einer Fahrt auf einer Landstraße oder Autobahn vor dem Fahrzeug, so können die Fahrzeugscheinwerfer mit Fernlicht betrieben werden, um es einer fahrzeugführenden Person zu ermöglichen bei Dunkelheit weiter blicken zu können.
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Außerdem sind sogenannte Fernlichtassistenten bekannt, welche in Abhängigkeit eines von einem Umfeldüberwachungssystem erkannten Verkehrsteilnehmers eine automatische Leuchtweiten- und/oder Helligkeitsregulierung des Scheinwerferlichts vornehmen. So wird beispielsweise automatisch von Fernlicht auf Abblendlicht geschaltet oder ein von einem weiteren Verkehrsteilnehmer eingenommener Bereich eines Scheinwerferlichtkegels ausgespart bzw. abgedunkelt. Hierdurch lässt sich ein Blenden von weiteren Verkehrsteilnehmern trotz Aussenden von Fernlicht verhindern. Als Fahrzeugscheinwerfer kommen hierzu insbesondere sogenannten Matrix- oder Pixelscheinwerfer in Frage, da mit diesen Scheinwerfern bestimmte Lichtmuster besonders einfach erzeugbar sind.
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Ferner sind Fahrzeugscheinwerfer bekannt, welche zusätzlich zu einem eine Grundbeleuchtung ausbildenden Leuchtmittel ein Zusatzleuchtmittel umfassen, mit dessen Hilfe ein besonders weitreichender und heller Lichtstrahl erzeugt werden kann. Ein solcher Lichtstrahl wird auch als High Beam Spot bezeichnet und beruht darauf, dass ein vergleichsweise helles Licht auf eine besonders kleinen Fläche gebündelt wird. Dabei kann es vorkommen, dass ein Fernlichtassistent bei Steuerung eines Fahrzeugscheinwerfers mit High Beam Spot aufgrund von Fehldetektionen unverhältnismäßig oft und unnötigerweise von den Fahrzeugscheinwerfern ausgestrahltes Fernlicht abblendet. Ein Fernlichtassistent umfasst neben den Fahrzeugscheinwerfern und einem Steuergerät zum Ansteuern der Scheinwerfer auch einen optischen Sensor, mit dessen Hilfe ein Fahrzeugumfeld überwacht wird. Empfängt der optische Sensor Licht aus der Fahrzeugumgebung, dessen Leuchtintensität oberhalb eines festgelegten Werts liegt, so deutet dies auf ein entgegenkommendes Fahrzeug hin. In diesem Falle ist das von den Fahrzeugscheinwerfern ausgestrahlte Fernlicht abzublenden, um den potenziellen entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer nicht zu blenden. Dabei kann es jedoch vorkommen, dass es sich tatsächlich nicht um ein entgegenkommendes Fahrzeug mit eingeschalteten Scheinwerfern handelt, sondern um ein statisches oder dynamisches Umgebungsobjekt, welches von den Fahrzeugscheinwerfern ausgestrahltes Licht in Richtung des Fahrzeugs zurückreflektiert. In diesem Falle ist kein Abblenden nötig. Wird ein reflektierendes Objekt wie ein Reflektor eines Straßenleitpfostens oder ein Schlagbaum einer Schranke von einem High Beam Spot angeleuchtet, wirft das Objekt besonders viel Licht in Richtung des Fahrzeugs mit dem aktivierten High Beam Spot zurück, woraufhin das reflektierende Objekt besonders häufig mit einem Licht aussendenden Verkehrsteilnehmer verwechselt wird.
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Um solche Fehldetektionen zu vermeiden, offenbart die
DE 10 2011 081 428 A1 ein Verfahren zum Bestimmen einer Objektklasse eines Objekts, von dem aus Licht zu einem Fahrzeug ausgesandt und/oder reflektiert wird. Dabei umfasst ein Fernlichtassistent eines Fahrzeugs zumindest zwei Kameras als optische Sensoren, welche einen Versatz zueinander aufweisen. Dabei können die Kameras auch nur einen vergleichsweise geringen Versatz zueinander aufweisen, beispielsweise kann es sich dabei um eine Stereokamera handeln. Mit Hilfe der beiden Kameras wird von Umgebungsobjekten ausgesendetes bzw. reflektiertes Licht aus unterschiedlichen Blickwinkeln erfasst, was eine Unterscheidung zwischen einem Licht selbst aussendenden Objekt wie einem entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer und einem Licht reflektierenden Objekt wie einem Reflektor ermöglicht. Hierdurch lässt sich eine Fehldetektionsrate, mit der ein Fernlichtassistent fälschlicherweise einen entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer erkennt und dadurch abblendet, reduzieren. Dabei geht die Druckschrift auch darauf ein, dass bei einem tatsächlich erkannten Verkehrsteilnehmer neben einem Abblenden des Fernlichts auch zusätzliche Leuchtmittel eines Fahrzeugscheinwerfers deaktiviert werden können. Zur Durchführung des in der Druckschrift offenbarten Verfahrens sind jedoch wenigstens zwei Kameras zur Umgebungsüberwachung notwendig.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben wenigstens eines Fahrzeugscheinwerfers mit einer Zusatzleuchte zur Erzeugung eines weitreichenden und hellen Fernlichts anzugeben, mit dessen Hilfe zuverlässig ein unnötiges Abblenden der Fahrzeugscheinwerfer vermieden oder zumindest reduziert werden kann, auch bei Verwendung eines Fernlichtassistenten, der lediglich einen optischen Sensor einsetzt.
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Bei einem Verfahren zum Betreiben wenigstens eines Fahrzeugscheinwerfers der eingangs genannten Art, wobei der Fahrzeugscheinwerfer dazu eingerichtet ist, ein Lichtfeld abzustrahlen, welches durch Hinzuschalten wenigstens einer Zusatzleuchte aufhellbar ist, werden erfindungsgemäß zumindest die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:
- - Betreiben des Fahrzeugscheinwerfers im lichtstarken Grundbeleuchtungsmodus mit eingeschalteter Zusatzleuchte;
- - Wenn durch Auswerten des Sensorsignals festgestellt wird, dass ein Abdunkeln wenigstens eines Bereichs des Lichtfelds oder das Schalten des Fahrzeugscheinwerfers in den lichtschwachen Grundbeleuchtungsmodus notwendig ist: Deaktivieren der Zusatzleuchte;
- - Überprüfen des Sensorsignals von der Recheneinheit, ob weiterhin das wenigstens bereichsweise Abdunkeln des Lichtfelds oder Schalten des Fahrzeugscheinwerfers in den lichtschwachen Grundbeleuchtungsmodus erforderlich ist;
- - Wenn dies der Fall ist: Abdunkeln wenigstens des Bereichs des Lichtfelds oder Schalten des Fahrzeugscheinwerfers in den lichtschwachen Grundbeleuchtungsmodus; oder
- - Wenn dies nicht der Fall ist: Betreiben des Fahrzeugscheinwerfers im lichtstarken Grundbeleuchtungsmodus mit eingeschalteter Zusatzleuchte.
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Wird ein Licht besonders gut reflektiertes Umgebungsobjekt vom Fahrzeugscheinwerfer mit eingeschalteter Zusatzleuchte angestrahlt, so reflektiert auch das Umgebungsobjekt Licht mit einer vergleichsweise hohen Lichtintensität in Richtung des Fahrzeugs zurück. Hierdurch steigt eine Wahrscheinlichkeit, dass das Umgebungsobjekt mit einem weiteren Verkehrsteilnehmer verwechselt wird, da das Umgebungsobjekt aufgrund der hohen Lichtintensität für den optischen Sensor wie ein Licht selbst abstrahlender Verkehrsteilnehmer erscheint. In diesem Falle ist das vom Fahrzeugscheinwerfer abgestrahlte Lichtfeld wenigstens Bereichsweise abzudunkeln oder die Fahrzeugscheinwerfer in den lichtschwachen Grundbeleuchtungsmodus zu schalten. Wird jedoch auf das Betreiben der Zusatzleuchte verzichtet, so sinkt auch eine Wahrscheinlichkeit, mit der das Umgebungsobjekt fälschlicherweise als weiterer Verkehrsteilnehmer erkannt wird, da das Umgebungsobjekt nun zu wenig Licht reflektiert, um als Licht selbst abstrahlender Verkehrsteilnehmer zu erscheinen. Wird nach Abschalten der Zusatzleuchte das Sensorsignal von der Recheneinheit erneut geprüft, so lässt sich mit einer höheren Zuverlässigkeit zwischen einem Verkehrsteilnehmer und einem Umgebungsobjekt unterscheiden. Handelt es sich dann tatsächlich um einen weiteren Verkehrsteilnehmer, wird das vom Fahrzeugscheinwerfer abgestrahlte Lichtfeld zumindest bereichsweise abgedunkelt oder der Fahrzeugscheinwerfer in den lichtschwachen Grundbeleuchtungsmodus geschaltet. Stellt die Recheneinheit jedoch fest, dass es sich um ein Umgebungsobjekt handelt, dann kann gefahrlos die Zusatzleuchte wieder hinzugeschaltet werden. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind keine konstruktiven Änderungen an einem Fernlichtassistenten notwendig, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren auch von bestehenden Fahrzeugen besonders einfach angewendet werden kann.
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Bei dem lichtschwachen Grundbeleuchtungsmodus kann es sich beispielsweise um Abblendlicht und beim lichtstarken Grundbeleuchtungsmodus um Fernlicht handeln.
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Als optischer Sensor können verschiedene Sensoren verwendet werden. Beispielsweise kann es sich um einen Helligkeitssensor handeln. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht jedoch vor, dass es sich bei dem optischen Sensor um wenigstens eine Kamera handelt. Dabei erzeugt die Kamera Kamerabilder, welche von der Recheneinheit ausgewertet werden. Hierdurch lassen sich besonders umfangreiche Informationen gewinnen. Da moderne Fahrzeuge oftmals über eine Kamera verfügen, entfällt das Erfordernis, Zusatzhardware am Fahrzeug vorzusehen. Bei der Kamera kann es sich um eine beliebige Kamera wie eine Multipurpose-Kamera handeln. Diese kann als Mono- oder Stereokamera ausgeführt sein und Licht im sichtbaren und/oder im Infrarotspektrum erfassen. Insbesondere bei einer Kamera, welche dazu eingerichtet ist, Infrarotlicht zu erfassen, lassen sich bei Dunkelheit Umgebungsobjekte besonders zuverlässig erfassen.
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Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird durch Erkennen wenigstens eines abzublenden Objekts in wenigstens einem von der Kamera erzeugten Kamerabild die Notwendigkeit des Abdunkelns wenigstens eines Bereichs des Lichtfelds oder das Schalten des Fahrzeugscheinwerfers in den lichtschwachen Grundbeleuchtungsmodus festgestellt. Bei dem abzublendenden Objekt handelt es sich beispielsweise um einen weiteren Verkehrsteilnehmer, beispielsweise einen dem Fahrzeug entgegenkommenden Fahrradfahrer, Pkw, Lkw oder ein beliebiges Straßenfahrzeug. Auch kann der weitere Verkehrsteilnehmer in eine gleiche Fahrtrichtung wie das Fahrzeug fahren. So ist auch ein Blenden eines in dieselbe Richtung fahrenden weiteren Verkehrsteilnehmers von hinten möglich, da typischerweise Fahrzeuge über Seiten- und Innenspiegel verfügen, welches vom Fahrzeug ausgesendetes Licht in Richtung einer fahrzeugführenden Person des dem Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeugs lenken, wodurch diese geblendet werden kann. Auch kann es sich bei dem abzublendenden Objekt um ein Gebäude handeln. So fällt beispielsweise vom Fahrzeug ausgesendetes Licht durch ein Fenster in das Gebäude, wodurch im Gebäude befindliche Personen gestört werden können.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht ferner vor, dass ein abzublendendes Objekt in einem Kamerabild dadurch erkannt wird, dass wenigstens ein Teilbereich des Kamerabilds von einem Licht, dessen Lichtintensität oberhalb eines festgelegten Grenzwerts liegt, überdeckt wird. Da bei Dunkelheit, insbesondere nachts, typischerweise auch weitere Verkehrsteilnehmer selbst Licht abstrahlen, um sich in der Dunkelheit zu orientieren, kann bei Erkennen eines Licht ausstrahlenden Objekts dieses als weiterer Verkehrsteilnehmer identifiziert werden. In diesem Falle wird das Licht aussende Objekt als abzublendendes Objekt klassifiziert, woraufhin die Fahrzeugscheinwerfer abgedunkelt werden. Hierzu wird ein Grenzwert für eine Leuchtintensität des vom Umgebungsobjekt ausgesendeten Lichts festgelegt, welcher überschritten werden muss, damit das Umgebungsobjekt als weiterer Verkehrsteilnehmer bzw. abzublendendes Objekt erkannt wird. Hierdurch lässt sich beispielsweise ein lichtaussendendes Umgebungsobjekt wie eine Baustellenmarkierung oder eine Straßenlaterne von einem entgegenkommenden Fahrzeug unterscheiden.
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Bevorzugt wird zur Kamerabildauswertung künstliche Intelligenz eingesetzt, insbesondere unter Anwendung eines künstlichen neuronalen Netzes. Mit künstlicher Intelligenz, insbesondere einem künstlichen neuronalen Netz wie einem Convolutional Neural Network lassen sich Kamerabilder besonders zuverlässig auswerten. So kann eine Fehldetektionsrate, mit der ein zu erkennendes Merkmal in einem Kamerabild falsch erkannt wird, reduziert werden.
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Bei einem Fahrzeug mit wenigstens einem Fahrzeugscheinwerfer, einer Recheneinheit und einem optischen Sensor ist erfindungsgemäß die Recheneinheit dazu eingerichtet, ein im vorigen beschriebenes Verfahren auszuführen. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein beliebiges Fahrzeug wie einen Pkw, Lkw, Transporter, Bus oder dergleichen handeln. Zur Durchführung des Verfahrens kann eine separate Recheneinheit vorgesehen sein. Es kann sich jedoch dabei auch um einen zentralen Bordcomputer oder ein Steuergerät eines Fahrzeuguntersystems handeln. Analog kann es sich um einen beliebigen Fahrzeugscheinwerfer handeln. Dieser kann mehrere Leuchten zum Abstrahlen der Grundbeleuchtung aufweisen. Als Leuchtmittel kann der Fahrzeugscheinwerfer eine beliebige Lampe, beispielsweise eine Glühlampe, Halogenlampe oder Xenonlampe, Leuchtstoffröhren, einen Laser oder LEDs aufweisen. Insbesondere handelt es sich bei dem Fahrzeugscheinwerfer um einen sogenannten Matrix- oder auch Pixelscheinwerfer. Der Fahrzeugscheinwerfer kann einen oder mehrere Reflektoren, Spiegel, Linsen und/oder Prismen umfassen. Diese können mit Hilfe von Aktoren angesteuert werden, beispielsweise um sie zu bewegen. Hierdurch lässt sich beispielsweise eine Lichtausbreitungsrichtung des vom Fahrzeugscheinwerfer abgestrahlten Lichtfelds steuern. Durch gezieltes Hinzu- oder Abschalten einzelner Leuchtmittel lässt sich eine Leuchtstärke des Lichtfelds verändern und/oder einzelne Bereiche des Lichtfelds gezielt abdunkeln. Mit Hilfe der Zusatzleuchte ist der Fahrzeugscheinwerfer dazu in der Lage, einen sogenannten High Beam Spot auszustrahlen, um besonders weit zum Fahrzeug entfernte Umgebungsbereiche mit einer besonders hohen Leuchtkraft ausleuchten zu können.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des Fahrzeugs ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden.
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Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer bekannten Betriebsweise eines Fernlichtassistenten; und
- 2 eine Prinzipdarstellung einer Betriebsweise des Fernlichtassistenten gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1a) ist ein Fahrzeug 2 gezeigt, welches einen optischen Sensor 3, eine Recheneinheit 4 und zwei Fahrzeugscheinwerfer 1 aufweist. Die Fahrzeugscheinwerfer 1 werfen ein Lichtfeld 5 in einen in eine Fahrtrichtung F vor dem Fahrzeug 2 liegenden Umgebungsbereich, wobei in der Darstellung der Figuren aus Platzgründen das Lichtfeld 5 aus einer Fahrzeugmitte und nicht den Fahrzeugscheinwerfern 1 entspringt. Das Lichtfeld 5 setzt sich aus zwei Bereichen 5.1 und 5.2 zusammen. Dabei ist der Bereich 5.2 dem Bereich 5.1 überlagert. Im Bereich 5.1 werfen die Fahrzeugscheinwerfer 1 Licht gemäß eines lichtstarken Grundbeleuchtungsmodus, beispielsweise Fernlicht, in die Umgebung. Einer oder beide Fahrzeugscheinwerfer 1 umfassen eine Zusatzleuchte, mit dessen Hilfe ein besonders helles und weitreichendes Licht gemäß dem Bereich 5.2 in die Umgebung geworfen wird. Dieses Licht wird auch als High Beam Spot bezeichnet. Hierdurch lässt sich ein weit entfernter Umgebungsbereich vor dem Fahrzeug 2 besonders hell ausleuchten, was einen komfortablen und sicheren Betrieb des Fahrzeugs 2 von einer fahrzeugführenden Person bei Nacht ermöglicht. Der optische Sensor 3, hier in Form einer Kamera, dient zur Überwachung der Umgebung. Vom optischen Sensor 3 erzeugte Sensorsignale werden dabei von der Recheneinheit 4 ausgewertet, um potenzielle Objekte 6 bzw. weitere Verkehrsteilnehmer zu erkennen. In Abhängigkeit erkannter Objekte 6 bzw. Verkehrsteilnehmer gibt die Recheneinheit 4 Steuersignale zum Ansteuern der Fahrzeugscheinwerfer 1 aus, um eine Lichtcharakteristik des Lichtfelds 5 zu verändern. So wird beim Erkennen eines weiteren Verkehrsteilnehmers, insbesondere bei einem dem Fahrzeug 2 entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer, ein Bereich 5.3 des Lichtfelds 5 ausgespart bzw. der lichtstarke Grundbeleuchtungsmodus in einen lichtschwachen Grundbeleuchtungsmodus geschaltet, um den entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer nicht zu blenden.
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In dem Beispiel in 1a) trifft der High Beam Spot, also der Bereich 5.2 des Lichtfelds 5, auf ein Objekt 6.1, beispielsweise einen Reflektor eines Leitpfostens, welcher den High Beam Spot in Richtung des Fahrzeugs 2 zurückreflektiert, woraufhin die Recheneinheit 4 in einem von der Kamera erzeugten Kamerabild eine besonders hohe Leuchtintensität feststellt, und hierdurch ein Annähern eines entgegenkommenden Verkehrsteilnehmers erkennt. Entsprechend gibt die Recheneinheit 4 ein Steuersignal zum Abdunkeln des Bereichs 5.3 des Lichtfelds 5 aus. Hierdurch wird das Objekt 6.1 von der Beleuchtung des Fahrzeugs 2 ausgespart, bzw. die Fahrzeugscheinwerfer 1 werden in den lichtschwachen Grundbeleuchtungsmodus geschaltet, woraufhin die Fahrzeugscheinwerfer 1 einen gegenüber dem Bereich 5.1 kleineren Bereich 5.4 ausleuchten, insbesondere mit einer geringeren Leuchtkraft.
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Da es sich bei dem Objekt 6.1 jedoch nicht um einen entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer, sondern um einen Leitpfosten handelt, wäre es unnötig, den Bereich 5.3 abzudunkeln oder die Fahrzeugscheinwerfer 1 im lichtschwachen Grundbeleuchtungsmodus zu betreiben. Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein in 2 gezeigter Ablauf zum Abblenden bzw. Abdunkeln der Fahrzeugscheinwerfer 1 gezeigt. 2a) entspricht dabei einer Verkehrssituation aus 1a). Wird ein abzublendendes Objekt, sprich ein entgegenkommender Verkehrsteilnehmer in einem Kamerabild erkannt, so wird zuerst der High Beam Spot, sprich die Zusatzleuchte, ausgeschaltet. Dies ist in 2b) gezeigt. Hier strahlen die Fahrzeugscheinwerfer 1 lediglich in den Bereich 5.1 Licht entsprechend dem lichtstarken Grundbeleuchtungsmodus ab. Das Objekt 6.1 reflektiert nun das von den Fahrzeugscheinwerfern 1 ausgesendete Licht weniger stark in Richtung des Fahrzeugs 2, wodurch eine erneute Auswertung von Kamerabildern seitens der Recheneinheit 4 zuverlässig auf einen entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer bzw. ein Objekt 6 schließen lässt. Entsprechend wird nach der erneuten Kamerabildauswertung gemäß den 2c 1) und 2c2) der Bereich 5.3 des Lichtfelds abgedunkelt, die Fahrzeugscheinwerfer 1 im lichtschwachen Grundbeleuchtungsmodus betrieben oder der High Beam Spot wieder eingeschaltet. Somit lassen sich unnötige Abdunkelungen bzw. Abblendungen der Fahrzeugscheinwerfer 1 vermeiden. Hierdurch kann ein Fahrkomfort bei der Nutzung des Fahrzeugs 2 bei Dunkelheit verbessert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011081428 A1 [0005]